上海环球金融中心性能化防火设计
上海环球金融中心应用性能化防火设计解决安全疏散的设计方案
方案如下：
1 疏散楼梯，裙房和主楼的疏散楼梯完全分开设置, 主楼共设11 部疏散楼梯; 另设2部防烟楼梯和1部封闭楼梯, 均在避难层错层布置。
2 疏散电梯，除8部消防电梯外, 另设13部辅助疏散客梯, 分别服务于4个不同避难层。
3 避难设施，每隔12层设置1个避难层, 共8个避难层。
4 安全通道，在地下2 层至地上5层的商业楼层采用耐火极限为2. 0 h 的实体隔墙设置安全通道, 与商铺分隔。通道内设自动喷水灭火系统和加压送风系统。
关键词: 高层建筑; 疏散; 性能化防火设计
高层建筑消防安全是一个极为复杂的系统工程。为了保障高层建筑特别是超高层建筑的消防安全, 对于体量高大、功能复杂、设计新颖、人员密集的高层建筑, 当 执行现行国家消防技术标准规范确实难以实现其功能 和设计特色时, 应积极推行性能化防火设计方法, 以解决高层建筑的消防疑难问题。
上海环球金融中心就是应用性能化防火设计, 优化完善了安全疏散体系。
1 环球金融中心概况
上海环球金融中心位于上海市陆家嘴金融贸易区Z421 街区(世纪大道100 号) , 北临世纪大道, 西邻金茂 大厦, 占地面积3 万m 2, 总建筑面积38. 16 万m 2, 地下3 层, 地上101 层, 建筑主体高度492 m。地下3 层为停车 库, 面积约2. 8 万m 2, 地下1～ 2 层为商业设施, 面积为 1. 3 万m 2, 地上1～ 5 层为商业、展览用房, 7～ 78 层为 办公区, 面积为20. 2 万m 2, 79～ 89 层为五星级宾馆, 面 积为2. 8 万m 2, 90～ 101 层为餐饮、观光和设备用房, 面 积为1. 4 万m 2。按建筑高度以地面至屋面计算, 上海环 球金融中心目前为名符其实的世界第一高楼。在地上
100 层475m 处设置了长约55m 的观光天桥, 可让参观者切身体验到“云中漫步”的美妙感受。
2 环球金融中心性能化防火设计的重点
一般而言, 高层建筑性能化防火设计主要解决中庭等高大共享空间的防火分区、安全疏散、烟气控制、结构 保护、消防设施配置等方面的消防安全难题。环球金融 中心系492 m 高的超高层建筑, 安全疏散是性能化防火 设计需要解决的重中之重问题。为了保障安全疏散的有 效性、可靠性和安全性, 通过性能化设计, 优化完善了环 球金融中心的疏散体系和疏散策略。
2. 1 疏散楼梯
消防安全疏散楼梯是高层建筑人员安全疏散最主要的垂直交通工具。在环球金融中心, 裙房的疏散楼梯 与主楼的安全疏散楼梯完全分开设置。主楼疏散楼梯的 数量和宽度经过性能化分析, 结合建筑用途进行设计, 共设置了11 部疏散楼梯, 具体为: 91～ 95 层观光层和餐 厅层, 设置4 部宽度为1. 5 m 的楼梯(U 1、U 2、V 1、V 2 楼梯) , 观光层和餐厅层的人员可通过这4 部楼梯疏散至89 层的避难层, 其中U 1 和U 2 楼梯还服务于96 层至塔楼顶层, 为97 层和100 层的人员提供疏散需求。78～ 89 层酒店宾馆区, 标准层最大一层建筑面积2 762 m 2,每层设为一个防火分区, 设置2 部宽度为1. 25m 的防烟楼梯(A、B 楼梯) , 另外设置2 部宽度为1. 25 m 的附加 楼梯(Y、Z 楼梯) 服务于85～ 87 层的酒店大厅和休闲中心。7～ 77 层办公区, 低区建筑平面为近似正方形, 建筑整体内收, 平面逐步变成六边形, 核心筒位于正中央, 标 准层最大一层使用面积约2 210 m 2, 故每层设为一个防 火分区。人员密度按9. 0 m 2ö人计算, 每层246 人, 设置 了2 部防烟疏散楼梯(A、B 楼梯) , 每部楼梯宽度为1. 25 m。考虑到超高层建筑人员比较密集, 为有利于火灾等 紧急情况下的人员疏散, 另设置了1 部1. 3 m 宽度的封 闭楼梯(C 楼梯)。这3 部楼梯在避难层错层布置, 并通 往一层大厅与室外相通。另外, 在塔楼内设置2 部宽度 均为1. 4m 的疏散楼梯(D、E 楼梯) , 服务于2～ 5 层, 在疏散时单独使用。经过火灾动力学模拟软件FDS 进行火灾模拟分析和STEPS 计算机疏散模拟, 大楼疏散楼 梯的设计布置基本满足建筑内人员安全疏散的需求。酒 店宾馆区标准层楼梯间布置平面图、标准办公层楼梯布 置平面图, 见图1、图2 所示。
