超高层建筑的消防设计

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摘 要：随着社会的进步和人们生活水平的不断提高,建筑的形式和结构也发生了重大的变化,越来越多的高层以及作为标志性建筑的超高层建筑屹立在各大城市之中.随之而来的消防问题也引起各个专业的重视并积极探索相关措施.电气设计是整个工程的收尾设计,各种消防措施的实现需要电气专业的支持.因此,将各专业的消防措施准确实现在消防报警系统中,对保障消防系统的正常运行非常重要.本文指出了设计超高层建筑消防配电时需注意的问题,分析了超高层建筑与普通高层建筑在供电方式、应急照明设置及消防系统设计方面的不同之处,对超高层建筑电气设计具有借鉴意义.

关 键 词：超高层建筑；建筑电气；设计；消防系统

1消防应急照明设计

超高层建筑在中间层设置避难区,不但能供高区逃生下来的人避难,也能在着火时提供安全区域,供相关消防单位正常指挥消防灭火和救火工作.建筑专业对避难区的设计原则是短时提供给逃生人员休息的场所,短暂停留后还是继续往一层逃生.基于该指导思想,设计避难区的疏散指示灯时,高区楼梯间疏散指示灯的指示方向应指向下面最近一层的避难区,再经避难区内指示走到继续向下逃生的楼梯,直至逃出大楼.

除此之外,为了避免分支线路供电距离太远,超高层楼梯间的照明配电应跟随变电所分段,由对应避难层的应急照明配电箱集中供电给该变电所楼层至上一个变电所的下一层之间的楼梯间应急照明灯,且应急照明的最少持续时间及最低照度应满足JGJ16―2008的要求.该要求规定避难层的避难区及屋顶消防救护用直升机停机坪的应急照明最少持续供电时间不得小于60min,照度不得低于正常照明照度；而竖向疏散楼梯的应急照明最少持续供电时间不得小于30min,照度不得低于5lx.GB50045―1995《高层民用建筑设计防火规范》（2005年版）也规定,高度超过100m的高层建筑的应急照明和疏散指示标志的连续供电时间不应少于30min,避难层的应急照明供电时间不应小于60min,照度不应低于1lx.然而,由于超高层的疏散原则还是基于最终逃出大楼,因此实际设计时各区域的应急照明最少持续时间应考虑工程的实际情况.

超高层的疏散应急照明最少持续时间与建筑的高度、人员的密集程度有关,当建筑高度一定时,人员越密集,疏散时间越长；当人员密集程度一定时,建筑高度越高,疏散时间越长.因此,实际设计疏散应急照明的持续时间应根据实际工程的具体情况酌情考虑,必要时应适当延长疏散应急照明的最少持续时间.

2消防配电设计

超高层建筑在GB50352一2005《民用建筑设计通则》上的定义为“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑”.目前国内的超高层建筑大部分都在200m左右,最高的甚至达到600m以上,通常根据建筑高度,每隔一定高度设置一处避难区.从节能的角度出发,有些避难区的楼层会结合设置一个变电所,每段高区的设备由相应避难层的变电所供电,一般高区变电所供电范围为本层向上至上一个避难层的下一层.消防设备根据所在楼层由相应的变电所配电,消防设备的配电干线一般可选择耐火电缆或矿物绝缘电缆,按现行规范JGJ16―2008《民用建筑电气设计规范》的要求：火灾自动报警系统的保护对象为特级建筑物时,其消防配电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆.GB50116―1998《火灾自动报警系统设计规范》规定,建筑高度超过100m的高层民用建筑为特级保护对象,因此,超高层的消防配电干线及分支干线应采用矿物绝缘电缆.矿物绝缘电缆分刚性矿物绝缘电缆和柔性矿物绝缘电缆,两种电缆各有其优缺点,在实际工程中可根据工程的具体情况择优选用.

超高层的消防设备一般选择用发电机作为市电的备用电源,对于200m左右的超高层,从节能及经济角度出发,一般选择低压发电机,而对于达到600m左右的超高层,需选择高压发电机在高区降压后配电,则更合理.决定超高层的备用电源不能仅看建筑高度,具体发电机的配置还需结合工程的具体用途及重要程度、建筑能提供的条件、市政要求等因素综合决定.

