前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的建筑空间设计消防安全探讨，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
【摘要】
超高层建筑高度的不断攀升所带来的安全隐患的增加，使得超高层建筑防火设计逐步成为众人关注的重点。论文从总平面布局、建筑空间设计和耐火构造等三个方面对超高层建筑空间与防火分区、安全疏散等防火设计问题之间的关系进行探讨，通过案例分析提供实际的技术策略，以期为今后的超高层建筑设计提供良好的参考借鉴。
【关键词】
超高层建筑；消防安全；建筑空间
0引言
随着社会经济的快速发展以及科学技术的巨大进步，建筑高度超过100m的超高层建筑成为现代化城市的独特标志，创造出崭新的城市轮廓线。由于超高层建筑体积大、功能复杂，具有火源多、疏散时间长、火灾蔓延迅速和消防救援困难等特点[1]，使得消防安全问题一直以来成为困扰及制约其发展的重要因素。GB50016－2014《建筑设计防火规范》提高了以往对超高层建筑的防火要求，探讨其建筑空间设计与消防安全的关系显得尤为重要。
1总平面布局
超高层建筑的总体布局，除应考虑其功能、造型、空间、景观等之外，在防火上还须严格对待。为保证火灾时消防车能顺利进入场地进行扑救，应在离超高层四周一定距离设置环形消防车道，布置消防扑救场地。消防车道的宽度以及扑救场地的长度和宽度除应符合规范外，还应结合当地消防装备情况进行合理设计，同时保证云梯车不受阻碍而直接架设到建筑塔楼外墙。超高层建筑主楼是体量、面积庞大的复合功能型建筑，包括办公、酒店、公寓等，通常采用平面重叠、竖向分区式布局，各种流线呈竖向延长的特点。通常作为商业功能的裙楼、地下商业和车库，使得各种流线相互交叉、交汇，加上附体每层面积较大，因此，建筑主楼与附体应独立分区，各自进行疏散设计，在建筑空间、耐火构造等方面进行精心设计，以保证满足各种使用功能要求和防火安全。深圳平安国际金融中心塔楼高597m，附体高55.8m，在附体两端及中部共设有5座防烟楼梯间和3部消防电梯以满足疏散要求。当辅楼与塔楼分离时，除独立分区各自疏散，还需按实际情况设置消防车道及扑救场地。
2建筑空间设计
超高层建筑主楼通常采用结构筒结系，将建筑空间分为筒体区域和外部功能区域。结构筒不但保证建筑结构的稳定性，而且肩负人员疏散功能，因此，合理设计建筑空间，布置各种功能，与消防安全有着不可分离的关系。
2.1水平空间设计
超高层建筑就其建筑形体而言，可分为塔式与板式。由于塔式建筑在各个方向受力均衡，能够很好地适应超高层建筑的受力特性，因此在实际工程中超高层建筑多采用塔式形体。塔式建筑根据结构筒的数量和位置分为中心筒、偏置筒、周边筒、双侧筒和放射筒，交通体布置在其内，疏散水平空间随着结构筒位置和数量的不同而不同，对疏散时人流的方向和数量起着重要作用。广州IFC西塔下部为办公层，上部为酒店层，下部结构体系为中心筒，紧急疏散时四周的人流向中心集聚，上部结构筒则分布在向后消退、分散，形成三个小筒体，疏散时人群向三个疏散楼梯分流。由于塔楼平面面积较大，为避免引起大范围的失火造成严重损失，通常将平面空间用一定耐火能力的墙体、门窗和楼板等构件分隔，形成若干防火区域，使火势尽量控制在起火区域并加以扑灭。防火分区划分时应结合考虑平面功能，立面体型转折及安全疏散流程等因素，保证功能及空间的完整性。规范规定超高层建筑防火分区的最大允许建筑面积为1500m2，当建筑内设置自动灭火系统时，被覆盖面积的防火分区建筑面积可增加一倍[2]，并且保证每个防火分区设有两个独立的安全出口，使得火灾时能进行彻底的双向疏散以确保安全。