超高层建筑的消防安全特性及防火设计

中国人民武装警察部队学院课程审查论文/研究报告20172018学年第一学期课程名称防火工程概论a名字叫陈鑫学位201540740004教育班15指71专业消防指挥中国人民武装警察部队学院20172018学年第一学期防火工程概论A课程评价论文/研究报告课程编号：4fhb001N分数：高层建筑的消防安全特性和防火设计摘要：经济建设的迅速发展，普通高层建筑无法满足社会发展的需要，在现在的社会中，各国开始大力建设超高层建筑，不仅建设功能完善、设备完善、外观完美的超高层建筑，还把独特的超高层建筑作为城市的象征，很多人参加参观、建筑功能这种建筑物的消防安全性能是我们关注的重点，一点错误也不能发生。 由于超高层建筑还没有全面普及，在建筑设计、安全特性方面还不够成熟，还有很大的思考创新空间，在我国实施的建筑防火设计规范中，对超高层建筑没有定下很多目标。 参考标准对超高层建筑，特别是40层(100m )以上的建筑进行防火设计时，面对与建筑安全使用、有效救援有关的问题，重点介绍了超高层建筑的消防安全特征和超高层建筑防火设计的施工方法，并以“上海全球金融中心工程”为例，介绍了该建筑的防火区划必须对高层建筑进行严格的防火设计，要保证其真正实现需要全面的防火计划，包括规划、设计、审查、施工、验收、使用、管理和修理等几个环节。 也就是说，超高层建筑的防火设计必须立足于“性能化”的思想。关键词：超高层建筑消防安全特性防火设计性能设计随着经济的迅速发展，超高层建筑已经从第一个凤毛麟角开始普及。 现代社会发展、城市化进程逐渐深入，各项建设活动非常频繁，高层建筑建设也成为很普遍的项目，这个行业发展很快。 其中超高层建筑是指高度超过100米的建筑，这种建筑在设计上需要考虑的因素很多，外观设计、环境协调、节能环保、抗震因素、结构合理等，对消防设计有很大的限制和影响，其规范和制度没有形成与建筑设计和建筑行业发展相适应的体系， 高层建筑供水和消防设计存在很多问题，需要经常威胁、重视人员生命财产安全，保障建筑物安全，延长寿命，创造良好的经济效益和社会效果。一、超高层建筑的定义和分类随着经济的发展，城市人口迅速增加，用地紧张困境日益突出，超高层建筑更充分利用有限空间，节约土地，集中布局地面、地下各种管道，可以减少市政工程的投资。 并且超高层建筑收集了城市建筑、构造、机械设备、建筑材料和施工技术等一切科技的最高成果，表现了城市社会、经济文化程度和现代化的步伐，许多超高层建筑成为了城市和地区的重要景观和地标。 此外，超高层建筑面积大，将办公室、酒店、公寓、购物等功能整合到一个建筑物中，方便了人们的生活。我国建筑规范没有明确规定“超高层建筑”，将建筑高度超过24米的公共建筑和十层以上的居住建筑视为“高层民生建筑”。 1972年，在美国宾夕法尼亚州伯利恒市召开的国际高层建筑会议对高层建筑的定义得到了比较统一的认识，将高层建筑分为4类：第一类高层建筑：916层(最高到50层)。 第二类高层建筑： 1725层(最高75m )第三类高层建筑： 2640层(最高100m )第四类超高层建筑： 40层以上(高度在100m以上)。 我国高层民用建筑设计防火规范对超高层层没有明确的规定，但对高度超过100m、层数超过32层的建筑物对避难层、停车场、消防水压、消防设施、正压排烟和火灾自动报警有特殊要求。二、超高层建筑的消防安全特征高层建筑作为地区和城市的标志，建设费用巨大，涉及到建筑、结构、设备、防火、交通、能源、环境等一系列问题，是地区经济、科技、美学的综合结晶。 但是，该建筑物高度高、人员多、设备和管道系统复杂、火灾事故危险大，在自然灾害(地震、强风)、内部设备系统故障事故、人为火灾等难以抵抗和防止的情况下，发生火灾时，避难和救助非常困难，直接威胁生命财产的安全，火灾是超高层建筑的最大敌人(1)功能用途复杂，点火源多超高层建筑主体建筑高，功能复杂，在很多主体建筑的基础上建有裙子，被用作百货店、饮食、娱乐等商业功能，主体建筑多被用作住宅、办公室、酒店等。 