Пожарная безопасность высотных многофункциональных зданий

Обзор литературы

Цель исследования

Основные требования пожарной безопасности

Заключение

Контактный автор:

• 1.    Введение

• 2.    Обзор литературы

ВЗиС становятся особенностью современного силуэта крупных городов, придавая масштабность и привлекательность архитектурному облику [16]. Эти здания являются технологически сложными строительными сооружениями и относятся к объектам повышенного риска. Вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций в таких зданиях, опасных для жизни людей и целостности самих зданий, в частности пожаров, в них неизмеримо выше. Краткие сведения о пожарах в высотных зданиях городов мира, которые показывают чрезвычайную опасность огня для жизни людей и пожарных-спасателей, представлены в таблице 1. [1, 2]

Таблица 1[2]

Место и дата трагедии	Последствия пожара
Сан – Паулу (Бразилия), 01.02.1974г.	Пожар в 25-этажном здании. Число погибших 227 человек, пострадало 450 человек. Последствия пожара показаны на рис.1.
Лос – Анжелес (США), 05.05.1988г.	Пожар в 62-этажном здании банка First Interstate Bank. В огне, охватившем пять этажей здания, погиб один человек, более 40 человек пострадали
Нью – Йорк (США), 17.07.1990г.	Пожар в небоскребе Empire State Building. Из-за отравления дымом пострадали 38 человек
Филадельфия (США), 25.02.1991г.	Почти сутки продолжался пожар в 38-этажном небоскребе. Пожар начался на 22 этаже и поднялся на восемь этажей вверх. При тушении пожара погибли трое пожарных
Претория (ЮАР), 15.06.1994г.	Загорелось 27-этажное здание в центре. Огонь вспыхнул на 19-м этаже и распространился до последнего. Около 40 человек эвакуировали самолетами
Лондон (Англия), 17.01.1996г.	Примерно 500 человек были эвакуированы из небоскреба в Сити. Причиной стал сильный пожар, вспыхнувший на 45-м этаже здания
Джакарта (Индонезия), 08.12.1997г.	Пожар возник на верхних этажах 25-этажного банка Индонезии. Три верхних этажа выгорели полностью. 15 человек погибли. Причиной пожара называют короткое замыкание в системе кондиционирования воздуха

Эти примеры свидетельствуют о том, что пожары и другие ЧС представляют собой особую опасность для высотных зданий и сооружений вследствие особенностей их конструктивно-планировочных решений, назначения, технологии возведения и последующей эксплуатации.

Анализ литературы по данной теме показал, что на сегодняшний день, вопрос, связанный с пожарной безопасностью ВЗиС остается актуальным. Изучением особенностей пожарной безопасности ВЗиС занимались [3-4, 10-14]. Из данных статей можно сделать вывод, что основной причиной трагических последствий при пожарах в высотных зданиях является блокирование путей эвакуации продуктами горения и огнем. [1, 3]

Construction of Unique Buildings and Structures, 2014, №3 (18)

В современных нормативных документах не дается точного определения высотным зданиям. Согласно своду правил [21]наибольшая допустимая высота многоэтажного здания составляет 75 м. Высота здания определяется разностью отметок поверхности проезда для пожарной техники и нижней границей открывающегося проёма (парапета эксплуатируемой кровли) в наружной стене.[6] Следовательно, к высотным можно отнести здания, разность вышеуказанных отметок которых превышает 75м. Для таких зданий установлен особый порядок согласования проектной документации.

В ВЗиС быстро развивается пожар по

Рисунок 1. Пожар в здании Joelma,Сан – Паулу (Бразилия), 01.02.1974г. [2]

лифтовые шахты, лестничные клетки. Скорость

вертикали и сложно обеспечить эвакуацию людей и спасательные работы. Продукты горения заполняют эвакуационные выходы, распространения дыма и ядовитых газов по вертикали может достигать нескольких десятков метров в минуту.За считанные минуты здание оказывается полностью задымлено, а нахождение людей в помещениях без средств защиты органов дыхания невозможно.[3-5, 14-15, 23-51]

Мероприятия по противопожарной защите любого здания и сооружения можно разделить на четыре основных блока:

• 1.    Обеспечение безопасности людей;

• 2.    Обеспечение безопасности пожарных подразделений;

• 3.    Нераспространение пожара на соседние объекты;

• 4.    Обеспечение огнестойкости конструкций и нераспространение пожара внутри здания.

