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孙燕:浅谈超高层建筑屋顶建设直升机救助设施的设计
2023-01-10

浅谈超高层建筑屋顶建设直升机救助设施的设计

The discussion on the design of helicopter parking area or helicopter rescuing facility on the super high-rise building roof

孙 燕1,石 巍2

(1. 中国建筑科学研究院,北京,100013;2. 中国建筑技术集团有限公司,北京,100013)

摘要:建筑设计防火规范对超高层建筑屋顶设置直升飞机坪有要求,但无论是新版还是老板规范都没有做强制的规定,所以在设计及消防审核方面各方掌握的尺度都不同,笔者总结所做项目的设计实践过程,希望能给建筑设计工作者一些参考。

关键词:超高层建筑 屋顶 直升机停机坪 直升机救助设施 设计

0 引 言

超高层建筑火灾因素多,消防救援疏散难度大,在超高层建筑屋顶上设置直升机停机坪或悬停救助空间对消防救援起到非常重要的作用。

《建筑设计防火规范》GB50016-2014第7.4.1条规定建筑高度大于l00m 且标准层建筑面积大于2000m2 的公共建筑(老版高层民用建筑设计防火规范规定是标准层建筑面积大于1000 m2),宜在屋顶设置直升机停机坪或供直升机救助的设施。新版规范对标准层建筑面积放宽了条件。

1 设置停机坪问题的提出

2012年下半年笔者所在项目组开始滨河商务中心的设计工作,其中滨河商务中心A楼建筑高度138.05米,为超高层建筑,标准层面积1800平方米左右。建筑面积7.67万,其中地上部分5.84平方米,地下1.83万平方米。地下3层,地上32层+1机房层。为框架剪力墙结构。12月份和当地消防部门沟通相关消防设计问题。当地消防部门要求在屋顶设置停机坪。

2 对停机坪设计评估

经过查询相关规范及资料,我们对消防咨询图纸的回复意见中对停机坪设置的评估如下:

根据《高层民用建筑设计防火规范》GBJ 50045 - 95的规定, 高度大于100m、标准层面积 ≥1000m2的性质重要的超高层建筑宜考虑设置停机坪。此条文是建议性规定,鉴于本项目特点,建议不设置停机坪,理由如下:

2.1 此项目为普通公共建筑,A楼非特殊职能的国家公共建筑。一般超高层建筑设置停机坪是为了适应大都市对国防、消防、急救、特种勤务、旅游等的特殊需要,或是担负城市防灾抗灾指挥调度中心的消防指挥大楼、交通指挥大楼、治安指挥中心、军事国防单位办公楼、新闻机构、重要的医疗救治中心、高级饭店等才考虑设置停机坪。

2.2 对屋面的面积占有较多,难满足要求:

停机坪大小: 采用矩形时, 长宽应分别取可能接纳的最大型直升飞机的总长、总宽的2.0倍和1.5倍; 圆形

起降区, 直径取可能接纳的最大型直升机旋翼直径的1.5倍以上,通常为直径30多米的圆形。

2.3增加停机坪对已通过规划审批的外立面影响较大。因屋面有较多的设备竖井及楼电梯机房,如设置停机坪需要用结构架空停机坪,在建筑造型处理上也必须要与建筑物顶部设计、檐部设计结合起来考虑, 同时还要统一到整座建筑的风格特点当中。有隐藏式的处理、暴露式等方式。但是不管怎么处理,都很难保持原方案的外形。对外立面影响较大;如果修改外立面,需要重新报规划部门审批。

2.4停机坪需要业主另行委托专业的设计公司设计,需特殊的审批流程,将会影响本工程的设计及施工进度。

2.5根据停机坪要求,对屋面凸起物等有间距要求较严格,特别是屋面的造型影响较大。

直升机坪多设于宽阔的主要屋顶平台, 其起飞着陆区四周应距各种突出物(如机房、楼梯间、烟囱、旗杆、金属天线等) 5m以上, 以保证起降净空要求。见图1 。其次, 还应与楼梯间出口及临时避难区保持一定间距, 以减少飞机起降与人群疏散的相互影响, 但交通联系要便捷。

图1 屋面停机坪位置示意图。

图1a 停机坪起降区布置示意图 图1b 着陆标志

2.6 结构要求:荷载较大,需增加投资。

直升飞机起落架的集中荷载较大, 在起降时还有一定的冲击荷载,这对起降区屋面强度提出了较高要求,通常要增加5吨的1.5倍。特别是“冲击荷载”,对结构影响较大,需特殊处理,不经济。将大大提高建筑物的造价。

2.7 有较复杂的专业建筑构造及细部处理:

