超高层建筑消防安全技术解决策略与典型案例分析

超高层建筑消防安全技术解决策略与典型案例分析况凯骞1肖冰姜蓬俞祚福廖光煊（广州中国科学院工业技术研究院城市公共安全技术研究中心，511458）摘要：本文从亚洲地区特别是大城市的超高层建筑快速发展趋势出发，分析近年来发生的超高层建筑重大火灾和其中存在的技术难题和挑战，结合作者曾经参与的国内超高层建筑消防设计与性能化论证项目，详细论述了广州市等大城市在超高层建筑防火功能分区设定与性能化审核、电梯在人员疏散中应用、超高层建筑的重力给水等方面的技术解决策略。文章昀后根据整体消防安全理念，提出在超高层建筑中应积极发展新型分布式灭火技术与装备，改进和提高现有消防车、泵、炮等系统灭火装备的功率和效能，研发融新材料、新工艺、新技术的应用于一体的安全、高效、轻质的防火材料，昀终形成带消防直升机、消防机器人、固定与移动式灭火模块等先进设备于一体的具有综合功能的城市立体化消防灭火、救援、指挥、侦察、信息传输等灭火技战术及配套装备。关键词：超高层建筑、电梯疏散、性能化设计、应急装备TechnologicalstrategyforSuperHigh-risebuildingfiresafetyandTypicalCasesanalysisKuangKaiqian,XiaoBing,JiangPeng,LiaoGuangxuan（ResearchCenterofUrbanPublicSafety,InstituteofIndustryTechnologyGuangzhou&ChineseAcademyofSciences.HaibingRoad,NanShaDistrict,Guangzhou,GuangdongProvince511458）Abstract：Themajorfiresandwherethereissignificanttechnicaldifficultiesandchallengeswereanalyzedbasedonthetrendsofrapiddevelopmentofhigh-risebuildinginAsianregion,particularlyinbigcitiesduringrecentyears.Withtheauthors’participationinhigh-risebuildingfiresafetydesignandperformance-baseddemonstrationprojects,thefiresettingandperformance-basedfunctionalzoning,applicationofelevatorevacuation,gravitywatersupplyandotheraspectsoftechnologysolutionsstrategyinGuangzhouandotherbigcitieswerediscussedindetail.Finally,undertheTotalFireSafetyConcept,newtechnologyandequipmentsuchasdistributedfirefightingsystemsshouldbedeveloped.Thepowerandperformanceofexistingfireengines,pumps,firefightingequipment,artilleryandothersystemsshouldbeimprovedandupgraded.Fireproofmaterialswiththeadvantageofsafe,efficient,lightweightfeaturesshouldberesearchedanddeveloped.Firefightinghelicopter,firerobot,fixedandmobile项目：广州中国科学院工业技术研究院青年创新基金项目，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室开放课题（HZ2008-KF02）1作者简介：况凯骞，男，1981年生，工学博士，助理研究员，注册安全工程师，广州中国科学院工业技术研究员城市公共安全技术研究中心主任助理。主要研究领域为：城市热灾害控制技术，超高层建筑消防安全技术。电子邮箱：[e-mail]ulesandotheradvancedfeaturesshouldbeappliedinacomprehensivethree-dimensionalfirefighting,rescue,command,reconnaissance,informationtransmissionandancillarytechniquesandtactics.Keywords：High-riseBuildings，ElevatorEvacuation,Performancebaseddesign,Emergencyequipment1超高层建筑的发展和带来的火灾危害现代建筑科技的发展使得人类生存活动的空间实现了空前的开拓：正从传统的地上低空区域，逐步向地下空间和超高层建筑空间发展。作为拥有全世界人口总数三分之二的亚洲地区，城市化的大规模发展，巨大的人口基数和持续的经济增长，促使超高层建筑的建设热潮席卷了这一区域。从马来西亚的双子星塔（452m）、台北101大楼（509m）、上海环球金融中心（492m），到2010年刚刚落成的广州塔（600m）和阿联酋迪拜哈利法塔（818m），以致正在建设和规划中的天津中国117大厦（高600m左右）、上海中心（600m）、深圳平安国际金融中心（高588m）以及迪拜港口塔（NakheelHarbourandTower，超过1000m），摩天大楼的高度已从原来的400多米，向600m，800m甚至1000m以上发展。