1、我国高层建筑消防安全设计浅谈摘要：随着我国经济和科学技术的发展，超高层建筑逐渐盛行。作为现代城市中的地标，超高层建筑已表现出非凡作用，成为国家、民族以及城市经济崛起的象征。我国的超高层建筑发展始于 1990 年，19902007 年是超高层建筑的起步期 20082012 年为超高层建筑的快速发展期，20132016 年可谓是超高层建筑的繁荣期。以高度为依据，超高层建筑分为以下 4 个区段：250300m，300400m，400500m 以及 500m 以上。从我国建筑行业的现状来分析，高层建筑的发展已是大的趋势，但高层建筑的消防安全工作还有待提升。本文参考我国建筑行业的大环境，研究消防安全现状
2、，并针对存在的具体问题提出预防措施，以供参考。关键词： 高层建筑； 发展趋势； 消防安全 目 录引 言 .11 我国高层建筑结构发展的特点 .21.1、建筑高度不断增加 .21.2、结构体型日趋复杂 .21.3、超高层建筑中钢筋混凝土混合结构为主 .21.4、一批新型结构体系涌现 .22 高层建筑存在的消防安全问题 .32.1、高层建筑火灾特点 .32.2、高层建筑自救灭火的主要设施 .32.3、现阶段高层建筑消防工作存在的问题 .33 高层建筑消防安全工作的对策及建议 .43.1、重视施工质量，实行施工人员上岗证制度 .43.2、严把设计质量关，实行消防设计资格证书制度 .43.3、坚持改革
3、，完善土地资源管理体制 .4结 论 .9参考文献 .11引 言截止到 2015 年，我国共建成超高层建筑 94 幢，250300m 的超高层建筑数量最多，约占建筑总数的 59%；500m 以上超高层建筑仅一幢；港澳台超高层建筑共计 18 幢，约占总数的 20%。这一阶段国内典型超高层建筑有上海环球金融中心（492m）和台北 101 大厦（509m）等。20132018 年，我国计划建成 250m 以上的超高层建筑共计 164 幢。300400m 的超高层建筑数量显著增多，约占总数的 43%。港澳台超高层建筑共 2 幢，约占总数的 1.2%。除超高层建筑数量不断增多外，其高度近年来也在不断刷新。
4、500m 以上的超高层建筑增多，部分塔楼高度已突破 600m，如上海中心大厦，其主体建筑结构高度为 587m，总高度为 632m。建成之后将成为世界第一绿色摩天高楼，并与 420.5m 的金茂大厦、492m 的环球金融中心共同构成浦东陆家嘴金融城的新三角。正在设计中的深圳平安金融中心塔楼桅杆顶高度将超过 600m。随着国民经济不断增长，建筑类用地不断缩减，对高层建筑的需求就不断增加，但如何保证高层建筑各类安全问题，也是伴随建筑设计不断增高的主要课题。1 、我国高层建筑结构发展的特点我国高层建筑概括起来主要有以下几个特点:建筑高度不断增加;结构体型日趋复杂;以混合、组合结构为主;涌现一些新型结构
5、体系。1.1、建筑高度不断增加前文提到,解放以前,2030 年代,上海、广州陆续建造了一些高层建筑,代表性建筑如:1929 年建成的 22 层的上海大厦,1931 年建造的 24 层的上海国际饭店等;解放后,1959 年建成了 12 层、474m 高的北京民族饭店,1968 年建成了 27 层的广州宾馆,70 年代建成了 17 层的北京饭店新楼以及 114m 高的广州白云宾馆;80 年代开始到上世纪末,随着我国经济建设的发展,兴建了 100 多栋高度超过 150m 的高层建筑。代表性建筑为:1990 年建成的 208m 高的北京京广中心,1992 年建成的 63 层、200m 高的广东国际大厦
