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技術案例 | 合肥恒大中心518m消防設計

2019-02-26 09:18 54

一、項目概況

合肥恒大中心C地塊位于合肥市濱湖新區南寧路與華山路交口,南臨巢湖。主樓地上部分共108層,建筑高度為518m,為一類高層公共建筑,耐火等級為一級。裙房高度未超過24m,為多層建筑,耐火等級為一級。地下室耐火等級為一級(圖1)。

建筑的主要使用功能:1~5層塔樓為入口大堂及會議中心,裙房為宴會廳及相應配套設施,7~68層為辦公區,69~84層為服務式酒店,85~108層為酒店,地下1層局部有商業,地下2~4層主要為停車庫。

二、消防設計措施

1、總體消防設計

塔樓周長為235m,其中東側消防撲救面長度為59m,滿足大于塔樓1/4周長的要求,西側增設消防撲救面長度為43m,總長度為102m,約占整個塔樓周長的42%。塔樓消防撲救場地進深10m,沿撲救面連續布置,坡度不大于5%。消防車道環繞塔樓和裙房,在基地內形成閉合的環形消防通道。

消防車道寬度為4m,凈高大于4m,轉彎半徑不小于16m。消防車道承載力滿足大型消防車的荷載要求——60kN/㎡。C地塊與東側地塊室外消防共用消防環管,且分別從三路市政供水管線引入,形成三向供水(圖2)。

2、塔樓的消防設計

塔樓結構采用“巨型框架+ 核心筒+ 伸臂桁架”結構體系。核心筒的材質為鋼筋混凝土,地下4層至地上14層采用鋼板混凝土組合剪力墻。每個防火分區面積不大于3,000㎡,每個分區至少有兩個獨立安全出口,一部消防電梯。

  • 辦公區的走道疏散設計:任意一點距離最近的安全出口雙向疏散不大于50m,單向疏散不大于25m。

  • 大空間辦公區的疏散設計:任意一點距離安全出口不大于37.5m。?

  • 服務式酒店中的走道疏散設計:任意一點距離最近的安全出口雙向疏散不大于37.5m,單向疏散不大于18.75m。塔樓低區面積較大,每層設置4臺消防電梯及4部疏散樓梯,高區每個分區面積較小,每層設置1臺消防電梯及3部疏散樓梯,從而保證每個防火分區設1臺消防電梯、2部疏散樓梯的最低標準。

塔樓在對應東西兩側滅火救援場地的東立面與西立面設置消防救援窗,每個樓層每個防火分區至少設2個消防救援窗,間距不大于20m,救援窗凈高度與凈寬度均不小于1m,下沿距室內地面不大于1.2m(圖3、表1)。塔樓的6層、13層、21層、30層、37層、46層、53層、62層、69層、78層、85層、90層、99層為避難層。兩個相鄰避難層的垂直距離不超過50m,首個避難層距滅火救援場地地面高度24.5m。 避難區沿外墻設置1m×1m乙級防火窗做采光用(圖4)。

本工程消防系統為控制中心報警系統。

在1層設置酒店消防分控制室和辦公及服務式酒店消防分控制室,并在地上若干層設置消防管理室。

在消防控制室內設置火災自動報警系統,包括火災自動報警控制器、消防聯動控制柜、消防控制室圖形顯示裝置、消防專用電話總機、消防應急廣播控制裝置、消防應急照明和疏散指示系統控制裝置、防火門監控器、可燃氣體報警控制器、消防電源監控器等設備或具有相應功能的組合設備,主消防控制室內設置手動控制盤,用于直接控制消防水泵、防煙和排煙風機。

3、裙房的消防設計

裙房和塔樓之間采用耐火極限為3h的防火墻及前室分隔,裙房防火分區面積小于5,000㎡。裙房多功能廳疏散按照大空間設計:任意一點距離廳門37.5m,廳門至室外12.5m。其他走道疏散設計:任意一點距離安全出口雙向疏散不大于50m,單向疏散不大于25m(建筑內全部設置自動噴水滅火系統)(表2)。

