Пожаробезопасность высотных зданий
На прошедшей в апреле 2006 года в Москве Международной конференции, посвященной вопросам высотного строительства, глава Москомархитектуры Александр Кузьмин отметил, что в ближайшие годы в российской столице может быть построено 140 высотных зданий. Это будет происходить в соответствии с принятой московским правительством градостроительной программой «Новое кольцо Москвы».
Однако реализация таких проектов сопряжена с необходимостью решения комплекса задач по обеспечению безопасности каждого высотного объекта. Не секрет, что с увеличением размеров любого строительного сооружения повышается вероятность возникновения ситуаций, опасных для жизни людей и целостности здания. Высотное здание является технологически сложным строительным объектом. Поэтому его проектирование требует учета влияния множества различных факторов. Так, определяются ветровые воздействия (с помощью специального оборудования для продувания макетов зданий), оценивается климатический фон (на основании многолетних исследований изменения температуры), решаются задачи энергоэффективности (оптимизации удельного расхода энергии), выполняются комплексные геологические исследования. Особое внимание уделяется вопросам обеспечения комплексной пожаробезопасности высотных строений. Специфика высотных комплексов существенно ограничивает методы и средства борьбы с пожаром, а также затрудняет эвакуацию людей. Все это выдвигает проектировщикам качественно новые требования, которые вкратце будут проанализированы в этой статье.
Нормативное регулирование
Долгое время нормативная база высотного строительства в России оставалась непроработанной — ее развитие затормозилось еще в эпоху знаменитых «сталинских высоток». Однако необходимость реализации новых проектов высотных зданий в Москве потребовала разработки современных требований, в том числе и в сфере пожарной безопасности. Итогом совместной работы ФГУ ВНИИПО и УГПН МЧС России стали МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы», принятые в 2005 году. Важной частью новых строительных норм является раздел «Противопожарные мероприятия», в котором перечислены основные требования к обеспечению противопожарной защиты высотных зданий. Разумеется, при разработке проекта должны учитываться и более общие документы: ГОСТ 12.1.004 «Пожарная безопасность» и СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Надо сказать, любой проект высотного здания, прежде чем быть воплощенным, проходит тщательную проверку на соответствие существующим нормативным документам. В столице этим занимается Мосгосэкспертиза. Специалисты этого учреждения выделяют следующие основные ошибки в проектировании высотных зданий, повышающие их пожарную опасность:
• использование конструкционных материалов с низкой степенью огнестойкости;
• отсутствие противопожарных преград;
• ошибочная компоновка инженерных систем;
• отсутствие в инженерных системах принципов независимости и резервирования;
• высокая концентрация легкосгораемых материалов.
Какие же современные методы снижения пожароопасности есть в арсенале проектировщика?
Активная и пассивная ППЗ
Регламентируемые в нормативной документации методы и средства борьбы с пожаром можно разделить на две категории: на активную и пассивную противопожарную защиту (ППЗ). Активная ППЗ представляет собой набор технических средств, предназначенных для оперативного обнаружения и устранения очагов возгорания. Классифицировать средства активной ППЗ можно на внутренние и внешние. В состав внутренней активной ППЗ высотных зданий входят:
— система оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ);
— система аварийного поддержания температуры (АПТ);
— автоматические установки пожаротушения (АУПТ);
— система автоматической пожарной сигнализации (АПС);
— средства противодымной защиты (ПДЗ).
Согласно нормативным требованиям, водяными АУПТ должны быть оборудованы помещения, холлы, пути эвакуации и т.д. Причем размещать оросители следует так, чтобы гарантировать защиту оконных проемов и дверей, выходящих в коридор. Кроме того, к зданиям высотой более 100 м предъявляются требования не только по подпору воздуха (созданию избыточного давления) в шахтах лифтов и по дымоудалению с этажей посредством ПДЗ, но и по использованию незадымляемых лестничных клеток. Это обусловлено статистикой: системы подпора воздуха и дымоудаления эффективно срабатывают всего в 6-7% случаев. Хочется отметить, что по России в среднем ежегодно происходит около 2-3 тыс. пожаров в зданиях, оснащенных средствами активной ППЗ. При этом системы активной защиты были задействованы примерно в 50% случаев. Если же говорить об аэрозольных установках пожаротушения, то они сработали только в 20-30% случаев. Поэтому наличие в системах пожаробезопасности высотных строений автономных дымовых датчиков, а также устройств защитного отключения просто необходимо. Кроме внутренней активной ППЗ, высотные здания должны быть обеспечены внешними средствами активной защиты. В основном это разного рода пожарная техника: подъемники, высотные автолестницы, площадки на крыше для спасательных вертолетов и т.п. В отличие от активной ППЗ, основная задача пассивной ППЗ состоит не в устранении пожара, а в его предотвращении или же ограничении распространения. В первую очередь, пассивная ППЗ высотных зданий достигается путем широкого применения негорючих материалов, повышающих предел огнестойкости различных строительных конструкций. Во всех случаях их применение регулируется нормативными документами. Так, согласно требованиям НПБ-257-02, отделка стен, потолков и покрытий полов в направлениях эвакуации производится из негорючих материалов. Еще одним из компонентов обеспечения пассивной ППЗ являются противопожарные преграды. Они представляют собой конструкции, предназначенные для ограничения распространения пожара и продуктов горения. Основные виды противопожарных преград — это противопожарные стены, перегородки, перекрытия, клапаны, зоны и т.д.
