超高层建筑消防设计要求及灭火救援研究

超高层建筑防火设计要求及灭火救援研究 http://www.fire.hc360.com2011年10月19日08:21云南昆明消防支队作者：吕扬 王睿

慧聪消防网讯 近年来，由于新技术、新材料的广泛运用高层建筑建筑高度呈现不断攀升的趋势。目前国际上最高建筑为哈利法塔（又名迪拜塔）位于阿联酋迪拜，总高828米、160层。我国大陆第一高楼为上海环球金融中心，总高492米。昆明市已建成第一高楼为佳华广场酒店，总高147.8米、38层，在建和拟建高层建筑527栋，其中在建高层建筑327栋，最高建筑为“欣都隆城”，高度186米，拟建高层建筑200栋，最高建筑为“南亚之门”，设计高度333米，81层。

随之而来相继发生北京“2.09”央视配楼火灾，上海“11.15”高层居民住宅火灾，沈阳“2.03”皇朝万鑫国际大厦等高层建筑火灾事故，从不同程度反映出高层建筑消防安全现状与消防部队实际灭火救援能力之间存在不均衡、不对称发展的状况，消防部队针对高层建筑火灾的扑救能力受到了极大的考验。本文就昆明市公安消防部队超高层建筑灭火救援能力进行探讨和研究，以期发现问题和不足，寻找解决问题的有效途径。

一、超高层建筑定义、建筑材料及结构体系 建筑高度超过100米的高层建筑通常称为超高层建筑。超高层建筑的设计主要考虑竖向和水平荷载的设计，竖向荷载主要指建筑材料、楼内设备及人员等所带来的重力荷载，水平荷载主要是指风、地震带来的侧向荷载。目前超高层建筑用于承受荷载的建筑材料主要有三种，分别为：钢结构、钢筋混凝土结构、钢混凝土组合结构。超高层建筑的建筑结构体系是指承受竖向和抵抗侧向荷载的构建组成形式，大致分为7种形式，分别是：框架体系、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—支撑结构、筒体结构、巨型结构、其他结构，如空间桁架结构、悬挂结构等。

二、超高层建筑在防火设计上的特殊要求 在我国《高层建筑防火设计规范》有关内容中规定超高层建筑除执行高层建筑防火设计的有关规定外，对超高层建筑提出了特殊的防火设计要求，如：

（一）建筑高度超过100m的高层建筑，其应在电缆井、管道井每层楼板处用相当于楼板耐火极限的不燃烧体作防火分隔；

（二）建筑高度超过100m的公共建筑，应设置避难层（间），并应符合有关规定； （三）建筑高度超过100m，且标准层建筑面积超过1000m2的公共建筑，宜设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助的设施，并应符合有关规定；

（四）当建筑高度超过100m时，高层建筑最不利点消火栓静水压力不应低于0.15MPa。当高位消防水箱不能满足上述静压要求时，应设增压设施；

（五）建筑高度超过100m的高层建筑及其裙房，除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。 通过对规范的研究，可以了解到超高层建筑从内部人员的逃生疏散、火灾范围的控制、排烟、供水、固定灭火设施上均提出了具体和更为严格的要求。

北京、上海等地相继发生高层建筑外墙火灾后，国家对高层建筑外墙保温材料的防火等级也提出了更高要求。

三、超高层建筑火灾面临的形势和难点 （一）高层建筑火灾呈现新特点。目前我国部分高层建筑外墙大量使用易燃、可燃建筑材料后，火灾发展蔓延的形式不同于以往常规，呈现由外及内、由高到低的新特点，从而增加了消防部队扑救高层建筑火灾的难度。从北京央视配楼、上海高层居民住宅几起火灾来看，均为建筑外墙安装和使用了大量易燃、可燃建筑材料，如：建筑外墙保温层使用的聚氨酯泡沫，火灾在外部引发后迅速向上或向建筑内部蔓延扩大，甚至从楼顶向下蔓延（北京央视火灾就属于此类），从而导致整栋建筑发生立体燃烧。此外，室外火灾一般无明显发展阶段之分，由于供氧充足，室外火灾发生后很快便会发展到猛烈燃烧阶段。风对火势发展有决定性影响，尤其露天火灾受风的影响更大，而高层建筑外墙火灾更是受风力的影响，风给燃烧区带来大量新鲜空气，加之高层建筑外墙包裹着大量易燃、可燃材料，促使燃烧更为猛烈。随着风向的改变，火势蔓延方向会相应改变。大风天气极易形成飞火，迅速扩大燃烧范围。以上因素导致高层建筑火灾致灾时间的缩短，灾害范围和危害性进一步扩大，从客观上讲对消防部队的反应时间、处置能力也提出了更高的要求。

（二）针对超高层建筑火灾呈现的新特点，需要多方面采取有力措施才能有效控制火灾范围，减少火灾损失和人员伤亡。

1.由于火灾蔓延速度极快，第一时间必须要采取扑救措施。第一时间采取扑救措施并非一定要等消防部队到场才能进行。近期几起高层建筑火灾首先从建筑外部引发，由于不像建筑内部具有完备的防火分隔设施和固定灭火设施，建筑外墙的火势可以不受任何阻挡，在高空风力的作用下迅速沿高层建筑外墙向上、向下或向建筑内部蔓延，形成内外同时燃烧的不利局面，此种情况发生后如果第一时间不及时采取扑救措施，往往第一批消防处置力量到场时已经难于在短时间内控制火势蔓延。昆明市2009年曾经发生过一起在建高层建筑外墙火灾，消防部队到场时，火灾已经被工地的建筑工人使用楼层内的施工用水进行了有效控制，火势没有沿建筑外部防护网继续向上和向建筑内部蔓延，由于起火楼层较低，第一到场的消防中队使用水罐消防车车载炮对位于7层以下的建筑外墙防护网实施了冷却清理，最终没有酿成大火。