在超高层建筑中，结构筒中的防烟楼梯间和电梯常比邻布置，使平时交通流线与紧急避难流线有机结合，符合避难人员的归巢心理，最常见的是结构筒处于正中，围绕结构筒形成的环形走道以及贯通电梯厅形成“日”“H”“田”形的疏散通道，不但减少疏散距离，便利平时交通，而且在任一位置均可向两向或者三向疏散。结构筒位于平面的单侧，会造成局部过于拥挤现象；位于两侧、四周或者放射状布置，理论上可做到双向疏散，但一方受阻时，会出现人流折回现象发生不安全事故。深圳平安IFC标准层疏散走道呈“日”形布局，当避难人员处于A点可形成双向疏散，在B点则可形成三向疏散，增加逃生可能性。在设计中应避免袋形走道的出现，一旦被烟火切断则无路可逃，不能充分保障消防安全。但是在实际工程中有时很难避免，如京基100酒店层平面，两侧均出现了袋形走道，虽然疏散长度满足规范要求，但成为疏散的安全隐患。
2.2竖向空间设计
火灾不仅在起火平面上蔓延，而且还常常沿着建筑物各种竖向通道向上部楼层延烧，超高层建筑功能常具有多功能垂直组合的特点，其竖向空间随功能的转变而富有变化，结构筒的大小和位置也随之有所差异。根据结构筒的变化可分为叠加式和转换式。其中，叠加式可分为等截面式和收缩式。等截面式的结构筒内部结构形式上下对位，连续性与整体性较好，收缩式结构筒的大小随建筑高度的增加而呈分段收缩的形式[3]。转换式指结构筒在某一高度整体改变位置、轮廓、大小等，根据转换前后的形式不同，又可分为由集中到分散和由分散到集中两种。广州IFC西塔的结构筒根据功能空间的要求，由下部办公层的中心筒转换为上部酒店层的周边筒。在外部竖向空间中通常采用耐火楼板、窗槛墙、防火挑檐等进行分隔。在内部竖向空间中，上下连通的井道在相应楼层上采用防火封堵材料进行封堵以防止烟火上窜；具有“烟囱效应”的共享空间将上下连通的各楼层及走廊作为一个防火分区，通常采用防火隔墙、防火卷帘和防火门窗等与周围空间进行分隔，当上下层叠加计算后的建筑面积大于规定时，还应在其四周回廊设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统以及中庭设置排烟设施等。京基100的酒店客房层和以上的设备层、第5避难层、中餐厅，以及酒店大堂，形成一个内部中庭。设计通过设置防火卷帘将其中庭与其他部位分隔开，以及与中庭回廊相通的酒店客房门、窗设置为可自行关闭的乙级防火门、窗，将酒店中庭与其回廊设为一个防火分区。酒店大堂层、蛋形观光餐厅与拱形玻璃外幕墙围合部分的内部空间划分为一个防火分区。下层餐厅则采用特级防火卷帘与酒店大堂分隔，划为一个独立的防火分区。上海中心大厦塔楼竖向空间分为9个区段，包含1个观光层，在每个区段内含有一个共享空间，与传统的中庭空间所不同的是，共享空间是由标准层楼板外围布置呈圆形的玻璃幕墙与建筑外层幕墙形成的高度约80m的竖向空间，设计时将其划分为一个独立的防火分区。该共享空间因一面直接为外幕墙，受灾影响面会减小。但因其数量较多、特点特殊和其重要性，采用了全方位、立体的中庭消防保护体系，包含内幕墙＋窗玻璃喷头的防火分隔、中庭大空间洒水保护、中庭大空间分层空气采样报警、防排烟、钢结构抗火设计等措施[4]。超高层建筑高度较高，从上部疏散到室外可能长达1个小时以上，为使受困人员免遭火势威胁，在垂直方向上形成双向疏散，上至屋顶平台，下达底层通到室外，在中部设置若干避难层（间）用以暂时避难，两个避难层（间）之间的高度≤50m，且第一个避难层（间）的楼地面至灭火救援场地地面的高度≤50m[5]。为避免疏散人员误入地下层，首层楼梯间平台应设分隔措施以便下行疏散人员及地下室上行疏散者各自疏散到室外而互不干扰。通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下断开，通过强制导入避难层（间）的措施保证人员能顺利到达避难区，并阻断烟火贯通。