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中图分类号: T-01 文献标识码
1引言
随着我国经济的飞速发展和建筑技术的不断进步,尤其是在改革开放之后,各地涌现了大量的高层建筑,有些已经成为所在城市的标志性建筑[1]和城市的一道亮丽的风景线。但是高层建筑的不断涌现也给城市消防安全带来了困难和负担。由于目前高层建筑的容积率增大,容纳的人数也在不断的增多,但是高层建筑的纵向交通容量有限,而且外部开放空间面积也在逐步的减小。所以当发生地震,火灾等不可抗力事件时,避难和消防难度也都在增大,近些年来高层建筑中各种原因引起的火灾造成了大量的人员伤亡和财产损失[2]。高层建筑的安全疏散问题就成为目前研究的热点之一,本文从高层建筑火灾的特点入手,分析如何更加安全、有效的做好人员的疏散。
2 高层建筑火灾的特点
不同的规范中对高层建筑的定义不同,本文中按照《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045.95)2005版的规定,也就是建筑总高度超过24 m的非单层民用建筑或者10层及10层以上的住宅建筑称为高层建筑[3]。高层建筑因为自身高度的特点决定了火灾发生后其性质与一般火灾不同。
2.1发生火灾概率较大
相对于普通的多层建筑而言高层建筑内部一般较为复杂,而且高层建筑内部的电器设备繁多,各种电器的用电量较大,常会出现电器线路老化等问题,这就很容易导致火灾发生。
2.2高层火灾扑救难度较大
如果高层建筑一旦发生火灾,消防用的灭火救援设备往往达不到着火层的高度,这就给扑救带来了很大的困难。同时由于室内设施管路复杂,所需要的水量大很,灭火的时候针对性不强,阻截高层建筑火势能力有限,需要利用消防车从室外进行补给。
2.3发生火灾人员疏散困难
高层建筑物内部结构越复杂,建筑高度越高,发生灾害的时候人员安全疏散就越加困难。高层建筑的特点:一是火灾发时火势和烟气迅速向上蔓延,而发生火灾时人们涌向楼梯间,使烟气窜入,增加了疏散难度;二是垂直疏散距离长,疏散到地人员需要时间较长;三是疏散时人员集中,在疏散通道内容易出现拥挤踩踏情况。
2.4火势蔓延迅速
如果高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井等竖向井道防火分隔不好,如果万一发生火灾就会形成烟囱效应,加速高层建筑中火势迅速蔓延。
3 影响高层建筑安全疏散的因素
影响安全疏散的因素:1.人员对疏散路线的熟悉情况。建筑内人员对疏散路线是否熟悉,对疏散快慢影响很大。对于常住人员,一般对疏散路线是熟悉的,火灾时,能够顺利疏散;对于暂住人员,多数对疏散路线不熟悉,火灾时,疏散就困难,而且易造成混乱、拥挤。2.应急照明状况和疏散指示标志明显程度[3]。火灾时往往首先造成断电,因此,高层建筑尤其公共建筑,必须设置应急照明和疏散指示标志。如果这些设施位置设置不当,或亮度不够,或指示方向错误,或维护保养不良,都会对疏散造成严重影响。3.疏散通道、安全出口是否畅通。疏散通道、安全出口是否畅通是人员能否安全疏散关键之一 [4]。疏散通道、安全出口是否畅通是人员能否安全疏散关键之一。如果疏散通道被占用,被封堵,或者是进行了可燃装修,火灾时都会影响安全疏散,许多群死群伤火灾的教训都是例证。
4 如何提高高层建筑人员安全疏散的安全性和有效性
4.1 要采取有力措施,提高建筑自身防火能力
对于综合性的大型建筑,主要安全疏散设施是指疏散楼梯、公共走道和门;对于高层旅馆、饭店和写字楼,还有安全疏散辅助设施,如疏散阳台、缓解器、救生袋等,超高层建筑还有避难层或避难问等。合理布置安全疏散设施合理布置安全疏散路线,合理布置环形、双向走道或尢尽端房间的走道;合理布置疏散出口,保证建筑结构的整体或局部在设计规定的时间内不出现例塌破坏。
4.2保障高层建筑中疏散通道、安全出口畅通
比如某些单位为了管理方便常常把不常用的疏散楼梯和安全出口封堵、上锁 [5]。这样做法是相当危险的。万一高层建筑发生火灾,就会给人员的安全疏散造成相当大的困难。因此在高层建筑中我们必须保证安全出口、疏散通道畅通。
4.3 高层建筑使用单位要制定应急疏散预案并定期演练
由于高层建筑层的数多,面积大,人员多,如果发生火灾的时候人员疏散组织不好,就会造成高层建筑中的人员混乱、拥挤,使安全疏散速度大大下降,严重的时候甚至造成伤亡和财产的损失。因此,高层建筑使用单位必须制定应急疏散预案,并组织高层建筑中的员工进行安全疏散的演练。制定应急疏散预案应从下列几个方面着手:(1) 疏散预案的演练与修订疏散预案制定好后,组织员工进行演练。通过演练发现有不妥之处要及时进行修订。 (2) 清点人数各楼层或防火分区的人员疏散到安全地点后,现场指挥员要及时清点人数,如发现人数不足,要设法找回,或通知消防队帮助查找。(3)疏散指挥整个疏散过程必须在统一指挥下,按照预定的顺序、路线进行,否则,就可能造成混乱,影响疏散。 (4) 疏散路线疏散路线应选择离安全出口、疏散楼梯最近的路线,一般是沿疏散指示标志所指的方向疏散。(5) 疏散顺序疏散顺序,就是指先疏散哪部分人员,后疏散哪部分人员。这是制定疏散预案首先要考虑的。
4.4加强对高层建筑使用单位职工的消防教育培训
加强对高层建筑中职工的消防教育培训,提高职工的自我保护意识、消防安全意识和防灭火技能,使高层建筑中的每一位职工都懂防火,会灭火,会报警,会逃生。
4.5高层建筑中的应急照明、疏散指示标志设置要正确并保证好用
比如前文中我们提到由于高层建筑发生火灾的时候往往首先造成断电,正常照明不能使用[6-7]。高层建筑必须按规范要求设置应急照明和疏散指示标志,并且要做到维护保养良好,确保应急照明、疏散指示标志好用。
4.6加强高层建筑中的自动消防设施的维护保养,定期对自动消防设施检查检测,出现故障的时候要及时修复,使其发挥应有的作用。这样才能做到早发现、早扑灭,早疏散[8]。
5 结语
随着我国经济的飞速发展,我国土地资源在不断的减少,城市人口也在不断的增多,高层建筑的发展已经成为发展的趋势。随之出现的安全疏散问题以及防火安全工作也越来越重要,不仅要在设计院进行设计之初消除火灾隐患,而且人们要在思想上提高预防高层建筑火灾的意识,减少甚至杜绝高层建筑火灾事件的发生。
参考文献:
1 高层民用建筑设计防火规范GB50045--95(2001年版)[M]
2 蒋永琨,王世杰.高层建筑防火设计实例[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
3 陈一峰,陈纲,卢峰.世界高层建筑[M].北京:中国计划出版社,2000.
4 李一波,高层民用建筑安全疏散及应急对策[J].安徽建筑工业学院学报,2007,15(2):53-55.
5 中华人民共和国公安部主编.GBJ50016―2006建筑设计防火规范[M].北京:中国计划出版社,2006
6 司戈.高层建筑火灾时利用电梯组织人员疏散的可行性[J].消防技术与产品信息,2004(1 0):43.48.