Несущие и ограждающие конструкции
Степень надежности высотных объектов в немалой степени определяется способностью несущих конструкций сопротивляться воздействию высоких температур, то есть таким параметром, как предел огнестойкости. На сегодня установлены следующие значения пределов: для зданий высотой до 100 м — 3 часа, для более высоких зданий — 4 часа (в европейских нормах — 3 часа). Несущий каркас высотных зданий сейчас чаще всего проектируется из монолитного железобетона, что делает здание массивнее, но намного устойчивее, чем при использовании металлического каркаса. Как отметил Александр Кузьмин: «Если небоскреб, то только железобетонный. Металлоконструкции не обладают достаточным запасом прочности. Если бы нью-йоркские близнецы строились из бетона, последствия 11 сентября были бы не столь трагичными».
Известно, что физические свойства бетона существенно изменяются с увеличением температуры. Так, при температуре 150°С возникают внутренние трещины. В интервале от 200° до 250°С происходит взрывное отслаивание бетона. А полная потеря прочности бетона и несущей способности конструкции происходит при 380°С. Поэтому обеспечение высокой степени огнестойкости бетонных сооружений считается одной из первоочередных задач обеспечения пожаробезопасности высотных комплексов. Для увеличения степени пассивной ППЗ строительных конструкций используются такие способы повышения огнестойкости, как нанесение на железобетонные конструкции огнезащитных составов (штукатурка, лаки, краски, прошедшие сертификацию ГУ ГПС МЧС России) и обетонирование. Метод обетонирования заключается в увеличении толщины бетона. Недостаток данного метода состоит в высокой прочности связи бетонного покрытия с защищаемой поверхностью конструкции, что в случае возникновения наружных трещин может привести к их распространению на несущий материал (железобетон).
Защита коммуникаций
Традиционно слабым местом высотных зданий считаются многочисленные внутренние инженерные коммуникации — вентиляционные шахты и каналы, силовые и телефонные линии, трубопроводы различного назначения. Так, изоляционная оболочка электрических кабелей системы электроснабжения и освещения изготавливается в основном из поливинилхлорида (ПВХ) или резины. Горючая оболочка кабеля может стать источником пожара и причиной его дальнейшего распространения в случае появления внешнего источника возгорания или воспламенения оболочки кабеля из-за короткого замыкания. Учитывая то, что коммуникации буквально пронзают здание снизу доверху, их возгорание приводит к стремительному распространению огня по всей высоте здания. Поэтому данные коммуникации нуждаются в очень тщательной защите от огня. Для повышения пожарной безопасности используется несколько решений — это монтаж огнезащиты из негорючих материалов (каменная вата, вермикулит, перлит, гипс и т.п.), а также нанесение на поверхность кабелей огнезащитных покрытий и паст. В целях защиты мест прохода электрических кабелей через стены и перекрытия, то есть для предотвращения распространения огня из одного помещения в другое, применяются кабельные проходки (например, «Феникс КП», разработанная в ООО «А+В»). В зависимости от толщины они повышают предел огнестойкости коммуникаций на 45-90 минут. Для огнезащиты воздуховодов и трубопроводов используются как рулонные материалы, так и специальные огнестойкие цилиндры. Например, специалисты компании Rockwool — известного производителя негорючей изоляции — разработали маты WIRED MAT™ из каменной ваты, сертифицированные для огнезащиты инженерных коммуникаций. Такие маты достаточно легко монтируются и не только обладают высокими теплофизическими и механическими показателями, но и способны без потери свойств выдерживать температуру до 1000°C. Менее эффективно применение огнезащитных составов и штукатурок. Ассортимент данной продукции на российском рынке достаточно широк и разнообразен: тонкослойные огнезащитные покрытия Pyroplast, огнезащитная вспучивающаяся краска ОЗК-02, огнезащитная штукатурка «Фиброгейн» и т.д.
