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夹层、屋顶等争议空间灭火设施设计（消火栓设计问题与探讨之七）

2023-07-25 18:19:24浏览量:3811

采用下列简称：

1.《民用建筑设计术语标准》GB/T50504-2009简称：《建筑术语》

2.《消防设施通用规范》GB55036-2022简称：《设施规》

3.《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014简称：《消水规》

4.美国ICC《International Fire Code》2015版，简称：IFC

5.美国ICC《International Building Code》2015版，简称：IBC

00

前言

我国关于室内消火栓系统的设置，一直缺乏系统性的研究和认识，建国初期，基本上是引进了国外的系统，并结合国情不断做了一些调整，但这些调整是零碎的，粗暴地糅合，而且体现了不同的想法，随着调整越来越多，不仅消火栓系统没法形成经济、有效的一套系统性设计理论，而且在实际操作中，分歧很大，强审、抽查及验收一言堂的机制，也造成实际设计越来越偏离技术方向，即使相关规范在纠正各种错误做了努力，但在实际实施中存在抵制和错误解读，笔者在多年审图中发现问题越来越严重，由于大部分技术人员没有了解消防及室内消火栓系统的基本知识，仅仅从中文的角度去理解和衍生理解，造成消火栓系统的设计逐步趋向“多花钱干坏事”的趋势，本公众号文章于2020年也开始推出《消火栓设计问题与探讨之一~六》，针对设计普遍存在的重大问题以及普及消火栓系统设计基本原则做了一些解释和纠正，个人的努力虽然有点象螳臂当车，但重在坚持，而且，先不涉及深层的、颠覆性的问题，先就设计行业目前存在巨大争议问题逐一分析，还是有一定的效果的。本篇就多年来屋顶、夹层等争议空间的消火栓系统设置上的问题做一个专题探讨。

01

《设施规》3.0.5相关的概念的理解

《设施规》3.0.5规定“在设置室内消火栓的场所内，包括设备层在内的各层均应设置消火栓”，规定来源于《消水规》7.4.3，《消水规》于2014年实施到现在已经接近9年整，但涉及到特殊楼层、特殊空间（包括屋顶）是否设置室内消火栓均一直存在争议，不少项目的屋顶由于没有设置室内消火栓而被判违反强条，不少设计单位，在判断一些低矮楼层是否需要设置消火栓也犹豫不决。之所以存在这样的问题，原因在于对建筑基本概念的不熟悉，对消火栓设置原则缺乏规范和了解。

首先，我们先科普一下建筑基本概念，只有明晰建筑概念才能准确理解规定。但我国的建筑术语标准比较欠缺，很多基本概念仅出现在大学的专业教科书中，大部分设计人员在离开校园之后也失去了对基本概念的掌握，造成实际设计中存在错误的空间概念，进而影响到更多技术人员，产生错误的认识。比如，建筑师经常将屋面写成屋面层（roof level），大部分建筑师很清楚屋面层就是一个面（level）而不是层（Story），但非建筑师往往是来自中文系的卧底，望文生义把屋面当成楼层，成为设计工作中争议不断的根源。下面先将一些基本术语介绍一下：

(1)楼层（Story），是位于楼面上表面和上方楼面上表面或屋面之间的建筑中的一部分。也就是说，建筑中，必须有顶有地的空间，才可能是楼层，无顶有地（屋面、露台等）和有顶无地（吊脚楼、悬挑空间下方等），均不是楼层的概念。有顶有地的空间，如土建风道，也不是楼层的概念。

(2)设备层(mechanical floor):建筑物中专为设置暖通、空调、给水排水和电气等的设备和管道且供人员进入操作的空间层(《建筑术语》2.5.27)。

(3)架空层(elevated storey):仅有结构支撑而无外围护结构的开敞空间层。(《建筑术语》2.5.28)。

(4)夹层（Mezzanine），任何楼层的地板和天花板之间的一个或多个中间标高楼层，如工厂的管理夹层、剧场的楼座等。除了正常有人员使用的夹层外，建筑中，经常存在一些非事故需要没有人员进入的夹层空间，如管道夹层、防渗水夹层、保温夹层、防爆夹层、技术夹层、通风夹层等等，但这些空间中文上也称夹层，但有些不是正常使用的Mezzanine的概念，仅仅是一个围护结构物。大多数情况下夹层不计入建筑的层数。

