Пожарная безопасность высотных зданий

Небоскребы - объекты высокой пожароопасности

Программой "Новое кольцо Москвы" определено до 2015 года построить 60 высотных многофункциональных комплексов в срединном и периферийном поясах города. Средняя высота небоскребов будет составлять 35 этажей, то есть около 75 м. Новые МГСН "Многофункциональные высотные здания и комплексы" будут распространяться на отдельно стоящие или находящиеся внутри многофункциональных комплексов здания высотой от 50 до 400 м.

Высотные здания в силу своей специфики имеют большую степень потенциальной пожарной опасности в сравнении со зданиями нормальной этажности. В таблице 1 представлены краткие сведения о пожарах в высотных зданиях городов мира, которые показывают чрезвычайную опасность огня для жизни людей и пожарных-спасателей.
 

Пожарная опасность для людей, находящихся в высотных зданиях, усиливается тем, что в отличие от малоэтажных домов сильно затрудняется эвакуация, а также возрастает сложность борьбы с пожарами.

Основные причины трагических последствий при пожарах в высотных зданиях - блокирование путей эвакуации продуктами горения и огнем.

Для высотных зданий характерны быстрое развитие пожара по вертикали и большая сложность обеспечения эвакуации и спасательных работ. Продукты горения заполняют эвакуационные выходы, лифтовые шахты, лестничные клетки. Скорость 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. Наиболее интенсивно происходит задымление верхних этажей, где разведка пожара, спасение людей и подача средств тушения весьма затруднены. Помимо того, при пожаре часто выходит из строя лифтовое оборудование и системы противопожарной защиты.

Анализ последствий пожаров в небоскребах, построенных в конце ХХ века, а также пожар Всемирного торгового центра в Нью-Йорке после террористической атаки 11 сентября 2001 года, показали, что факторами, способствующими трагическому развитию событий, являлись:

• низкая огнестойкость строительных конструкций и инженерного оборудования, особенно металлических балок и ферм;
• наличие больших внутренних объемов, неразделенных противопожарными преградами;
• небольшое количество лестничных клеток и небольшая ширина лестниц для эвакуации;
• наличие многочисленных проходок в стенах и перекрытиях для кондиционирования, электрооборудования и других технологических нужд;
• отсутствие эвакуационных планов при авариях и пожарах;
• устройство подвесных потолков;
• много сгораемого оборудования, мебели, облицовки.

Эти факторы, а также многолюдность помещений, вынуждают относить высотные многофункциональные здания к объектам повышенного внимания со стороны проектировщиков и надзорных органов.

На основе представленной в данной статье концепции обеспечения пожарной безопасности сотрудники Всероссийского научно-исследовательского института противопожарной обороны МЧС России под руководством профессора И.А. Болодьяна разработали раздел "Противопожарные мероприятия" для Московских государственных строительных норм "Многофункциональные высотные здания и комплексы". Раздел содержит обязательные требования к техническим условиям на проектирование противопожарной защиты многофункциональных высотных зданий и комплексов высотой от 50 м, а при наличии жилой части - от 75 м.

Указанные требования являются дополнительными по отношению к действующим нормативным документам (СНиП 21-01-97*, СНиП 2.07.01-89*, СНиП 31-01-2003, СНиП 2.08.02-89*, МГСН 1.01-99 (ТСН 30-304-2000) и др.) и учитывают специфику высотных зданий. Концепция формирования общих требований к системе обеспечения пожарной безопасности высотных зданий определяется базовыми принципами, сформулированными в ГОСТ 12.1.004-91 "Пожарная безопасность. Общие требования" и СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений".
 

Безопасность людей

Требования по обеспечению безопасности людей являются приоритетными в комплексе мероприятий пожарной безопасности высотных зданий. Уровень пожарной безопасности людей должен соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.004-91 и подтверждаться расчетным путем для согласованных сценариев возможного пожара. Для обеспечения эвакуации людей предусмотрен комплекс требований к объемно-планировочным, эргономическим, конструктивным, инженерно-техническим и организационным решениям.

