D国内外高层建筑及防火设计发展概论.ppt

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1、 国内外高层建筑及防火设计发展概论 （兼评合并规范主要修改的建筑条文） 报告人：章孝思 教授 2012.09 纽约世贸中心 重庆嘉陵帆影 上海金贸、环球中心 马来西亚双塔 芝加哥西尔斯大厦 一、国内外高层建筑概况 （一） 高层建筑的起源和发展 国外 :起源于 19世纪美国芝加哥、 1885年十层 的人寿保险大楼是世界上第一座高层建筑 。在二 十世纪中期陆续建成 纽约世贸中心、西尔斯大厦、 马来西亚双塔，目前世界最高建筑是高 818m的迪 拜大厦。 国内 :20世纪初上海百老汇大厦及国际饭店等。 重庆朝天门多个银行大楼 ,钢筋混凝土高层建筑可 构成立体防火隔离带（ 9.2火灾） .20世纪中期陆

2、 续建成广州多个高层宾馆，其后建成的上海金茂 大厦 、 上海环球金融中心是我国最有名的高层建 筑之一 ,后者以 492米高度成为我国目前最高建筑。 重庆朝天门长航大厦火灾 中央电视台文化中心火灾 （二）高层建筑的火灾危险性 火灾危害大：巴西焦马大楼、美国米高梅饭店火灾等死 伤均上百人 .我国哈尔滨天鹅饭店开创人员死亡的先例 . 中央电视台大楼火灾（外装修可燃）凸显我国防火法规 漏洞 ,无外装修防火要求的规定 ,构成巨大隐患。其后上 海一公寓外装修火灾，死亡 50多人，全国震惊。 （三）国内外防火研究概况 美国、英国、日本等一流水平。国内几大消防科研所、高等院校、科研机构等成果 显著。重庆多个地

3、方法规，如重庆市坡地高层民用建筑设计防火规范、大型商业建筑设 计防火规范、餐饮泵船防火规范等，目前正上升为国家规范。 （四）高层建筑定义、高度（及坡规） 1.0.3条： 24m公共建筑， 10层住宅。合并规范修改为 27m住宅为二类高 层住宅，稍严，今后高层住宅将增多。超过 54m为一类高层住宅。（按 2.0.2条，建筑高 度 :平屋面时为室外地面到屋面面层的高度。）合并规范增加 :坡屋面时为室外地面到檐口 与屋脊的平均高度处。 合并规范的建筑分类，改为住宅和公共建筑两大类。要求宿舍和公寓按公共建筑 对待。 取消了商住楼、综合楼，对此放宽；规定住宅与其它使用功能合建时，只要采用耐 火 2h的楼

4、板和无洞口墙体完全分隔，住宅的楼梯间独立设置，则可分别按住宅和公建的 防火要求执行（而非均按公建了）。 裙房有所放宽：裙房为主体投影以外并与之相连又 24m的建筑部分，若与主体之 间有防火墙分隔，可按单、多层建筑对待，反之按高层建筑计。 坡地建筑有两个或多个室外地面，比平地建筑更有利于疏散和扑救。利用其立体扑 救系统的优越性，重庆制订了坡规，现已上升为国家规范。 （五）重庆市坡地高层建筑设计防火规范 （ DB50/5031-2004） 建筑上下有道路时，如能满足 4方面条件：外部扑救、楼梯转移、电梯保护、耐火分 隔之后，可上下分别计算高度和定性。由底层计可能是高层建筑或商住楼 ,由平顶层上 下

5、分别计可能是多层建筑或住宅 ,使防火设计得以简化并更具实际意义（见图） 。 工程实例 :重庆某商住楼执行 ,平顶层以上按未超过 100米的住宅计 ,但施工中 将自动扶梯穿过平顶层 ,违反 平顶层楼板不能设洞口的规定 ,其后专家提出在自动 扶梯洞口处加设防火分隔 ,扶梯底部做耐火材料包覆及自动喷水 ,扶梯四周仍按规范作防 火卷帘 ,形成 “ 四重保护 ” ,通过审查 .现 已取消平顶层楼板不能开洞的规定 ,有 利于商业的发展。 二、高层建筑防火设计纲要 在高层建筑防火设计中，应“以建筑设计为本”，如妥善解 决了总体布局、防火分区、安全疏散及耐火构造等四个方面的防火 问题，高层建筑就会立于不败之地