(5)停车场（parking lot），停放机动车或非机动车的露天场地(《建筑术语》2.5.13)。

(6)阁楼、顶楼（attic），在顶楼的天花梁与屋面椽条之间的空间。我国一般称为闷顶层或通风屋顶，GB/T50155-2015《供暖通风与空气调节术语标准》将通风屋顶定义为屋顶夹层：使空气在屋顶夹层内流通，以减少太阳辐射影响的屋顶。

(7)层高（story height），建筑物各楼层之间以楼、地面面层（完成面）计算的垂直距离。对于平屋面，屋顶层的层高是指该层横面面层（完成面）至平屋面的结构面层（上表面）的高度；对于坡屋面，屋顶层的层高是指该层楼面面层（完成面）至坡屋面的结构面层（上表面）与外墙外皮延长线的交点计算的垂直距离。(《建筑术语》2.4.29)。

(8)屋顶层，屋顶层是一个不严谨的文字概念，一般情况下很少使用，常用阁楼、顶楼、闷顶层、通风屋顶，有人使用功能的屋顶层一般也按具体层数称谓，口语也有称之为“顶楼”的，英语中常用的叫法是attic和penthouse（顶层豪华公寓；阁楼套房），IBC对penthouse进行定义，特指指封闭的、无人的屋顶结构空间，可用于遮蔽机械和电气设备，罐，电梯和相关机器，和竖井开口。我国在建筑专业上对屋顶层的定义和通用理解（源于大学教程），是指屋面板下的楼层(《建筑术语》2.4.29)，与国外也是基本一致的。

(9)屋顶花园（roof garden），种植花草的上人屋面。(《建筑术语》2.5.34)

(10)屋盖、屋顶（roof；roof system），建筑物顶部起遮盖作用的围护部件。(《建筑术语》2.6.6)。一般情况下，屋面是指屋盖的表面。

02

建筑室内空间灭火设施设置需求及可行性分析

具备消防员进入条件且有灭火需要的楼层，均应设置消火栓；具备人员进入条件且有灭火需要的楼层，均应设置灭火器，这是消火栓、灭火器楼层设置基本原则，看起来象一句废话，但这句废话让整个设计行业晕头转向了很多年，至今也没有将这句废话理解透彻。为方便叙述，下面将室消火栓、灭火器统称为灭火设施。

(1)所有楼层需要设置灭火设施，与是否计入建筑层数无关，比如，体育馆的看台夹层，地下室各楼层均不计入楼层数量，但这些是正常使用的空间，包括有人员使用功能的夹层，不论是否是楼层的概念，均应配置灭火设施。如通风屋顶改建成penthouse，需要增设灭火设施。

(2)不能正常行走（净高不足）的结构空腔、管道夹层（图1）、防渗水夹层、保温夹层、防爆夹层、技术夹层、通风夹层无需配置灭火设施。过去经常出现梁下只有500高的夹层被要求设置消火栓的审查意见，原因不是不清楚设置后也不能用，但为了避开或许存在的责任提出自己都认为是奇葩的意见，近几年这种情况有所好转。

图1：住宅塔楼下部的管道转换层

(3)能正常行走（足够高度）的结构空腔、隔振层、管道夹层、防渗水夹层、保温夹层、防爆夹层、通风夹层无需配置灭火设施。这些夹层基本上是完全封闭的空间（最多有一个检修门），这种空间均为封闭、半封闭的设施及场所，或长期不用的设施或通风不畅的场所，是建筑中的受限空间。进入受限空间，需要配套受限空间作业的管理机制和提供安全保护措施，缺乏人员进入这些空间的安全条件，而且也无需进入，这些空间基本上没有可燃物，即使有可燃物也在密闭环境不能燃烧，即使燃烧很快自行熄灭。因此，这些空间无需设置灭火设施，但是这种情况配置灭火设施目前还相当多，一些地方的指南，仅仅允许层高1800mm以下的空间无需配置。

(4)洁净车间可通行的上、下技术夹层应设置室内消火栓（GB50073-2013《洁净厂房设计规范》可通行的上、下技术夹层应设置室内消火栓（7.4.3）。原因是“洁净用房生产层设施设备较多，原辅料、成品、半成品较多，生产中经常使用多种有火灾危险的物料；上下技术夹层内，物料管道多，易燃易爆介质多，物料管道与风管、电缆桥架等错综复杂。为确保生产层和上下技术夹层的安全，按生产火灾危险性分类设置消火栓是完全必要的”（GB50687-2011《食品工业洁净用房建筑技术规范》8.4.2）