关键词:电气设计;低压供配电系统
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
前言
当前我国的国情就是以经济发展为中心,城市建设在飞速的进行着,目前的城市建设是以高层建筑为主体,对于在建筑里电气设计中的供配电系统的可靠程度,是可以直接关系到人们的生命安全,如果出现任何事故都会带来难以想象的巨大损失,所以,在供配电系统中其主要的安全性是在电气设计里非常关键的重要因素。在对供电的可靠性要求方面以及对中断供电的影响和损失程度可以把电力负荷分为一级、二级和三级。在一类高层建筑中,消防控制室、消防风机、消防电梯、普通电梯、消防水泵、生活水泵和自动报警装置、应急照明以及自动灭火系统等一系列的设备作为一级负荷。在专用变电所里的送排风机、柴油发电机房里的送风机和专供消防水泵房内应用的消防设备和污水泵等设备是等级一致的。一级负荷别重要的负荷,除有两个电源供电外,还应增加设置应急电源, 并严禁将其他负荷接入到应急的供电系统中,这样才能满足一级负荷别重要负荷对供电可靠性及连续性的要求。而在建筑电气的设计当中, 作为经常用的应急电源一般主要是EPS应急电源与柴油发电机组这两种。
1 对于在高层建筑电气设计中对配电系统的要求
在高建筑的电气设计中其最重要的组成部分就是对于供配电系统的设计,在其设计中,安全合理的设计是可以影响到高层建筑的使用功能。在现代化的高层建筑中一般都是以住宅、娱乐、办公以及具有商业功能等方面集于一身的建筑,也就是包括了多元化的功能。与此同时,在高层建筑中主要包括了空调、消防和排水等基本设备及跟现代化的管理手段与其配套设备的相关设备。所以,在针对高层建筑供配电系统设计中必须根据建筑物的性质和规模,来确定高层建筑有关电力的负荷等级问题,也需要结合实际的供电网络情况,得以确定在高层建筑供电系统中的电源电压等级以及专线电源是公用电源还是要设置自备电源设备等问题。在对高层建筑电气设计中的供配电系统中,主要考虑的就是技术方面的因素,除此这外,还要考虑到在工程的运行管理与投资等多方面的重要问题。
2 在高层建筑中供配电系统的主要设计
2.1 在对于供电系统中的负荷等级确定以及对各级负荷容量计算的问题。在一般情况下,确定负荷等级必须要按照相关的规定进行:一级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成重大损失者;二级供电负荷指中断供电在政治和经济上造成较大损失者;三级供电负荷对中断供电没有特殊要求,凡不属于一级、二级负荷者均为三级供电负荷。在一类高层建筑的供电系统中,负荷等级的确定可以参考《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008附录A,那里明确规定不同性质的建筑物,其设施的负荷等级划分也不同,一般来说,消防控制室、消防风机、消防电梯、普通电梯、消防水泵、生活水泵和自动报警装置、应急照明以及自动灭火系统等设施为一级负荷。
2.2 对于高层建筑的供电电压与电源的设计。在供配电系统的设计当中,为了可以保障供电系统其主要的合理性,就必须根据供电负荷等级来采取相应的保证供电的措施,而且这些措施必须要满足设计规范的有关规定。在高层建筑中,在一般情况下都没有特别重要的负荷电,所以,一般供电电源低压配电电压应用的是380/220V。
2.3 对于高层建筑物的变压器问题。通常是需要根据负荷的分布、负荷的容量以及实际的建筑物功能情况,再通过专业间的协调以及当地供电局的要求来确认变配电所的数量与位置的情况。对于变压器的容量要依据计算容量进行选择,一般变压器的负荷率在75%-85%。而低压线路供电半径一般不会超过200m,而供电的容量在超出500kW时,则供电的距离超出200m时,就必须要考虑变配电所的增设问题。如果有条件,要把变配电所的位置选在负荷中心的附近,以简化配电的系统,同时也增强系统的安全性和稳定性,也可以减少线缆使用量的情况,从而降低由于线路问题所造成的损耗。
3 对于供配电安全性的问题
在供电电源可以满足电力负荷的需要时,在变电所中供配电系统的安全性及可靠性就显得非常关键了。对于高层建筑中应用大量的一级或者是二级负荷用电, 一般选用两台或量台以上的变压器,并且还要设置一台柴油发电机组。对于起动柴油发电机组的必要条件是,当柴油发电机组的检测线检测到市电回路失压时,发电机组在10s内自动起动,以确保一、二级负荷设备的供电。与此同时,为了尽可能不降低消防的用电,如果发生突起火灾,这就要求消防控制中心发出信号切断非消防用电负荷。所以,在对一般常用又不并列运行的两台变压器与一台柴油发电机所组成的各种供配电系统方案的优点和缺点进行比较分析, 可以在实际的工程项目设计中,对其选择优良的供配电设计方案,同时也可以提高供电的安全可靠性。
4 对于供电线路的安全性问题
4.1 在供电电源可以满足电力负荷的要求时, 供电线路的安全可靠也是非常重要的。工程设计的过程中,需要根据供电系统的停电几率、停电带来的损失、电源条件、供电系统各方案所需投资等诸多因素加以确定。还需要避免由外部的热源和腐蚀以及灰尘的聚集等所存在问题给布线系统造成的影响。在防止因敷设和使用当中所受到的振动和冲击以及对建筑物的沉降、伸缩等各种问题的外界应力作用而造成的损失。而在高层建筑的民用消防用电设备中必须用专门的供电回路。在消防控制室、消防电梯、消防水泵、排烟排风风机、消防送风机等设备的供电时, 必须要在末一级的配电箱位置处设置自动的切换装备,其配电线路的敷设需要符合相关的要求规范。对于高层建筑的电气设计过程当中,在地下室的车库照明配电中,应急照明箱通常情况下会直接装到车库的墙上,然而配电箱却没有做相应的防火措施,所以如果火灾发生在配电箱的附近时,配电箱很快就会被烧毁,对此在此项配电设计时必须要设置配电间,这也是确保应急照明的供电可靠性。鉴于一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物,应采用阻燃/耐火低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线,这些电缆不仅试验方法成熟,而且产品标准已实现了同国际先进标准的接轨。
4.2 供配电系统的设计规范中还有一点需要注意的是,在不影响一级和二级负荷供电的情况下,如果配电线路被前段的线路短路保护电器有效保护,且该段线路已采取措施将短路危险减至最小以及旁边没有可燃物, 在这段线路与过负载的保护电器可以通过最大短路能量时,不必装设短路保护。在高层建筑的电气低压供配电设计当中,大多数都是应用分区树干式的配电方法。在对于干线首端的保护器分支线长度的方法即实用又方便,从而避免了电气设计人员用设计经验确定长度不够准确的问题,可以为整个工程的供配电系统线路的设计提供安全科学的保障。
【关键字】高层建筑;电气设计;低电配电系统;安全性研究
0.引言
随着社会不断发展,安全问题一直被人们所关注。建筑物不断增高,节优化配置资源的同时,也会有一些要注意的安全性问题。根据相关建筑物电气设计规定,建筑物如果超过了十层,电气设计中低压配电系统就要发挥重要的作用,因此对供电情况及电气设计都有较高的要求,以保证建筑物内部的用电稳定和安全。
1.低电压系统的内涵
低压配电系统是整个电力系统的重要部分,陶阔配电变电所、配电变压器、高压配电线路、控制保护设备等组成部分。低压配电系统负责完成电能的分配任务,并且在供电系统发生故障时,能够自动断电,保证整个电力系统不被破坏,实现安全用电。由于高层建筑电气设备复杂,加上低压配电系统安全人员的技能不高,导致电气路线分布不合理、设备质量不过关,检查不够严格等,在低压配电系统运行中,由于内外部因素的影响,造成电路故障,导致漏电现象,从而引发火灾,浙江会给整个高层建筑物用户的生命安全及财产带来极大的威胁。为了保证低压配电系统的安全性,通过装置漏电保护系统及实施电位联结等方式,加强对电气设备的检查和保护,从而实现低压配电系统安全运行。
2高层建筑物电气设备的特点
2.1电气设备多、用电量大、负荷增加