Требования к путям эвакуации в высотных зданиях следует предъявлять более жесткие, чем в обычных зданиях. Поскольку эвакуация при пожаре на больших высотах через оконные проемы невозможна в силу отсутствия соответствующей спасательной техники, необходимо предусматривать быстрый доступ к эвакуационным путям внутри здания.

В высотных зданиях основными путями эвакуации являются лестницы, которые позволяют людям выйти наружу.

Лестницы в сочетании с пожарными лифтами представляют собой безопасные пути доступа пожарных и спасателей к месту возгорания. Объемно-планировочными решениями высотных зданий предусмотрено, что:

• эвакуационные выходы с этажей различных пожарных отсеков следует предусматривать в незадымляемые лестничные клетки. Выходы из всех лестничных клеток должны быть непосредственно наружу вне зон риска;
• все незадымляемые лестничные клетки должны иметь выходы на покрытие. Двери выходов на покрытие следует предусматривать противопожарными 1-го типа;
• эвакуационным следует считать выход на плоскую эксплуатируемую кровлю, по которой возможен проход к другой лестничной клетке. При этом ширина прохода должна составлять не менее двух метров;
• при определении параметров путей эвакуации расчетное количество людей в здании или помещении необходимо увеличивать против проектной вместимости в 1,25 раза (за исключением зрелищных, учебных и других помещений с регламентируемым количеством мест);
• расстояние от дверей квартир до ближайшего эвакуационного выхода должно быть не более 12 м.

Лестничные клетки и особенно выходы следует проектировать с учетом быстрого удаления дыма и недопущения в них опасных факторов пожара. Для высотных зданий наличие двух пожарных лестниц является обязательным.

Небоскребы должны быть оснащены средствами индивидуальной защиты людей. Причем обоснованность и порядок оснащения нужно подтверждать расчетом.

Особые требования предъявляются к используемым строительным материалам, материалам, из которых изготовлена мебель и интерьер. Например, отделка стен, потолков и покрытие полов на путях эвакуации, а также в лифтовых холлах, вестибюлях, технических этажах должны быть из негорючих материалов, материалы мебели и интерьера не должны быть легковоспламеняемыми согласно требованиям НПБ-257-02.

Для обеспечения спасательных работ и пожаротушения в высотных зданиях предусмотрено: устройство пожарных лифтов; устройство наземных вертолетных площадок и/или устройство площадок для вертолетов и спасательных кабин на покрытии здания; устройство пожаробезопасных зон; оснащение зданий индивидуальными и коллективными средствами спасения; оснащение объектового пункта пожаротушения.
 

Объемно-планировочные решения

Для предотвращения развития пожара в небоскребах предусматривают комплекс мероприятий по ограничению площади, интенсивности и продолжительности горения. Объемно-планировочные решения включают в себя:

• деление здания по вертикали и горизонтали на пожарные отсеки, ограничение площади и высоты отсеков;
• ограничение высоты расположения помещений, тушение пожара в которых затруднено, а также выделение указанных помещений противопожарными преградами;
• ограничение количества шахт лифтов, пересекающих границы пожарных отсеков, а также ограничение связи с шахтами лифтов подземных и надземных этажей;
• деление здания противопожарными преградами, которые блокируют распространение пожара за пределы помещений, между группами помещений различной функциональной пожарной опасности, между этажами и секциями, а также между пожарными отсеками.

Деление высотных зданий на пожарные отсеки по вертикали предлагается осуществлять противопожарными перекрытиями, по горизонтали - противопожарными стенами. Жилая часть здания должна иметь самостоятельные выходы и быть отделена от помещений иного функционального назначения противопожарными стенами и перекрытиями. Наибольшая площадь надземного этажа между противопожарными стенами - площадь пожарного отсека - должна быть не более 1500 м2 (для гостиниц), не более 2000 м2 (для жилых помещений), не более 2500 м2 в остальных случаях.

Высота каждого пожарного отсека надземной части здания не должна превышать 50 м (16 этажей). Например, 32-этажное здание должно иметь два пожарных отсека по 16 этажей: первый отсек включает в себя первые 16 этажей, второй отсек - с 17 по 32 этажи.