6、,1996 年建成的 325m 高的深圳地王大厦,以及 1998 年落成的 420m 高的上海金茂大厦。据不完全统计,截至 2008 年底,150m 以上的高层建筑已超过 200 栋,这些高层、超高层建筑中,300m 以上的多分布在东南沿海地区,北方也有一批超高层建筑已经建成或正在设计建造中,如 2007 年北京建成了高度为330m 的北京国贸三期,高度为 337m 的天津津塔 2009 年底结构封顶,其他如 350m 高的沈阳恒隆市府广场,383m 高的大连裕景,333m 高的天津嘉里中心办公楼等。据国际高层建筑与城市协会 2006 年出版的世界上最高的 101 栋高层建筑统计,落成及在建的
7、最高的 101 栋高层建筑中,我国大陆有 20 多栋,中国大陆、中国香港、中国台湾总计33 栋,美国也是 33 栋,数量相当,表明我国超高层建筑的数量居于世界前列。除数量增多外,超高层建筑的高度近年不断刷新,492m 高的上海环球金融中心已正式投入使用;432m 高的广州西塔结构已封顶。除上述代表性超高层建筑外,使用高度 580m、总高度超过 600m 的上海中心已建成。全国各地尚有一批正在酝酿兴建的高层建筑,如设计中的深圳平安金融中心塔楼桅杆顶高度将超过 600m,天津 117 大厦总高度也将超过 600m。总之,我国高层建筑的高度正在从 400m 向 600m 挺进。超高层建筑高度的不断攀
8、高,其意义不仅仅在于高度的突破,而是带动了整个建筑业的发展,包括材料技术、设备制造技术等行业的进一步发展。超高层建筑发展是经济发展的大势所趋。1.2、结构体型日趋复杂由于业主和建筑师为实现建筑功能以及在建筑艺术、建筑造型方面体现创新,设计了众多复杂体型和内部空间多变的高层建筑,使得我国高层建筑的复杂程度也处于世界前列。随着国民经济的发展,高层建筑除了要满足建筑使用功能要求,越来越重视建筑个性化的体现,使高层建筑的平面、立面均极其特殊。尤其近几年,各种新的复杂体型及复杂结构体系大量出现,如体型复杂的连体结构,楼板开大洞形成的长短柱,楼板与外框结构仅通过若干节点连接,悬挑、悬挂,大跨度连体的滑动连
9、接等,这些复杂体型的高层建筑许多超出了现行设计规范的要求,以往的工程经验和震害及消防安全评估资料都无法借鉴,需要进行更深入的研究。特别是许多项目采用了国外设计师的作品,但一些境外建筑师来自非地震区,缺乏抗震设计经验,有些建筑方案特别不规则。而在日本神户、中国台湾及 2008 年的 512#汶川地震中,一些特别不规则建筑受到严重破坏。我国绝大部分地区为抗震设防地区,而高层建筑集中的东南沿海地区又是台风频繁的地区,因此我国高层建筑设计绝大部分都要考虑抗震、抗风问题,加之体型日趋复杂,我国的高层建筑结构设计面临更大的挑战。1.3、超高层建筑中钢筋混凝土混合结构为主国外高层、超高层建筑以纯钢结构为主,
10、而我国以钢筋混凝土的混合结构应用居多。据不完全统计,中国已建成的 150m 以上的高层建筑中,混合、组合结构约占 22.3%;200m 以上的高层建筑,混合结构约占 43.8%;300m 以上的高层建筑,混合、组合结构约占 66.7%,如上海环球金融中心及金茂大厦均为钢筋混凝土核心筒,外框为型钢混凝土柱及钢柱;北京国际贸易中心三期,为筒中筒结构,外部为型钢混凝土框筒,内部为型钢混凝土巨型柱与斜撑及钢梁组成的筒体,高度 330m,为我国 8 度抗震设防地区最高的高层建筑。设计建造的三栋 600m以上的高层建筑(上海中心、深圳平安金融中心、天津 117 大厦)全部采用混合结构。钢筋混凝土混合结构之
11、所以得到了较大发展,一方面因为其可有效地将钢、混凝土以及钢筋混凝土组合构件进行组合,既具有钢结构的技术优势又具有混凝土造价相对低廉的特点;另一方面,我国现场施工的人力成本比国外低,采用混合结构比采用纯钢结构经济方面更有优势。因此混合结构是符合我国国情的超高层建筑的结构体系,预计将来混合结构仍将得到较大的发展。1.4、一批新型结构体系涌现随着超高层建筑的发展,近期涌现出了一些新型结构体系。已建成的 330m 高的北京国贸三期主塔楼采用了钢筋混凝土框架核心筒结构,内筒采用了型钢、钢板混凝土巨型组合柱及型钢混凝土支撑结构体系;337m 高的天津津塔主要抗侧力体系由钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系