随着城市化步伐加快,各种高层建筑随之出现,这些建筑物设计独特,结构复杂,功能齐全,是城市发展的见证。高层建筑物处了高以外,它的建筑面积也大,电气设计也相当复杂。很多高层建筑集娱乐、教育、健身等功能于一身,这要求电气设备功能更加完善。除此之外,建筑物本身功能的实现,也离不开电气设备,如制冷供暖系统、给排水系统、消防系统、监控系统、电梯系统等。各种电气设备的运转都离不开,这就导致供电系统的设计难度增加。由于高层建筑物内的设施设备功能不断完善,各种电器都离不开用电,因此用电量大,因此负荷也相应增加。由于城市居民的生活节奏变快,夜间是人们活动较密集的适合,各种活动同时展开,电气设备同时运转,这就需要电力系统集中供电,给整个供电系统带来了较大的压力。
2.2电气系统复杂
高由于高层建筑的用电量大,这就需要将电荷分散,一般采用了多个配电中心的额方式进行用电负荷分压,以便满足用户的用电需求,同时也能节省电缆材料的使用,节约配电资源。由于供电系统安装要占用一定的地方,很多高层建筑都将配电室安装在地下室、楼层中间或顶层,这些集中装置的地方往往设计密集,只有专业的电气设计人员才能区别,且维修起来也特别复杂。高层电气设备都要有相关的消防电力系统、监控系统等,还有很多小配电间在一些楼层分布,这些也增加了电气系统的复杂程度。
2.3低压配电系统设计安全性要求高
高层建筑的用户很多,因此对供电系统的安全性要求也高。为了满足高层建筑不同时期的用电需求,高层建筑一般匹配了一级电荷、二级电荷,从而保证供电系统的可靠性,如果供电系统发生了故障,另一个供电系统仍能够实现正常供电。在高层建筑中,害要匹配一些应急的供电系统,如柴油发电机供电设备,以防止整个系统出现故障时的用电安全。高层建筑对防火的要求特别高,电气设备如果遇到火灾,将会导致特别大的灾难,而且这些灾难处理起来特别困难,因此在对电气系统设计时,应该选择阻燃材料,尽可能多敷设电缆,使电气电缆布线更合理。对于容易损伤的电气设备处,要做好防护,如电缆口用防火胶泥封堵好。
3.加强电气设计中低压系统安全性的措施
3.1电力负荷分级
在高层电气设计低压配电系统中,电荷分级尤为重要,它需要考虑到建筑物日常基本用途时各种电器使用时能承担的负荷,也要考虑到超负荷,特殊情况下电力中断可能造成的损失程度,因此电气设计中需要将电力负荷进行分级,主要分成一级负荷、二级负荷、三级负荷。由于高层建筑物面积大,因此在电力负荷时也要根据建筑物的功能和面积进行设置,一般建筑面积小于5千平方米,则可以选择二级负荷所能适应的电力设备;如果建筑面积大于5千平方米的高层建筑,则需要选择一级负荷所能适应的电力设备。
3.2合理设计供电系统
由于高层建筑物电气系统复杂,各种功能也不同,因此设计低压配电系统时,要根据功能不同明确的划分,因此将建筑楼层分为目标小单元,在电气设计时,则要根据每个单元的作用,构建出完整的供电系统。在电气设计时,要对高层建筑中的每个单元设计独立的供电系统,同时与整个建筑的供电系统区别开来,互不干扰,独立发挥供电作用。在电气设计中要保障供电系统的安全性,因此在条件允许的情况下,设置好配电箱再建立独立的配电室。电气设计时也要考虑到正常使用和发生故障时的不同,采用双回路供电系统,并且在每个功能单元都要设置好相匹配的动力、照明、防灾报警、通信系统相关的线路。
3.3管道预设及线路敷设
电力铺设时电气设计中关键的问题,它需要电气设计人员科学的设计,并对建筑物科学的测量,以保证管道预留符合设计的理念,并能够在线路敷设时能够实现对接。电气设计者在进行管道预设期间,要进行多次检测,以保证管道设计符合高层建筑物供电的要求与规范,在管道铺设时,要根据设计图在整体的建筑构造中进行定点,从而保证管道正常铺设,使线路敷设更科学。在管道预设时,要避免设计在建筑物的的出入口附近,避免人员接触发生危险。
3.4低压配电系统中接地设置
为了保证电气设备投入使用后的安全,在设计低压配电系统中,还应选择TN-S接地保护系统,对高层建筑物的电力系统采用整体接地设置。在标准的电压使用下,接地保护不会进行切断。如果有较小的导电外露现象,则会发出报警,提醒相关工作人员进行维修;如果发生金属故障短路或者电流过大不稳定出现超负荷现象,则会发挥切断保护功能。为了保证电气设备安全,要避免电气设备安装于潮湿地带,并且对一些重要区域安装防漏电设备。
4.结语
高层建筑的内部结构复杂,对电气设计要求也高。为了满足供电要求,高层建筑物内要匹配多个子供电系统,有的系统相互之间还有交联,电气设备设计过程中复杂程度更高。随着电气设计不断发展,高层电气系统向着智能化的方向发展,提高了电气设备的管理水平,也使电气设备的安全性有了更高的标准。
参考文献
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[2]师科峰,程开嘉. 建筑电气低压配电设计中各种接地系统的分析[J]. 低压电器,2008,10:33-37.
[3]韩东旭,冀石,韩卓,王喜越. 建筑电气中供配电线路的设计探讨[J]. 中国新技术新产品,2014,10:106.
[4]王宏伟. 高层建筑电气设计中低压配电系统安全性探讨[J]. 科技创新与应用,2012,22:222.
关键词:陶瓷面砖;外保温;安全性;粘结材料
Abstract: in recent years, ceramic tile used in exterior insulation energy-saving projects more and more, however, in the light, flexible exterior insulation system used on ceramic tile, there are many technical problems, these technical problems have not been domestic companies attach importance to the heat preservation, also appeared many engineering brick falling accidents, must pay great attention to. Keywords: ceramic tile; Exterior insulation; Security; Bonding material.
中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、陶瓷面砖作为外墙外保温体系饰面层的安全性问题
1、自重影响
与涂料饰面层相比,陶瓷面砖作为饰面层的外墙外保温体系的安全性问题首先是自重。以涂料为饰面层的外墙外保温体系自重一般不会超过10千克/平方米(保温层、抗裂防护层、外饰面层),而陶瓷面砖饰面层的外墙外保温体系自重可达到40千克/平方米甚至70千克/平方米,为涂料体系的4~7倍!
2、温湿剪切应力影响。
由于陶瓷面砖的刚性远大于涂饰面,与体系防护面层所要求的柔性相抵触,较之于直接在刚性墙面上粘贴陶瓷面砖(刚-刚),或较之于涂饰面外墙外保温体系(柔-柔),这种柔性基底-刚性面层结构所造成的体系的变形更大,面砖与抗裂防护层、外饰面层之间产生更大的温湿剪切应力,影响面砖与抗裂防护层、外饰面层之间的附着安全性。
3、冻融影响。
常见的面砖掉落现象通常是成片发生,而且往往易发生在墙面边缘和顶层建筑女儿墙沿屋面板的底部,以及墙面中间大面积空鼓部位。这是因为系统受温度影响在发生胀缩时,产生的累加变形应力将边缘部分面层的面砖挤掉或中间部分挤成空鼓,特别是当面砖粘接砂浆为刚性不能有效释放温度应力时,这种现象发生更加普遍。检查有瓷砖剥落现象的外保温体系,会发现瓷砖总是与粘结剂一起掉下来,而外饰面总是处于饱水状态。高水蒸气阻力形成的瓷砖背面的冷凝水使这种体系较之于涂饰面外墙外保温体系发生冻融破坏的几率更大。
4、技术影响因素分析
在高层建筑外墙外保温墙面上粘贴面砖,其安全性要求较高,一般情况下饰面粘贴面砖主要应考虑保温系统内各层材料的粘结强度是否满足国家规范标准规定值。但是,与重质墙体基层不同,外保温系统由于内置密度小、强度低的保温层,其形成的复合墙体往往呈现软质基底的特性。且由于外保温系统置于建筑结构的外层,热应力、火、水或水蒸汽、风压、地震等外界作用力直接作用于表面,需要采取相应的安全加固措施,使建筑物和保温系统本身保持必要的安定性,防止出现面层开裂、面砖起鼓、脱落等质量事故。