而全球已建成昀高的200栋摩天大楼中，有超过120座位于亚洲地区，排名前10位的建筑中，除建成于1931年和1974年的纽约帝国大厦和芝加哥希尔斯大厦外，其余8栋昀高建筑均处于亚洲地区。随着中国大陆城市化进程的加快，土地资源紧缺的矛盾也日益凸显，特别是在上海、广州、重庆、深圳这些特大都市群中，高昂的地价、有限的土地资源和快速增长经济对地标性建筑的需求等因素，使得超高层建筑成为解决城市化和经济增长对空间需求的有效手段之一，不断涌现的超高层建筑，不断增加的建筑高度正在刷新着这些特大都市的天际线。超高层建筑作为一个城市的地标，代表了社会和经济发展水平。高耸入云的摩天大楼部分虽然部分解决了特大城市群中用地紧张的困难，却同时给城市公共安全与可持续发展带来了诸如火灾等灾害防控、建筑结构及安全设计等隐患和难题。如何打造安全、绿色和可持续运营发展的超高层建筑，是所有业内人士关注的话题。超高层建筑人员与财富集中，一旦发生火灾，将会造成巨大的经济损失，重大的人员伤亡，并引发社会震撼效应。由于近年来重大火灾事故、恐怖袭击以及自然灾害事故呈增长趋势，超高层建筑的火灾安全引起了人们的关注，中央电视台新台址北配楼电视文化中心（TVCC）及广州珠江新城富力盈泰大厦等超高层建筑火灾的发生给城市公共安全管理带来了强烈的警示。表1近年来超高层建筑火灾典型案例时间建筑名称建筑描述火灾描述2009.3.27广州市海珠区金海湾居民楼楼高42层楼盘B、C栋外墙霓虹灯起火，疑似短路引起，原因调查中2009.3.15广州天河区耀中广场总楼层43层，楼高约120m31楼发生火灾。一人死亡一人重伤。两名死伤者均为空调维修人员，事故原因调查中，不排除违章施工及遗留火种2009.2.20广州珠江新城富力盈泰大厦100m顶层空调机组完全烧毁2009.2.9中央电视台新台址北配楼电视文化中心（TVCC）159m延烧6个小时，过火面积约10余万平方米，1名消防官兵牺牲7人受伤，损失超亿元2008.10.9哈尔滨99.8m过火面积达2000平方米，直接财产损失为经纬360大厦215.59万元2007.12.12浙江温州温富大厦28层底层花店电线短路引起火灾，浓烟导致21人遇难2007.9.4广州珠江新城富力中心大厦248m17楼的强电房一直延烧到34楼2007.8.14上海环球金融中心491.9m电焊火花引燃26层建筑废料，烟气沿电梯井蔓延至80层，数百工人疏散2005.2.13西班牙，马德里WindsorBuilding32层，106m狂烧6个半小时，大楼顶部6层坍塌2004.10.17委内瑞拉中央公园东塔楼56层，221m延烧数十小时，34层以上的建筑物全毁，经济损失超3亿美元2001.5.12台北汐止远东金融中心大楼26层，100m延烧了40多个小时才被控制，经济损失达数百亿新台币，宏基电脑公司、顶新集团及多家网络公司停运大量事实表明，当前按照现行规范所设置的超高层建筑火灾控制措施已经难以完全满足安全需求，专家们也提出了许多消防问题，包括：疏散策略、逃生手段、主动消防设施等。深刻认识包括高层建筑火灾在内的城市重大灾害发生、发展的规律，进而发展控制这类灾害事故的高新技术是城市公共安全研究的一个新课题。超高层建筑带来的消防安全难题和挑战需要我们仔细审视。本论文研究小组结合曾经参与的国内超高层建筑消防设计与性能化论证项目，同时对广州市典型超高层建筑进行了实地调研，对超高层建筑的消防技术发展和挑战的应对措施提出了建议。2超高层建筑消防安全技术发展和挑战2.1广州市超高层建筑发展概况广州市是广东省省会，中国五大中心城市之一，也是我国华南地区第一大城市，是华南地区政治、经济、科技、教育和文化中心。作为珠三角地区中心城市，广州市是高层建筑密集的城市。据不完全统计，广州市10层楼以上的高层建筑有9057栋，高层住宅建筑有6179栋，高层公共建筑有2878栋，100m以上超高层建筑有近200栋[1,2]。随着广州都市化进程的加快，越来越多的超高层建筑正在拔地而起。目前广州市的超高层建筑主要是围绕广州新中轴线（北起白云山余脉的燕岭公园，往南经广州火车东站、天河体育中心、珠江新城到达珠江，再经过海珠区到万亩果园保护区，昀后经新客运港达珠江外航道沙丘岛）而建立的。在地域上又划分为北部越秀区、天河区、中部珠江新城CBD区和南部海珠会展区四个区域：z北部越秀区：主要为酒店和商业类型超高层建筑。代表性的有：中华广场（260m），广东国际大厦（200m），广东亚洲国际酒店（180m）等；z北部天河区：主要集中了商业和办公用写字楼类型超高层建筑。代表性的建筑包括：中信广场（391m），维多利广场（222m），太古汇（在建，210m），万菱汇新购物广场（220m），耀中广场（188m）等；z珠江新城CBD中心商务圈：作为城市中轴线和珠江新城景观轴的交汇处，是广州市规划和建设标志性超高层建筑昀集中的地区。到目前为止已经规划了18栋200m以上的高楼，150m以上的高楼50栋左右。代表性的建筑包括：广州塔（600m），广州国际金融中心（珠江新城西塔，432m），周大福中心（珠江新城东塔，530m，在建）等，这一地区的超高层建筑以实现办公、公寓、娱乐、酒店等多功能于一体的综合性摩天大楼为主；z海珠会展区：这一地区的超高层建筑主要是为广交会琶洲会展中心的配套商务中心和酒店，如保利国际广场（160m），广州香格里拉大酒店（158m）等。经过笔者对广州及其他地区的超高层建筑的调研和消防设计经验，总结出目前在超高层建筑的消防安全难点和采用的新技术包含了如下的众多内容。2.2超高建筑结构复杂，功能区域众多，增加了消防审核和灾害防控的难度超高层建筑在竖向空间由于得到了有效延伸，使得建筑业主能对超高层建筑内部空间进行分区域和分功能的布置。以迪拜哈利法塔为例，楼层总数169层。这个世界昀高建筑内部由乔治·阿玛尼设计，一个阿玛尼饭店将座落于37楼以下的楼层，45至108楼将会有高达700间酒店式公寓出售，一座户外零入口的游泳池将座落于78楼，106楼以上的楼层将为办公室与会议室，124楼预计会设计观景台（约442m），而顶部的尖