普通高层建筑常用并联消防给水方式,消防泵一般集中设置在地下室.使用该方式时,消防报警系统中所有的消火栓按钮的直接起泵线需串联引至消防水泵房中的消防泵配电箱内.超高层从节约前期投资成本的角度考虑,一般采用串联消防给水方式,这种方式消防喷淋泵为高、低区分散设置.

根据给排水专业的设计要求,消火栓按钮的直接起泵线的连接方式与并联方式有所不同,采用串联给水方式时,消防报警系统中各段高区的消火栓按钮的直接起泵线直接接至下面最近一层避难层的消防水泵房内的消防泵配电箱,地下室与低区的消火栓按钮的直接起泵线接至地下室的消防水泵房内的消防泵配电箱,而从高到低各层消防泵房的消防泵配电箱之间需增加联动控制线,并在配电箱内设置延时继电器,以便满足高区着火时从地下室到高区一级一级串联起动消防泵的要求.可见,给排水专业的消防系统要求不同,电气控制系统的设计也不同,实际工程中应先考虑系统要求再定消防设计.

3消防系统设计

GB50116―1998中将超高层建筑作为特级保护对象,其消防报警系统的设计标准在有些方面高于或有别于普通高层建筑,具体主要体现在以下几个方面.

（1）探测器保护面积的修正系数不同.GB50116―1998中规定,对于特级保护对象,其探测器保护面积的修正系数宜取0.7～0.8.

（2）各避难区应设独立的火灾应急广播系统.JGJ16―2008中规定,在各消防控制室设置独立的火警广播设备,各避难层设独立的火灾应急广播系统的目的是：在任何情况下都确保避难层能接收到消防控制中心发出的火灾事故广播指令.

（3）需注意消防专用的距离.GB50116―1998中规定,“设有手动报警按钮、消火栓按钮等处宜设置塞孔.从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于30m.”因此一般工程消防专用塞孔间的距离均按手动报警按钮间的距离设置在60m以内.特级保护对象要求“各避难层应每隔20m设置一个消防专用分机或塞孔”.因此,在设计超高层避难区的消防时,应注意该规范要求的距离.

（4）各避难层与消防控制中心之间应设置独立的呼救通信.

（5）应注意在电缆竖井中设置火灾探测器.超高层由于层数多、建筑高、垂直敷设的电缆数量大,一般会设置独立的电缆竖井,而这些电缆竖井通常长期无人巡查,因此,存在火灾隐患,不可忽视.目前,JGJ16―2008和GB50045―1995中均要求超高层设置剩余电流火灾报警系统.然而,该系统的探测点一般都设在配电箱的电源进线端,为单点探测,不能监测到电缆竖井内连续的电缆温度变化.

GB50116―1998中规定电缆竖井宜选择缆式线型定温探测器,这种探测器系统结构简单,造价低,抗干扰能力强,安装调试方便,是目前技术相对成熟的产品；缺点是测量方式单一,不能实时监测,需定期监测电缆性能.

近几年,还有新推出的光纤感温探测器,该探测器优点在于具有火警预警功能,可多种监测方式相结合,可实时监测光缆沿线每一点的温度值和变化趋势,便于定位事故点及分析故障原因、光纤可恢复性等.其缺点在于系统结构复杂、造价高、要求需加热的线缆长度长等,因此限制了它的广泛应用.在实际工程中,可根据工程的具体情况加以选择.

4结语

超高层建筑的消防设计应根据工程实际情况,在遵循国家规范的前提下,择优选取合适的设计方案和消防产品.在工程设计中不断总结和摸索经验教训,并不断地学习和探索相关的新技术和新方法.在配合其他专业时应充分清楚其系统的消防要求,准确地在电气消防报警系统中实现,以便在发生火灾时尽量让伤亡和损失最小.本文主要讨论了公共建筑性质的单栋超高层建筑,提出与普通高层建筑相比,超高层建筑在供电方式、应急照明设计及消防系统设计中需注意的问题.