隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,超高層建筑已從最初的鳳毛麟角而逐漸普及。我國的改革開放帶來了經(jīng)濟(jì)和社會的蓬勃發(fā)展,城市建設(shè)日新月異,但這一時(shí)期的火災(zāi)明顯地呈現(xiàn)了嚴(yán)重化的趨勢,據(jù)統(tǒng)計(jì),l991年至2000年十年間,全國共發(fā)生火災(zāi)888485起,死24564人,傷43422人,直接財(cái)產(chǎn)損失116.4億元。這四項(xiàng)數(shù)字分別占建國50年火災(zāi)總數(shù)的25.8%、14.7% 、13.6%和58.8%,凸顯了包括超高層建筑在內(nèi)的新的消防安全問題的嚴(yán)重性,急需對傳統(tǒng)的消防手段進(jìn)行改革,以滿足新時(shí)代形勢的需要。
??????????? 一、超高層建筑的定義與分類
??????? 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市人口迅速增加,用地緊張的困境日益突出,超高層建筑可以更充分地利用有限空間,節(jié)約土地,通過集中布設(shè)地上、地下的各種管線而降低市政工程的投資。而且超高層建筑匯集了城市在建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備、建筑材料和施工技術(shù)等所有科技的最高成就,表現(xiàn)了城市社會、經(jīng)濟(jì)文化程度和現(xiàn)代化步伐,許多超高層建筑更是成為了一個(gè)城市或地區(qū)的重要景觀和地標(biāo)。此外,超高層建筑面積大,將多種功能,如辦公、旅館、公寓和購物綜合在一座建筑里,方便了人們的生活。
??????? 我國的建筑規(guī)范中并沒有明確的規(guī)定“超高層建筑”的定義,而是把建筑高度超過24 米的公共建筑和十層及十層以上的居住建筑均視為“高層民用建筑”。1972 年,在美國賓夕法尼亞洲伯利恒市召開的國際高層建筑會議對高層建筑的定義取得了較統(tǒng)一的認(rèn)識,把高層建筑劃分為四類:第一類高層建筑:9~16 層(最高到 50m);第二類高層建筑:17~25 層(最高到 75m);第三類高層建筑:26~40 層(最高到 100m);第四類超高層建筑:40 層以上(高度在 100m 以上)。我國《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對超高層雖無明確規(guī)定,但對于高度超過 100m,層數(shù)超過 32 層的建筑在避難層、停機(jī)坪、消防水壓、滅火設(shè)施、正壓排煙及火災(zāi)自動報(bào)警方面都有特殊的要求。
??????? 二、超高層建筑的消防安全特點(diǎn)
??????? 超高層建筑作為一個(gè)地區(qū)和城市的標(biāo)志,建造耗資巨大,涉及建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、防火、交通、能源、環(huán)境等一系列的問題,是一個(gè)地區(qū)經(jīng)濟(jì)、科技、美學(xué)的綜合結(jié)晶。但是,由于這種建筑物高度高、人員多、設(shè)備及管線系統(tǒng)復(fù)雜,火災(zāi)事故的隱患大,在自然災(zāi)害(地震、強(qiáng)風(fēng))、內(nèi)部設(shè)備系統(tǒng)故障事故、人為火災(zāi)等難以抗拒或防范的情況下,一旦發(fā)生火災(zāi),疏散與撲救都十分困難,將直接威脅著生命財(cái)產(chǎn)安全,因此火災(zāi)是超高層建筑的頭號大敵,其消防安全成為不可避免的首要問題之一。
??????? (一)功能用途復(fù)雜、點(diǎn)火源多