二、高层建筑外墙外保温面砖饰面工程的材料选用
1.保温材料的性能要求:
a导热系数λ值:
高效节能材料是面砖饰面工程的首选材料,λ值越小,厚度越小,承重剪切破坏力越小,安全稳定性越好。如聚氨酯硬泡材料,λ值:0.017~0.025W/km,按节能65%设计标准要求,冬令夏热地区仅需15mm厚,寒冷地区也仅需40mm厚。
b.机械强度、尺寸稳定性及耐高温性能
抗压≥200KPa,抗拉≥150Kpa,尺寸稳定性≤1%。我国朝阳墙面夏季最高温度可达80℃左右,所以保温板的耐高温性能也有较高要求,安全使用温度应≥100℃。
c.保温板表面结合性能(与砂浆)
板体表面必须进行化学、物理方法处理,或者覆以界面结合层,以确保粘结砂浆粘贴牢固且长期有效。
d.消防安全性
首先是施工时的消防安全性,以免电焊火花及烟头等不确定因素造成火灾事故,即保温板(层)有阻燃性达B2级;其次是竣工使用后的消防安全性,发生火灾时不产生蔓延燃烧,最好选用燃烧性能为燃烧碳化的保温材料,如聚氨酯硬泡、酚醛泡沫等,而尽量回避熔化燃烧产品,如EPS/XPS等,以免一层着火,整个大楼烧光的重大事故发生。
2.粘结材料的性能要求
(1)界面剂和粘结砂浆
现浇砼体表面,加气砌块表面和旧墙面做外保温时,均应先进行界面剂处理,界面剂种类很多,其主要性能就是具有一定的渗透性、乳化性和较好的粘结性。水泥砂浆基面、粘土砖基面可不做界面剂处理。
粘结砂浆主要表现在粘结强度上,但由于在干燥表面施工,保水剂的含量要求较高,以达到足够的自身养护条件。
(2)抹面砂浆
抹面砂浆的作用有二条:a对保温层的抗裂增强作用;b装饰层的界面作用。第一个作用起好了,第二个作用就自然达到了。所以,抹面砂浆的柔韧性是主要指标(检测报告中的压折比),聚合物的含量是生产时的主要参数。
(3)面砖粘结砂浆及勾缝胶浆
最好选用专业生产厂家产品,也可用柔性抹面砂浆粘贴,其主要解决粘结强度和抗裂防水性。
3.增强材料的性能
(1)玻纤网格布、钢丝网格片
玻纤网格布主要考虑是耐碱性合抗拉强度,JGJ144-2004中规定,克重≥130克/㎡,如高层使用宜≥200克/㎡,上海地方规范为大于24M高度外贴面砖的,克重≥200克/㎡,宜加固塑料锚固件>3只/㎡。
钢丝网格片,主要抓牢镀锌质量、直径和网孔大小,《导则》规定,直径≥0.8㎜,线距20㎜左右,高层建筑应严格按此要求执行。
(2)塑料锚固件和金属锚固扣件
玻纤网布用塑料锚固件,钢丝网片用金属锚固扣件。塑料锚固件端面直径≥8㎝,金属扣件宽度宜两根钢丝间距为标准,膨胀螺栓的型号根据墙体性质调整,进入墙体深度≥4㎝,每只螺钉的抗拔力≥60N。
4.饰面层面砖的性能
面砖厚度应仅量选择薄型、小块通体砖(1)减少承重(2)减少吸水率。
三、高层建筑外墙外保温面砖饰面工程的施工
1. 基面要求
高层建筑外墙墙体常见三种形式:(1)混凝土剪力墙(2)粘土多孔砖填充(3)加气砌块填充。
对(1)基面应先进行物理齿毛或界面剂化学处理后再用1:3砂浆粉刷,如平整度本身较好,可用界面剂处理后,用粘结砂浆粉刷调整后直接粘贴保温板材。
对(2)基面,直接用1:3水泥砂浆粉刷,平整度要求≤5㎜,梁柱边搭接按规范用钢丝网格布加固。
对(3)基面,先用界面剂进行表面处理,后用1:3水泥砂浆抹平,平整度及梁柱边加固同(2);如保温板直接粘贴也应用界面剂预处理,方能用粘结砂浆粘贴板材。
总之,平整度和表面性能是外保温工程质量保证的基础。
2.粘贴:
用专用粘结砂保温板粘贴再墙上,采用条贴法或框点法施工,粘结面积,
高层严格控制在60%以上,并轻轻敲打,校平、压实。
3.板缝防水补强处理
高层建筑外保温工程最怕的还有渗水问题,合理的解决办法,对板缝进行防水补强处理,先用防水粘结密封胶涂刷,后用10㎝左右宽的增强纤维布加贴,以提高板缝的抗裂型和密封性。
4.抹面砂浆和增强网布施工
如用玻纤网布施工,先抹第一道砂浆,压入玻纤网布并用塑料锚栓加固,再抹第二道抹面砂浆,厚度≥3㎜。
如用钢丝网布加强,先将钢丝网布固定于保温板面上,再用金属扣件锚固于墙面上,然后用抹面砂浆分二次粉刷,间隔时间>6h,厚度≥5㎜。保温层施工完毕,进入面砖饰面工程。
另外,为减少高层建筑外墙负荷累积破坏,宜在每2-3层间设置一道角钢承重断面,厚度和宽度以保温板厚度和不破坏饰面层施工为准。
总结
1.抹面层和饰面层自重剪切破坏是外保温面砖饰面工程安全性的主要原因。
2.保温板自身抗械强度、尺寸稳定性及表面处理技术是确保外保温工程成功的关键。
关键词:低压供配电系统;一级负荷;安全性;分支线
中图分类号:TM732
文献标识码:B
文章编号:1008-0422(2008)02-0137-03
1引言
建筑供配电系统的可靠,直接关系到人身安全、任何事故都将造成难以估计的经济损失,因此,供配电系统的安全性在电气设计时是成为重要的一环。电力负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电的损失和影响程度分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一类高层建筑的消防控制室、消防水泵、消防电梯、火灾自动报警、自动灭火系统、应急照明等消防设备为一级负荷,还有柴油发电机房送风机、专用变电所所用的送、排风机及专供消防水泵房所用的污水泵等设备应与消防设备等级一致。一级负荷别重要负荷,除有两个电源外,还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电,严禁将其他负荷接入应急供电系统。在建筑电气设计中,最常用的应急电源是柴油发电机组和EPS应急电源。
2供配电方案安全性分析
供电电源在满足电力负荷的要求下,变电所的安全以及供配电系统可靠性至关重要。
高层民用建筑存在大量的一级或二级负荷,变压器台数往往为两台及以上,同时还设有一台柴油发电机组。柴油发电机组的起动要求为:当10kV两进线回路均停电时,作为应急电源使用的柴油发电机在l0s内自动起动,担负起重要负荷的供电,同时为了不降低消防用电的可靠性,一旦发生火灾,要求能自动切除非消防用电负荷。
在此,对最常见的不并列运行的两台变压器和一台柴油发电机组成的各种供配电系统方案优缺点加以分析和比较,以便在实际工程项目的设计中,能够选择最佳的供配电方案,提高供电的可靠性。下面对具体的供配电方案加以论述。
2.1变压器和柴油发电机组的低压母线各自独立,互不联系,如图1所示的方案。其优点是不要联锁,柴油发电机也不会倒送给市电,缺点是平时市电停电时,柴油发电机无法供电给一般性负荷,以及Ⅲ段母线平时没电,其断路器和电缆是否有故障不易被发现。
2.2为了解决Ⅲ段母线平时不带电的问题,由变压器的低压母线引起一路电源到Ⅲ段母线,如图2所示的方案2。QF、4QF断路器设置机械、电气联锁,以保证柴油发电机不倒送给市电,其缺点也是平时市电停电时,柴油发电机无法供电给一般性负荷。
2.3为了能够最大限度地发挥柴油发电机的作用,即当平时市电停电时,能够直接供电给一般性负荷,柴油发电机不设专用母线,而是与变压器母线共用,如图3中方案三所示。其缺点是当TM1变压器检修或故障,QL断开,3QF合闸时,恰逢市电停电,柴油发电机自启动,由于QL断开,无法供电给一级负荷。另外为了保证柴油发电机自启动成功,I段母线上的一般性负荷必须失压断开,从而造成平时电网电压波动。也有可能跳闸,影响供电的可靠性。
2.4为了克服方案3的缺点,设置柴油发电机专供一级负荷的母线段Ⅲ,为了保证柴油发电机自启动成功,QL开关必须失压断开,如图4方案4,这样一来即使TM1变压器检修或故障QL断开,3QF合闸时,恰逢市电停电时,柴油发电机自启动,也能供电给一级负荷,从而大大提高了一级负荷供电的可靠性。
从以上分析可以看出,当市电很可靠,柴油发电机容量相对于变压器容量又较小时,可选用方案1、2;当柴油发电机容量相当于变压器容量较大时,可选用方案3、4;当一级负荷中有特别重要负荷时,可选用方案1、2、4,而不能选用方案3。
