空管塔台消防设计难点及设计策略研究

作者简介：高宝龙（1988-），男，汉族，内蒙古乌海人，本科，工程师，研究方向：民航机场设施、空管设施的建设方案和工程管理、民航专业工程新技术应用。摘要：空管塔台消防设计中存在消防设计难点，为确保人员的生命安全，本文将对空管塔台消防设计难点进行分析并提出相应的设计策略，以期为空管塔台消防设计提供智力支持。关键词：安全疏散系统设计；高位消防水箱设置；室内消火栓设计空管塔台具有特殊的建筑使用功能和性质，其介于构筑物与建筑物之间，同时其专业性比较突出，与常规的民用建筑有着明显区别。在目前的国家规范体系中，没有专业的针对塔台防火设计的规范，因此在其消防设计过程中，存在没有规范依据的事实。针对塔台的建筑特性、功能要求以及使用需求，本文分析了塔台中存在的消防安全难点，提出了消防设计策略。一、安全疏散系统（一）安全出口塔台受平面尺寸的限制，各楼层难以设置两部疏散楼梯。塔台各楼层仅设置1部疏散楼梯，除首层以及二层设有其他形式的安全出口（竖向钢爬梯、直通室外的疏散门及通往其他建筑的连廊等）外，其他楼层难以设置2个安全出口，不满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）的相关要求[1]。塔台建筑形式较为特殊，各层建筑面积均较小，各楼层整层的建筑面积在75m2-320m2之间，实际具备人员长时间停留作业功能的仅有顶层和次顶层，其余楼层为竖向交通功能、检修层或设备机房楼层，人员实际活动和使用的楼层较少。同时，正常工作状态下，总人数不超过20人，人数相对较少，人员对内部环境熟悉，疏散效率高。从建筑形式来看，塔台类似于广播电视发射塔塔楼。从国内目前已建成塔台项目案例来看，北京新机场东塔台及西塔台、成都双流国际机场塔台、青岛新机场空管配套工程塔台、乌鲁木齐机场北区改扩建工程塔台等，其内部均仅设置一部疏散楼梯。目前塔台地上各层设置一部防烟楼梯间是较为安全有效的设计方式，同时可以节约塔式建筑有限的空间，疏散楼梯的布置与建筑布局结构形态和使用特性是相适应的。（二）疏散楼梯宽度根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）规定的建筑分类方法，属于高层公共建筑（非医疗），根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）的要求，塔台内疏散楼梯的最小净宽度不应小于1.20m。设计过程中，由于受塔台平面尺寸的限制，疏散楼梯的最小净宽度无法满足1.20m的要求，目前塔台内疏散楼梯的最小净宽度按不小于0.90m进行控制[2]。《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）规定非医疗高层公共建筑中疏散樓梯的最小净宽度为1.20m，主要是针对常规意义上的民用建筑。塔台的各层建筑面积较小、人员实际活动和使用的楼层较少、人数相对较少、人员对内部环境熟悉。这些特征使得塔台的垂直交通明显区别于常规意义上的民用建筑，实际上前者的疏散效率相较于后者要高，疏散安全更能得到保障[3]。《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）第5.5.18条的条文说明里指出：“按本规范其他条文规定计算出的总疏散宽度，在确定不同位置的门洞宽度或梯段宽度时，需要仔细分配其宽度并根据通过的人流股数进行校核和调整。”塔台顶层共设计固定工位14个，疏散人数按固定工位计算，取疏散人数28人。现疏散楼梯梯段净宽度为0.90m（按单股人流宽度0.55m计算，可通过1股人流），则通过疏散楼梯需要的疏散时间为：20人1股×37/（股·min）≈0.54min≈32.4s由此可见，塔台内疏散楼梯的净宽度按不小于0.90m控制时，根据通过的人流股数进行校核，塔台内的人员能有效快速疏散。（三）疏散楼梯按《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）规定的建筑分类方法，属于一类高层公共建筑。根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）的要求，塔台的疏散楼梯应采用防烟楼梯间。由于塔台功能的特殊需求，要求航空管制工作人员在顶层的360°方向上均能保持无遮蔽视野。若顶层通向次顶层的疏散通道采用防烟楼梯间，则会在顶层造成视线遮蔽。因此，塔台顶层通向次顶层的疏散楼梯采用开放式楼梯。采用耐火极限不低于2h的防火门（甲级）和防火隔离墙，在次顶层与其他区域进行防火隔离，并且该楼梯在次顶层直通防烟楼梯间。塔台顶层内任一点至次顶层防烟楼梯间的疏散距离小于于18m[4]。