2. 2 疏散电梯
高层建筑消防电梯是消防人员进行灭火救援行动的重要工具, 一般客梯由于没有防火、防水、防烟功能, 按照国家标准《高层民用建筑设计防火规范》的规定, 火 灾时必须停止运行, 不能用于火灾情况下人员安全疏 散。然而, 环球金融中心层数多、建筑高、人员密集, 仅靠 有限的11 部疏散楼梯进行垂直疏散, 需要很长的疏散 时间。根据STEPS 计算机疏散模拟, 火灾时如果只通过 楼梯疏散建筑内的全部人员, 需要时间128m in, 而利用 电梯辅助人员疏散, 时间可减少至101m in。经过计算分 析, 环球金融中心设置8 部消防电梯, 其中4 部从地下3层直通89 层, 2 部从89 层通至96 层, 2 部从96 层通至100 层; 另设置13 部辅助安全疏散的客梯, 分别服务于4 个不同的避难层, 其中3 部为地面一层直通89 层避难层 的双层轿厢穿梭电梯(火灾时疏散仅用下层轿厢) , 2 部 为从地上一层直通78 层避难层的单层轿厢穿梭电梯, 4 部为地上二层直通54 层避难层的双层轿厢穿梭电梯 (火灾时疏散仅用上层轿厢) , 4 部为地上一层直通30 层避难层的双层轿厢电梯(火灾时疏散仅用下层轿厢)。辅助疏散用的电梯设计有防火、防烟、防水功能, 两路供 电, 且在电梯机房设置有火灾报警系统。通常情况下这 些电梯为穿梭客梯, 火灾时火灾自动报警系统联动使穿 梭电梯迫降于建筑的首层和二层, 然后由经过专门培训 的消防安全员(电梯操作人员) 将其驶往需要救助的避 难层实施人员疏散。
2. 3 避难设施
超高层建筑的避难设施除了防烟楼梯间及其前室外, 还包括避难层、避难区、避难间和避难广场等, 是火 灾时人员逃避烟气和火焰威胁的安全场所, 主要为老幼 体弱病残等行动不便的人员提供暂时避难栖生之处, 并为正常人员垂直疏散过程提供一个喘息的机会。按照我国消防技术规范的要求, 100 m 以上的超高层建筑应设 置避难层, 首层至第一个避难层的楼层数以及避难层之 间的楼层数不宜超过15 层。按此要求, 环球金融中心 101 层应设置7 个避难层。为了保证建筑内人员安全疏 散和避难逃生的安全性, 实际每隔12 层设置一个避难 层, 在6、18、30、42、54、66、78、89 等楼层设置8 个避难 层, 其中前6 个避难层主要为办公区服务, 后2 个避难层 主要为宾馆酒店区和上部的餐饮观光层服务。避难层的 设计严格按照消防技术标准执行,图3 为78 层避难层布 置平面图。
2. 4 安全通道
安全通道是火灾时人员疏散的重要途径。环球金融中心在地下2层至地上5层的商业楼层, 采用耐火极限 为2. 0 h 的实体隔墙设置安全疏散通道, 与商铺商场进 行防火分隔; 在商铺与中庭回廊之间则采用防火玻璃和 加密喷淋相结合的措施进行防火分隔, 室内人员从回廊 经过安全通道疏散至防烟楼梯间。为提高火灾时人员疏 散的安全性和可靠性, 在办公区楼层的办公室内设有机械排烟系统, 在2. 0 h 耐火极限实体隔墙构成的安全疏散通道内不仅设有自动喷水灭火系统, 还设置了加压送 风系统, 其加压送风的余压值低于防烟楼梯间前室, 形 成安全疏散通道、防烟楼梯前室、防烟楼梯间的送风加 压余压值依次梯进的态势, 由此把安全疏散出口前移, 办公室内人员只要疏散至安全通道就进入了安全区域。
2. 5 下沉广场
环球金融中心设置有下沉式广场, 既用于地下大面积空间的防火分区分隔、通风排烟、透光照明, 也用于地 下人员的安全疏散, 紧急情况下地下一层的人员也可利用下沉式广场进行疏散。环球金融中心下沉式广场长27m、宽18 m , 与地下 一层的商场和美食街相通, 并设有直通地面的楼梯, 在 发生火灾等紧急情况下, 地下一层商场的人员可利用下 沉式广场进行疏散, 大大提高了地下空间人员用的安全 性和可靠性, 见图4、图5 所示。
3 结束语
高层建筑消防安全方面需要研究探讨的问题很多。笔者介绍了上海环球金融中心应用性能化防火设计优化完善安全疏散体系的情况, 以供读者参考。
（本文发表于2009年）