12、+外伸刚臂抗侧力体系组成,具有较高的抗侧刚度和延性,是目前世界上应用钢板剪力墙的最高的高层建筑;广州西塔采用了外部交叉网格结构体系,该体系具有较强的抗侧刚度及抗扭刚度,能较好地抵御风荷载和地震作用;巨型结构在超高层结构中被广泛采用,利用外框的带状桁架和巨型柱形成巨型框架,并辅以必要的外立面的斜撑,巨型柱的尺寸往往达到 5m 以上,有的甚至超过 10m,采用型钢混凝土构件或钢管混凝土构件。随着高层建筑结构的发展,会有更多新颖合理的结构体系出现。2 、高层建筑存在的消防安全问题随着高层建筑的不断发展，建筑的高度不断增加，造型更加华丽，居住的人员也不断增加，致使高层建筑本身也存在不容置疑的新问题，如
13、造价提高，管理费用增加，设备要求复杂，施工困难，建设周期长，工作条件受限制，防火、防爆、防盗、防震的安全问题难以解决，而其中的防火问题尤为重要和不可忽视。从近年来发生的许多建筑火灾实例来看，高层建筑一旦发生火灾，将会造成相当严重的人员伤亡和经济损失，并带来一定的社会负效应。因此，必须充分重视高层建筑的消防问题。2.1、 高层建筑火灾特点随着我国社会主义市场经济的迅速发展，城市化进展迅猛，大城市、超大城市不断出现，城市中各种功能的大型建筑、高层建筑和超高层建筑以及地下建筑不断涌现。在各种防火条件大体相同的条件下，高层建筑比多层建筑、单层建筑火灾危害性大，并且高度越高，其危害性会相应增大，容易造成
14、重大财产损失和人员伤亡事故。其火灾特点主要是: （1 ） 火势猛烈，火灾蔓延速度极快。高层建筑装修豪华，室内含有大量的可燃物质，如家具、窗帘、地毯、吊顶装饰等，发生火灾时燃烧猛烈。加之高层建筑的竖向井道多，如电梯井、楼梯井、通风井、管道井、电缆井、垃圾道、排气道等，它们都是火灾蔓延的通路，形成“烟囱效应”；加上这些竖井的抽风作用，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，楼层越高，抽风越强，火势越猛。据测定，初期的火灾，烟气水平扩散速度约为 0.31m/S;在火灾猛烈燃烧阶段，水平扩散速度为 0.50.8m/s，而竖向扩散速度高达 34m/s,例如，美国希尔顿饭店 8 层起火，火灾蔓延到 30 层的顶部，仅
15、用了 20 分钟，浓烟翻滚直上，高出楼顶达 150 米。 （2 ） 火灾扑救工作复杂。高层建筑消防设计立足于“自救 ”，其灭火设备复杂、自动化程度高、只要任何一个环节有问题，灭火设施便不能充分发挥作用。扑灭初期火灾至关重要，但现场人员却对灭火设备不会使用或无力使用 ,等消防人员全副武装从驻地赶到现场，登上高楼，不仅体力消耗人，还可能与消防中心、水泵房等联系不便、配合困难，楼高风大、火势猛，消防队员在高热、浓烟下操作，比一般火场难度大得多。目前国产登高消防车辆尚不能满足高层建筑安全疏散和扑救火灾的需要，不能将人员及时疏散到室外。（3 ） 人员疏散困难。高层建筑层数多，垂直疏散距离长，疏散到室外地
16、面、屋顶直升飞机停机坪或避难层所需的时间也相应增长。由于高层建筑人员众多，不少公共活动场的人员相对集中，火灾时增加了疏散的难度，容易造成重大伤亡事故。高层建筑发生火灾后，常因通讯联络失控，往往下层发生火灾，上层仍然未知有其事。尤其是在高层酒店中，人员众多，人地生疏，给安全疏散增大了困难，更易导致惨重事故。2.2、高层建筑自救灭火的主要措施 （1 ） 消火栓灭火系统。该系统在我国被作为最基本的灭火设备，在每一个高层建筑中都设置。消火栓系统实施灭火需要有两个基本要素：一是消火栓设备，二是使用消火栓的消防队员，二者缺一不可。灭火时，赶到火场的消防员从墙上消火栓箱内取下水枪及水龙带，在距火焰约 10m
