國內(nèi)外高層建筑及防火設(shè)計發(fā)展概論1

1、國內(nèi)外高層建筑及防火設(shè)計發(fā)展概論（兼評合并規(guī)范主要修改的建筑條文）報告人：章孝思 教授2012.09紐約世貿(mào)中心重慶嘉陵帆影 上海金貿(mào)、環(huán)球中心 馬來西亞雙塔 芝加哥西爾斯大廈一、國內(nèi)外高層建筑概況（一）高層建筑的起源和發(fā)展 國外:起源于19世紀(jì)美國芝加哥、1885年十層的人壽保險大樓是世界上第一座高層建筑。在二十世紀(jì)中期陸續(xù)建成紐約世貿(mào)中心、西爾斯大廈、馬來西亞雙塔，目前世界最高建筑是高818m的迪拜大廈。 國內(nèi):20世紀(jì)初上海百老匯大廈及國際飯店等。重慶朝天門多個銀行大樓,鋼筋混凝土高層建筑可構(gòu)成立體防火隔離帶（9.2火災(zāi)）.20世紀(jì)中期陸續(xù)建成廣州多個高層賓館，其后建成的上海金茂大廈、上

2、海環(huán)球金融中心是我國最有名的高層建筑之一,后者以492米高度成為我國目前最高建筑。重慶朝天門長航大廈火災(zāi)中央電視臺文化中心火災(zāi)（二）高層建筑的火災(zāi)危險性 火災(zāi)危害大：巴西焦馬大樓、美國米高梅飯店火災(zāi)等死傷均上百人.我國哈爾濱天鵝飯店開創(chuàng)人員死亡的先例.中央電視臺大樓火災(zāi)（外裝修可燃）凸顯我國防火法規(guī)漏洞,無外裝修防火要求的規(guī)定,構(gòu)成巨大隱患。其后上海一公寓外裝修火災(zāi)，死亡50多人，全國震驚。（三）國內(nèi)外防火研究概況 美國、英國、日本等一流水平。國內(nèi)幾大消防科研所、高等院校、科研機(jī)構(gòu)等成果顯著。重慶多個地方法規(guī)，如重慶市坡地高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范、大型商業(yè)建筑設(shè)計防火規(guī)范、餐飲泵船防火規(guī)范等，

3、目前正上升為國家規(guī)范。（四）高層建筑定義、高度（及坡規(guī)） 1.0.3條：24m公共建筑，10層住宅。合并規(guī)范修改為27m住宅為二類高層住宅，稍嚴(yán)，今后高層住宅將增多。超過54m為一類高層住宅。（按2.0.2條，建筑高度:平屋面時為室外地面到屋面面層的高度。）合并規(guī)范增加:坡屋面時為室外地面到檐口與屋脊的平均高度處。 合并規(guī)范的建筑分類，改為住宅和公共建筑兩大類。要求宿舍和公寓按公共建筑對待。 取消了商住樓、綜合樓，對此放寬；規(guī)定住宅與其它使用功能合建時，只要采用耐火2h的樓板和無洞口墻體完全分隔，住宅的樓梯間獨(dú)立設(shè)置，則可分別按住宅和公建的防火要求執(zhí)行（而非均按公建了）。 裙房有所放寬：裙房為

4、主體投影以外并與之相連又24m的建筑部分，若與主體之間有防火墻分隔，可按單、多層建筑對待，反之按高層建筑計。 坡地建筑有兩個或多個室外地面，比平地建筑更有利于疏散和撲救。利用其立體撲救系統(tǒng)的優(yōu)越性，重慶制訂了坡規(guī)，現(xiàn)已上升為國家規(guī)范。（五）重慶市坡地高層建筑設(shè)計防火規(guī)范（DB50/5031-2004） 建筑上下有道路時，如能滿足4方面條件：外部撲救、樓梯轉(zhuǎn)移、電梯保護(hù)、耐火分隔之后，可上下分別計算高度和定性。由底層計可能是高層建筑或商住樓,由平頂層上下分別計可能是多層建筑或住宅,使防火設(shè)計得以簡化并更具實際意義（見圖）。 工程實例:重慶某商住樓執(zhí)行,平頂層以上按未超過100米的住宅計,但施工中