此外，超高层建筑裙楼屋顶也可作为避难区域。结构筒内的电梯是超高层建筑中最重要的垂直运输工具，由于本身存在的安全问题和烟气侵害等原因，规范规定电梯不应计作安全疏散措施。但在超高层建筑中已逐渐显示出其加快疏散和拯救生命的作用，1974年的巴西焦马大楼因楼梯窜入烟火，利用四部普通电梯救出300多人，后受烟火威胁被迫停开；在9•11灾难中，世贸中心南楼内约3000人通过自行疏散和电梯幸存下来。若将来客电梯及其电梯厅能够做好耐火封闭措施，在火灾时用作辅助疏散，则可加快人员安全疏散。目前，国内外已有一些超高层建筑采用穿梭电梯作为辅助疏散方式，如京基100。当火灾发生，消防控制中心确定需要采用电梯疏散时，将双轿箱穿梭电梯转换为疏散电梯模式，且只采用其中的一层轿箱，同时火灾时将不需停靠楼层电梯门口的特级防火卷帘自动放下，疏散人员可在停靠层等候电梯疏散[6]。消防电梯在建筑物发生火灾时必须停靠所能达到的任何楼层，供消防施救人员交通和运载灭火设施使用，必要时可作为老弱病残和受伤人员疏散的途径。在设计时最好将消防电梯与疏散楼梯结合布置，使避难者向救援者靠拢，形成一个可靠的安全区域。
3耐火构造设计
在火灾发生时为最大程度控制火势蔓延，超高层建筑需加强结构耐火能力和保温材料防火能力，以及封堵建筑缝隙等措施。超高层建筑主体结构应在长时间内保持坚固稳定，为安全疏散提供良好通路。钢筋混凝土结构材料耐火性能优异，墙柱梁板等满足耐火要求；钢结构材料耐火性能较差，必须采取保护措施，如采用耐火材料包覆或者喷涂防火涂料，在空心钢柱中灌注可防冻结和腐蚀的溶液等。在结构设计中，要全面考虑结构方式与结构材料的安全性。在几起重大火灾之后，外墙保温系统的防火问题逐步引起注意。在保温系统中，除应考虑保温材料的燃烧性能达到A级外，还应设置水平或垂直的带状防火构造、挡火梁和考虑使用金属固件稳固面层等措施，以维持系统稳固性的能力和系统阻止火焰传播。对于各类管井与房间、走道等相连通的孔洞所形成的空隙也应采用不燃烧材料填塞密实，以防火势窜行。此外，在超高层建筑中应全面设置自动报警和自动喷水灭火设施，既能及时通知和指挥疏散，又能对疏散通路进行保护。在首层且与室外联系方便、接近消防车道之处设置消防中心，以便在整个火灾过程中，起到扑救的指挥和控制作用。
4结语
超高层建筑空间设计及其消防安全是一个复杂的系统工程，不但要满足各个功能空间的需求，而且在防火分区、安全疏散、耐火构造等防火设计中，需依据有关防火规范，密切结合实际情况，采用先进技术和设备，维护疏散安全和控制火灾蔓延以减少火灾危害，为超高层建筑的发展创造更加良好的条件。超高层建筑中，防火设计为空间设计服务，与此同时，空间设计应符合消防安全的相关规定。成功的超高层建筑设计是建筑空间与消防安全的有机结合。
作者：杨得鑫 马跃峰 张庆顺 单位：重庆大学建筑城规学院 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室
参考文献
[1]丁建，黄晓家.超高层建筑消防自救和防火设计原则初探[C]//全国第一届超高层建筑消防学术会议论文集.北京：2014.
[2]公安部天津消防研究所，公安部四川消防研究所.GB50016－2014建筑设计防火规范[S].北京：中国计划出版社，2014.
[3]万黎萍.超高层建筑核心筒设计研究——以珠江新城新建超高层建筑为例[D].广州：华南理工大学，2014.
[4]杨民.窗玻璃喷头在上海中心大厦防火分隔中的应用[J].给水排水，2015，41（4）：82－83.
[5]郭大刚，文德明，马莉莉.地标性超高层建筑消防问题探讨[J].消防科学与技术，2013，32（4）：389－389.
[6]谷再平，叶林青.超高层建筑消防设计——以京基金融中心大厦为例[J].建筑学报，2009（9）：98－98.