二、消防高位水箱设置《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第6.1.9条明确要求，室内采用临时高压消防给水系统时，高层民用建筑、总建筑面积大于1万平方米、层数超过2层的公共建筑和其他建筑应设置高位消防水箱。由于塔台的建筑特性和功能要求，塔台顶层放置重要电子设备，高位消防水箱即便在小概率情况下发生漏水，也将会对塔台和机场运行造成严重影响。同时，塔台屋面设置各种雷达及天线设施，不具备设置屋顶高位消防水箱的条件[5]。塔台虽然建筑高度较高，建筑层数较多，但其有使用功能的楼层较少，其余楼层为竖向交通功能、检修层或设备机房楼层，整个塔台的人员荷载、火灾荷载以及人员流动性明显区别于常规意义下的高层民用建筑。在此条件下，受建筑功能及平面布置限制，塔台屋顶同样无条件设置高位水箱[6]。塔台首层的消防泵房内采用气压供水设备代替高位消防水箱，以保证室内消火栓和自动喷水灭火系统初期的消防用水和管网供水压力。同时，报告要求气压供水设备应至少储存5min的自动喷水灭火系统和室内消火栓系统同时工作的系统用水量，且有效容积不应小于36m3，应当符合水灭火设施最远处的水压力条件。三、室内灭火栓设计《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第7.4.3条明确要求设置室内灭火栓的建筑内各区域均应设置灭火栓。塔台内按相应规范要求设有室内消火栓系统。按照规范要求，塔台各交通层和功能层均应设置灭火栓。由于消防给水管道竖向上无法穿越电气房间，消防给水管道不能到达，使得塔台顶层及次顶层内无法配备室内灭火栓。但《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014第7.4.6条明确要求，室内灭火栓的分布应满足同一层有2支消防水枪的2股充实水柱同时达到任何部位的要求。考虑塔台本身功能专业性强、其内部人数较少、火灾危险性较低的特性，塔台顶层、次顶层虽跨越建筑楼层，但当塔台顶层或次顶层发生火灾时，可以使用次顶层以下设备层的2支室内灭火栓，并需要保证每层能有2股充实水柱同时到达该层的任何点位[7]。四、消防电梯设置塔台设置有消防电梯，由于顶层和次顶层需设置相应的专业设备并需保持设备操作空间，同时塔台顶层还需满足360°方向上均能保持视线通透的要求，受平面尺寸限制，使得顶层和次顶层在平面上无条件设置电梯井，故消防电梯无法到达，不满足《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018年版）关于消防电梯每层停靠要求[8]。塔台受建筑功能和平面尺寸的限制，塔台顶层和次顶层无法设置消防电梯，使得消防电梯不能满足每层停靠的要求。针对该问题，为保证消防队员的到达条件，可按以下策略进行设計。（一）塔台内的两部电梯均按消防电梯的要求进行设计火灾情况下消防队员通过消防电梯到达次顶层时，再经过疏散楼梯到达顶层，消防队员从疏散楼梯攀登的最大高度约8.10m.《建筑设计防火设计规范》GB50016-2014（2018年版）第7.3.1条说明中指出：消防员从楼梯攀登的有利登高高度一般不大于23m。因此，本设计可为消防队员的到达提供优良条件，消防电梯结合不大于23m攀登高度的设计方案可行。（二）塔台顶层顶部设有可伸缩钢梯通向屋顶平台屋顶平台设置逃生缓降装置，人员可先到达屋顶平台，然后通过逃生缓降装置降至次顶层检修环的外围室外平台等待救援或进一步疏散。五、防烟楼梯间顶部固定窗设置《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017第3.3.11条规定：设置机械加压送风系统的封闭楼梯间、防烟楼梯间，应在其顶部设置不小于1平方米的固定窗。靠外墙的防烟楼梯间应在其外墙上每5层内设置总面积不小于2m2的固定窗。因塔台顶层360°视线通透的要求，防烟楼梯间仅设置在次顶层，无法按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017的要求在防烟楼梯间顶部设置固定窗。针对塔台防烟楼梯间既不靠外墙也不上屋面，无法按《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017的要求在其顶部设置固定窗的问题。根据《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251规范，在次顶层防烟楼梯间的侧墙上设置总面积不小于1m2的固定窗，同时次顶层吊顶内对应固定窗设置截面有效总面积不小于1m2排热风管，在防烟楼梯间顶部与室外之间形成封闭的排烟通道。结语为了验证塔台安全出口设置的合理性，选取