6、。加上建筑消防设备（防排烟、 报警、灭火）的配合，防火安全就更加完善。 （一） 总体布局方面 1.防火间距安排 防止蔓延。利用 4.2.2条解决工程实际问题。 通过裙房、连廊、天桥相连的两座建筑，应符合防火间距要求。亦 即，虽有连接体量亦可视为两个建筑对待，有所放宽。 2.主楼裙房设计 利于扑救。合并规范对 4.1.7条修改，只要求 裙房宽度不大于 4m，不提高度的限制，对平面及造型设计有利。 3.消防车道设置 尽量环行 ,若不能形成则须设穿过式车道 ,及两 长边设车道，反之可不设。 合并规范吸取坡规精神：坡地建筑及住宅当两长边设置车道有 困难时，可只一长边设车道，但该长边应有扑救面及扑救场地

7、。合 并规范对消防登高场地（即扑救场地）放宽，允许扑救面旁设多个 小型场地，其长宽不应小于 15m和 8m,其间距不超过 30m,对实际工程 有利。六结合原则 :即在裙房宽度受限的扑救面范围应有疏散楼梯 间 、 消防电梯 及 消防控制中心的出入口 ,其旁应有消防车道及扑救 场地 ,这对扑救十分有利。 扑救面取消高 度限制 （二）防火分区方面 1.水平防火分区 控制分区面积，对大型商业放宽 :营业厅等设自动喷水、自动报警 设备及不燃、 难燃装修时 ,地上可按 4000m2分区 ,地下 可按 2000m2分区； 合并规范将一类高层分区放宽为 1500m2;一、二级耐火等级单、多层建筑首层的营 业、

8、展览厅全设自动报警、灭火设备时，分区面积放宽为 10000m2; 两分区之间防火墙 上防火门可计入 30%的疏散宽度。重庆实例，歌舞、娱乐场所小空间作防火墙、甲级 防火门。演出、展览大厅作大空间智能灭火设备，设准安全区等。 大空间建筑工程实例 :成都 市博物馆 为高 47m的一类高层建筑 , 地下演出厅四周过厅设有大空间智 能灭火设备及加强报警 /灭火 /排烟 设施 ,成为过渡到安全出口的准安 全区 .其上部多层展厅及其旁走道 加强机械排烟 ,少量进入中庭烟气 由顶部及四周自动开启的窗自然排 烟 ,保障中庭下部的疏散安全 .专家 论证会应按照性能化防火设计理念 , 而不能死抠规范 ,才能与国际

9、接轨 并适应现代化建设的发展 (见图 ) 。 成都博物馆 地上展厅机械排烟与 中庭自然排烟相结合示意 （高度超过 12m中庭） 重庆 大型商业建筑设计防火规范（ DBJ50-054-2006 ） ：从严要求扑救面、防 烟楼梯间，然后可放宽分区面积（首层 10000m2，二层及以上 5000m2）及安全出口宽度 计算（密度 0.45人 /m2），可分区共用楼梯间等。 合并规范目前对人员密度 /百人宽度 及营业厅面积计算方式 ,三者之间的关系未能协调到位 ,因而计算出的疏散宽度过大。 规范 人员密度 （人 / ） 百人宽度 （ m/百人） 营业厅面 积比例 5000 营业厅疏散 宽度 (m) 45

10、00开间 楼梯数 (个 ) 重庆大型商规 0.45 0.65 75% 11 6 高规（老商规） 0.85 1 35% 14.9 7 合并规范 0.430.6 0.65 100% 0.45=14.6； 0.5=16.25; 0.6=19.5 7、 8、 9 地下商业建筑超过 2万 m2时，重 庆商规允许在其适当部位设开敞式 或封闭式防火隔离区分隔。合并规 范类似，允许设开敞式下沉广场或 防火隔间分隔。但问题较多，见图。 地下商场分隔示意图 2.垂直防火分区 控制中庭等连通面积， 在工程实践中可借鉴一些经验 ,如允许贯通、 改变概念等。 允许贯通 是让其垂直连通若干层， 连通面积不超过分区面积限制