(5)设备层与管道层的区别，为何设备层需要设置灭火设施，而管道层不需要？

(6)从上面的术语看出，设备层与管道层的根本区别在于有没有“且供人员进入操作”，建筑设备用房，需要定期巡检，每日、每周需要巡检不同的内容，每周、每月、每季度、每年度需要进行相关的测试，还有时不时的修理工作，因此，设备层是人员正常使用的楼层，管道层仅仅是管道敷设空间的包封构筑物，因此在设置消防设施上有本质上的区别。

(7)通风夹层，甚至24小时通风，除了排烟、排废气夹层外，空气质量及空间环境均满足人员进入和使用要求，为什么无需设置？原因是通风夹层没有需要，完全没有可燃物的通风夹层不存在火灾，排烟夹层是火灾时用于排烟的通道之一，里面要设置灭火设施且让人员进入的想法可以用于相声表演以博一笑。甲乙类易燃易爆气体管道进入建筑，需要设置通风管道夹层且24小时不停通风，夹层内存在气体泄漏可能，存在可燃物，也不需要设置灭火设施，甲乙类场所不是考虑如何灭火，是考虑如何泄爆和逃命。

03

室外空间室内灭火设施设置分析

上面说过，屋顶（或图面称屋面层）和露台不是楼层概念，不需要执行《设施规》3.0.5，而且，一直以来，屋顶和露台也基本上没有设置灭火设施的设计，直到《消水规》实施，出现了不少被判违反《消水规》7.4.3强条的情况，也出现了不少在屋面设置灭火设施的设计。这种情况不少是属于误判或者是笔者常说的“1+1=6”设计原则（本来1+1=2，但担心万一碰到认为1+1=3的主管人员审查，甚至认为1+1=5的人员抽查而判违反强条，而采取的极其保守甚至花钱干坏事的设计方法）。

(1)一般情况下，屋顶和露台无需设置试验消火栓以外的消火栓。只要屋顶设备房占用面积不大于1/4，屋顶就不是屋顶层的概念，屋顶设备房占地面积大于1/4，是实际上的屋顶层而不是屋顶，当然，这种屋顶层或许还存在大面积的露台，仅需要在设备房区域配置消火栓。而无论是屋顶还是屋顶层，设备房均需要配置灭火器。

(2)屋顶，是消防员开始灭火进攻的基地、桥头堡和战壕，需提供桥头堡消火栓。

试验消火栓的功能不止是试验，30年前笔者还在上学，老师就告诉我们两个功能，另一个功能是给消防员自上往下打开灭火通道而使用的。但遗憾的是这个说法，后来在整个行业（包括教科书）消失了，基本上就只听到一种声音：仅用于试验。直到笔者在设计国外项目，接触到NFPA标准，才发现国外一直坚持这样的理念和设计，甚至，没有通往屋面楼梯间，仅有人孔的屋顶，即使是严寒地区，也必须设置室内消火栓［1］（图2来自NFPA14）。

图2：NFPA的不上人屋顶防冻室内消火栓

过去的建筑规模小，往往就只有1~2个楼梯间，因此，屋顶的试验栓兼用桥头堡消火栓就基本够了，国外的消防员消火栓仅需要在楼梯间配置，所以要求每个楼梯间的屋顶或最高休息平台需要设置消火栓，才能在每个楼梯间提供了桥头堡消火栓。我们现在若仅利用试验栓是不够的，笔者倡议屋顶每个楼梯间出入口（包括人孔）附近，或者最高楼梯休息平台，若没有试验栓至少需要增设专用的桥头堡消火栓。

同样，裙楼屋顶也是向裙楼进攻的战壕，笔者也倡议宜在屋顶楼梯间设置消火栓。

(3)有可燃物的屋顶和露台，需要设置灭火设施！

屋顶和露台虽然不是楼层的概念，也不是室内空间，但也有使用功能和可燃物的情况下，应严格按照室内楼层要求，配置灭火设施。

理由不用说，下面介绍一些需要配置灭火设施的情况：

1)工业建筑屋顶，经常被使用作为露天设备场所，例如冷却塔、风机、废气处理设备、空压机等，甚至在屋顶设置自动化物流通道、轨道，不是楼层，等同于楼层，因此必须按楼层要求配置灭火设施。

