前言

上海中心大廈的建筑高度632m,，地下5層，地上127層,，建筑面積57.6萬m2,。當(dāng)前，我國建筑高度超過250m的建筑物數(shù)量還不多,，400m以上的更是屈指可數(shù),，上海中心大廈此類建筑的消防安全設(shè)計和消防安全管理方面缺乏實踐經(jīng)驗，現(xiàn)行《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》的相關(guān)內(nèi)容明顯不足,。窗噴淋保護(hù)系統(tǒng)和壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)是其中的兩項研究內(nèi)容,，在國內(nèi)400m以上建筑中尚無應(yīng)用先例。

窗噴淋保護(hù)系統(tǒng)

概述

上海中心大廈為雙幕墻形式（見圖1）,，內(nèi)外幕墻間形成3個月牙形獨(dú)立空間,，高度在60m左右，內(nèi)外幕墻之間的距離變化很大,，中間區(qū)域較大,，約12m，兩端較小,，最窄處的距離小于2m,。如果內(nèi)幕墻不采取有效防火措施，一旦其遭到破壞，在煙囪效應(yīng)的影響下,，高溫?zé)煔夂突鹧鎸⒀貎?nèi)幕墻外側(cè)向上蔓延,，因此，在當(dāng)?shù)叵啦块T的滬消函［2009］335號文中,，提出了“中庭內(nèi)幕墻整體應(yīng)達(dá)到耐火極限不低于1.0小時,，并提供國家級檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測報告”的要求。

FDS場景模擬

考慮火災(zāi)發(fā)生在辦公區(qū)域,，火災(zāi)規(guī)模參照上海市2006年版《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》中噴淋失效的辦公場所，設(shè)定為6MW快速t2發(fā)展火,，假定最不利工況為辦公區(qū)域的普通噴淋系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)失效,。

模擬輸出結(jié)果為：火源邊緣距玻璃表面2m時，無窗噴淋保護(hù)的玻璃表面溫度為60～200℃,；火源邊緣距玻璃表面1m時,，無窗噴淋保護(hù)的玻璃表面溫度為70～240℃；火源邊緣距玻璃表面0.5m時,，無窗噴淋保護(hù)的防火玻璃表面溫度為190～330℃,。據(jù)此可知，在無窗噴淋的保護(hù)的情況下,，玻璃表面溫度均超過鋼化玻璃失效溫度200℃,，未超過防火玻璃失效溫度500℃。

系統(tǒng)設(shè)計

綜合考慮工程進(jìn)度等因素,，大廈最終確定內(nèi)幕墻方案為3層及以下采用鋼框+防火玻璃體系(中庭火災(zāi)影響,，分析略)，4層及以上部位采用窗噴淋+鋁框+防火玻璃（內(nèi)側(cè)）+鋼化玻璃（外側(cè)）體系,。窗噴淋保護(hù)系統(tǒng)供水接自大廈噴淋管網(wǎng),，采用獨(dú)立的濕式報警閥組控制，閉式噴頭（玻璃泡）,，K=80,，動作溫度68℃，每塊玻璃單元居中布置1個噴頭,，Q=15.6L/s,。

系統(tǒng)設(shè)計

綜合考慮工程進(jìn)度等因素，大廈最終確定內(nèi)幕墻方案為3層及以下采用鋼框+防火玻璃體系(中庭火災(zāi)影響,，分析略),，4層及以上部位采用窗噴淋+鋁框+防火玻璃（內(nèi)側(cè)）+鋼化玻璃（外側(cè)）體系。窗噴淋保護(hù)系統(tǒng)供水接自大廈噴淋管網(wǎng),，采用獨(dú)立的濕式報警閥組控制,，閉式噴頭（玻璃泡），K=80，動作溫度68℃,，每塊玻璃單元居中布置1個噴頭,，Q=15.6L/s。

2012年7月,，經(jīng)上海中心大廈建設(shè)發(fā)展公司委托,，公安部天津消防研究所在江蘇吳江試驗基地進(jìn)行了窗噴淋保護(hù)系統(tǒng)試驗。試驗采用大廈3塊內(nèi)幕墻1∶1尺寸玻璃板塊,，按照設(shè)計方案,，安裝噴淋系統(tǒng)，選用玻璃泡閉式專用窗式噴頭,，K=80,，動作溫度68℃，噴頭居中布置,，見圖2,。在做好烘爐等前期調(diào)試工作后，7月23日14時54分,，試驗開始,，在很短時間內(nèi)，爐內(nèi)溫度達(dá)到68℃,，玻璃泡破裂,，開始噴水，在水的冷卻作用下,，幕墻體系均處于中溫狀態(tài),，試驗在17時54分結(jié)束，歷時3h,，內(nèi)幕墻體系完整,，完全達(dá)到設(shè)計要求，相關(guān)試驗數(shù)據(jù)見圖3,。

