一、超高層建筑的定義與分類(lèi)

隨著(zhù)經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口迅速增加，用地緊張的困境日益突出，超高層建筑可以更充分地利用有限空間，節約土地，通過(guò)集中布設地上、地下的各種管線(xiàn)而降低市政工程的投資。而且超高層建筑匯集了城市在建筑、結構、機械設備、建筑材料和施工技術(shù)等所有科技的最高成就，表現了城市社會(huì )、經(jīng)濟文化程度和現代化步伐，許多超高層建筑更是成為了一個(gè)城市或地區的重要景觀(guān)和地標。此外，超高層建筑面積大，將多種功能，如辦公、旅館、公寓和購物綜合在一座建筑里，方便了人們的生活。

我國的建筑規范中并沒(méi)有明確的規定“超高層建筑”的定義，而是把建筑高度超過(guò)24米的公共建筑和十層及十層以上的居住建筑均視為“高層民用建筑”。1972年，在美國賓夕法尼亞洲伯利恒市召開(kāi)的國際高層建筑會(huì )議對高層建筑的定義取得了較統一的認識，把高層建筑劃分為四類(lèi)：第一類(lèi)高層建筑：9～16層（最高到50m）；第二類(lèi)高層建筑：17～25層（最高到75m）；第三類(lèi)高層建筑：26～40層（最高到100m）；第四類(lèi)超高層建筑：40層以上（高度在100m以上）。我國《高層民用建筑設計防火規范》對超高層雖無(wú)明確規定，但對于高度超過(guò)100m，層數超過(guò)32層的建筑在避難層、停機坪、消防水壓、滅火設施、正壓排煙及火災自動(dòng)報警方面都有特殊的要求。

二、超高層建筑的消防安全特點(diǎn)

超高層建筑作為一個(gè)地區和城市的標志，建造耗資巨大，涉及建筑、結構、設備、防火、交通、能源、環(huán)境等一系列的問(wèn)題，是一個(gè)地區經(jīng)濟、科技、美學(xué)的綜合結晶。但是，由于這種建筑物高度高、人員多、設備及管線(xiàn)系統復雜，火災事故的隱患大，在自然災害（地震、強風(fēng)）、內部設備系統故障事故、人為火災等難以抗拒或防范的情況下，一旦發(fā)生火災，疏散與撲救都十分困難，將直接威脅著(zhù)生命財產(chǎn)安全，因此火災是超高層建筑的頭號大敵，其消防安全成為不可避免的首要問(wèn)題之一。

（一）功能用途復雜、點(diǎn)火源多

超高層建筑主體建筑高、功能復雜，大多數主體建筑底層建有裙樓，作為商場(chǎng)、餐飲、娛樂(lè )等商業(yè)功能使用，主體建筑多數作為住宅、辦公、賓館等使用。而且超高層建筑的用電設備種類(lèi)多，數量大，超載、短路、發(fā)生小火花的現象增多；車(chē)庫停車(chē)多、儲油量大；流動(dòng)人員多，吸煙人多；雷擊現象、周?chē)h(huán)境飛火等也是超高層建筑可能發(fā)生火災的點(diǎn)火源，火災荷載密度大。

（二）豎向管井多、可燃物集中，容易形成煙囪效應

超高層建筑內部垂直的樓梯間、電梯井、管道井、電纜井、排氣道、垃圾道以及其它封堵不嚴密的各類(lèi)豎向管井眾多，其陳設和裝修材料大多是可燃、易燃物品，一旦發(fā)生火災，容易沿著(zhù)這些豎向管井快速蔓延。而且這些豎向管井猶如一座座高聳的煙囪，火災時(shí)，容易形成煙囪效應，助長(cháng)煙氣火勢的蔓延。建筑高度越高，煙囪效應越強烈。實(shí)驗資料證明，超高層建筑中火災煙氣沿著(zhù)垂直樓梯間、電梯井等豎向井道垂直上升的速度達每秒3到4米，有時(shí)甚至可達每秒8米。