并且超高层建筑的电气设备种类多、数量多、过载、短路、产生小火花的现象多的车库停车多、储油量多的移动人员多、吸烟者多的雷击现象、周围环境的跳火等也是超高层建筑可能发生火灾的点火源，火灾负荷密度大。(二)垂直管井多，可燃物集中，容易形成烟囱效果在与超高层建筑内部垂直的楼梯之间，有很多电梯井、管道井、电缆井、排气管、垃圾道等各种不严格的垂直管道井，其室内装饰和装修材料大多是可燃性、易燃的，一旦发生火灾，就会沿着这些垂直管道迅速扩散并且，这些垂直管井就像高耸的烟囱，火灾时容易形成烟囱效果，促进了烟囱的蔓延。 建筑物的高度越高烟囱效果越强。 实验资料显示，超高层建筑的火灾烟沿垂直台阶间、电梯井等垂直升降道垂直上升的速度从每秒3米到4米，有时每秒8米。(3)安全避难困难，人员密集，容易造成重大伤亡40层以上的摩天大楼着火的情况下，很难迅速地让人到地面和避难空间避难。 由于火灾时必须停止使用客人用电梯，消防电梯主要是消防队员专用的，消防车的高度也有限，楼梯之间是人垂直避难的唯一手段。 但是，超高层建筑的垂直避难距离长，人员密集，避难时间也大幅度增加。 根据消防部门的测试，消防员从40层到150米的位置到建筑物的第一层需要十几分钟的话，一般人、老人、孩子等所需的避难时间会变长。 烟的垂直流动速度为24米/秒，垂直方向1分钟就扩展到几十层。 人员避难速度比烟的流动速度慢100倍以上，而且避难方向与烟花的扩散方向相反，人员避难的困难和危险性进一步增加，容易造成重大伤亡。(四)火灾救助困难，对装备手段要求高超高层建筑与普通建筑相比，火灾救助难度相对较大。 由于城市大楼林立，地面消防活动开展的地方不足，而且从国内现有的超高层建筑来看，外墙多采用玻璃窗帘，破碎后地面人容易死伤。 另外，破坏地面的消防车车辆和供水器材，外壁采用了固定窗，消防员很难接近着火点。 另外，现有的消防设备远远不能满足超高层建筑的消防救援需要。 现在消防登高车的最大救助高度约为100米。 超高层建筑发生火灾，消防用水量比较多，有时会达到100升/秒以上。 经过消防训练测试，3台大功率消防车串联连接，用泵耦合器供水，高度仅达160米。 用软管直接供水，高只有150米，但消防直升机还没有普遍应用。 因此，超过150m的楼层主要由建筑物内部的消防设施保障，外部手段的效果微乎其微。另外，经常被忽视的火灾危险是超高层建筑施工期间的消防安全问题。 超高层建筑施工周期一般较长，施工现场暂时起火多，使用电量大，易燃材料集中。 同时，消防设施不开通，消防水源和消防通道不足，只有临时消防水源，发生火灾时，消防用水的水压和水量无法保证，消防救助变得更加困难，特别是工程后期发生了中、高层、顶层的火灾。三、超高层建筑防火设计的施工方法对超高层建筑的一系列突出问题，结合我国消防技术规范进行分析探讨。(1)整体布局(1)设在具有高度防火性能的超高层建筑上，1949年重庆“九二”火灾如此，幸好几家巨大银行建筑阻止了蔓延。 因此，布置高防火性能的超高层建筑形成耐火隔离带是一种很好的方法(2)按照规范设计消防车线和救援场所。(2)结构的耐火设计(1)超高层建筑钢结构的耐火设计。 在超高层建筑中，如果大面积使用钢结构的耐火设计，耐火能力会变差，必须用耐火材料复盖，或者涂装石棉和防火涂料。 关于后者，我国近几年取得了显着的发展，取得了一定的成果。(2)超高层建筑中钢筋混凝土的耐火设计钢筋混凝土结构通常具有较好的耐火能力，但预应力构件耐火性差，需要根据需要涂防火涂料或厚灰来保护。 调查显示，海外超高层一般采用隔壁，轻量耐火是最大的优点。 目前，研究耐火性最活跃的领域是对含氟树脂和有机硅改性树脂的研究。 