5、將自動扶梯穿過平頂層,違反平頂層樓板不能設(shè)洞口的規(guī)定,其后專家提出在自動扶梯洞口處加設(shè)防火分隔,扶梯底部做耐火材料包覆及自動噴水,扶梯四周仍按規(guī)范作防火卷簾,形成“四重保護(hù)” ,通過審查.現(xiàn)已取消平頂層樓板不能開洞的規(guī)定,有利于商業(yè)的發(fā)展。二、高層建筑防火設(shè)計綱要在高層建筑防火設(shè)計中，應(yīng)“以建筑設(shè)計為本”，如妥善解決了總體布局、防火分區(qū)、安全疏散及耐火構(gòu)造等四個方面的防火問題，高層建筑就會立于不敗之地。加上建筑消防設(shè)備（防排煙、報警、滅火）的配合，防火安全就更加完善。（一）總體布局方面 1.防火間距安排防止蔓延。利用4.2.2條解決工程實際問題。 通過裙房、連廊、天橋相連的兩座建筑，應(yīng)符合防火

6、間距要求。亦即，雖有連接體量亦可視為兩個建筑對待，有所放寬。 2.主樓裙房設(shè)計利于撲救。合并規(guī)范對4.1.7條修改，只要求裙房寬度不大于4m，不提高度的限制，對平面及造型設(shè)計有利。 3.消防車道設(shè)置盡量環(huán)行,若不能形成則須設(shè)穿過式車道,及兩長邊設(shè)車道，反之可不設(shè)。 合并規(guī)范吸取坡規(guī)精神：坡地建筑及住宅當(dāng)兩長邊設(shè)置車道有困難時，可只一長邊設(shè)車道，但該長邊應(yīng)有撲救面及撲救場地。合并規(guī)范對消防登高場地（即撲救場地）放寬，允許撲救面旁設(shè)多個小型場地，其長寬不應(yīng)小于15m和8m,其間距不超過30m,對實際工程有利。六結(jié)合原則:即在裙房寬度受限的撲救面范圍應(yīng)有疏散樓梯間、消防電梯及消防控制中心的出入口,其

7、旁應(yīng)有消防車道及撲救場地,這對撲救十分有利。撲救面取消高度限制（二）防火分區(qū)方面1.水平防火分區(qū)控制分區(qū)面積，對大型商業(yè)放寬:營業(yè)廳等設(shè)自動噴水、自動報警設(shè)備及不燃、 難燃裝修時,地上可按4000m2分區(qū),地下可按2000m2分區(qū)； 合并規(guī)范將一類高層分區(qū)放寬為1500m2;一、二級耐火等級單、多層建筑首層的營業(yè)、展覽廳全設(shè)自動報警、滅火設(shè)備時，分區(qū)面積放寬為10000m2; 兩分區(qū)之間防火墻上防火門可計入30%的疏散寬度。重慶實例，歌舞、娛樂場所小空間作防火墻、甲級防火門。演出、展覽大廳作大空間智能滅火設(shè)備，設(shè)準(zhǔn)安全區(qū)等。 大空間建筑工程實例:成都市博物館為高47m的一類高層建筑,地下演出廳

8、四周過廳設(shè)有大空間智能滅火設(shè)備及加強(qiáng)報警/滅火/排煙設(shè)施,成為過渡到安全出口的準(zhǔn)安全區(qū).其上部多層展廳及其旁走道加強(qiáng)機(jī)械排煙,少量進(jìn)入中庭煙氣由頂部及四周自動開啟的窗自然排煙,保障中庭下部的疏散安全.專家論證會應(yīng)按照性能化防火設(shè)計理念,而不能死摳規(guī)范,才能與國際接軌并適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展(見圖) 。 成都博物館地上展廳機(jī)械排煙與中庭自然排煙相結(jié)合示意（高度超過12m中庭） 重慶大型商業(yè)建筑設(shè)計防火規(guī)范（ DBJ50-054-2006 ）：從嚴(yán)要求撲救面、防煙樓梯間，然后可放寬分區(qū)面積（首層10000m2，二層及以上5000m2）及安全出口寬度計算（密度0.45人/m2），可分區(qū)共用樓梯間等。

9、合并規(guī)范目前對人員密度/百人寬度及營業(yè)廳面積計算方式,三者之間的關(guān)系未能協(xié)調(diào)到位,因而計算出的疏散寬度過大。規(guī)范人員密度（人/）百人寬度（m/百人）營業(yè)廳面積比例5000營業(yè)廳疏散寬度(m)4500開間樓梯數(shù)(個)重慶大型商規(guī)0.450.6575%116高規(guī)（老商規(guī)）0.85135%14.97合并規(guī)范0.430.60.65100%0.45=14.6；0.5=16.25;0.6=19.57、8、9 地下商業(yè)建筑超過2萬m2時，重慶商規(guī)允許在其適當(dāng)部位設(shè)開敞式或封閉式防火隔離區(qū)分隔。合并規(guī)范類似，允許設(shè)開敞式下沉廣場或防火隔間分隔。但問題較多，見圖。 地下商場分隔示意圖2.垂直防火分區(qū)控制中庭等連