（三）安全疏散困難，人員密集，容易造成重大傷亡

40層以上超高層建筑著(zhù)火時(shí)，要使人員迅速疏散到地面或避難空間十分困難。由于火災時(shí)客用電梯必須停止使用，消防電梯主要為消防隊員專(zhuān)用，消防云梯車(chē)的高度也有極限，所以樓梯間是人員垂直疏散的唯一手段。但超高層建筑的垂直疏散距離長(cháng)，人員密集，疏散時(shí)間也相應大幅增加。據消防部門(mén)的測試，一名消防戰士從40層150米的位置下到建筑的第一層需要十幾分鐘，那么普通人員或是老人、小孩等所需要的疏散時(shí)間就會(huì )更長(cháng)。而煙氣的垂直流動(dòng)速度為2～4米/秒，在垂直方向1分鐘就可以蔓延幾十層。人員的疏散速度比煙氣流動(dòng)速度要慢超過(guò)100倍，而且疏散方向與煙火蔓延方向相反，進(jìn)一步增加了人員疏散的艱難和危險性，容易造成重大傷亡。

（四）火災撲救難度大，對裝備手段的要求高

超高層建筑與普通建筑相比，其火災撲救難度相對較大。由于城市高樓林立，缺乏地面消防行動(dòng)展開(kāi)的場(chǎng)地，而且從國內現有的超高層建筑來(lái)看，外墻大多采用玻璃幕墻，破碎后極易造成地面人員傷亡，并對破壞地面的消防車(chē)輛及供水器材，加上外墻采用固定窗，消防人員接近起火點(diǎn)非常困難。此外，現有消防裝備遠遠無(wú)法滿(mǎn)足超高層建筑的滅火救援需要。目前，消防登高車(chē)的最大救援高度約為100米。超高層建筑發(fā)生火災，滅火用水量比較大，有時(shí)需要達到100升/秒以上。經(jīng)滅火演練測試，三輛大功率消防車(chē)串聯(lián)，通過(guò)水泵結合器供水，高度只能達到160米，通過(guò)水帶直接供水，高度只有150米，而消防直升機尚未得到普遍應用。因此，超過(guò)150m的樓層幾乎只能主要依靠建筑內部自身的消防設施來(lái)保障，外部手段效果甚微。

此外，還有一個(gè)經(jīng)常被忽略的火災隱患，就是超高層建筑在施工期間的消防安全問(wèn)題。超高層建筑的施工周期一般都較長(cháng)，施工現場(chǎng)臨時(shí)動(dòng)火多，用電量大，易燃、可燃材料集中。同時(shí)，消防設施未開(kāi)通，缺少消防水源和消防通道，只有臨時(shí)消防水源，一旦發(fā)生火災，不能保證消防用水的水壓和水量，消防撲救難度更大，尤其是在施工后期發(fā)生在中、高層甚至頂層的火災。

三、超高層建筑的防火設計建議

我國的超高層建筑建設始于20世紀70年代，當時(shí)最典型的就是1976年建成的115米高的廣州白云賓館和1985年在深圳建成的158.95米高的國際貿易中心。后來(lái)，1996年建成的深圳地王大廈達到了81層，325米高；1998年建成的上海金茂大廈更是88層，高420.5米，成為新一代的地標性建筑。據不完全統計，全國現有百米以上的超高層已經(jīng)接近1000棟。但是，由于我國超高層建筑起步晚，加之過(guò)去執行規范不嚴，目前的超高層建筑存在許多消防安全方面的問(wèn)題，例如防火防煙分區不當，分隔不嚴，封閉或防煙樓梯間的問(wèn)題較多；安全疏散樓梯安全出口存在數量不足、通道不暢的問(wèn)題；普遍存在消防水池容量偏小的問(wèn)題，消防水源不足，消防專(zhuān)用電源沒(méi)有保障；室內裝修的防火安全問(wèn)題突出；消防設施使用管理上存在許多問(wèn)題，維護保養無(wú)章可循。

就超高層建筑而言，香港是一個(gè)非常典型的發(fā)展案例。作為一個(gè)高速發(fā)展的城市，香港人口密集，用地緊張，其高層建筑的密度堪稱(chēng)世界之最，超高層建筑也比比皆是。因此，為了有效地保證這些高層建筑的消防安全，香港在超高層建筑的防火設計時(shí)會(huì )特別注意以下幾個(gè)問(wèn)題：