通過圖3可以看出,，標(biāo)準(zhǔn)控溫曲線與實際爐溫曲線吻合度極佳；由于噴水的保護(hù)作用,，鋁合金框架上的吸收熱量被水迅速帶走,，框架迎火面所有測溫點(diǎn)的溫度均未超過80℃，框架的變形不明顯,，測量得到的應(yīng)變值不大,，在10-10數(shù)量級范圍內(nèi)變化，防火玻璃迎火面的表面溫度最高為107℃,，據(jù)此得出結(jié)論：在保證供水的前提下,，在3h的時間內(nèi),，大廈選用的幕墻體系完好，即在保證供水的前提下,，窗噴淋+鋁框幕墻板塊的防火分隔設(shè)計具有3h以上耐火極限,，滿足消防設(shè)計要求。

小結(jié)

在防火分隔措施上,，當(dāng)前常見的技術(shù)手段是采用防火墻或防火卷簾,。隨著建筑設(shè)計的個性化、建筑體量的擴(kuò)大化,、建筑功能的復(fù)合化,，傳統(tǒng)防火分隔型式無法滿足防火功能與建筑美學(xué)的需要，窗噴淋+玻璃幕墻型式的出現(xiàn),，將為此帶來新的想象空間,。

壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)

概述

當(dāng)前，水泵接合器的供水高度在100m左右,，當(dāng)更高部位發(fā)生火災(zāi)時,，很難通過結(jié)合器系統(tǒng)獲得有效支援,。壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)又稱“一七”系統(tǒng),，是指一滴水通過泡沫滅火系統(tǒng)后變成七個泡，而每一個泡的滅火功效與一滴水的滅火功效相等,，因而大大提高了滅火效用,。同時，利用泡沫的密度遠(yuǎn)小于水的密度特性（約為水的1/6）,，可把泡沫輸送到更高部位,。2007年，上海市消防局在環(huán)球金融中心進(jìn)行過有關(guān)測試,，單臺消防車供應(yīng)壓縮空氣泡沫的高度可達(dá)300m左右,，為大廈的消防滅火設(shè)計提供了新的思路。

系統(tǒng)設(shè)計

目前,，壓縮空氣泡沫系統(tǒng)設(shè)計尚無任何規(guī)范可循,，通過與消防局溝通，參照室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計要求,，大廈設(shè)計了2套獨(dú)立的壓縮空氣泡沫系統(tǒng)（見圖4）,，選用DN100不銹鋼管，立管位于疏散樓梯間前室,，每層設(shè)置雙閥雙栓消火栓,。為盡快輸送泡沫至著火樓層，立管豎向分為4個區(qū),，每個分區(qū)頂部設(shè)置信號電動閥,，消控中心能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制閥門啟,、閉，分區(qū)頂部設(shè)自動排氣裝置,。

試驗測試

2015年4月,，我們聯(lián)合上海市消防局、上海市消防研究所進(jìn)行壓縮空氣泡沫滅火系統(tǒng)測試,，測試用車為德國施密茨OS-TLF,，從室外消火栓取水，測試樓層為21層,、51層,、83層，21層和51層分別在3′40″,、6′19″后噴出泡沫,，有效射程分別為16m、10m,，均取得滿意效果,，而81層的消火栓在16′內(nèi)沒有泡沫噴出，測試終止,，部分?jǐn)?shù)據(jù)見表2,。

小結(jié)

設(shè)計壓縮空氣泡沫系統(tǒng)的初衷有3點(diǎn)，第一,，利用泡沫輕的特性,，通過水泵接合器可供至比供水更高的高度，保護(hù)更多范圍,；第二,，利用壓縮空氣泡沫良好的滅火性能，有效控火,、滅火,，減少水漬損失；第三,，利用泡沫系統(tǒng)的管路,，通過手抬泵，進(jìn)行接力供水,，支援高區(qū)滅火,。

通過測試得知，在我國目前的消防裝備基礎(chǔ)上,，單車可有效保護(hù)至240m甚至更高,，雖然沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但相比傳統(tǒng)的供水系統(tǒng),，優(yōu)勢已非常明顯,。隨著對壓縮空氣泡沫系統(tǒng)研究的深入,，如管徑大小對輸液高度的影響，供水消防車與泡沫車串聯(lián)的可能性,，壓力對泡沫液形成的影響等,，該技術(shù)的應(yīng)用將逐步完善，實現(xiàn)對大廈的全保護(hù)完全可能,，屆時,，我國超限高層建筑的消防撲救隊伍中，又將增添一把消防利器,。