屋顶直升机坪既要满足隔热、抗渗、防护、防雷等上人屋面的使用功能要求, 还要保证直升飞机的起飞、降落和停留, 同时也要符合消防要求,

1)满足正常使用要求的构造处理首先是停机坪地面的构造处理。

2)防护构造, 起降区四周边缘应设有栏杆、栏板或护墙等构造措施。防护构造应高出停机坪地面1.0~1.2m (不应过高) 。

3)交通联系楼梯:楼梯或室外踏步严禁设在起降区区域内, 梯段宽度宜不小于1.1m , 坡宜控制在40°以内。最好有两个出口通达停机坪。对于室外的专设楼梯, 应做好防护构造和防滑处理。

4)满足航空需要的构造处理: A、着陆标志、边界线等。B、航标灯等

5)满足消防需要的构造处理: a、防火构造。消防设备和器材。屋顶机坪应配备消火栓、泡沫灭火设备和灭火抢险器材, 以利消防扑救及防止意外。

2.8 除了以上问题之外,直升机还具有一定的风险,

对本建筑和周围城市公众也是也是潜在的危险。因此现有的高层屋顶直升机停机坪几乎都是摆设。

2.9 另外,长期的备而不用,设备的检修维护费用是个极大的浪费。

2.10 当然,建设屋顶停机坪也有很多优点的:

1)屋顶直升飞机场是一种有效的辅助设施, 特别是对于超高层建筑, 结合屋顶的开敞或半开敞避难区设置, 更有利于迅速营救避难者脱离险境。同时, 也可供空运消防员从屋顶进入建筑开展灭火救援之用。由于楼层太高,电梯停电,消防员从楼下爬上来灭火,体力消耗太大,是无力积极投入战斗的,用直升机将消防人员送到屋顶,由上而下搜寻并到着火点进行救火,是大为有力的,既节省了时间,又提高了战斗了。

2)屋顶机坪还是直升机的停靠平台, 可以为直升机空中指挥、通讯、巡逻、搜捕、运输、航拍、游览等提供服务。可以相信, 随着社会、经济和科技的发展, 屋顶直升机场的设置会日益增多。

综上所述,建“屋顶直升机停机坪”虽然有不可替代的优点,但是代价也是很大的,并且在当前和以后相当一段时间,也无法正常使用,所以在滨河商务中心建“屋顶直升机停机坪”,投入这么大的代价,是“弊大于利”的,也是不现实的。

此后就此问题又和甲方及消防部门进行多次沟通交流。

3 停机坪设计问题的解决-设置直升机救助设施

2014年5月份,当地政府部门对此项目进行施工图联审,再次提出:A栋办公楼宜设置屋顶直升机停机坪或供直升机救助的设施。依据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95,2005年版)第6.1.14条。

当时新版消防规范还未正式发行,但网上已经有讨论稿,结合讨论稿的内容,我院对施工图联审各部门意见最终回复:

因A栋办公楼楼顶平面空间有限,且该楼为结构超限设计,特在32层增设避难间以供高层人员避难,人员可通过两个疏散楼梯经避难层到达屋顶,在32层屋面南北两侧增设钢楼梯到达设备层屋顶上的直升机救援安全区,安全区面积大于200平米(本设计约210平米),周围五米范围内无突出构筑物(原出屋面风井在核心筒侧面开设百叶),周围设有安全护栏和消火栓,屋顶供直升机救援使用的区域四周设有航空障碍灯及应急照明,为直升机临空救助提供便利。详见图2a.

图2a:A楼第32层平面图,阴影部分为避难区

4 结束语:

最后A楼施工图消防审批顺利通过,目前已经建成。通过A楼的设计实践,笔者希望以后新版消防规范修订补充时能明确列出必须设置屋顶停机坪的建筑类型,并对建筑的高度进一步细化要求,以免设计部门,消防部门对此引起争议。当然随着新版消防规范的实施,超高层建筑的标准层面积增加到3000平米,屋顶设置停机坪的条件也比较可行。

参考文献:

[1] 高层民用建筑设计防火规范(GB 50045-95) (2005年版)

[2] 建筑设计防火规范(GB50016-2014)

[3] 安庆新,刘郁波,浅谈屋顶直升机场建筑设计,《华中建筑》, 1998(3):46-50

[4] 黎承,超高层建筑屋顶直升飞机停机坪设置探讨及建议,《工程建设与设计》, 2014(8):90-92

[5] 朱国梁,谢海波,高层建筑屋顶直升机停机坪的施工特点,《建筑技术》, 1996(5):308-309

[6] 张兴权,曲鹏,浅谈建设屋顶直升机停机坪的意义和要点,《消防科学与技术》, 2003, 22(1):37-38

[7] 魏平安,世界 摩天大厦的防火设计,《新安全 东方消防》, 1997(8):45

[8] 潘丽,从美国“世贸中心大厦”的爆炸分析浅谈超高层建筑的避难设施,《建筑知识》, 1995(6):32-35

[9] 何晓真,试谈超高层建筑屋顶直升机停机坪和救助设施,《福建建筑》, 2015(1):28-31

[10] 张立,山东济南公共建筑超百米须建停机坪,《施工技术》, 2014(16)