10、通面積，在工程實踐中可借鑒一些經(jīng)驗,如允許貫通、改變概念等。 允許貫通是讓其垂直連通若干層，連通面積不超過分區(qū)面積限制。如金茂大廈商業(yè)樓有6層,被3個中庭貫通,因中庭形狀層層變化,無法在四周作防火卷簾,專家提出每層作2道防火卷簾而垂直分3區(qū),并盡量控制其貫通面積（見圖）。 改變概念(重慶實例)：將中庭變?yōu)槭覂?nèi)半開敞空間或室外半封閉空間.如重慶林同琰辦公樓高6層,被3個中庭貫通,因四周有大量開敞空間,自然排煙良好,專家定性為室內(nèi)半開敞空間,中庭四周可不設(shè)防火卷簾(見圖)。 金茂大廈附樓垂直防火分區(qū)林同琰辦公樓 又如露天步行街,加設(shè)玻璃蓋后消防定性為中庭,專家提出兩端不封閉,玻頂上適當(dāng)開口,可定性

11、為室外半封閉空間,兩邊可不作防火卷簾(見圖)。 合并規(guī)范吸取重慶大型商規(guī)經(jīng)驗：步行街長度不宜大于300m，兩側(cè)建筑間距不小于13m，頂棚高度不小于6m，其上應(yīng)有自然排煙措施（如天窗、洞口等）。此時兩側(cè)可不做耐火分隔，不按中庭計，若為全封閉內(nèi)街則算中庭。 將地下二層變?yōu)榈叵乱粚樱ㄔ叵乱粚幼優(yōu)閵A層）,如重慶某高樓地下一/二層為游樂,消防通不過.專家會上建議在地下一層樓板開幾個洞口,使其變?yōu)閵A層,地下二層則成為地下一層,同時還有下沉式空間與其連通,對人員疏散和自然排煙非常有利,從而通過了審查(見圖). 重慶坡規(guī)：平頂層上下分別計算高度和定性，也是改變概念的方式。 加蓋步行街變地下二層為地下一層（三

12、）安全疏散方面 1.疏散樓梯間設(shè)置封閉樓梯間、防煙樓梯間。安全出口布置最高原則為雙向疏散。環(huán)形走道。核心筒布置方式。袋形走道盡端宜設(shè)置疏散輔助設(shè)施(見圖)。樓梯間布置三原則：盡量靠各端、靠電梯、靠外墻(見圖) ?？扛鞫丝尚纬呻p向疏散;靠電梯能使平時交通流線和緊急疏散流線有機(jī)結(jié)合;靠外墻可自然排煙并利于云梯救援。 合并規(guī)范增加了防煙樓梯間底層門廳作為擴(kuò)大前室,對疏散有利。（底層門廳作擴(kuò)大封閉時，存在安全問題。） 2.消防電梯的設(shè)置高樓滅火、救生保證。利用有消防電梯功能的客梯進(jìn)行疏散。合并規(guī)范對住宅規(guī)定允許做三合一前室,但須加大前室面積(短邊2.4m,面積12m2)。 高層建筑疏散樓梯布置三原則高

13、層建筑輔助疏散設(shè)施:避難口 3.避難層的設(shè)置高規(guī)要求超過100m的公建應(yīng)設(shè)避難層。 合并規(guī)范要求公建和住宅超過100m時均應(yīng)作避難層：第一個避難層距地不大于50m，兩避難層之間不宜大于15層，其外墻不應(yīng)敞開。 還應(yīng)注意，屋頂應(yīng)作避難層，避難層人數(shù)按大樓總?cè)藬?shù)計算。裙房屋頂也應(yīng)作為開敞避難層。 金茂大廈避難層設(shè)計:金茂大廈高88層,上部為酒店,50層以下為辦公,51層是轉(zhuǎn)換層.辦公部分在15層和30層設(shè)有避難層,各為兩個避難區(qū)與防煙樓梯間相連.辦公為7000人,按5人/m2計共需1400m2避難區(qū),故每個避難區(qū)面積為350m2,還應(yīng)有引入避難區(qū)的措施(見圖).其酒店部分每層樓梯間旁設(shè)有一小型避難

