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超高层建筑防火设计上海市消防局建审处胡波一、超高层建筑的发展和划分二、超高层建筑防火设计的挑战三、上海三大超级高层建筑防火设计超高层建筑的发展和划分自从1885年在美国芝加哥出现世界上第一栋10层楼的高层建筑以后，在世界上兴起了三次高层建筑的建设高潮：第一次是在20世纪30年代的美国纽约，其代表作为建于1931年的102层、高381m的帝国大厦，它保持了世界最高建筑纪录达40年之久。超高层建筑的发展和划分自从1885年在美国芝加哥出现世界上第一栋10层楼的高层建筑以后，在世界上兴起了三次高层建筑的建设高潮：第二次是在20世纪60年代后期至70年代的美国，其代表作有建于1972年的110层、高417m的纽约世界贸易中心和建于1974年的110层、高443m的芝加哥西尔斯大厦，后者保持了世界最高建筑记录达23年；前者在2001年9月11日遭受恐怖袭击后轰然倒塌。超高层建筑的发展和划分自从1885年在美国芝加哥出现世界上第一栋10层楼的高层建筑以后，在世界上兴起了三次高层建筑的建设高潮：第三次是在20世纪90年代至现在,高层建筑的兴盛从美洲转移到了亚洲，其代表作是建于1996年的95层、高452m的马来西亚吉隆坡石油双峰大厦，建于2003年的101层、高508m的中国台湾101大楼。在这一时期，中国上海的高层建筑建设也进入高峰期。超高层建筑的发展和划分中国的高层建筑标准二类高层建筑（超过24m）一类高层建筑（超过50m）超过100m的高层建筑（超高层建筑）超过250m的高层建筑1972年国际高层建筑会议第一类：9-16层（最高50m）第二类：17-25层（最高75m）第三类：26-40层（最高100m）第四类：40层以上（高于100m）—摩天大楼美国权威建筑机构（CTBUH）Tall(50m)；Supertall(300m)；Megatall(600m)超高层建筑的发展和划分上海中心武汉绿地长江中心深圳平安大厦苏州中南中心哈里发塔王国塔近年来中国超高层建筑蓬勃兴起，已经在高度和规模方面处于世界的前列。高度方面：我国：上海中心（632米）、武汉绿地长江中心（636米）、深圳平安大厦（646米）、苏州中南中心（700米）国际：阿拉伯联合酋长国迪拜哈里发塔（828米）、沙特阿拉伯吉达市王国塔（超过1000米）超高层建筑的发展和划分阶规模方面在建数量：截止2012年，中国超高层建筑（200米及以上）已建和在建总数约600座，区域分布：大多数集中在经济发展的4大热点区域，各区域数量占比为：长三角区域约为三分之一；珠三角区域约为四分之一；中西南区域约为五分之一；环渤海区域（包括东三省）约为六分之一。建成数量：截止2012年，中国超高层建筑（250米以上）的共建成约100幢。超高层建筑防火设计的挑战现代超高层建筑已经成为中国经济社会发展和城市化进程的重要标志之一，同时也已经成为中国建筑行业和城市建设发展的前瞻性重大课题之一。我国超高层建筑“两大产业发展导向”和“五项关键技术”。1、两大产业导向：绿色建筑技术产业发展导向、基于全生命周期BIM参数化平台的建筑工业化产业发展导向。2、五大关键技术：结构技术、设备技术、防灾技术、电梯技术、幕墙表皮技术。两大产业导向绿色建筑技术的产业发展导向基于全生命周期BIM参数化技术平台的建筑产品工业化的产业发展导向五大关键专项技术结构技术设备技术防灾技术电梯技术表皮技术超高层建筑防火设计的挑战绿色建筑●降低风压和减少表面积，节约结构材料●表皮玻璃性能●高大内庭设计、自然通风、室内温感调节●自然采光与人工照明控制上海中心旋转外立面造型上海环球金融中心单元式幕墙金茂大厦56层至塔尖的共享中庭室内手动温控器调节金茂大厦统长采光窗与嵌装式照明、超高层建筑防火设计的挑战BIM建筑信息模型BuildingInformationModeling●数字表达形式：一个建设项目的物理和功能特性的描述；●共享信息资源：分享项目的信息，从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；●协同作业载体：在不同阶段，不同利益相关方，通过共享信息，支持和反映各自职责的协同作业。