3供电线路的安全性分析
3.1供电线路安全的具体设计措施
供电电源在满足电力负荷的要求下,供电线路的安全可靠也是非常重要的。供电线路敷设方式应根据建筑物的性质、要求、用电设备的分布及环境特征等因数确定。应避免因外部热源、灰尘聚集及腐蚀或污染物存在对布线系统带来的影响。并就防止在敷设及使用过程中因受冲击、振动和建筑物的伸缩、沉降等各种外界应力作用而带来的损害。而高层民用建筑消防用电设备应采用专用的供电回路,消防控制室、消防水泵、消防电梯、防排烟风机等的供电,应在最末一级配电箱处设置自动切换装置,其配电线路敷设应符合有关规范的要求。在建筑电气设计中,地下室车库应急照明配电常常直接明装在车库墙上,而配电箱又没有作防水措施,一旦火灾发生在配电箱附近,配电箱很快而且很容易被烧毁,因此应设置配电间来放置配电箱,以保证应急照明供电的可靠性。
3.2干线首端保护器分支线安全长度分析
根据供配电系统设计规范要求规定:在不影响一、二级负荷中断供电的情况下,配电线路被前段线路短路保护电器有效保护,且此段线路和过负载保护电器能随通过的短路能量,可不装设短路保护。本着安全、节约的原则,在建筑电气低压供配电设计中,无论在城区内的高层建筑群还是郊区盘的别墅和低层建筑群中的低压配电方式,大部分均采用分区树干式的配电方式,另外在城市的路灯供配电中,每个灯杆内从灯光到灯杆脚的连接线与干线接驳的接线方式也是树干式供电的一种方式,在设计实践中干线首端安装的短路保护电器能保护分支线多少长度,即安全长度为多长?如何确定?是设计人员不断探讨的问题。
3.2.1用简易图解分析干线首端保护器分支线安全长度。
近年来,电气设计师总结出了一套简易图解来分析计算干线首端保护器分支线安全长度,这种方法简单实用,笔者根据实践经验并以此为依据进行分析验证。
3.2.1.1图解法制作的准备
⑴首先根据该干线的总负荷,按供电的距离和电压损失的要求确定该干线的长度(L1)、截面(S1)、型号(铜或铝),然后选则能保护该干线未端短路时的短路保护电器,并确定其整定值和整定时间(选则低速0.2s即可),并能通过热校验和电压损失校验。同时假定该短路安装点为O点。
⑵根据分支线路的负荷选择同干线同型号的分支线截面(S2),同时确定以干线短路保护器安装点O为起点,截面为S2的虚拟长度(L2),其中L2长度可用L2= L1x S1/S2算出。
3.2.1.2图解法的制作步骤
a.如图5,以O点为原点,以L1、 L2分别作直角三角形的二条直角边OA、OB,得直角三角形BOA。
b.以分支点距O点的距离L3在OA线上得C点,经C点作垂直OA的线交AB线于D点,测量CD线的长度即得L4,此L4即为分支线截面为S2,从干线C处分支,能得到O点短路保护电器保护的分支线长度。也可从两个相似直角三角形BOA/DCA两直角边的比值中求得CD线的长度
L4/ L2=(L1- L3)/ L1;L4=(L1- L3)L2/ L1
c.其它截面为Sn同主干线同型号的分支线,在距O点不同的距离下,所确定分支线长度Ln的方法按上述a和b的步骤可依次确定。
3.2.1.3分支线安全长度确定的分析验证
低压配电线路的三相、二相短路电流和单相接地短路电流的计算公式分别为I”K3=230/Zk;I”K2=(230/Zk)×0.866;I”K1=230/Zphp从上述三式中我们可知,当我们确定主干线的短路电流整定值能保护整个主干线末端的短路电流之后,只要分支线末端的短路电流不小于主干线末端的短路电流,则分支线末端的短路均能在主干线短路保护器的保护范围之内。假定截面为S1、长度L1的导线末端三相、二相和单相接地的短路电流分别为I(1)”K3=230/Zk1;I”(1)K2=(230/Zk1)×0.866;I”(1)K1=230/Zphp1时,从C点分支后截面为S2、长度为L4的导线末端三相、二相和单相接地的短路电流分别为I(2)”K3=230/Zk2;I”(2)K2=(230/Zk2)×0.866;I”(2)K1=230/Zphp2。只有在I(1)”K3=230/ Zk1≤I(2)”K3=230/Zk2;I”(1)K1=220/Zphp1≤I”(2)K1=220/Zphp2时也即在Zk1≥Zk2 Zphp1≥Zphp2的情况下短路保护器就能保护分支线路末端的短路。
3.2.2在上述的短路电流计算式中,Zk1、Zk2、Zphp1、Zphp2分别为到截面S1、S2未端的阻抗和相保阻抗
个回路中均为常数,R11、R12、X11、X12分别是截面为S1、S2导体的电阻和电抗。如要满足Zk1≥Zk2 、Zphp1≥Zphp2即可看成要满足RL1 ≥RL2、XL1≥XL2的要求,而导线电阻和电抗的计算公式分别为R=KjfKljPθCjL/S、XL=(0.1445lgDj/Dz)XL。从上述的计算公式可知:当在同一电源时,频率相同,干线与分支线处在同一环境,导线同材质、同型号、同敷设方式的情况下,除邻近效应系数Klj有较少的变化可以忽略不计外,其它均无变化或变化很少均可忽略不计影响,故而导线的电阻在此等条件下可近似地看为RL=KL/S,导线的电抗只与几何均距和线芯的等效半径和长度有关,不同截面的导线单位长度上的电抗差别极少,可以忽略其变化,现列一电缆的单位长度上的电阻和电抗值作一比较。
从表1中我们可以看出,不同截面的导体其单位长度上的电阻和电抗值的变化幅度是不同的,电阻值变化大,阻值变化的倍数近似等于导体截面之比的倒数。而其电抗值的变化很小,最大值同最小值之间只有约2.5%左右的变化,同其电阻值的变化相比非常小,在作图中电抗变化的影响可以忽略不计,这样在Zk1≥Zk2 Zphp1≥Zphp2中只需考虑电阻变化的影响即可,即:R11 ≥R12,如果分支点C就在O点时则R11=KL1/S1≥R12=KL2/S2,则L2≤L1 S2/ S1。当分支点在C点且距O点有L3时,则R11=KL1/S1≥R12=KL3/S1+ KL4/S2,L4≤(L1- L3)S2/ S1,而S2/ S1≥L2/ L1,故L4≤(L1- L3)L2/ L1,这与图解法中求得的L4完全相同。
综上所述,用简易图解确定干线首端保护器分支线长度既方便又实用,避免了众多电气设计人员仅凭设计经验来确定其长度的不准确性,也可避免众多分支线逐个计算带来的巨大工作量,为整个工程供配电系统线路的安全设计提供科学保障。
4结语
高层建筑供配电系统的安全性是电气设计的出发点和归宿。除了保证电气负荷和供配电线路外,设计时还应注意采取措施,做好系统的防雷及防雷击电磁脉冲,尽量减少高次谐波分量:电气设备应尽量采用技术性先进,可靠性高的产品,以确保供电品质和供电安全。
参考文献:
[1] 电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范.GB50259-96.
[2] 供配电系统设计规范.B50052-1995.中国建筑工业出版社.
关键词:关键词:高层建筑;电气设计;电气系统;
中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:
随着社会经济的发展,现代建筑施工对于电气设计的要求也越来越高,尤其是高层建筑的电气设计不仅要满足建筑中供电的稳定以及安全问题,还要满足一些智能化的电气要求。依照相关标准规定,高层建筑就是十层或者十层以上的住宅建筑以及超过二十四米高度的一些民用建筑等。在这样的高层建筑中,不仅各种电器设备使用较多,而且对于电气设备的要求也较高,很多建筑的电气设计中对于供电以及用电安全都有相当高的要求。本文主要以高层建筑电气设计应用中的低压配电系统的接地设计为主,对高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性设计进行论述。
1低压配电系统的接地保护形式
高层建筑电气设计为了避免因外部作用对于建筑电气中电流电压影响作用,保证建筑供电系统的的稳定与安全,在中低压系统的接地保护设计中不仅可以实现对于建筑供电系统中低压部分电流电压的起到保护作用。是建筑电气系统中低压配电系统的一个重要的安全性保护设计。高层建筑中低压配电系统的接地保护形式主要有低压配电 IT 系统、低压配电 TT 系统以及低压配电 TN 系统三种低压配电系统形式。