2.消防部队灭火救援作战能力还有待进一步改进和提高。这里需要思考如果消防部队到场前建筑工人不及时采取有效扑救措施，又或者火灾发生或蔓延至高层建筑外墙100米以上的位置，消防部队第一到场力量应如何采取有效的技、战术措施进行扑救？

我们就目前昆明消防部队超高层建筑灭火救援工作面临的形势进行如下分析：第一种情况，认为消防部队依靠自身配备的消防装备可以完成所有火灾扑救任务，忽略了高层建筑等场所内部固定消防设施对完成灭火救援任务起到的重要作用。目前全国消防部队配备的举高车辆最高举高高度为101米，昆明消防部队配备的举高车辆最高举高高度为68米，火灾在建筑外墙100米以上的地方发生或蔓延，要依靠外部移动消防设备进行扑救几乎是不可能完成的任务，而且也极不安全。此外，由于受道路宽度、高空障碍物、路面承载能力、风速、出水时反作用力等关键因素的影响，举高车辆是否能在所有火灾现场举升到最大高度？这还是个值得商榷的问题。 否则媒体和群众都将可能被误导，采用一家新闻媒体对北京央视火灾的评论词：“央视配楼高度150米，最高的消防设备只能达到100米，我们的灭火救援能力就差这短短的50米，火势没有得到有效控制。”第二种情况，媒体和群众对消防部队到场时间、力量调集、处置措施的看法。这里我们对一些影响以上环节的因素进行分析，以探讨如何提高消防部队扑救超高层火灾的能力。我们可以计算这样一个时间，就是消防指挥中心从接到报警至调动最近中队到场出水控火的时间（以处置超高层建筑100米以上火灾为例）。 假设：

（1）从开始接警至下达出动命令需要30秒的时间（指挥中心采取统一接警，并能同时下达多队出动命令）；

（2）中队接到出动命令至消防车驶离车库需要1分钟； （3）路途行驶需要时间按照中队辖区5分钟内可以抵达进行计算（这个时间受划分中队辖区的合理性、道路交通实际情况、驾驶员对道路的熟悉情况等多种因素影响）；

（4）到场后火灾发生在100米以上的高层或已经蔓延至100米以上时，消防队员遇到最有利的情况，消防电梯和建筑内部室内消火栓系统可以正常使用，消防队员按预先设定的任务分工携带水枪、水带、分水器等器材从停车位置进入消防电梯需要1分钟（如果不提前进行实地“六熟悉”和演练，明确任务分工、停车顺序和停车位置，掌握消防电梯位置，中队很难做到在停车1分钟之内首批内攻人员全部进入消防电梯）；

（5）乘坐消防电梯从地面至100米的高度耗时约为1分钟；（消防队员需要提前掌握火灾情况，判断起火层位置，并熟悉消防电梯操作方法，在起火层下层或下2层停靠电梯）；

（6）出电梯铺设水带，连接室内消火栓、分水器、水枪，打开室内栓阀门出水需要1分钟。（消防队员需要掌握楼层室内消火栓位置，熟练掌握操作室内栓和水带铺设的技能，注意出水后要按下消火栓按钮启动水泵实施加压供水）。

按照以上时间计算，消防部队应对超高层建筑火灾第一到场力量出水控火的正常理论时间为9分30秒，而且是不发生其他任何情况下所需要的时间。如果受报警晚、首批力量调集不及时、道路拥堵、官兵对辖区和重点单位情况不熟悉、作战任务分工不明确、技战术训练不到位，以及单位内部固定消防设施故障等多重因素的影响，火灾不受控制的发展时间可能还会比9分30秒要长。9分30秒之内一栋包裹着保温层、防护网等易燃材料的超高层建筑外墙发生火灾，如果不及时组织进行初期扑救，很难想象火灾将发展至什么状况。消防部队首批力量到场如果还不能有效控制火势蔓延，再次调集的力量到场将只能用于清理火场。

四、扑救超高层建筑火灾需要注意的几个方面 （一）举高车辆的使用 1.举高车辆在扑救高层建筑火灾中发挥了一定作用，但是作用有限，尤其是针对超高层建筑100米以上的部位几乎无能为力。

2.举高车辆同时具备救援和射水功能时，救援和射水的工作高度需要特别注意，不能一概而论。

救援高度条件允许时可以接近最大工作高度，但是射水高度则必须慎重考虑，操作时应适当降低工作高度，尽量调整转台位置，从有可能翻倒的一侧射水，减小射水反作用的影响，保证车辆上装部分的稳定性，以免工作斗、梯臂因水流反作用力产生严重晃动，造成人员和车辆发生危险。 3.举高车辆进行射水作业时为达到最大射水高度，应适当保持与起火建筑的距离。以下是一组举高车射高与建筑距离的测试数据：

车型 举高能力停靠距离（米）作战能力（米） 森田25米曲臂登高平台消防车1020—36 205—44 3020—53 森田30米曲臂登高平台消防车105—37 203—51 3010—51 森田50米曲臂登高平台消防车2041—68 3036—81 马基路斯30米曲臂登高平台消防车1026—37 20地面—51 3023—51 马基路斯30米城市抢险救援登高平台消防车1024—29