11、。如金茂大 厦商业楼有 6层 ,被 3个中庭贯通 ,因中庭形 状层层变化 ,无法在四周作防火卷帘 ,专家 提出每层作 2道防火卷帘而垂直分 3区 ,并 尽量控制其贯通面积（见图）。 改变概念 (重庆实例 )：将中庭变为室内半 开敞空间或室外半封闭空间 .如重庆林同琰 办公楼高 6层 ,被 3个中庭贯通 ,因四周有大 量开敞空间 ,自然排烟良好 ,专家定性为室 内半开敞空间 ,中庭四周可不设防火卷帘 (见图 )。 金茂大厦附楼垂直防火分区 林同琰办公楼 又如露天步行街 ,加设玻璃盖后消防 定性为中庭 ,专家提出两端不封闭 ,玻 顶上适当开口 ,可定性为室外半封闭 空间 ,两边可不作防火卷帘 (见

12、图 )。 合并规范吸取重庆大型商规经验： 步行街长度不宜大于 300m，两侧建 筑间距不小于 13m，顶棚高度不小 于 6m，其上应有自然排烟措施（如 天窗、洞口等）。此时两侧可不做 耐火分隔，不按中庭计，若为全封 闭内街则算中庭。 将地下二层变为地下一层（原地下 一层变为夹层） ,如重庆某高楼地下 一 /二层为游乐 ,消防通不过 .专家会 上建议在地下一层楼板开几个洞口 , 使其变为夹层 ,地下二层则成为地下 一层 ,同时还有下沉式空间与其连通 , 对人员疏散和自然排烟非常有利 ,从 而通过了审查 (见图 ). 重庆坡规：平顶层上下分别计算高 度和定性，也是改变概念的方式。 加盖步行街 变地

13、下二层为地下一层 （三）安全疏散方面 1.疏散楼梯间设置 封闭楼梯 间、防烟楼梯间。安全出口布置 最高原则为双向疏散。环形走道。 核心筒布置方式。袋形走道尽端 宜设置疏散辅助设施 (见图 )。楼 梯间布置三原则：尽量靠各端、 靠电梯、靠外墙 (见图 ) 。靠各端 可形成双向疏散 ;靠电梯能使平时 交通流线和紧急疏散流线有机结 合 ;靠外墙可自然排烟并利于云梯 救援。 合并规范增加了防烟楼梯间底层 门厅作为扩大前室 ,对疏散有利。 （底层门厅作扩大封闭时，存在 安全问题。） 2.消防电梯的设置 高楼灭火、 救生保证。利用有消防电梯功能 的客梯进行疏散。合并规范对住 宅规定允许做三合一前室 ,但须

14、加 大前室面积 (短边 2.4m,面积 12m2)。 高层建筑疏散楼梯布置三原则 高层建筑辅助疏散设施 :避难口 3.避难层的设置 高规要求 超过 100m的公建应设避难层。 合并规范要求公建和住宅超 过 100m时均应作避难层：第一个 避难层距地不大于 50m，两避难 层之间不宜大于 15层，其外墙不 应敞开。 还应注意，屋顶应作避难层， 避难层人数按大楼总人数计算。 裙房屋顶也应作为开敞避难层。 金茂大厦避难层设计 :金茂 大厦高 88层 ,上部为酒店 ,50层以 下为办公 ,51层是转换层 .办公部 分在 15层和 30层设有避难层 ,各 为两个避难区与防烟楼梯间相连 . 办公为 700

15、0人 ,按 5人 /m2计共需 1400m2避难区 ,故每个避难区面 积为 350m2,还应有引入避难区的 措施 (见图 ).其酒店部分每层楼 梯间旁设有一小型避难间 ,不再 专设避难层 . 金茂大厦避难层设计 4.屋顶直升机坪的设置 由于上世纪 80年代后现代 /新 古典等尖顶 /斜面建筑造型风行 , 致使屋顶直升机坪难以实现 . 如郑州某工程不得已在尖顶 旁做怪异型支架式停机坪 (见图 ), 专家会上只得加强多项消防措施 后将其取消 .若要在工程中贯彻 , 首先应纳入城市消防规划，规划 局下达设计任务。建筑师纳入立 面造型设计，才能真正得到实施 (见图 )。 郑州某高层 迪拜七星酒店 城市