其中，有机硅改性丙烯酸树脂涂料是今后超耐火性涂料的发展方向。(3)防火区划超高层建筑分为几个独立的单元，各单元独立地防止火灾和烟雾蔓延，单元间由防火墙隔开，各防火区域的面积一般在1400平方米以下。(4)安全避难(一)急用路线和常用路线相结合海外大部分高层建筑都安装了电梯，以达到不同的水平。 达到某个水平，只有其中一个可以达到。 发生火灾，避难的人们可以进入火灾等级的电梯，原本没有提供出入口。 不应该提倡把这种电梯作为避难者来利用，但是作为符合建筑需求的整体避难战略的一部分，必须完成这个任务。(2)不应该设计成“袋型通道”。从超高层建筑火灾者死亡的情况来看，大部分人在浓烟中，根据人的走光性，自然地朝着光的方向走。 在超高层，由于需要自然的采光，通道尽头设有窗户，容易使人陷入死亡陷阱。 请尽量避免使用袋型通路，使用环型双向通路。 为了识别方向，表示警告的符号应该很清楚。(3)避难层a .有必要在超高层建筑上设置避难层在超高层建筑中应该设置避难楼间，人们在紧急避难时，只需在几层跑就能安全地避难。b .根据我国的特点设计避难层考虑到我国人员体型的特征，人均面积必须保证0.2m/人以上。 考虑到登高车的最大作业高度在30-50米左右，根据消防员的实测，登高超过10层，心跳和呼吸显着变快，对救助产生不良影响，综合以上要素，从地上到10-15层设置第一避难层。 这样，一个区间的避难时间不太长，就可以在较小的救助区域工作，与设备层的配置相结合。 为了保证避难层在建筑物火灾时正常发挥作用，避难层至少需要两个避难方向的避难通道。 通往避难楼的防烟楼梯，必须上下错开位置配置。(4)屋顶直升机停机坪目前，国内购买专用直升机的城市很少，调查显示上海装备多为欧美制，如法国的超级美洲豹等。 但是，255米的上海长峰大厦等超高层建筑，因为设计在改变，不能满足停车场的要求。 因此，我认为破坏大楼的美丽，决定强制设置停车场是没有意义的，但是在上部展开一个小平地，搭上直升机援助并不是一个好方法。(5)设备方面(1)自动警报系统主要包括三个部分：探测器、区域报警器和集中报警器，还有人工报警电话、报警机和报警按钮等需要配合。 消防中心设置在第一层，最好靠近消防车线。(2)自动淋浴高层建筑必须立足于自我防卫，自动淋浴设施是实现自我防卫的最有效方法。 比如在上海，很多超高层建筑为了美观，不仅在外面使用了玻璃窗帘，而且内部装修中也被玻璃墙壁隔开，除了耐火极限超过1h的大玻璃墙之外，剩下的两侧都配置淋浴头，以免出现淋浴头的死角四、性能化设计仅靠现行规范进行超高层建筑设计是不完全的，国际上广泛采用的是性能化设计。(1)性能化超高层建筑防火设计的基本内容(1)设计火灾的分类a .火灾的发展阶段及其轰炸很多房间都假定火灾处于发展及其爆炸阶段。 设计时的热释放率由以往的方法决定，稳定的热释放率由换气条件和燃料表面的形状决定。b .局部火灾局部火灾是少量可燃物在广阔的空间燃烧，燃烧仅限于比较狭窄的区域。c .窒息的火灾在密闭的房间里，一消耗氧气，火灾就窒息。 火一窒息，热释放率就迅速下降。 但是，这时门一打开，燃烧就再次急速变大。 消防队员的消防救援可能是门被打开的原因之一。(2)火灾性状的预测结合许多可能影响建筑物消防安全性能的因素，以发生火灾直到人避难的过程为研究对象，包括火灾空间内部火灾的发生和发展阶段、烟和有毒气体在火灾空间内部和外部蔓延的阶段、火灾在火灾空间外蔓延的阶段、火灾感知和自动灭火系统的启动阶段、消防队灭火阶段和人避难(3)建筑结构的耐火安全性预测分析构件抵抗力和荷载效应的特征，预测建筑结构的耐火安全性。(4)人员安全避难预测把建筑物内人员到安全区域避难的抽出时间的预测结果，与从火灾场面的发展和烟流动性分析得到的时间进行了比较。(5)安全标准性能化评价方法具有较强的适用性，必须制定以性能化标准为主、规格指令性标准为辅助