• 3.    Цель исследования

Главная проблема осуществления пожарной безопасности высотных многофункциональных зданий (ВМЗ) состоит в том, что на федеральном уровне для ВМЗне разработан нормативный документ по пожарной безопасности, которым на законных основаниях можно было бы руководствоваться при строительстве и эксплуатации ВМЗ. Существуют только документы рекомендательного характера. Поэтому при строительстве ВМЗ проектировщикам необходимо разрабатывать специальные технические условия (СТУ) по обеспечению пожарной безопасности в соответствии с требованиями [6].Порядок разработки и согласования СТУ определен приказом министерства регионального развития от 01.04.2008 № 36. СТУ должны отражать специфику противопожарной защиты объекта, включать комплекс дополнительных инженерно-технических и организационных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности людей при пожаре, а также своевременной и эффективной ликвидации возможного пожара. А в силу своей функциональности разработка СТУ для ВМЗ усложняется.

Цель данного исследования заключается в составлении перечня рекомендаций по обеспечению пожарной безопасности ВМЗ . В рамках исследования решаются следующие задачи:

• 1.    Анализ существующих норм проектирования противопожарной защиты уникальных зданий с разными функциональными группами помещений;

• 2.    Выявление основных требований пожарной безопасности.

• 4.    Основные требования пожарной безопасности

  • 4.1    Конструктивные решения

Объект исследования представляет собой уникальное многофункциональное здание, которое включает в себя: офисные помещения, выставочные залы, организации общественного питания, многоквартирные жилые дома, гостиницу и подземную двухуровневую автостоянку.

Сравнение основных требований по пожарной безопасности разных функциональных групп помещений представлено в таблице 2.

Таблица 2[7]

	Гостиницы	Многокварт ирные жилые дома	Выставочные залы	Организация общественного питания	Офисы	Автостоянк и
Класс функциональной пожарной опасности	Ф1.2	Ф1.3	Ф2.2	Ф3.2	Ф4.3	Ф5.2
Мах высота (кол-во этажей), м	28	75	50	50	50	3 подземных этажа
Класс конструктивной пожарной опасности	С0	С0	С0	С0	С0	С0
Степень огнестойкости	Не ниже III	I	I	I	I	I, II

Огнестойкость здания является главной международной пожарно-технической характеристикой, регламентируемой нормативно-правовыми документами [7, 8, 19], и характеризует способность конструкций и зданий сопротивляться воздействию пожара.

Согласно ФЗ №123 все здания и сооружения подразделяются на пять степеней огнестойкости: I, II, III, IV, V (таблица 3.)

Как видно из сравнения, представленного в табл. 2, все группы помещений, кроме гостиниц, должны иметь степень огнестойкости I. Поэтому следует для всего ВМЗ применить I степень огнестойкости.

Количественной характеристикой огнестойкости является «предел огнестойкости».

Предел огнестойкости – это промежуток времени от начала огневого испытания конструкции при стандартном температурном режиме до наступления одного или последовательно нескольких нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний, измеряется в часах:

• -    потеря несущей способности или недопустимый прогиб, R;

• -    потеря целостности – образование в конструкциях или стыках сквозных трещин или сквозных отверстий, E;

• -    потеря теплоизолирующей способности – повышение температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем более 160ºС или в любой точке этой поверхности до 190ºС по сравнению с температурой конструкции до нагрева или до 220ºС независимо от температуры конструкции до нагрева, I.

4.2.    Объемно-планировочные решения

Таблица 3 [7]

Степень огнестойкости здания	Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
	Несущие элементы здания	Наружные ненесущие стены	Перекрытия междуэтажные (в том числе чердачные и над подвалами)	Элементы бесчердачных покрытий		Лестничные клетки
				Настилы (в том числе с утеплителе м)	Фермы, балки, прогоны	Внутренни е стены	Марши и площадки лестниц
I	R 120	Е З0	REI 60	RE 30	R З0	REI 120	R 60
II	R 90	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 90	R 60
III	R 45	Е 15	REI 45	RE 15	R 15	REI 60	R 45
IV	R 15	Е 15	REI 15	RE 15	R 15	REI 45	R 15
V	Не нормируется

Так как в нормативных документах допустимая высота здания не превышает 75 м, то для перечисленных выше конструкций рекомендуется увеличивать предел огнестойкости ещё на один час. Это ведёт к увеличению массы строительных конструкций, удорожанию строительства, сложностям при проектировании ВЗиС. Фактически речь идёт о требовании использовать при высотном строительстве конструкции, которые должны сопротивляться до температуры 1100ºС в течение трёх часов [9].

Следует помнить, что конструкции, неудовлетворяющие требованиям по пределу огнестойкости, необходимо дополнительно защищать от высоких температурных воздействий конструктивно или путем нанесения покрытия на защищаемую поверхность. Все огнезащитные материалы должны иметь пожарные сертификаты.