17、 的范围内用水枪喷水灭火，以此控制火势，最终扑灭火灾。 （2 ） 防火分区系统。防火分区系统的设置在我国几乎和消火栓系统一样普遍。它是采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物，将建筑物人为划分的能在一定时间内防止火灾向同一建筑物的其他部分蔓延的局部空间。该系统主要由防火墙、板、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁、防火阀等及相应的火灾探测装置构成。探测装置探测到火情后，防火门及防火卷帘等自动关闭，把火势封闭在局部空间内，阻止其蔓延，以有利于消防扑救。防火分区系统本身并不能灭火，必须有其他灭火系统配合才能把火灭掉。否则火势会把该区内可燃物燃尽，或破坏掉分隔物，向其他部分蔓延。（3 ） 火灾自动报警系统。火灾
18、自动报警系统是由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置，以及具有其他辅助功能的装置组成的火灾报警系统。它是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施控制和扑灭火灾，而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施。控制中心报警系统是功能最复杂的火灾自动报警系统。火灾探测器通过烟感、温感、红外线等探测到火情后，该系统便发出火灾报警、应急照明、广播、消防控制联动等指令，以便于人们采取安全疏散、灭火救灾等措施。可以看出，火灾自动报警系统本身并不能进行灭火，它是通知并配合人到现场去救火。它必须有其他的灭火系统与之联动才能实现灭火，否则火势将蔓延下去。（4 ） 自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统，是当今世界上
19、比较普遍使用的固定灭火系统。国内外应用实践证明，该系统具有安全可靠、经济实用、灭火成功率高等优点，是现代高大建筑不可缺少的消防设施2.3、现阶段高层建筑消防工作存在的问题 （1）设计图纸不全，消防审核困难少数地（州、市）县的建筑设计人员不重视建筑防火设计，有关设计专业的技术人员缺乏，建筑消防设施设计不配套，加之一些建筑工程建设时间紧，设计周期短，设计人员只图简便，而各专业设计人员不相互配合协商，建筑工程设计图纸缺图、漏图以及设计图纸不能满足施工要求等现象屡见不鲜，甚至极个别的建筑工程仅凭几张设计草图就进行施工。以上各种原因，导致建筑工程消防安全隐患突出，例如，建筑之间的防火安全距离、消防通道严
20、重不足，内部防火分区过大，安全疏散楼梯不足，缺乏室内外消防水源等等。（2 ） 监督不力，源头关把不严有的消防监督人员不严格按程序、规范等把好建审、施工检查、竣工验收关。例如有的消防监督人员未能及时地发现设计图纸存在的问题，不能全面、准确地提出审核意见，甚至对比较简单的诸如疏散门的开启方向、室内消火栓安装位置等问题也提不出意见来，对缺乏主要的消防设施设计图的设计图纸，草率地下发同您设计的审核意见书；在施工检查中，有的消防监督人员对消防监督检查程序不熟悉，对被检查的场所束手无策、无从下手，对一些明显的问题查不出来；有的消防监督人员对消防产品、消防设施不熟悉，不会使用。这些都百接影响了建筑消防监督的
21、力度和作用。（3 ） 施工质量差，消防设施运行难有些施工安装单位在工程投标中隐瞒工程量，采取低报价投标，造成工程总造价缺口过大，影响了工程质量；一些施工安装单位专业技术人员对标准、规范不熟悉，甚至完全不了解，不按规程、规范施工，造成安装的技术性错误。例如，没有将末端试水装置安装在管网最末端，虽然也能测试压力和水流量，但所测得的结果是不准确的；防排烟系统线路错接，造成排风阀送风，送风阀排风；应急照明灯亮度不够，疏散指示标志标识方向错误；消防水泵电机的连接线相序接错，致使水泵反转；防火卷帘无联动功能和应急操作装置，不能远程控制和应急操作；火灾事故广播不能在控制室强行切换、无选层功能等等。而有些施工