超高层建筑防火设计的挑战BIM全生命周期的大数据管理和私有云平台●大数据集成管理帮助业主对项目进行集约化管理与精细化统计分析，增强业主对项目建设、运营等全生命周期的管控。●私有云平台建立大数据存储和管理的私有云计算系统，利用虚拟化技术将硬件资源整合，并提供给项目内部使用的平台。相较于公共云平台而言，私有云平台能提供安全性更高、可靠性更高的服务。超高层建筑防火设计的挑战BIM基于BIM的性能化分析室外风环境模拟人员疏散模拟声学分析日照时间分析亮度模拟入眼环境模拟火灾模拟可视度模拟采光分析日照阴影分析室内舒适度模拟气候分析模型超高层建筑防火设计的挑战BIM●设计阶段●施工阶段●运维阶段工程量统计施工进度模拟物料跟踪数字化建造施工现场配合竣工模型交付施工监造施工组织模拟误差分析净空分析场地分析方案论证BIM模型维护可视化设计建筑策划性能化分析管线综合协同设计流线分析功能分析参数化找形与GIS结合效果展示碰撞检测灾害应急模拟空间管理资产管理设备维护招商租赁管理建筑能耗分析超高层建筑防火设计五大关键专项技术结构技术设备技术防灾技术电梯技术表皮技术1、区域整体防灾采用城市区域的防火隔离带、防灾避难场所以及特殊危险场所的防灾缓冲绿地等规划和措施，可以解决超高层建筑群所面临的潜在的灾害风险。超高层建筑防火设计五大关键专项技术结构技术设备技术防灾技术电梯技术表皮技术2、建筑单体防灾性能化模拟技术：人员疏散和烟雾模拟等参数化模拟技术和性能化设计理念推广应用，设置自救、扑救技术设备。避难层：每隔10-15层设避难层，疏散楼梯直接进入避难层，提供等待救援的安全区域。电梯疏散：●有组织疏散电梯，在指定区域如避难层或空中大堂，由消防人员组织大量人员进行有组织疏散。●自助式疏散电梯，超高层建筑配备自助救生电梯，由疏散人员自主操控，从较高楼层疏散到低处。上海三大超级高层建筑防火设计金茂大厦地上88层、地下3层,总高度420.5m上海环球金融中心地上101层、地下3层，总高度492m上海中心大厦地上124层、地下5层，总高度632m上海中心大厦SHANGHAITOWER环球金融中心WFC金茂大厦JINMAO公园Park陆家嘴绿地LujiazuiGreenLand上海三大超级高层建筑防火设计金茂大厦(1994年开工、1998年竣工)地上88层、地下3层,总高度420.5m，88层观光层总建筑面积29万㎡上海环球金融中心(1997年开工、2003年复工、2008年竣工)地上101层、地下3层，总高度492m，94层、97、101层观光层总建筑面积38万㎡上海中心大厦(2008年开工、预计竣工2015年)地上124层、地下5层，总高度632m总建筑面积58万㎡上海中心功能分布四区Zone4三区Zone3五区Zone5二区Zone2一区Zone1六区Zone6七区Zone7九区Zone9八区Zone84层观光楼层5层精品办公10层酒店15层酒店14层办公14层办公13层办公13层办公12层办公第5层会议1-4层商业+裙房B1-B2层商业+设备B3-B4停车B5层停车+人防B3：停车场(人防区域)B2：美食广场、停车场B1：美食广场、观光入口大厅、停车场1F：各功能入口大厅2F-3F：商场4F-5F：会议设施、多功能厅6F-77F：办公（20.2万㎡，含避难层）标准层58Mx58m，办公区进深14m28F-29F:文化传媒中心52F-53F:空中大厅78F:避难层79F-84F：酒店客房（2.8万㎡，含避难层）客房数：174间，标准客房面积约为50㎡，85F-87F:酒店大堂、公共部位88F：酒店套房89F-90F：避难层、主动式阻尼器设备间91F-93F:酒店餐厅（中餐、西餐、酒吧）94F:观光大厅，设有多媒体97F:观光桥100