Пожарный сертификат — документ, подтверждающий соответствие продукции требованиям пожарной безопасности. До введения ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» в приказе № 320 «Об утверждении перечня продукции, подлежащей обязательной сертификации в области пожарной безопасности» был утверждён перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации. В настоящее время этот приказ является добровольным для исполнения, а перечень продукции определяется ФЗ-123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».

Главными инженерными задачами при проектировании, зависящими от класса функциональной и конструктивной пожарной опасности, являются: применение обоснованных объемно-планировочных решений и средств, обеспечивающих ограничение распространения пожара за пределы очага; устройство эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре.

К объемно-планировочным решениям и средствам, обеспечивающим ограничение распространения пожара за пределы очага, относятся:

• 1.    деление здания по вертикали и горизонтали на пожарные отсеки, ограничение площади и высоты отсеков;

• 2.    деление здания противопожарными перекрытиями, стенами, перегородками, которые блокируют распространение пожара за пределы помещений, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности;

• 3.    ограничение связи шахт лифтов по всей высоте здания, объединение подземных и надземных этажей и разных групп помещений функциональной пожарной опасности.

Таблица 4 [7]

Характеристики групп помещений, зависящие от класса функциональной и конструктивной пожарной опасности
Класс функциональной пожарной опасности	Ф1.2	Ф1.3	Ф2.2	Ф3.2	Ф4.3	Ф5.2
Максимальная площадь пожарного отсека, м2	1500	2500	3500	2500	2500	3500
Минимальная ширина коридора, м	1,2	1,4 при пути эвакуации < 40 м 1,6 при пути эвакуации > 40м	1,2	1,2	1,2	1,2

Деление высотных зданий на пожарные отсеки по вертикали предлагается осуществлять противопожарными перекрытиями, по горизонтали - противопожарными стенами. Каждая функциональная группа должна иметь самостоятельные выходы и быть отделена противопожарными стенами и перекрытиями. Согласно таблице 4, наименьшая из допустимых максимальных площадей пожарного отсека составляет 1500 м2 (Ф1.2), следовательно необходимо разбивать этажи ВМЗ на отсеки, площадью не более 1500 м2.

По вертикали здание необходимо делить на пожарные отсеки:

• 1.    по функциональным группам помещений;

• 2.    через каждые 40-50 м, если высота функциональной группы превышает 50 м;

• 3.    лифтовые холлы должны отделяться от примыкающих коридоров и помещений противопожарными перегородками [18].

4.3.    Устройство эвакуационных путей, удовлетворяющих требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре

В ВМЗ обязательно надо предусмотреть технические этажи через каждые 50 м. Они предназначены для помещений технического назначения, но одновременно могут выступать «противопожарными контейнерами». Такие этажи следует отделять противопожарными перекрытиями [17, 55].

Движение в здании людей можно разделить на два типа: нормальное и вынужденное. При вынужденном движении люди направляются в сторону эвакуационных выходов. При этом плотность людского потока может достигать предельных значений, при которых возможно повреждение человеческого организма с тяжёлыми увечьями и даже смертельным исходом [10-13, 52-68].

К эвакуационным выходам в высотных зданиях можно отнести: выходы из помещений, ведущие наружу в безопасную зону (первые этажи); выходы непосредственно в лестничную клетку; выходы на технические этажи, если они представляют собой «противопожарные контейнеры».

К аварийным выходам так же относятся выходы на эксплуатируемую кровлю. В высотных зданиях на кровле должна быть предусмотрена взлетно-посадочная площадка для вертолетов экстренной помощи [69-73].

Construction of Unique Buildings and Structures, 2014, №3 (18)

Эвакуацию в высотных зданиях следует предусматривать не менее чем по двум незадымляемым лестничным клеткам. Так как лестничные клетки и лифтовые шахты представляют собой своего рода «дымоход», то их необходимо разбивать на отсеки по всей высоте здания через каждые 30-50 м (рисунок 2) и предусматривать подпор воздуха соответственно.

При эвакуации люди не могут пользоваться пассажирскими лифтами, потому что они могут быть обесточены в связи развивающимся пожаром. При проектировании необходимо предусмотреть специально оборудованные пожарные лифты грузоподъёмностью не менее 1000 кг для передвижения спасательных подразделений на этажи зданий (сооружений) при пожаре. Входы в лифты рекомендуется предусматривать через тамбур – шлюзы с подпором воздуха. Количество пожарных лифтов в высотных зданиях следует определять расчетом, но применять не менее двух на каждый вертикальный пожарный отсек.