4、地下室的消防設計

地下室商業人員密度指標

地下1層商業零售分區按每平方米0.6人;餐飲的餐廚使用面積比為2∶1,餐廳按每人1.3㎡、廚房按每人9.3㎡、餐飲層的公共通道按商業人員密度計算。

地下1層商業和餐飲每100人疏散寬度指標按1m計算。

商業和餐飲疏散按照大空間設計

任意一點距離安全出口37.5m。

其他走道疏散設計

  • 任意一點距離安全出口雙向疏散不大于50m,單向疏散不大于25m(建筑內全部設置自動噴水滅火系統)。

  • 商業和餐飲保證有兩個獨立安全出口,共用樓梯不算作獨立安全出口。在此基礎上,借用相鄰防火分區寬度不超過30%。

  • 自行車庫和后勤等輔助用房每個防火分區均有一個獨立安全出口,并向相鄰防火分區開門作為輔助疏散口,解決疏散距離不足的問題。

  • 防火分區邊界若采用防火卷簾分隔,相鄰防火分區之間不借用疏散寬度和疏散距離。 地下室所有防火分區(包括商業、餐飲、設備、自行車庫及后勤等)均設有獨立消防電梯,消防電梯層層停靠。

三、消防設計的難點及解決策略

超高層建筑消防有疏散距離長、疏散人員多、功能復雜、疏散速度慢、火勢蔓延快等特點,使超高層建筑的消防設計面臨較多的天然的難題。

1、消防設計的難點

(1)對建筑耐火性能的定量要求。《建筑設計防火規范》(以下簡稱《規范》)提出:“建筑整體的耐火性能是保證建筑結構在火災時不發生較大破壞的根本,而單一建筑結構構件的燃燒性能和耐火極限是確定建筑整體耐火性能的基礎。” 本項目作為超高層公共建筑,自然設定為一類。而作為大大超過250m的項目,其耐火要求不言而喻,如何定量要求從而加強耐火性能是專家提出的首要問題。

(2)對于大型公共建筑來說,除建筑自身的耐火性能外,防止火勢蔓延的能力、防煙的分隔能力也是關鍵。一旦失火,針對著火部位,需有效地排走煙氣和熱量,為人員疏散和營救爭取有利條件;針對非著火部位,則需有效地隔絕煙氣,以保護其安全。

(3)超高層建筑的特點是相對小的單層面積和非常大的高度空間上的分布。豎向疏散,特別是在高度上進行避難層分隔,對于超高層建筑的消防設計是非常關鍵的,也是此類項目的特殊性。

(4)消防設施的高標準配置是對超高層建筑及其他大型公共建筑的必備安全要求。由于規范對配置的要求只設定基本原則,關于不同地域和經濟條件的差異缺少明確的準則。特別在強調經濟性的超大型項目中,如何在性能和投入中取得平衡,也成為本項目消防設計的核心問題。

(5)除建筑自身的防火性能和設施外,來自外部的消防救援也極為關鍵。在《規范》中,對救援場地、消防電梯、救援窗等也提出了明確要求。針對超高層建筑,《規范》特別提出了直升機坪的設置建議。在遵守消防根本《規范》的條件及保證合理的消防設施要求下,項目盡力在適當的范圍內設置救援措施。

2、消防設計難點的解決策略

本項目設計堅決貫徹“預防為主,防消結合”的消防工作方針,統籌落實整體消防安全(total fire safety concept)的概念。

  • 首先堅決嚴格執行《規范》中消防的各項條文,保證設計符合建筑消防要求,在設計階段屏蔽消防隱患,以達到安全可靠。

  • 然后合理地運用防排煙技術、提高耐火性能、保障消防設施等措施,同時在建筑設計中合理組織、布置疏散及避難層,以應對可能發生的災害,爭取及早預警,盡快安全疏散,高效地阻擋和消滅火情。

  • 最后,在條件允許的情況下,經濟合理地適當提高消防標準,加強消防措施,以提高建筑的設計標準和安全性能,這也得益于業主的理解和支持,才可以使消防設計工作順利推進。