??????? 超高層建筑主體建筑高、功能復(fù)雜,大多數(shù)主體建筑底層建有裙樓,作為商場、餐飲、娛樂等商業(yè)功能使用,主體建筑多數(shù)作為住宅、辦公、賓館等使用。而且超高層建筑的用電設(shè)備種類多,數(shù)量大,超載、短路、發(fā)生小火花的現(xiàn)象增多;車庫停車多、儲油量大;流動人員多,吸煙人多;雷擊現(xiàn)象、周圍環(huán)境飛火等也是超高層建筑可能發(fā)生火災(zāi)的點(diǎn)火源,火災(zāi)荷載密度大。
??????? (二)豎向管井多、可燃物集中,容易形成煙囪效應(yīng)
??????? 超高層建筑內(nèi)部垂直的樓梯間、電梯井、管道井、電纜井、排氣道、垃圾道以及其它封堵不嚴(yán)密的各類豎向管井眾多,其陳設(shè)和裝修材料大多是可燃、易燃物品,一旦發(fā)生火災(zāi),容易沿著這些豎向管井快速蔓延。而且這些豎向管井猶如一座座高聳的煙囪,火災(zāi)時(shí),容易形成煙囪效應(yīng),助長煙氣火勢的蔓延。建筑高度越高,煙囪效應(yīng)越強(qiáng)烈。實(shí)驗(yàn)資料證明,超高層建筑中火災(zāi)煙氣沿著垂直樓梯間、電梯井等豎向井道垂直上升的速度達(dá)每秒3到4米,有時(shí)甚至可達(dá)每秒8米 。
??????? (三)安全疏散困難,人員密集,容易造成重大傷亡
??????? 40 層以上超高層建筑著火時(shí),要使人員迅速疏散到地面或避難空間十分困難。由于火災(zāi)時(shí)客用電梯必須停止使用,消防電梯主要為消防隊(duì)員專用,消防云梯車的高度也有極限,所以樓梯間是人員垂直疏散的唯一手段。但超高層建筑的垂直疏散距離長,人員密集,疏散時(shí)間也相應(yīng)大幅增加。據(jù)消防部門的測試,一名消防戰(zhàn)士從40層150米的位置下到建筑的第一層需要十幾分鐘,那么普通人員或是老人、小孩等所需要的疏散時(shí)間就會更長。而煙氣的垂直流動速度為2~4 米/秒,在垂直方向1 分鐘就可以蔓延幾十層。人員的疏散速度比煙氣流動速度要慢超過100 倍,而且疏散方向與煙火蔓延方向相反,進(jìn)一步增加了人員疏散的艱難和危險(xiǎn)性,容易造成重大傷亡。
??????? (四)火災(zāi)撲救難度大,對裝備手段的要求高
??????? 超高層建筑與普通建筑相比,其火災(zāi)撲救難度相對較大。由于城市高樓林立,缺乏地面消防行動展開的場地,而且從國內(nèi)現(xiàn)有的超高層建筑來看,外墻大多采用玻璃幕墻,破碎后極易造成地面人員傷亡,并對破壞地面的消防車輛及供水器材,加上外墻采用固定窗,消防人員接近起火點(diǎn)非常困難。此外,現(xiàn)有消防裝備遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足超高層建筑的滅火救援需要。目前,消防登高車的最大救援高度約為100米。超高層建筑發(fā)生火災(zāi),滅火用水量比較大,有時(shí)需要達(dá)到100升/秒以上。經(jīng)滅火演練測試,三輛大功率消防車串聯(lián),通過水泵結(jié)合器供水,高度只能達(dá)到160米,通過水帶直接供水,高度只有150米,而消防直升機(jī)尚未得到普遍應(yīng)用。因此,超過150 m 的樓層幾乎只能主要依靠建筑內(nèi)部自身的消防設(shè)施來保障,外部手段效果甚微。
??????? 此外,還有一個(gè)經(jīng)常被忽略的火災(zāi)隱患,就是超高層建筑在施工期間的消防安全問題。超高層建筑的施工周期一般都較長,施工現(xiàn)場臨時(shí)動火多,用電量大,易燃、可燃材料集中。同時(shí),消防設(shè)施未開通,缺少消防水源和消防通道,只有臨時(shí)消防水源,一旦發(fā)生火災(zāi),不能保證消防用水的水壓和水量,消防撲救難度更大,尤其是在施工后期發(fā)生在中、高層甚至頂層的火災(zāi)。