При проектировании ВЗиС следует учитывать

Рисунок 2. Схема деления высотного здания на противоожарные отсеки

следующее:

• -    вместимость помещений общественного назначения, расположенных на высоте более 50 м, не должна превышать 100 человек;

• -    при размещении в здании организаций общественного питания на высоте более 50 м с вместимостью более 50 человек, расстояние от этих помещений до незадымляемой лестничной клетки не должно превышать 20 м;

• -    помещения, рассчитанные на одновременное пребывание более 500 человек, должны отделяться от других помещений противопожарными стенами и перекрытиями, а расстояние от этих помещений до незадымляемых лестничных клеток не должно превышать 20 м.

4.4.    Инженерные сети

Для начала поговорим об устройстве систем обнаружения пожара (установок и систем пожарной сигнализации).

С целью раннего обнаружения пожара и уточнения его очага, все помещения здания в соответствии с требованиями СП [22] оборудуются автоматической установкой обнаружения пожара с адресными пожарными извещателями, сблокированной с системами оповещения людей о пожаре и выводом сигнала на круглосуточный пост охраны.

В здании необходимо предусмотреть специальное помещение с круглосуточным пребыванием дежурного персонала, оборудованное приборами контроля состояния техническими средствами противопожарной защиты (пожарный пост). Помещение пожарного поста оснащают телефонной связью с пожарной охраной.

При получении сигнала о пожаре в помещении пожарного поста должна включаться световая и звуковая сигнализация для оповещения, а на объекте одновременно включается система оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ), закрываются противопожарные клапаны, отключается общеобменная вентиляция [74-95].

СОУЭ при пожаре предназначена для своевременного оповещения людей многофункционального центра о возникшей угрозе пожара в виде звуковых и световых сигналов, а так же для обеспечения быстрой и оптимальной по направлению к выходам из здания наружу путям эвакуации.

В соответствии со сводом правил [23] для СОУЭ соответствуют следующие способы оповещения:

• -    речевая (передача специальных записанных текстов и речевых объявлений);

• -    световая (световые оповещатели с надписью «Выход», световые оповещатели, указывающие направление движения людей).

• 5.    Заключение

В отличие от эвакуации спасение людей при пожаре представляет собой вынужденное перемещение людей наружу при воздействии опасных факторов пожара или при возникновении 44

Казакова В. А., Терещенко А. С., Недвига Е. С. Пожарная безопасность высотных многофункциональных зданий. / Kazakova V. A., Tereshchenko A.S., Nedviga E.S. The high-rise buildings fire safety. © непосредственной угрозы такого воздействия. Спасение осуществляется, как правило, с помощью пожарных подразделений или специально обученного персонала через эвакуационные и аварийные выходы.

В современном строительстве для спасения людей при пожарах предусматривают «коллективные укрытия» - помещения или зоны, где исключается воздействие опасных факторов пожара на людей в течение времени, необходимого для их спасения. Необходимость устройства таких укрытий возникает из-за наличия людей с ограниченной подвижностью, большой протяжённостью путей эвакуации по горизонтали и вертикали и возможностью их блокирования ОФП.

Помещения для коллективного спасения людей в условиях нормальной эксплуатации должны иметь такое функциональное назначение, которое не препятствует его использованию при возникновении чрезвычайной ситуации в качестве коллективного укрытия. Эти помещения должны ограждаться противопожарными преградами, аварийным освещением и средствами связи.

В результате работы можно предложить следующие рекомендации по обеспечению пожарной безопасности ВМЗ:

• 1.    Главной международной пожарно-технической характеристикой, регламентируемой нормативноправовыми документами, является огнестойкость здания. Высотные многофункциональные здания необходимо относить к первой степени огнестойкости.

• 2.    Для зданий высотой более 100 м предел огнестойкости несущих конструкций рекомендуется увеличивать на один час, т.е. конструкции должны сопротивляться до температуры 1100ºС в течение трёх часов. Вследствие чего необходимо ужесточать все требования по огнестойкости здания.

• 3.    Огнезащиту конструкций необходимо производить только с использованием материалов, имеющих соответствующий пожарный сертификат.

• 4.    Ограничение распространения пожара за пределы очага необходимо осуществить путем:

• -    деления здания по вертикали и горизонтали на пожарные отсеки, ограничения площади и высоты отсеков;

• -    деления здания противопожарными перекрытиями, стенами, перегородками, которые блокируют распространение пожара за пределы помещений, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности;

• -    ограничения связи шахт лифтов по всей высоте здания, объединения подземных и надземных этажей и разных групп помещений функциональной пожарной опасности.

• 5.    Во всех помещениях здания с целью более раннего обнаружения пожара и уточнения его очага необходимо устанавливать адресные автоматические устройства обнаружения пожара. А также во всех коридорах, холлах и атриумах необходимо предусмотреть дымоудаление.