При размещении помещений различной функциональной пожарной опасности внутри пожарного отсека и здания необходимо учитывать, что:

• вместимость помещений общественного назначения, расположенных на высоте более 50 м, не должна превышать 100 человек;
• при размещении в составе зданий на высоте более 50 м ресторанов, кафе, варьете и других общественных помещений 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;
• атриумы нужно предусматривать не выше нижнего надземного пожарного отсека.

Количество шахт лифтов, пересекающих все пожарные отсеки, а также любую группу последовательно расположенных отсеков, должно быть минимально-необходимым (с учетом обеспечения всех технологических требований). Выходы из лифтов на этажах (кроме выходящих в вестибюль на первом этаже) следует предусматривать через лифтовые холлы.

Лифтовые холлы должны отделяться от примыкающих коридоров и помещений противопожарными перегородками.

Шахты лифтов, пересекающие пожарные отсеки, не допускается размещать смежными с помещениями, относящимися к зоне риска, то есть такими, где наиболее вероятны чрезвычайные ситуации или террористические действия. Оси дверных проемов лифтовых холлов и шахт лифтов, располагаемых около зон риска, должны располагаться под углом не менее 90 градусов.
 

Конструктивные решения

Для снижения пожарной опасности небоскребов необходимо соблюдать следующие требования к конструкциям:

• основные несущие конструкции при свободном развитии пожара должны сохранять огнестойкость согласно требованиям, представленным в таблице 2;
• исключить прогрессирующее обрушение при потере огнестойкости отдельных несущих строительных конструкций (в течение времени эвакуации и проведения спасательных работ), в том числе при пожарах, вызванных чрезвычайными ситуациями и террористическими действиями;
• обеспечить дополнительную защиту лестничных клеток, пожаробезопасных зон и пожарных укрытий;
• обеспечить защиту дверных проемов помещений, выходящих на пути эвакуации, а также входных тамбуров незадымляемых лестничных клеток и лифтовых холлов противопожарными дверями.

Требованиями предусмотрено, что двери выходов из офисов, контор, номеров гостиниц, жилых помещений на пути эвакуации должны быть противопожарными 1-го типа. Выходы из комплекса бани сухого жара в коридоры должны быть через тамбур-шлюзы 1-го типа.

Двери, люки и другие заполнения проемов в конструкциях с нормируемым пределом огнестойкости должны быть противопожарными. Огнестойкость дверей должна составлять EI 90 для конструкций, имеющих предел огнестойкости REI (EI) >= 90, и EI 60 в остальных случаях.

Двери и люки коммуникационных шахт должны быть противопожарными 1-го типа. В коммуникационных шахтах, предназначенных только для трубопроводов водоснабжения и канализации с применением труб из негорючих материалов и с уплотнением узлов их пересечения с перекрытиями негорючими материалами, допускается применять противопожарные двери 2-го типа.
 

Защита от дыма

Интенсивность распространения продуктов горения при пожарах существенно возрастает в высотных зданиях, что требует применения эффективной противодымной защиты. В составе противодымной защиты должны быть предусмотрены:

• автономные, автоматически и дистанционно управляемые системы приточно-вытяжной противодымной вентиляции;
• конструкции и оборудование с техническими характеристиками, требуемыми строительными нормами;
• средства управления, обеспечивающие расчетные режимы совместного действия систем противодымной вентиляции в заданной последовательности и требуемом сочетании, в зависимости от различных пожароопасных ситуаций, определяемых местом возникновения пожара (расположением горящего помещения).

Автономность систем противодымной вентиляции обусловлена необходимостью защиты каждого из выделенных в строительной части пожарных отсеков.

Для систем вытяжной противодымной вентиляции предусмотрено выполнение следующих основных функций:

• принудительное удаление продуктов горения из коридоров, холлов и галерей вне зависимости от наличия их естественного освещения;
• принудительное удаление продуктов горения из помещений с массовым пребыванием людей, а также из атриумов (пассажей), закрытых помещений хранения автомобилей, изолированных рамп подземно-надземных автостоянок, тоннелей.

