超高层建筑内超大中庭消防设计与实践

摘 要：超高层建筑高大中庭穿越多个功能区,对消防安全设计提出了更高的要求.结合实际案例对超高层建筑内超大中庭的安全疏散、防排烟设计等消防问题进行了探讨.

关 键 词：超大中庭防火设计安全疏散防排烟设计

1.项目概述

华鸿·红星美凯龙商业广场位于黑龙江省哈尔滨市南岗区,是集商业、住宅、娱乐和五星级酒店为一体的城市综合体,为当地地标性建筑.场地东、南紧邻城市主干道.西、北侧为新建居住社区.四周有消防道路环绕,同时场地东侧的酒店及商业前广场可作为扑救场地,所以消防条件较好.项目总建筑面积40万m2,分为南、北两区,南区裙房5层为商业卖场,其上为3幢独立的30层塔式高级住宅；北区由五星级酒店（1～27层）和影院（4、5层）以及酒店式公寓（28～42层）组成；主体塔楼42层.高170m（图1,2）.

2.设计难点

为了给北区五星级酒店及酒店式公寓创造一个舒适的室内环境,在北区塔楼设计了一个贯穿整个地上全部楼层的超大中庭,中庭顶部设计为玻璃采光顶,整个中庭高度达170m,为国内目前最高的中庭之一（图3,4）.沿中庭每层设置客房及公寓的走廊,内部空间显得疏朗、壮观.但是,这在防火上却成为薄弱环节.虽然现行高层民用建筑设计防火规范对建筑中庭防火设计有一定要求.但对于如此超大中庭在火灾情况下容易形成的“烟囱效应”和“烟气层化”现象的安全防范并无具体要求.而一旦失火.浓烟将迅速蔓延至上部客房层与公寓层,将给疏散和扑救带来极大困难.为此.特聘请罗尔夫杰森消防技术咨询（上海）有限公司针对高大中庭进行了消防性能化分析,从而依据分析结果采取了相应措施.

3.设计采取措施

3.1防火与防烟

北区由裙房和主楼两部分组成.在平面划分上将裙房与主楼之间设置防火卷帘及甲级防火门进行严格分开.由于主楼部分环绕中庭.所以根据现行高层建筑防火规范可设为一个防火分区.且在与中庭相连的房间门设置乙级防火门将中庭与房间分开.为满足五星级酒店超大中庭在消防设计上的较高要求,将此房间门设为甲级防火门,以提高消防安全性.在性能化分析中,我们模拟了在不同位置发生火灾情况下,烟气产生的时间以及烟气蔓延、滞留的情况.根据模拟结果,采取了如下措施：1）为了进一步阻止中庭内烟气向每层客房蔓延.特在8～27层（客房层）沿中庭周围设置挡烟垂帘；2）在28层以上公寓部分设置耐火极限不小于1h的防火玻璃隔断,将中庭与公寓分开,使28层以上形成一个高达59m的天然储烟仓.在火灾情况下可有效稀释、容纳烟气.

3.2安全疏散与耐火构造

作为功能复杂的城市综合体.其容纳了庞大的顾客、旅客、工作人员以及居民.所以火灾发生时,人员的安全疏散是一个至关重要的问题.设计时考虑在水平和垂直向安排了完善的疏散设施.对于水平疏散,在主楼内布置了环形走道连接南北两座防烟楼梯间.其疏散宽度满足疏散要求.同时,设置一部消防电梯与北侧防烟楼梯间合用前室,消防队员可通过此电梯到达每层实施救援.对于垂直疏散.按照我国规范要求.超高层建筑应设置避难层,故在主楼7、16、27层设置避难层.通过主楼内的防烟楼梯间疏散时,必须通过避难层后才能继续下行.所有疏散楼梯在首层与地下室的出入口处均设置耐火极限不低于2h的隔墙和乙级防火门隔开.

该建筑以钢筋混凝土为主.局部采用钢结构体系.因此所有外露钢结构表面均涂防火涂料进行保护.钢筋混凝土承重墙、柱耐火极限达到3h以上.梁板结构达到2～1.5h以上.内装修选用不燃或难燃材料.

3.3防、排烟及报警灭火设备

首先,由于170m高大中庭部分的排烟量达到220000m3/h,所以,中庭设置6台排烟风机.其中4台设置于塔楼屋面.2台设置于27层避难层.火灾时6台风机同时启动进行中庭机械排烟.考虑到项目中庭除一层具有直接开向室外的少量门洞外,基本为封闭空间,为有效组织气流,减少烟气层化现象对机械排烟系统效率的影响.重点在中庭一层设置棚械补风系统（图5）.

其次,根据性能化模拟,当环廊发生火灾时,烟气会沿中庭向各层蔓延,从而影响每个楼层.为了将烟气尽可能控制在回廊内,同时考虑到回廊是各层人员疏散的必经之路,性能化分析建议对回廊内的排烟系统进行加强设计.所以,在设计中沿中庭的走廊位置设置自动喷水灭火系统以及自动报警设施,并在每层走廊（回廊的排烟量比原计算量增加一倍）和中庭顶部设有机械排烟,以防止烟气在中庭内肆意蔓延和在中部滞留.特别是在中庭采用大空间智能主动喷水灭火系统,在酒店二层楼板位置设置两座自动扫描高空水炮.该系统由信号阀、自动扫描射水高空水炮、智能型红外探测组件、水泵接合器、模拟末端试水装置等组成（图6）.

第三,为保证人员的疏散,每个防烟楼梯间均设有加压送风系统,每两层设有一个压力为50Pa的送风口,当楼梯间有两个双扇门同时打开时,还能保持25Pa的压差,足以抵挡烟气进入楼梯间.同时,与消防电梯合用的前室设有独立加压系统.并在7、16、27层的避难区设有独立的加压送风系统.从而使疏散人员得到保护.

4.结语

综上所述,正是由于该项目在建筑超大中庭消防设计方面进行了一定的探讨和实践,同时参考消防性能化分析提供的大量模拟,以及多角度火灾现象的防控要求和建议.使得在设计过程中能够针对关键问题和复杂现象进行综合解决,并使其消防设计顺利通过了消防专家论证会,也为今后超大中庭的消防设计提供了一定的参考和借鉴.