1.設置環(huán)形消防車(chē)道，至少確保建筑物的一個(gè)主要立面前可通行消防車(chē)輛，且應能保證救生與滅火操作的順利展開(kāi)；

2.保證附近有充足的水源滿(mǎn)足滅火用水的需要，消火栓的供水能力不得低于4000L/min，城市主管道的供水壓力不得小于170千帕，沒(méi)有條件的地區則應貯備充足的消防用水；

3.注重建筑結構的耐火性，大多數建筑都采用的是鋼筋混凝土結構，耐火極限的要求為l到4個(gè)小時(shí)。

4.保證逃生通道，進(jìn)行安全疏散。由于用地緊張，任何建筑商都不愿讓逃生通道占過(guò)多的面積。但香港的消防法規有明確的要求，必須保證足夠的逃生通道。此外，高層建筑中每隔15層設置有避難層，可使人員處于暫時(shí)的安全狀態(tài)，然后在消防隊的組織指揮下，有秩序地疏散到最終的安全區域。

結合先進(jìn)國家和地區的超高層建筑消防安全的經(jīng)驗，我們應遵循“預防為主，防消結合”的消防工作方針，在防火設計時(shí)就把握好以下幾個(gè)方面：

1.采用混合結構。從防火性能的角度出發(fā)，超高層建筑的結構采用混合結構優(yōu)于全鋼結構。高溫下，全鋼結構受熱后，很快會(huì )出現塑性變形，從而降低結構的承載能力，溫度達到500℃時(shí)，強度會(huì )降低50％，超過(guò)1000℃時(shí)，強度呈幾何級數下降，建筑的強度降低，加快了坍塌的速度。“9.11”事件中，世貿大廈南部塔樓在被撞后僅小時(shí)，即轟然倒塌，與其采用全鋼結構大有關(guān)系。

2.從全局出發(fā)考慮超高層建筑的選址和總平面設置。從消防角度，超高層建筑一定要遠離火災危險性為甲、乙類(lèi)廠(chǎng)（庫）房，甲、乙、丙類(lèi)液體和可燃氣體儲罐以及可燃材料堆物。總平面設置上要充分考慮防火間距、消防車(chē)道、消防撲救面及特殊房間的位置等。

3.綜合考慮超高層建筑防排煙設計，最大限度地減少火災時(shí)煙氣的生成量，并使火災時(shí)產(chǎn)生的煙氣迅速排出，從而有效地防止煙氣從著(zhù)火區向非著(zhù)火區蔓延擴散，特別是防止侵入作為疏散通道的走廊、樓梯間及其前室，以確保有一個(gè)安全的疏散通道和安全疏散所需要的時(shí)間。只有合理劃分防煙分區，才能有效阻止煙霧擴散，將生命財產(chǎn)的損失降到最低。

4.安全疏散應成為設計的重點(diǎn)。超高層建筑的垂直疏散距離遠、人員高度集中，需要疏散的時(shí)間長(cháng)。而且火災中，人流疏散的速度遠慢于煙氣流動(dòng)的速度，加之疏散方向與煙火蔓延的方向、救援人員的前進(jìn)方向相反，增加了疏散的困難和危險。超高層建筑防火設計中，應將疏散列為重中之重，應在建筑物的某一部分或樓層設置絕對安全區，如防煙樓梯間、避難層或避難間、疏散平臺等，并設置消防應急照明和安全疏散指示標志，引導人員安全疏散和逃生自救。

5.按要求設置消防電梯，并對電梯井進(jìn)行有效防火。防煙分隔電梯是人員垂直通行的主要途徑，防煙樓梯間的設置尤為重要。為確保火災時(shí)不使高溫煙氣進(jìn)入電梯井內，消防電梯應設前室，設置面積符合規范要求，門(mén)口宜設擋水設施。出于自然排煙的考慮，消防電梯間前室宜靠外墻設置。為便于消防人員迅速而有效地利用消防電梯，在首層應設直通室外的出口，設置專(zhuān)供消防隊員使用的操作按鈕。

此外，還應加大建筑的消防科技含量，采取先進(jìn)科技手段，設置自動(dòng)報警系統和自動(dòng)滅火系統、人員疏散誘導系統、居住者探測系統等智能系統，以確保火災時(shí)的人員生命和財產(chǎn)安全。