四、塔樓的主要消防設計

隨著超高層建筑的集群化、大規模化、超高化,消防部門對現有的建筑滅火救援能力不能滿足實戰需要。于是消防部門除嚴格執行《規范》外,針對此類項目還提出了合理的加強消防措施的要求。

1、提高主要構件的耐火等級

為進一步保證超過250m建筑自身的本質抗火性,一般通過提升建筑主要構件的耐火等級來提高建筑整體的抗火能力。

核心筒鋼筋混凝土剪力墻(最小厚度250mm)耐火極限提升至5h;型鋼混凝土巨柱(外包混凝土)由規范要求的3h提升至3.5h;避難層樓板由規范要求的2h提升至3h; 標準層120mm厚鋼筋桁架樓板由規范要求的2h提升至2.5h; 結構轉換層的桁架結構厚型防火涂料耐火極限時間不低于2.5h。

2、 防火、防煙、分隔措施

相鄰避難層排煙機房和加壓送風機房的排煙或進風口設置在不同朝向的建筑面上(圖5)。

立面采用幕墻系統,剖面層間防火設置高度為1.35m的防火封堵,幕墻與每層樓層,隔墻的縫隙用防火材料封堵(圖6)。

為加強避難層的安全可靠性,加強避難層的樓板隔熱措施:除滿足結構樓板3h的耐火極限,在相鄰樓層樓板下進行防火巖棉包裹。

3、豎向疏散措施

避難層位置及對應避難區面積設計見表3。可以看出,根據疏散人數計算的所需避難面積均小于設計提供的避難面積,即設計留有較大余地。針對單個自然樓層的疏散,樓梯數量及寬度也是留有余量。例如,面積小于3,000㎡、只有一個防火分區的辦公樓層,均設置3~4部疏散樓梯。

4、主要消防設施

(1)防排煙——加強措施

針對帶獨立前室的防煙樓梯間,分別在樓梯間和前室設置機械加壓送風系統。

②為防煙風機和排煙風機分別設置專用機房。

在塔樓辦公區、酒店及服務式酒店中均設置機械補風系統,補風量不低于排煙量的50%。

塔樓廚房不設燃氣。

(2)消防電——加強措施

消防用電采用市政兩路20kV電源來自不同兩處供電變壓站,任一路故障時,另一路均能保證為所有消防設施正常供電。

外加柴油發電機作為備用電源,在火災發生時保證供電可靠性。

所有消防設備供電干線及分支干線均采用耐火950℃、180min的礦物絕緣電纜 。

(3)消防水的加強措施

采用常高壓重力給水方式,且采用減壓水箱方式以控制縱向分區最大高度在100m以內,提高供水的安全性。

C地塊與相鄰D地塊室外消防共用DN250的消防環管,設計消防用水量為80L/s,且分別從三路市政供水管線分別引入DN200的消防給水管,形成三向供水。

在消防車無法到達的區域(100m以上)預留手抬泵的接口和位置,即使屋頂消防水池儲存的水用完,轉輸水泵不能正常運行,也能供水至高層,增加供水可靠性。

轉輸水箱及減壓水箱的進水管上設置電動閥,進出水管閥門均采用信號閥,可在消防控制中心顯示、進行監測,減少誤操作現象。

整個項目均設置快速響應噴頭。

5、配置消防救援設施

本項目塔樓的高度為518m,在塔樓頂部設置直升機停機坪,標高與幕墻頂齊平。停機坪設置2部樓梯,可通過轉換,經芯筒內的兩部疏散樓梯到達下部樓層。

五、結語

超高層建筑是當前我國較熱門的項目類型之一,在于其標志性與土地的經濟性。隨著政府、開發商及群眾的高度關注,其安全性,特別是消防的可靠性越來越受到社會的重視。對于超高層的設計,在嚴格執行國家有關基本的標準規范要求之外,消防部門、建設方及設計方對其安全性能的要求也日趨嚴格。本項目的設計得益于各方的理解及緊密配合,才能不斷完善,也希望其消防設計經驗可以給予其他類似項目一些借鑒經驗。

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