Безопасность высотных зданий

Проектирование, строительство и эксплуатация высотных зданий представляют собой комплекс сложных архитектурно-технических задач. Для их решения требуется всесторонний учет различных проблем, влияющих на безопасность пребывания, кого рая во многом зависит от объемно-пространственного решения «да пня, его несущих конструкций, других инженерных систем и оборудования. Безопасность, как правило, относят к комфортности, гак как здание психологически не может быть удобным для людей, если оно представляет собой потенциальную опасность.

Одной из важнейших задач в обеспечении безопасности людей является выбор прочных несущих конструкций, обеспечивающих устойчивость здания. Эти качества зависят от правильности выбора конструктивной схемы, учета всех возможных нагрузок, действующих на элементы, и принятых запасов прочности. Помимо этого, при выборе конструкций принимают во внимания местные условия строительства - природно-климатические, к которым относятся не только геологические условия, но ветровые и сейсмические нагрузки. Кроме того, безопасность зданий зависит от надежности инженерного оборудования. Поэтому начиная с периода возведения высотного здания проводится постоянный мониторинг, и не только за «поведением» конструктивных, но и инженерно-технических систем и оборудования.

Наиболее важными с психологической точки зрения являются архитектурные решения: человек, находящийся в здании, невольно обращает внимание на так называемые эвакуационные пути - коридоры, проходные помещения, лестницы, дверные проемы и тамбуры, которые решаются архитектурными средствами. Исходя из вышеизложенного проблема безопасности может рассматриваться по четырем основополагающим концепциям, взаимосвязанным с архитектурными и конструктивными решениями, инженерно-техническим оборудованием: социально-экономическая, экологическая, энергетическая, пожарная.

Выявлено, что социально-экономическая безопасность обеспечивается различными способами и решениями, в первую очередь за счет совмещения функций (жилых, бытовых и общественных) и сокращения людей, пользующихся транспортом для проезда на работу и обратно, а также путем компенсации недостающих участков нормируемой жилой территории, например, озеленения балконов и лоджий, а также в виде зимних садов и др. (рис. 2.2.1). Помимо этого, безопасность обеспечивается проектированием основных коммуникационных путей здания с усиленной защитой.

Энергетическая безопасность может быть достигнута архитектурными приемами - за счет использования широкого корпуса, уменьшения соотношения периметра наружных стен к площади этажа (коэффициент компактности), применения двухслойных фасадов, альтернативных источников энергии.

Обеспечение экологической безопасности высотных зданий возможно за счет применения альтернативных источников энергии -ветровых турбин, гелиосистем, использования энергии земли. Их эксплуатация не только обеспечит здание энергией, но и будет способствовать снижению потребления энергии из централизованных источников.

К важнейшим факторам обеспечения безопасности людей, находящихся внутри высотного здания, относится противопожарная защита. Требования к противопожарной защите высотных зданий могут варьироваться в зависимости от сто функционального назначения. общей высоты, используемых конструкций, средств и оборудования, применяемых при пожаре.

Особенность пожарной опасности для людей, находящихся и высотном здании, заключается в значительном затруднении их эвакуации при возникшем пожаре и сложностях при борьбе е самим пожаром. Практически едини венным путем эвакуации в высотных зданиях являются лестницы. в которых с увеличением числа этажей увеличивается и опасность задымления. Поскольку лестницы являются основным путем эвакуации, для обеспечения безопасности пользования лестничными клетками их делают незадымляемыми. Для этого, лестничные марши и особенно выходы наружу проектируются с учетом недопустимости попадания туда огня и дыма, а также быстрого его удаления при попадании в пространство маршей при эвакуации с этажа на этаж.

В настоящее время практически не существует надежной сие и мы, обеспечивающей быструю и безопасную эвакуацию большого количества людей в случае чрезвычайной ситуации.

Поскольку эвакуация в высотных зданиях через окна невозможна, в них необходимо предусмотреть возможность быстрого госту па к эвакуационным путям внутри здания, что решается при принятии архитектурно-планировочной структуры. Основным путем эвакуации в высотных зданиях являются лестницы, в которых с возрастанием числа этажей увеличивается опасность задымления. На основе анализа проектных решений и мероприятий по обеспечению пожарной безопасности отечественных и зарубежных норм все лепнины предлагается проектировать без естественного освещения, с подпором воздуха в лестничную клетку и в тамбур-шлюзе, как это принято в международной практике.

Выявлено, что организация перехода через воздушное пространство приводит к образованию нерегулируемой переходной воздушной зоны, в то время как при механической вентиляции подпор воздуха может регулироваться.

Помимо путей эвакуации в высотных зданиях устраивают пожаробезопасные зоны, которые могут быть выполнены в виде специально оборудованных помещений внутри зданий, как правило, в технических этажах, вблизи лестниц или в виде площадок на покрытиях зданий.