16、消防规划划分为四个方面： 防止城市起火：修建耐火建筑（包括超高层建筑设置屋顶机场的城市布 局），拆除易燃建筑，搬迁危险建筑，保护古建筑等。 阻挡火势蔓延：设置平面防火隔离带 绿化、广场、水面等；立体防火 隔离带 耐火的高层建筑群体（重庆九二大火灾；日本东京白须东小区， 见图）。 引导疏散避难：以通畅道路将避难人流引向市内各避难场地（广场、绿地、 公园等），并能疏散到市郊避难。 加强消防扑救：消防车道，消防通讯及消防用水等。 日本东京白须东小区立体防火隔离带 （四）耐火构造方面 1.高层建筑结构设计 高层建筑结构体系 a) 框架体系 以柱和梁形成框架而承重，可作到 18 30F左右； b) 框架

17、、剪力墙体系 以纵向、横向剪力墙承重，可作到 数十层 ； c) 剪力墙体系 以框架和剪力墙共同承重，可作到 100F以上 ； d) 筒体体系 以剪力墙或密集柱形成筒体，并以框筒、筒中筒、束筒等方式承重， 可作到 100F以上； e) 悬挂结构体系 由中部筒体向四周伸出挑梁而悬挂楼层，可作到 数十层 。 建筑材料的耐火性能 :钢筋混凝土耐火性能优异、而钢 (结构 )不耐火 . 2.主体结构的耐火设计 钢筋混凝土结构 :实际工程中，墙、柱能满足要求，现浇整体式梁、板耐火性能好； 钢结构 :需采用包覆混凝土、喷石棉或防火涂料等方式保护。 3.其它构件的耐火设计 建筑内装修防火设计 关注天棚、墙面及保

18、温 材料等的耐火能力。合并 规范附录 D，对建筑外装修 保温材料要求不燃或难燃 材料，并作全覆盖保护层。 工程实例：重庆中天大 酒店火灾及变形缝整改， 见图。变形缝的构造往往 形成垂直防火分区的薄弱 环节 ,由于标准图中变形缝 多用硬橡胶板 ,6厚钢板及 白铁皮等 ,其耐火能力较差 , 火灾时极易导致火势向上 蔓延 .该工程多重保护的变 形缝整改设计可供参考 (见 图 )。 变形缝整改设计 变形缝整改平面图 中天酒店平面图 高 127m的超高层建筑 烟囱引入变形缝空 间，其中又作储藏 间是起火原因。 防火门、防火卷帘的耐火设计 关注控制系统、释放开关性能；合用前室常开的 防火门火灾时应能自动关

19、闭。 美国世贸中心与“ 911” 双塔为钢的筒中筒结构，以喷石棉方式保护钢梁、钢 柱。钢梁与钢柱用螺栓连接有问题，结构设计未考虑恐怖袭击 ,今后应采用更牢固的 结构方式和更先进的建筑材料 (见图 )。 纽约世界贸易中心 美国纽约世贸中心被飞机撞击后燃烧 三、高层建筑前景与展望 在新世纪，超高层建筑不断涌现并将得到巨大的发展。 美国世贸中心自由塔， 82F、高 541米 上海中心大厦，高 632米 英国伦敦拟建 108F，高 460米的城市生态大厦（ 1） 巴西拟建 105F，高 495米的圣保罗大厦（ 2） 澳大利亚墨尔本拟建 113F，高 560米的格罗洛大厦（ 3） 香港拟建 97F，高

20、574米的里程碑大厦（ 4） 美国芝加哥拟建 120F，高 610米的 7号大楼（ 5） 阿联酋已建成高 818米的迪拜大厦 韩国拟建 200F，高 800米的超级大楼 莫斯科拟建高 450米容纳 3万人的水晶之岛 日本拟建空中城国（东京）和赤版城楼（美国），各有 700F，高 2000米 日本拟建 800F，高 4000米的富士山大厦 莫斯科 “ 水晶之岛 ” 日本 “ 富士山大厦 ” 及内部 庭院 性能化防火设计，对建筑进行安全性评估 国外较成熟，我国才开始，公安部默许几个单位可作。我国有少数性 能化的评估报告对防火安全问题严重的工程避重就轻、甚至弄虚作假，得出 “安全”结论，无实质性整改措施。下一步我国将颁布性能化防火设计规范， 逐步走向正轨。 THE END ！