Поэтажные входы в незадымляемые лестничные клетки типа Н2 с надземных уровней должны быть предусмотрены через тамбур-шлюзы, защищаемые автономными системами приточной противодымной вентиляции. Для защиты от задымления лифтовых шахт допускается применение автономных систем приточной противодымной вентиляции, обеспечивающих подачу наружного воздуха с созданием избыточного давления в лифтовых холлах (лифтовом холле на этаже пожара). При выходах из лифтов в помещения подземных автостоянок требуется устройство двойных, последовательно расположенных тамбур-шлюзов, каждый из которых подлежит защите автономной системой приточной противодымной вентиляции.

Для возмещения объемов удаляемых продуктов горения из атриумов (пассажей) и изолированных рамп автостоянок необходимо предусматривать подачу наружного воздуха в нижнюю часть защищаемых объемов.

При определении расчетных параметров систем приточно-вытяжной противодымной вентиляции следует обеспечивать дисбаланс расходов по притоку и вытяжке не более 30% для обслуживаемых (защищаемых) помещений.

Периодичность проверок при проведении технического обслуживания противодымной защиты должна приниматься в соответствии с инструкциями по эксплуатации, но не реже двух раз в год.
 

Организационно-технические мероприятия

Специфика высотных зданий требует, чтобы ликвидация возгораний и локализация пожара происходили до прибытия пожарных подразделений. Это достигается за счет срабатывания систем автоматического пожаротушения и действий специально подготовленного персонала с использованием первичных средств пожаротушения и внутреннего противопожарного водопровода. В этих целях для каждого высотного здания должны быть разработаны и согласованы с Государственной противопожарной службой (ГПС) оперативные планы пожаротушения для стадий строительства и эксплуатации здания. Составной частью этих планов должен быть порядок действий строителей и персонала на случай возникновения пожара. Причем на периоды временной неработоспособности основных систем противопожарной защиты следует предусматривать дополнительные мероприятия по обеспечению пожарной безопасности.

Для систем противопожарной защиты необходимо предусмотреть комплекс мероприятий по защите от криминальных действий (вандализма, террористических действий и т. д.).
 

Расчет вместо норм

Практика показала, что для обеспечения высокого уровня пожарной безопасности высотных зданий целесообразно разрабатывать специальные технические условия на проектирование систем их противопожарной защиты, которые позволяют учесть технологические, архитектурные и другие специфические особенности объекта. Опыт проектирования и строительства высотных комплексов в Москве в рамках программы "Новое кольцо Москвы" подтвердил подобный подход. Уже построен и готов к сдаче ряд высотных зданий - жилой комплекс "Эдельвейс" на Давыдковской улице, 50-этажный комплекс "Вертикаль" на Ленинском проспекте, комплекс "Континенталь" на проспекте Маршала Жукова и другие.

Для определения количественных показателей и параметров систем противопожарной защиты, которые не регламентируются в разделе "Противопожарные мероприятия" МГСН, предусмотрен гибкий подход.

Гибкий подход позволяет рассчитать количественные показатели и параметры систем противопожарной защиты на основе согласованных сценариев развития пожара.

Для этих целей предлагается реализация следующего комплекса основных расчетов для обоснования требований пожарной безопасности высотных зданий (в рамках каждого из согласованных сценариев пожара):

• расчет опасных факторов пожара на фасадах здания для оценки возможности использования незадымляемых лестничных клеток H1 при эвакуации;
• расчет параметров воздушной среды в зоне покрытия здания для оценки возможности использования вертолетной техники для спасения людей и формирования требований к средствам защиты людей, находящихся на покрытии;
• расчет огнестойкости конструкций здания для оценки несущей способности отдельных элементов и конструктивной системы в целом;
• расчет динамики развития опасных факторов пожара, а также временных интервалов эвакуации и спасательных работ для разработки алгоритма эвакуации, плана спасательных работ и оценки уровня безопасности людей;
• расчет зон распространения опасных факторов пожара за пределы здания, в том числе при его обрушении.

Поскольку выполнение требований пожарной безопасности является составной частью проектирования, важно консультирование архитекторов и проектировщиков со специалистами и экспертами по пожарной безопасности. Опыт мирового проектирования и строительства высотных зданий показывает необходимость привлечения в состав команды проектировщиков специалиста по вопросам пожарной безопасности на всех этапах строительства.

Таблица 2. Пределы огнестойкости основных строительных конструкций высотных зданий