Одной из основных архитектурно-планировочных задач, стоящих перед проектировщиками высотных зданий, является организация путей эвакуации, которые включают все необходимые коридоры и лестничные марши, частично пожарные лифты, переходы и тамбуры. Требовании к путям эвакуации в высотных зданиях гораздо жестче, чем в обычных шпинях. Поскольку эвакуация из высотных зданий через окна невозможна, необходимо предусмотреть возможность быстрого доступа к эвакуационным путям внутри здания или противопожарным убежищам, располагаемым на технических пажах. Количество, расположение и устройство лестниц, групп лифтов, эвакуационных коридоров, убежищ архитектурная задача, регулируемая строительными нормами и правилами, действующими на территории, г де намечается строительство.

Требования для проектирования и разработки жилых помещений, интерьеров общественных зданий учитывают доступность инвалидов, включая средства и приспособления на входе в здания и улице, возле остановок общественного транспорта. Модулем для определения размеров путей передвижения, минимальных размеров помещений, ширины дверей, проемов кабин лифтов и т.п. служат габариты кресла-коляски. Так, при входе в помещение не должно быть ступеней или высоких порогов, уклоны пандусов для доступности инвалидов в жилые и общественные здания и сооружения не должны превышать 8°.

При общей планировке помещений ширина дверных проемов должна быть не менее 90 см, регламентируется также ширина коридоров, которая должна быть не менее 140 см. Кроме того, нормативные требования оговаривают набор различного оборудования и приспособлений в помещениях общественных зданий и жилых домов.

Испытания, проведенные в Германии, показали, что шлюз, расположенный перед лестничными клетками, эффективен только в случаях, когда открывается только одна из дверей тамбура, при открывании обеих дверей эффект незадымляемости пропадает. Вместе с тем те же испытания показали, что во время эвакуации люди открывают обе двери сразу, в результате чего дым все равно проникает на лестничную клетку. В результате испытаний выяснилось, что для обеспечения незадымляемости лестничных клеток необходимы приток и вытяжка, равные 1 м2/с.

Для определения путей и недопущения распространения дыма в местах эвакуации в течение 30 минут в здании Deutsche Post AG также был проведен эксперимент. Поток дыма моделировался смесью воздуха и гелия, к моделируемому дыму был добавлен специальный нефтяной пар. Для количественной оценки дыма был использован индикаторный газ. При включенной системе дымоудаления на основании концентрации индикаторною газа в области пожара было констатировано отсутствие дыма на путях эвакуации заданное количество времени.

В архитектурно-планировочном отношении лестнично-лифтовые узлы формируются из лестничных клеток, лифтовых шахт и поэтажных лифтовых холлов, которые могут быть скомпонованы и одном или нескольких лестнично-лифтовых узлах. Их расположение в планировочной схеме этажей здания определяется его конструктивными решениями и требованиями к путям эвакуации. Часто лестнично-лифтовые узлы совмещаются с ядром здания.

Следует отметить следующие варианты размещения лестнично-лифтовых узлов в планировочной схеме здания. Устройство одною лестнично-лифтового узла: центральное, периферийное (смещенное от центра к внешней стене или к углу) и внешнее (за пределами основного объема). При устройстве нескольких лестнично-лифтовых узлов: внутреннее (внутри основного объема здания), внешнее (снаружи основного объема здания) и комбинированное (внутри и снаружи основного объема здания). В зарубежной практике проектирования довольно часто применяют прием размещения 1ССШИЦ параллельно друг другу, что позволяет обеспечить подпор воздуха в них без протяженных вентканалов.

С точки зрения учета климатических факторов расположение лестнично-лифтового узла в здании следует выбирать в зависимости щ функционального назначения помещений и требований к ним по инсоляции.

Так, при проектировании высотных специализированных административных зданий расположение лестнично-лифтового узла во многом зависит от принятого планировочного решения, так как для офисных и общественных помещений условия инсоляции не нормируются, они могут быть ориентированы на любую сторону горизонта.

В планировочном решении высотных специализированных жилых зданий лестнично-лифтовой узел лучше размещать внутренне у наружной стены или внешне со стороны северного фасада. Это позволит использовать световой фронт других фасадов для размещения жилых помещений.

В многофункциональных зданиях для лестнично-лифтового узла можно использовать внутреннее размещение у наружной стены или внешнее со стороны северного фасада. Возможно его размещение и в центре плана, что обеспечит удобную функционально-панировочную организацию этажей е помещениями общественного назначения, а также возможностью планировки жилых этажей. При этом необходимо учитывать, условия, при которых подсобные, технические, хозяйственные помещения, а также внеквартирные коммуникации должны быть сориентированы на северный фасад.