2)民用建筑中设置冷却塔的屋顶。行业建筑的冷却塔，除了备用机组外基本全年运行，发生火灾可能性小，民用建筑冷却塔主要用在空调，非空调季节没有使用，特别容易发生火灾，NFPA甚至要求冷却塔设置自动喷水灭火系统。

3)存在大型屋顶或裙楼屋顶绿化。大型绿化植物在秋天干枯，屋顶变成大型“草料场”，容易发生火灾。IBC、IFC规定：拥有屋顶花园或景观屋顶并配备了竖管系统的建筑物，其竖管系统应延伸至屋顶花园或景观屋顶所在的屋顶（图3）。

图3：绿化屋顶需设置竖管系统（室内消火栓系统）

露台、裙楼屋顶存在绿化时，同样需要配置室内灭火设施，但裙楼屋顶兼作为消防车道，或消防登高场地，且配置室外消火栓的情况，允许按照室外场地的情况仅考虑室外消防给水而不需要配置室内消防设施。

美国基本是处在温带及以北，植物普遍具备季节性，因此其规定没有例外。但我国还有大量的热带地区，种植植物为热带植物，没有四季变化，就是春天落叶，其落叶仍然含有大量的水分，基本不具备可燃性，因此，对于闽南、两广沿海、海南等地，允许绿化屋面不设置灭火设施。

4)露台、（裙楼）屋顶作为露天停车场的情况，也需要配置室内灭火设施。

虽然相关规范仅要求停车场配置室外消防给水系统和灭火器，但作为建筑屋顶、露台难以设置室外消防给水，应允许采用室内消火栓系统代替室外消防。当然，消防车能够到达（车道满足尺寸及荷载要求）且配置室外消火栓的裙楼屋顶停车场，允许不设室内消火栓。室外消火栓的设置也需要满足相关要求［2］。

5)设置太阳能光伏发电设施的屋顶

太阳能光伏发电设施，火灾发生频率大（图4~6），德国的一项Assessing Fire Risks in Photovoltaic Systems and Developing Safety Concepts for Risk Minimization报告显示,在安装的170万块光伏组件中，发生了430起与组件相关的火灾，其中210起由光伏系统本身所引起的。我国也发生过多次的光伏电站火灾。因此，利用建筑屋顶布置光伏电站，屋顶应设置室内消火栓，而且，一些发电设备，电压超过600V，存在电击可能。这种情况，应配置喷雾水枪，屋顶消火栓栓口设计压力也宜抬高到0.7MPA以上。

图4：美国MELISSA地区某户用光伏电站着火（2022年5月）

图5：美国乔治王子县某工业建筑光伏电站着火（2022年6月）

图6：悉尼一家制药厂屋顶电池板着火（2022年10月）

太阳能光伏发电设施不宜配置灭火器，一是使用灭火器不安全，可能产生电击伤害，二是使用灭火器没法持续，作用小。三是光伏设施常设置在高于头顶的位置，灭火难以操作。

04

屋顶消防设施设置需要注意的问题

(1)是否需要两支水枪到达任何位置？

何止两支水枪到达，实际火灾甚至需要5、6支水枪到达同一区域，但是除了中国需要密密麻麻布置消火栓以外，其他大部分国家，仅需要在楼梯间设置消防员使用消火栓。保护半径也长，如美国允许61m，栓口压力最小0.70MPa，可以使用多卷水龙带，因此，楼梯间不同楼层的消火栓都可以集中到某一层的某一点，屋顶亦然，尤其是屋顶火灾，很难蔓延到其他楼层（一般往上蔓延），所以，楼梯间每层设置消火栓，屋顶没必要再密密麻麻布置，当然，这是技术可行性探讨，国内有很多非技术因素。保守就两支水枪到达。

(2)屋顶、露台等露天设置的室内消火栓、灭火器，应考虑防冻、防晒、防高温、防雨、防锈等问题。

尽量设置在楼梯间、设备房过道等室内空间，确实需要露天设置时，寒冷地区消火栓的设置可参考图2，并采用栓箱分离做法，消火栓箱应配置水带和水枪，太阳能屋顶还需要配置水雾水枪，建议参考室外消火栓水带箱的做法，达到防晒、防高温、防雨、防锈等问题（图7），热带沿海地区，允许室内消火栓直接屋顶设置，但也宜栓箱分离，做法同上。灭火器不宜露天，距离较远是可采用推车式。确实需要露天配置时，仅限于南方。