F:观光天桥，地板为玻璃幕墙上海三大超级高层建筑防火设计双层幕墙防火保护措施避难层设置穿梭电梯分区供水系统上海中心双层幕墙防火保护措施具有双幕墙特点：最窄的距离不足10米，类似双幕墙的形式，但最宽阔的地方又达到几十米，类似中庭具有中庭特点：传统中庭区域为四周都有功能，一旦发生火灾，受影响区域大，本项目中庭一面直接为外幕墙，发生火灾受影响面相对较小上海中心双层幕墙防火保护措施防火卷帘：考虑大面积使用防火卷帘的可靠性，火灾时若有任意一面防火卷帘不下降，则防火卷帘形同虚设本项目内幕墙为曲面形式，给防火卷帘的设置带来进一步的实施困难防火玻璃：框架要求影响建筑整体和谐性对节能效果的影响窗玻璃喷头保护玻璃的形式：已通过国际认证，可以达到2hr耐火等级建筑美观性和幕墙的结合性上海中心双层幕墙防火保护措施标准层火灾对内幕墙的影响内幕墙中庭火灾对内幕墙的影响内幕墙上海中心双层幕墙防火保护措施内幕墙B1系统B1系统：设于火灾环境下最高温度不大于摄氏240度的区域，即中庭底部第3层至中庭顶部区域。B2系统：设于火灾环境下最高温度可能大于摄氏240度的区域，近中庭底部的2个层面。B1系统：采用铝框单元式幕墙，玻璃为中空夹胶玻璃（中庭侧）+C类防火玻璃（室内侧），并在每层内侧设置窗喷保护。B2系统：采用钢框框架式幕墙，内外侧均为C类防火玻璃。B2系统上海中心双层幕墙防火保护措施内幕墙B1系统幕墙结构防火保护措施：1、Z1区的底部3层的外环梁、外吊杆、底部2层的内环梁、内吊杆及对应高度范围内的水平构件、东西桁架构件，顶层环梁均应采用防火保护措施。2、Z2-Z8区中庭底部3层环梁、吊杆及对应高度范围内的水平支撑构件、顶层环梁均应采用防火保护措施。3、构件的耐火极限均不应低于1.5h，其采用的消防产品应采用国家标准、行业标准和有关管理规定。B2系统上海中心双层幕墙防火保护措施内幕墙空气采样系统每个功能分区的中庭区域分三层设置空气采样报警系统。上海中心双层幕墙防火保护措施内幕墙自动灭火系统中庭区域采用大空间洒水灭火系统进行全保护。大空间洒水灭火系统IntelligentSprinklerSystem空气采样探测系统AirSamplingS.D•环球金融中心的避难层主楼部分的避难层考虑建筑的高度和各种用途的疏散人数，在主楼的6层、18层、30层、42层、54层、66层、78层、89层，总计8处设置了避难层。尽量规范规定两个避难层之间不宜超过15层，但是为了确保安全性，每隔12层设置避难层。此外，避难区的面积以中国规范的1.0平米/5人为基础，并在此基础上有所提高，平均都控制在1.0平米/3.8人左右。上海中心的避难层通向避难层的防烟楼梯间可不在避难层分隔、同层错位或上下层断开。楼梯间应开设直接进入避难层（间）的门；避难层（间）的门应为自行关闭的乙级防火门且朝避难层（间）方向开启;楼梯间内应设火灾事故应急照明，避难层楼层显示等灯光疏散指示标志。楼梯间内应设置应急广播，在火灾发生时播报避难层（间）所处的楼层位置。四区避难区Zone4Refuge1074sm三区避难区Zone3Refuge1218sm五区避难区Zone5Refuge952sm二区避难区Zone2Refuge1260sm六区避难区Zone6Refuge805sm七区避难区Zone7Refuge494sm九区避难区Zone9Refuge403sm八区避难区Zone8Refuge734sm环球金融中心的安全疏散•楼梯疏散策略1.疏散线路概要说明观光设施在97至92层设置两部楼梯，92至89层避难层设置6部疏散楼梯，酒店在89至78层避难层设置四部疏散楼梯，办公标准层在78层至6层避难层设置三部疏散楼梯，在6层避难层至首层增加两部,共5部疏散楼梯。主楼、裙房以及地下部分的疏散路线各自分离，互不干扰。2.疏散分析以及疏散时间根据中国规范计算观光设施、酒店、办公、宴会厅以及商场等各种用途的避难人数。在整体通过疏散楼梯进行疏散的情况下，共需疏散时间约128min。环球金融中心的安全疏散•