Другим путем эвакуации и высотных зданиях могул стать пожарные лифты, которые должны оставаться незадымляемыми в случае пожара. Это обеспечивается системой вентиляции, которая создает избыточное давление в шахтах лифтов н не позволяет дыму и огню распространяться через шахты лифтов на этажи.

Определенные возможности для спасения людей представляют плоские крыши высотных зданий, на которые должен быть обеспечен доступ с лестничных клеток. При оборудовании крыш под вертолетные площадки есть возможность организации эвакуации людей с крыш во время пожара (рис. 2.2.3). Однако применение таких площадок затруднено или невозможно при сильном ветре или большом задымлении. Вместе с тем наличие таких площадок помогло спасти жизни людей при пожарах высотных зданий в Сеуле (Южная Корея, 1971 г.) и в Сан-Паулу (Бразилия, 1972 г.). При пожаре высотного здания во Франкфурте-на-Майне (Германия) люди, сходящиеся на крыше, были в безопасности и дождались прибытия спасателей.

В настоящее время ширина лестничных маршей должна быть не менее 1200 мм. Увеличение размеров лестничных маршей обусловлено большим числом людей, находящихся в высотном здании, а увеличение расстояния между маршами - требованиями безопасности. Но, как показывает практика строительства, во многих случаях строители не выдерживают расстояние между маршами 100 мм, что может привести к «застреванию» пожарного шланга и отказу работы при пожаре. Все эвакуационные лестницы должны оснащаться ведущими наружу выходами. Лестницы и коридоры в сочетании с пожарными лифтами представляют собой безопасные пути передвижения пожарных и спасателей и дают возможность выхода из здания.

Если обычные коридоры обеспечивают эвакуацию людей в обоих направлениях, то тупиковые - только в одном. В качестве компенсации рисков, связанных с такими коридорами, если только из них пег иных выходов или проходов, например, через балконы, другие комнаты или помещения, в строительных нормах введено ограничение расстояния выхода на лестницу до 12 м. Для высотных зданий это является ограничением для архитекторов, которые стремятся к увеличению ширины корпуса за счет устройства лестниц без естественного освещения, размещая их, как правило, в центре здания.

Еще одним средством обеспечения пожарной безопасности являются пожарные отсеки, Пожарные отсеки созданием для ограничения распространения огня. Большие по площади помещения обычно отгораживаются стенами, обладающими высокой огнестойкостью. Национальные стандарты в отношении размеров этих пожарных отсеков разнятся. В Германии, например, стандартным считается 40-метровое расстояние между пожарными отсеками, что определяет их максимальную площадь в 1600 м квадратных. Пожарные отсеки больших размеров допустимы, и требования в отношении ненесущих конструкций в этих помещениях могут быть снижены зам, где разработана соответствующая концепция пожарной безопасности, предусматривающая установку системы спринклеров и подачи сигнала тревоги, а также детекторов дыма на всех этажах здания.

Шахтные стволы без горизонтальных переборок надо рассматривать как независимые вертикальные пожарные отсеки, при и ом в отношении стен и инспекторско-ремонтных люков существуют специальные требования. Между стволами и сосуществующими машинными помещениями должны быть установлены специальные перегородки. Во время пожара шахтные стволы подвержены эффекту трубы, когда дым и огонь поднимаются вверх, и этот процесс с трудом поддается контролю, в связи с чем в стволах без переборок следует применять изделия только из негорючих материалов. Отверстия для обслуживания и аналогичные точки доступа в шахты не должны выводиться в коридоры, а только в тамбуры. Такие требования существуют и в отношении лифтовых шахт. Поскольку огнестойкость лифтовых дверей ограничена, доступ ко всем лифтам должен быть через входные холлы или тамбуры. Данное требование о» распространяется на обзорные или сценические лифты. Лестничные шахты и площадки должны быть запроектированы как независимые вертикальные пожарные отсеки с дверьми и перегородками с нормативной огнестойкостью.

С помощью полов обеспечивается горизонтальное разделение отдельных этажей на пожарные отсеки. Соединительные элементы между молами, которые не классифицируются по своей огнестойкости, представляют собой многоэтажные пожарные отсеки. Таким образом, в отношении атриума, открытых внутренних лестниц и аналогичных частей здания следует применять специальные меры противопожарной защиты.

Обеспечение максимальных мероприятий по безопасности эксплуатации высотных зданий архитектурно-планировочными средствами, принятие разных защитных средств и решений на ранней стадии проектирования во многом позволят избежать тяжелых последствий в результате чрезвычайных ситуаций, обеспечат минимальное воздействие на окружающую среду, спи ни потребление природных ресурсов.