1.1 低压配电 IT 系统
建筑电气系统中低压配电系统中的IT 系统中电源端口带点区域不进行接地设置,或者电源端口的带电部分经过高电阻、电抗或者阻抗应进行接地保护。另外,用电设备的外漏的导电部分也应直接进行接地保护。建筑电气系统中低压配电使用 IT 系统进行建筑工程的电力供应不仅具有较高的供电稳定性,还具有较高的安全性。IT 系统的供电设置还适用于那些对于供电要求较高或者需要进行不间断供电的建筑工程以及场所中,而且多数企业生产运行也多采用这种装置系统进行电力供应。
1.2 低压配电 TT 系统
建筑电气系统在电源的中性点处需要进行直接的接地保护设计时,其中使用 TT 系统进行低压配电的供电应用设计,另外,电气设备中那些外漏导电部分和电源中性点的接地设置中也需要进行接地保护的设置。使用 TT 系统在建筑电气系统中低压配电运行中,电力系统中中性线N 与 PE 之间没有通电关系,在建筑电气的正常运行过程中,PE 线路不进行通电。建筑电气设计中低压配电系统中TN 系统的应用范围一般多是一些用电要求稍低,或者电容量较低,电气设备较少的较分散的农村地区。在实际应用中,一些个别的城市公用低压线路供电中也会使用TT 进行电力供应。供电部门也会对于一些用电地区进行低压TT 系统供电规定。
1.3 低压配电 TN 系统
建筑电气设计中应用中低压配电系统也有使用TN 系统进行供电应用的,在 TN 供电系统中,还有TN-C、TN-S 以及 TN-C-S 三种模式,这些模式是根据低压配电系统中中性线和保护线的合并关系进行设置的。在这样的供电系统设计中,首先需要将所有的电气设备的外壳都连接到一个保护线上,进行一定的保护模式设置,同时,配电系统中的中性点之间也应该进行连接。在电网设计中,如果电网线路的铜导线截面面积符合一定标准时,需要根据要求采用一定的接线方式,同时应注意避免一些接线方式的使用,以免对于整体电网线路产生影响。
在TN 系统中,TN-C、TN-S 以及 TN-C-S 三种模式在实际应用中各有优点,也具有一定的局限性。TN-C 系统也就是三相四线系统,在实际应用中,这样的系统设计方案十分容易实现,但也有一定的局限性。TN-S 也就是三相四线加 PE 线的接地系统,在实际应用中适用数据处理以及精密电子仪器或者有危险易爆炸场合。TN-C-S 系统适用于工矿企业供电中。
2 高层建筑低压配电系统中的接地保护设计
在进行高层建筑的电气设计中为防止人身以及财产受到电力系统的威胁,保证建筑用电安全,一般都要进行自动切断故障电路的保护设置也就是常说的接地保护,以保障建筑用电的安全,同时为建筑供电系统运行也提供一定的保障。在建筑电气设计中,对于接地保护的设置应当根据建筑工程以及建筑电气设计的特点进行设置,一般情况下建筑工程中接地保护的设置是根据建筑配电系统的接地形式以及建筑电气设备的使用情况、电气回路中保护线额截面情况来设置确定的。需要注意的是在进行建筑接地保护设置中,不管使用何种接地保护形式都需要进行总等电位联结,以防止外部危险电压对于建筑电路的影响以及威胁。
在建筑工程的电气设计中经常应用到的接地保护模式主要有三种也就是IT、TN、TT三种模式。其中TT系统的接地故障保护一般是设置在外漏导电部分,以实现保护电气,切断故障回路电流的作用。而IT系统的接地故障保护也是在电网的外露导电部分进行设置的,IT 系统在进行接地保护时,如果外露导电部分出现故障的电压在一定的标准内时,IT 系统接地保护不需要进行供电保护的中断,只需要通过警报设置装置进行报警,以进行故障排除。低压配电系统中TN 系统的接地故障保护中的接地故障多是因为金属性短路或者发生故障的电流较大,因此在进行接地保护设置时可以通过电流保护器实现对于电路负荷以及电流短路的保护设置,同时也是低压配电系统的接地故障保护设置。但是在建筑电网线路较长或者电网线路的导线截面小时应当使用漏电保护器作为保护设置,兼做接地保护设置。
3 高层建筑接地保护设计中漏电断路器的选择
在进行高层建筑接地保护设置中必然会用到漏电断路器,而对于漏电断路器的选择也有一定的注意事项,尤其是对于漏电断路器的额定动作电流的选择。在进行漏电断路器额定动作电流的选择时首先要确定配电系统中末端使用的漏电断路器的电击能量的安全界限要符合一定的要求标准,其次需要注意的是电气系统中正常的泄漏电流一定要比漏电断路器的额定动作电流要小,以防止对电路电压的损害。需要注意的是在进行漏电断路器的动作电流选择时需要遵循一定的选择原则,也就是在电气设计中,对于分支线及线路末端用电设备、电路支线以及电路干线都要选择使用漏电断路器,以实现对于电路电网的保护。
4 结束语
由于建筑供配电系统的可靠, 直接关系到人身安全、任何事故都将造成难以估计的经济损失, 因此, 供配电系统的安全性在电气设计时是成为重要的一环。高层建筑电气设计中低压配电系统的安全性设计不单单是从接地保护设计做起,还应注意电网线路以及电气设备的选择应用和施工安装等,除了保证电气负荷和供配电线路外, 设计时还应注意采取措施,做好系统的防雷及防雷击电磁脉冲, 尽量减少高次谐波分量: 电气设备应尽量采用技术性先进, 可靠性高的产品, 以确保供电品质和供电安全。从而保证整个电气系统的运行。
参考文献
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[3]陈天华,陈梁星.浅谈高层建筑供配电系统存在的问题及对策[J].中华民居,2011(10).
[4]吕阿率.高层建筑低压配电系统漏电的火灾危险性及其防范措施研究[J].科技传播,2011(9).
关键词:高层建筑;安全疏散;疏散楼梯;疏散通道;避难间
一、前言
随着国民经济的迅速发展,我国城市建设突飞猛进,高层建筑如雨后春笋般崛起,特别是出现了不少大体量的综合性的高层建筑,这对改善城市景观和人民居住条件起到了积极作用。建筑能够发挥其正常的功能作用,除了合理的功能分区之外,还必须有合理的安全疏散和交通组织设计,尤其是高层建筑,特别是高层大型公共建筑,功能多样,交通路线错综复杂。一旦发生火灾,后果不堪设想。由于高层建筑的特殊性,安全疏散设计成了高层建筑中的重要问题,已经引起了相关部门的重视。从已有的火灾案例来看,高层建筑存在较大的火险隐患,特别是在安全疏散方面问题突出,其防火设计必须受到重视。高层建筑的安全疏散设计在满足《高规》规定的基础上,还应有其更严格和具体的要求。
二、高层建筑安全疏散的重要性和必要性
高层建筑的特点,一是层数多,垂直疏散距离长,人员需要较长时间才能疏散到安全场所;其二是发生火灾时,在“烟囱效应”作用下,烟气和火势竖向蔓延快,增加了安全疏散的困难,而平时使用的电梯由于不防烟火和停电等原因停止使用;其三是人员集中,容易出现混乱,拥挤的情况。而且在疏散过程中人往往具有一种恐惧心理,往往是向熟悉的路线疏散,向明亮的路线疏散,也增加了疏散的困难。
高层建筑的功能分区合理,交通路线通畅,人员安全疏散快捷,不仅反映了一个建筑物的实用性和经济性,同时还涉及到人民生命财产的安全性问题。对高层建筑进行防火设计,应从其建筑及使用特点出发,充分考虑建筑功能与消防安全的合理关系。安全疏散和避难设计攸关人员生命安全,要求高、难度大,无疑是高层建筑防火设计中的重点和难点。
三、高层建筑安全疏散设计的若干对策
对于综合性的大型建筑,主要安全疏散设施是指疏散楼梯、公共走道和门;对于高层旅馆、饭店和写字楼,还有安全疏散辅助设施,如疏散阳台、缓解器、救生袋等,超高层建筑还有避难层或避难间等。合理布置安全疏散设施,为人们安全疏散创造条件,对于避免和减少人员伤亡事故和严重经济损失有着十分重要的意义。
1、合理布置安全疏散路线。
在发生火灾时,人们在紧急疏散时,一个阶段比一个阶段安全性高,即人们从着火房间或部位,跑到公共走道,再由公共走道到达疏散楼梯间,然后转向室外或其他安全处,一步比一步安全,不会产生“逆流”情况,这样的疏散路线即为安全疏散路线。因此,在布置疏散路线时,既要力求简捷明了,便于寻找、辨别;又要不致因受某种阻碍反向而行,并要特别注意疏散楼梯的位置,一般地说,疏散楼梯靠近电梯布置是恰当的,因为发生火灾时,人们往往首先考虑并经常使用的路线和火灾时紧急使用的路线有机地结合起来,有利于迅速而安全的疏散人员。同时,要防止疏散楼梯与消防电梯合用一个凹廊作前室。因为这种布置方法,在火灾时会发生疏散人员与消防人员的流线交叉和相互干扰,有碍安全疏散和消防扑救。