22、安装部门为了 索要欠款，竟人为造成消防设施故障，导致一些设施无法投入正常运行；有的消防工程公司无固定的专业技术人员和施工操作人员，承包到工程后临时招聘施工人员；一些工程同时分包给几个施工安装部门出现问题后互相推诿，造成消防设施从安装调试投入运行起，就无法稳定工作、不断维修的现象。3、高层建筑消防安全工作的对策及建议3.1、重视施工质量，实行施工人员上岗证制度随着高层建筑的档次和使用功能的提高，建筑防火也越来越复杂，对消防设施的施工安装要求越来越高，因此，消防设施的施工安装单位必须重视施工安装质量，严格按规程、标准、规范和设计图纸进行施工。安装消防设施的单位一定要取得经公安消防机构考核合格的消防
23、设施施工安装资质，并应有相对稳定的专业技术人员及施工操作人员，除专业技术人员要加强自身的业务建设外，对施工操作人员也要进行基本操作技能的培训，经考核合格取得上岗资格后方能允许持证上岗。在施工安装中从班组到施工工段都要配备施工安装质量检查人员，对每一项工程、每一道工序的施工安装质量都要全面、细致地检查到位，逐步实行项目经理负责制。为了对施工安装质量进行有效的监督，特别是对一些隐蔽工程施工安装质量的监督，同时，也为解决消防监督人员工作多、人员少的矛盾，建议实行消防设施施工安装监理制度，开展消防设施安装的质量评定，这样才能确保工程施工安装质量。由于国家目前尚没有制定消防设施质量评定标准，建议出台消防
24、设施施工安装质量检验的评定标准，如火灾自动报警系统施工质量检验评定标准、自动喷水灭火系统施工质量检验评定标准等。3.2、严把设计质量关，实行消防设计资格证书制度 为保证高层建筑自身具有火灾防消能力和减少火灾损害的能力，建筑设计单位必须严格执行消防法及各项技术标准和有关设计规范，不得随意降低防火设计标准，特别是高层建筑的防火设计应按照公安部的有关规定，必须有建筑、结构、电气、暖通、给排水等方面的消防专编。设计单位应当建立消防设计责任制，并应有取得消防设计资格证书的技术总负责人对消防设计图纸进行审定。参与高层建筑的消防设计人员，从事建筑、结构、电气、暖通、给排水等各专业设计的人员应参加国家统一的消
25、防设计资质考试，根据所取得的考试资格专业和人数，划分设计单位消防设计资质等级，取得消防设计资质等级证书的单位万能设计相应类别的高层建筑。凡没有取得消防设计资质等级证书的单位，一律不得从事高层建筑工程消防设计。设计管理部门应对取得消防设计资质等级证书的单位进行定期复查，对设计单位防火设计质量和防火设计审批情况等进行积极有效的动态管理，并作为单位设计资格审查和建筑评优等项工作的依据，从工作的各个环节上加强高层建筑的防火设计管理。为此，要尽快加紧实施消防设施专项工程设计证书管理办法和消防设施专项工程设计资格分级标准。 结 论据不完全统计，2000 年至今，全国发生高层建筑火灾超过 10 万起，其中
26、60以上属于居民住宅火灾。一些老式高层民用住宅普遍存在建筑消防设施匮乏、楼内消火栓丢失或损坏、疏散指示破损严重及缺少灭火器等问题，加之楼层高不易逃生等特点而成为火险的集中地。本文就以高层建筑火灾的特点为出发点，介绍了高层建筑消防系统的主要组成，指出了目前我国高层建筑消防工作存在的一些问题，并针对问题提出了一些可行性意见和建议。建筑不断增高，消防通道距离不足，消防登高作业面越来越有局限性，都为高层建筑消防安全带来隐患。参考文献1 GB50016-2014 建筑设计防火规范2 中国高层建筑结构发展与展望R（中国建筑科学研究院北京 100031 徐培富、王翠坤、肖从真）3 我国超高层建筑的现状分析及探讨N中华建筑报 CN11-0246 2015.09（丁浩民、吴宏磊）4 李玉王春青建筑消防工程学M中国矿业大学出版社 2010.055 程远平、李增华消防工程学M中国矿业大学出版社 2010.076 包世华, 方鄂华. 高层建筑结构设计 M . 北京: 清华大学出版社, 1985.