14、間,不再專設(shè)避難層.金茂大廈避難層設(shè)計 4.屋頂直升機(jī)坪的設(shè)置 由于上世紀(jì)80年代后現(xiàn)代/新古典等尖頂/斜面建筑造型風(fēng)行,致使屋頂直升機(jī)坪難以實現(xiàn). 如鄭州某工程不得已在尖頂旁做怪異型支架式停機(jī)坪(見圖),專家會上只得加強(qiáng)多項消防措施后將其取消.若要在工程中貫徹,首先應(yīng)納入城市消防規(guī)劃，規(guī)劃局下達(dá)設(shè)計任務(wù)。建筑師納入立面造型設(shè)計，才能真正得到實施(見圖)。鄭州某高層 迪拜七星酒店城市消防規(guī)劃劃分為四個方面：防止城市起火：修建耐火建筑（包括超高層建筑設(shè)置屋頂機(jī)場的城市布局），拆除易燃建筑，搬遷危險建筑，保護(hù)古建筑等。阻擋火勢蔓延：設(shè)置平面防火隔離帶綠化、廣場、水面等；立體防火隔離帶耐火的高層建筑

15、群體（重慶九二大火災(zāi)；日本東京白須東小區(qū)，見圖）。引導(dǎo)疏散避難：以通暢道路將避難人流引向市內(nèi)各避難場地（廣場、綠地、公園等），并能疏散到市郊避難。加強(qiáng)消防撲救：消防車道，消防通訊及消防用水等。日本東京白須東小區(qū)立體防火隔離帶（四）耐火構(gòu)造方面1.高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 高層建筑結(jié)構(gòu)體系 a) 框架體系以柱和梁形成框架而承重，可作到1830F左右； b) 框架、剪力墻體系以縱向、橫向剪力墻承重，可作到數(shù)十層； c) 剪力墻體系以框架和剪力墻共同承重，可作到100F以上； d) 筒體體系以剪力墻或密集柱形成筒體，并以框筒、筒中筒、束筒等方式承重，可作到100F以上； e) 懸掛結(jié)構(gòu)體系由中部筒體向四周伸

16、出挑梁而懸掛樓層，可作到數(shù)十層。 建筑材料的耐火性能:鋼筋混凝土耐火性能優(yōu)異、而鋼(結(jié)構(gòu))不耐火.2.主體結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu):實際工程中，墻、柱能滿足要求，現(xiàn)澆整體式梁、板耐火性能好； 鋼結(jié)構(gòu):需采用包覆混凝土、噴石棉或防火涂料等方式保護(hù)。3.其它構(gòu)件的耐火設(shè)計 建筑內(nèi)裝修防火設(shè)計關(guān)注天棚、墻面及保溫材料等的耐火能力。合并規(guī)范附錄D，對建筑外裝修保溫材料要求不燃或難燃材料，并作全覆蓋保護(hù)層。 工程實例：重慶中天大酒店火災(zāi)及變形縫整改，見圖。變形縫的構(gòu)造往往形成垂直防火分區(qū)的薄弱環(huán)節(jié),由于標(biāo)準(zhǔn)圖中變形縫多用硬橡膠板,6厚鋼板及白鐵皮等,其耐火能力較差,火災(zāi)時極易導(dǎo)致火勢向上蔓延.該工

17、程多重保護(hù)的變形縫整改設(shè)計可供參考(見圖)。 變形縫整改設(shè)計變形縫整改平面圖中天酒店平面圖高127m的超高層建筑煙囪引入變形縫空間，其中又作儲藏間是起火原因。 防火門、防火卷簾的耐火設(shè)計關(guān)注控制系統(tǒng)、釋放開關(guān)性能；合用前室常開的防火門火災(zāi)時應(yīng)能自動關(guān)閉。 美國世貿(mào)中心與“911”雙塔為鋼的筒中筒結(jié)構(gòu)，以噴石棉方式保護(hù)鋼梁、鋼柱。鋼梁與鋼柱用螺栓連接有問題，結(jié)構(gòu)設(shè)計未考慮恐怖襲擊,今后應(yīng)采用更牢固的結(jié)構(gòu)方式和更先進(jìn)的建筑材料(見圖)。紐約世界貿(mào)易中心美國紐約世貿(mào)中心被飛機(jī)撞擊后燃燒三、高層建筑前景與展望 在新世紀(jì)，超高層建筑不斷涌現(xiàn)并將得到巨大的發(fā)展。 美國世貿(mào)中心自由塔，82F、高541米 上海中心大廈，高632米英國倫敦擬建108F，高460米的城市生態(tài)大廈（1）巴西擬建105F，高495米的圣保羅大廈（2）澳大利亞墨爾本擬建113F，高560米的格羅洛大廈（3）香港擬建97F，高574米的里程碑大廈（4）美國芝加哥擬建120F，高610米的