2、合理布置环形、双向走道或无尽端房间的走道。
在高层建筑设计中,应根据建筑物不同使用性质、采用结构类不同等因素,尽量布置环形走道、双向走道或无尽端房间的走道、“人”字型走道。这样布置交通的优点是,既方便平时使用,火灾时又能迅速使人们安全疏散。现举有代表性的高层住宅、办公建筑、旅馆实例如下:高层住宅建筑,一般采用无尽端房间的外廊式或内廊式走道,对于塔式住宅,其特点是以电梯、楼梯和公共走道组成一个平面核心,所有的住户都分布在核心的四周。这种平面形式布置紧凑,既方便平时使用,又便于火灾时紧急疏散。办公和旅馆高层建筑,凡采用大空间办公室的,大多采用环形走道或双向走道。
3、合理布置疏散出口
为了保证人们在火灾时向两个不同疏散方向进行疏散,一般应在靠近主题建筑标准层或其防火分区的两端或接近两端出口处设置疏散出口。在火灾时人们常常是冲向熟悉、习惯和明亮处的出口或楼梯疏散,若遇到烟火阻碍,就得掉头寻找出路,尤其是人在惊恐、失去理智控制的情况下,往往会追随他们盲目行动,如只有一个方向得疏散路线是极不安全的。
关键词:高层建筑;火灾;安全疏散;安全核
中图分类号:TU97 文献标识码:A 文章编号:
1引言
近年来,随着社会经济的飞速发展,城市化的进程大大加快。人口增长的巨大压力、城市用地的匮乏和交通设施的紧张,促使城市由平面扩张为主,迅速转为向立体空间发展。建筑设计由功能分区向功能综合发展的趋势,导致高层综合性建筑群体不断涌现,构成现代城市的独特风貌[1]。在如此高的建筑物中生活和工作,安全是必须考虑的首要问题,在威胁人类生存安全、吞噬人类财富的灾害中,火灾是一种常见的多发性灾难。因此,防止火灾的发生,减少火灾造成的损失就成为人们普遍关心和深入研讨的永恒主题。从已有的火灾案例来看,高层建筑存在较大的火险隐患,特别是在安全疏散方面问题突出,其防火设计必须受到重视。高层建筑的功能分区合理,交通路线通畅,人员安全疏散快捷,不仅反映了一个建筑物的实用性和经济性,同时还涉及到人民生命财产的安全性问题。对高层建筑进行安全疏散设计,应从其建筑及使用特点出发,充分考虑建筑功能与安全疏散的合理关系。安全疏散设计攸关人员的生命安全,要求高、难度大,其设计过程无疑是高层建筑防火设计中的重点和难点。
2高层建筑火灾的特点及其危害
一般来说,在条件相同的情况下,高层建筑要比低层建筑火灾危险性大,而且一旦发生火灾容易造成较大的损失和伤亡。其火灾特点主要有[2]:
2.1主体建筑高,火势蔓延快
由于功能的需要,高层建筑都设有楼梯间、电梯井、管道井、电缆井、通风井等竖向井,而这些竖井如果处理不当或管理不善,便会成为火灾蔓延和烟雾流动的通道。这些竖井就像一座座高耸的烟囱,具有抽气作用,加快了火势蔓延和烟气流动的速度,其建筑越高,这种抽气作用也就越大,并且还会得到风的助长。因此,高层建筑发生火灾时,火灾蔓延速度要比低层建筑快,如果扑救不及时,往往会造成较大损失和人员伤亡[2]。
2.2疏散困难
高层建筑的特点,一是层数多,垂直疏散距离远,疏散所需时间长;二是建筑内人员比较多,疏散时容易出现拥挤;三是发生火灾时烟气和火势蔓延快,且烟气有毒。这些特点给疏散带来了很大困难。尤其是公共建筑,由于内部人员不熟悉疏散路线,加大了疏散的困难度。因此,高层建筑起火时,人员中毒、窒息死亡或被火烧死的事件屡有发生[2]。
2.3火灾荷载大,燃烧时间长
火灾荷载是指建筑物内单位面积可燃物的多少,通常折算成千克木材/平方米。高层建筑通常由于功能复杂、室内装饰装修等问题而积聚大量的可燃物,即火灾荷载大,在高层公共建筑和高层居民住宅中,这种问题尤为突出。火灾荷载大表明火灾时燃烧猛烈、燃烧持续时间长,这样一旦火灾发生起来就很难扑救了[2]。
2.4扑救难度大
高层建筑火灾之所以扑救困难,主要是因为消防人员很难接近着火点,具体原因有三:一是普通消防车辆的射程有限,需要特殊的举高、登高的消防车辆;二是消防队员体力有限,消防队员携带二盘水带和一支水枪徒步登梯超过24m时,体力就难以支持,因而需要有消防电梯;三是用水量大,而许多高层建筑单位的储水量往往不足[2]。
3高层建筑安全疏散的影响因素分析
3.1影响安全疏散的主要因素
火灾发生后,建筑火灾中人员的安全性,即是否能够安全疏散,由四种时间决定[3]:
3.1.1从火灾发生到人员感知火灾的的时间间隔
火灾发生后,产生的烟气启动火灾探测器报警,使人们知道有异常情况发生[3]。
3.1.2从人员感知到开始疏散的时间间隔
人员意识到有火情时,一般不急于疏散,而是首先通过获取信息进一步确定是否真的发生了火灾,然后采取相应的行动[3]。
3.1.3从人员开始疏散到疏散结束的时间间隔
此即从疏散开始起,通过走廊、楼梯间、安全出口,直至到达安全区域的时间[3]。
3.1.4危险来临的时间
自火灾开始,至由于烟气的下降、扩散、轰燃的发生等原因而致使建筑或疏散通道发生危险状态为止的时间[3]。
3.2影响安全疏散的其它因素
3.2.1人员对疏散路线的熟悉情况
建筑内人员对疏散路线是否熟悉,对疏散快慢影响很大。对于常住人员(如住宅楼、办公楼等),一般对疏散路线是熟悉的,火灾时,能够顺利疏散;对于暂住人员(如宾馆、饭店等),多数对疏散路线不熟悉,火灾时,疏散就困难,而且易造成混乱、拥挤;对于具有一定消防知识和逃生意识的人员,尤其是受过消防教育培训的人员,火灾时逃生能力强,疏散速度快;相应的,对于没有受过消防教育培训的人员,由于逃生意识差,火灾时逃生能力差,疏散速度慢。对于像医院病房之类的建筑,由于许多病人自己不能走路,需要他人抬、背或搀扶,火灾时,疏散较为困难[2]。
3.2.2应急照明状况和疏散指示标志明显程度
火灾时往往首先造成断电,因此,高层建筑尤其是公共建筑,必须设置应急照明和疏散指示标志。如果这些设施的位置设置不当,或亮度不够,或指示方向错误,或维护保养不良,都会对疏散造成严重影响[2]。
3.2.3疏散通道、安全出口是否畅通
疏散通道、安全出口是否畅通是人员能否安全疏散关键之一。如果疏散通道被占用,被封堵,或者是进行了可燃装修,火灾时都会影响安全疏散,许多群死群伤火灾的教训都是例证[2]。
4安全疏散设计的评价与改进
4.1安全核的相关介绍
4.1.1安全核的概念
把围绕电梯、电梯厅及其周围的通道作为安全区,使火灾时可能成为危险区而不能使用的电梯及电梯厅变成可利用的安全区(不需另设避难区而节省投资)。无论受灾人员对建筑熟悉与否,只需沿平时所走过的交通路线进行疏散即可获得安全。此种平时所使用的交通核转变为火灾时的临时避难和安全疏散的安全区称之为“安全核”[4,5]。
因此,安全核就是由火灾载荷小的交通电梯、电梯厅、电梯旁主楼梯、电梯厅前室等空间和安全保护设施有机组成的交通核,利用防火墙(门)加以防火隔断围护、并配之以防排烟设施所形成的安全区。从竖向而言,它形成一个上下连贯的安全垂直体(空间),其内各层由疏散楼梯联系。火灾时,其内部能保证相当长一段时间的安全性,人们足以安全、迅速地疏散到地面[5]。
4.1.2安全核的主要组成
1)电梯
安全核内的电梯即平时的交通电梯,如果在平面紧凑或消防电梯平时使用率较低的情况下,可将消防电梯组合入安全核中并兼作交通电梯以提高其使用率,以起到平时作交通、火灾时作消防和疏散的三重作用。
2)电梯厅
安全核的避难区域由电梯厅及其前室组成。平时人们在此等候电梯;火灾时,人们仍然能在这里等候电梯并可临时避难。
3)电梯厅前室
电梯厅前室是指电梯厅之前所增加的一个过厅,是该层临时避难区的组成部分。前室的形状可多种多样,只要能在电梯厅与使用空间之间,利用防火墙(门),加以防火隔断形成分隔带即可。
4)防排烟设施
它是确保安全核免遭火烟侵袭的重要建筑技术措施。它使安全核在火灾时成为整个大楼的安全空间,以便楼内人员在此临时避难和等候电梯安全疏散至室外。
5)通讯、照明设施
通讯设施用以取得与消防中心和各层之间的联系,以便组织引导有序疏散;照明设施用于安全核内区域和其出入口处的应急照明,使避难者克服恐惧心理,便于安全核中的有序疏散。
4.1.3安全核的形式
每层安全核,从竖向上构成了一个内部能上下连通的安全垂直体,依其与主体的交接关系,可将安全核大致分为下面几种形式,即独立核、侧核、两端核、贯穿核、中心核、分散核等(图1)。
图1安全核的形式
4.2本设计安全核部分的评价
本设计采用的是安全核中的“独立核”形式。
独立核是安全核在建筑使用空间以外,以较小的交接面与使用空间相连接,因此,独立核也可被称为体外核。它布置灵活,使用空间也很完整,安全核受火烟污染最小,故在安全核的几种形式中,它的安全性最高。从交通形式而言,它属于外部交通型,平时可利用自然通风,层数较少的高层建筑,可采用自然排烟与机械通风相结合的防排烟系统,保障独立核空间的安全[5]。
但是,由于安全疏散距离和防火分区的限制,独立核的使用空间体积和标准层面积不能太大。同时,它难以形成双向疏散。
4.3本设计对安全核部分的改进
在本设计中,虽然采用的是安全核中的独立核形式,但是对其进行了改进(图2)。
图2改进后的独立核
本设计将独立核的电梯厅前室与防烟楼梯间的防烟前室合二为一,既节省了空间,又节约了建筑用材。这种设计方式不仅克服了独立核空间小、难以组成双向疏散的缺陷,而且大大减少了其受火烟等污染的可能性;同时,该独立核可采用自然排烟与机械通风相结合的防排烟系统,这也与防烟楼梯间的设计要求相吻合。另一方面,独立核的通讯、照明设施也同样能够用在安全出口与防烟楼梯间中,用较少的设施达到了设计的目的。
5结论
由于高层建筑的高度高,火灾危险性大,人员密度大,其安全疏散设计便成了高层建筑设计中的重要问题。传统的安全疏散设计方案主要是着眼于疏散楼梯作为垂直疏散工具和安全出口。在紧急疏散时,它既符合人流群集流动的心理行为实际情况,又能管理到位,因此尚可实现安全疏散。但它忽略了疏散过程中消防电梯的作用,使平时承担大量人流载送任务的电梯变成了疏散时的摆设,造成了疏散楼梯与消防电梯的脱节。因此,本文引入了“安全核”的设计方法,采用“安全核”的安全疏散体系,运用消防安全学的原理和方法,根据建筑物本身的物理结构和具体用途,进行适当的安全疏散设施的设置、设计。具体说来,是在进行传统安全疏散设计的同时,强化了疏散过程中通常被忽视的电梯的作用,并对其进行了一定的改进,使“安全核”的设计方法与传统安全疏散设计融合在一起,取长补短,用以保证建筑中的所有人员在紧急情况下迅速疏散。
6参考文献
1于令学.高层建筑安全疏散设计刍议.山东消防,1998(8):44~44
2徐明吉,高锦田.高层建筑安全疏散.消防科学与技术,2005(3):45~46
3王鹏.浅谈影响高层建筑安全疏散的难点与对策.安防科技,2006(7):42~43
关键词:高层建筑;结构选型;结构优化;设计
1高层建筑结构选型设计
1.1高层建筑结构类型分析
高层建筑结构选型决定高层建筑的整体安全性和可靠性。常见的几种结构可类型为分为框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构等。①框架结构主要是由梁柱、楼板等部分组成,根据建筑功能的需求,完成对平面框架的布置。框架结构造价低,但在水平荷载影响下变形较大,抗震效果不佳;②框架-剪力墙结构,高层建筑中,剪力墙主要布置在电梯间,通过核心筒承担水平荷载,抵抗地震力,整体稳定性高。但是框架剪力墙结构容易受到平面布局限制,出现质心和钢心不重合的现象,结构扭转过大,可能会出现的安全隐患;③剪力墙结构,具有较好强竖向和水平向的承载能力,对高层建筑的整体刚到和稳定性具有显著的提升效果,重点在于剪力墙的布置及自重的控制;④筒体结构,在电梯间及建筑布置剪力墙,形成筒体,该结构具有更高的刚度。
1.2高层建筑结构选型的影响因素
高层建筑结构选型,除了受建筑需求影响外,其主要因素可归纳为:①环境条件。主要包括设防烈度、场地条件、基本风压等;②建筑方案特征。主要包括方案建筑的高度、高宽比、长宽比以及建筑体型,其中建筑体型包括平面体型和立体体型。平面体型是由平面规则性、平面对称性、平面质量和刚度偏心等组成,立体体型是由结构高宽比、立面收进体型、塔楼和层间刚度等组成;③建筑使用功能要求。高层建筑的使用功能大体上可分为住宅、办公楼、旅馆和综合楼等。某种功能的建筑可能只有某几种结构型式和它相匹配。比如高层住宅,由于其使用空间较小,分隔墙体较多,且各层的平面布置基本相同,因此这种功能的建筑就比较适合采用剪力墙或框架剪力墙结构;④结构抗灾水平及现场施工、后期使用、运营维护等。
1.3结构选型实施案例
本章节以某工程为例,该工程中主要包含的高层住宅和多层商务办公两部分,建筑的总占地面积95388.440m2,其中工程中主要以1号楼、2号楼、3号楼为高层建筑,且楼层均为36F,其中且高度分别为117.390m、119.400m、119.400m。本工程主要采用钢材、混凝土等材料。本章节以1号楼为研究对象,1号楼拟建楼层36层,设防烈度7度,基本风压0.75KN/m2,场地Ⅱ类。建筑对称布置,平面规则,其空间分隔小,隔墙多,且各层平面布置基本相同。通过考虑其竖向、水平向荷载、造价施工方面等因素,本工程采用剪力墙结构,通过合理布置剪力墙,控制结构的整体刚度及侧向位移等,使结构更安全、更稳定、更经济。
2建筑结构的优化设计
2.1结合建筑类型进行优化
汶川地震震害结果表明,对于教育类项目,如中小学,由于使用功能要求,相比其它建筑,教学楼竖向结构体系相对较弱,强度和刚度不足,并且建筑体型不对称,致使建筑在地震中易倾倒。因此教育类项目,应在建筑侧边及楼梯间布置剪力墙,以增强建筑结构的整体性与稳定性,使其具有良好的工作性能。针对文化体育类项目,例如图书馆、博物馆,根据其典藏书籍及文物的特点,其荷载大,使用空间大,平面不规则,在结构进行竖向布置时不必按照传统9m模数布置,某项目案列按12m模数优化柱网后,结构截面变化不大,但能更好满足建筑使用功能需求。
2.2结合建筑总高度进行优化
在某超高层中,通过对比分析钢骨砼柱—砼梁与钢管砼柱—钢梁,钢梁组合楼盖可有效降低梁柱截面,满足建筑使用净高要求,且中庭洞口各层交错布置,采用钢梁组合楼盖解决了传统支模难题;可有效控制塔楼标准层室内梁高,内部净高高出150~200mm;绝大部分构件都在工厂加工完成,最大化地提高建筑产品工业化水平,大大减少施工现场建筑垃圾;施工工期大大缩短。
2.3结合建筑荷载进行优化
越来越多的企业在项目建设过程中承受着巨额成本的压力,地下室优化的必要性不容忽视。在满足安全和建筑功能、效果的前提下,充分考虑覆土、消防车、人防等荷载,再进行平面布置,并进行多方案比选,项目实例表明,在常规8.5m×8.5m柱网情况下,荷载越大,采用大板结构,建筑物含钢量最低,最经济。在结构优化过程中应多方面考虑,对建筑安全、美观、经济等全面比较,以实现项目效益最大化。
2.4剪力墙结构优化理论在实际工程中运用
(1)在进行结构计算时,应通过软件分析,满足最大层间位移、周期比、位移比、轴压比等各项指标确要求。(2)通过适当的缩减剪力墙的长度,减轻自重,增加高层建筑内部使用空间。(3)剪力墙的肢截面控制,在具体的控制中,需要保障肢截面以简单、规则为基准,具体的门窗洞口,同样需要设计整齐成列,并形成明确的墙肢与连梁,进而使得应力可以的合理的分布,提升高层建筑的整体安全性和稳定性。(4)剪力墙过长的部分,采用的开设洞口的方式,完成对剪力墙的均分,再由的弱连梁对他们进行连接,避免剪力墙出现的脆性剪切破坏,影响高层建筑的整体质量和安全。(5)剪力墙应自上而下的连续性布置,减少高层建筑出现刚度突变的情况,保障剪力墙的连续性。设计过程中适当对剪力墙的厚度和混凝土强度进行调整,满足轴压比的要求。(6)对窗口梁和阳台梁等截面进行调整,完成对结构刚度及位移的微整,是结构布置更合理。针对高层建筑的结构选型设计的基本情况,可完成高层建筑的结构优化,从而使得高层建筑的空间效果、结构性能和高层建筑的整体综合效益等均可得到改善,在保障高层建筑基本功能的基础上,提升高层建筑的稳定性和安全性。
3结束语