Фасадный вопрос
Наиболее часто на высотных зданиях применяются навесные фасадные системы с каменной или металлической облицовкой или же с остеклением. Нормативные документы к таким фасадным системам предъявляют жесткие требования по пожарной безопасности. Игнорирование потенциальной пожароопасности фасадных систем может привести к весьма серьезным последствиям. Подтверждением тому пожар, произошедший 30 мая 2006 г. в 32- этажном комплексе «Транспорт-Тауэр» в Казахстане, в результате которого сгорели кровля и шпиль, а также выгорело до 70% облицовки здания. На отечественном рынке присутствуют более 30 навесных систем как отечественных (например, «Диат» или U-kon), так и западных производителей (Marmoroc, Eurofox и др.). Но далеко не все из них пригодны для использования на высотных зданиях. Прежде всего, согласно современным нормам, навесные фасадные системы допускаются к применению только при наличии выданного официальными органами сертификата и Технического свидетельства ФГУ ФЦС Госстроя России, разрешающего применение в высотных зданиях и на соответствующих высотах. Также эти системы подлежат обязательным пожарным испытаниям (например, в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), в результате которых определяется максимальная высота применения. Каждый компонент навесной системы должен отвечать целому ряду жестких требований. Так, широко распространенные подконструкции из алюминия, который плавится при 600°С, не подходят по параметру огнестойкости для высотного строительства. Поэтому предпочтение здесь отдается коррозионностойкой стали. Особые требования предъявляются к теплоизоляционному слою навесных систем. В случае пожара применение горючих утеплителей способствует стремительному распространению огня и высокотоксичных продуктов горения. Поэтому теплоизоляционные материалы должны не только обладать высокими теплотехническими показателями, но и относиться к классу негорючих.
В качестве негорючей теплоизоляции для навесного вентилируемого фасада специалисты рекомендуют специально разработанные компанией Rockwool плиты из каменной ваты ВЕНТИ БАТТС™ или плиты двойной плотности ВЕНТИ БАТТС Д™. Такой материал применялся при устройстве навесного фасада на «Триумф- Палас» в Москве — самом высоком жилом комплексе Европы. Отдельной проблемой является повышение предела огнестойкости остекленных конструкций, для обычного стекла составляющего всего несколько минут. Наиболее перспективно применение поясов из огнестойкого остекления на высоту этажа через каждые 15-18 м с использованием пожаростойких полимерных пленок. На отечественном рынке данная продукция представлена такими компаниями, как «Фототех», «Гласе», Schuеco (Германия), Reynaers (Бельгия) и др. Особое внимание вопросам обеспечения пожаробезопасности остекленных конструкций следует обращать проектировщикам сплошных остекленных фасадов.
Итак, габаритность, технологическая насыщенность и инновационность высотных зданий существенным образом повышают их потенциальную пожароопасность. Однако существующие технологические разработки и решения при их правильном применении в высотном строительстве позволяют предупреждать возникновение пожароопасных ситуаций, а в случае, если пожар все-таки возникнет, оперативно локализовать его и свести к минимуму возможный ущерб.
Материал предоставлен пресс-службой компании ROCKWOOL Russia
Нормативное регулирование
Долгое время нормативная база высотного строительства в России оставалась непроработанной — ее развитие затормозилось еще в эпоху знаменитых «сталинских высоток». Однако необходимость реализации новых проектов высотных зданий в Москве потребовала разработки современных требований, в том числе и в сфере пожарной безопасности. Итогом совместной работы ФГУ ВНИИПО и УГПН МЧС России стали МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы», принятые в 2005 году. Важной частью новых строительных норм является раздел «Противопожарные мероприятия», в котором перечислены основные требования к обеспечению противопожарной защиты высотных зданий. Разумеется, при разработке проекта должны учитываться и более общие документы: ГОСТ 12.1.004 «Пожарная безопасность» и СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений». Надо сказать, любой проект высотного здания, прежде чем быть воплощенным, проходит тщательную проверку на соответствие существующим нормативным документам. В столице этим занимается Мосгосэкспертиза. Специалисты этого учреждения выделяют следующие основные ошибки в проектировании высотных зданий, повышающие их пожарную опасность:
• использование конструкционных материалов с низкой степенью огнестойкости;
• отсутствие противопожарных преград;
• ошибочная компоновка инженерных систем;
• отсутствие в инженерных системах принципов независимости и резервирования;
• высокая концентрация легкосгораемых материалов.
Какие же современные методы снижения пожароопасности есть в арсенале проектировщика?
Активная и пассивная ППЗ
Регламентируемые в нормативной документации методы и средства борьбы с пожаром можно разделить на две категории: на активную и пассивную противопожарную защиту (ППЗ). Активная ППЗ представляет собой набор технических средств, предназначенных для оперативного обнаружения и устранения очагов возгорания. Классифицировать средства активной ППЗ можно на внутренние и внешние. В состав внутренней активной ППЗ высотных зданий входят:
— система оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ);
— система аварийного поддержания температуры (АПТ);
— автоматические установки пожаротушения (АУПТ);
— система автоматической пожарной сигнализации (АПС);
— средства противодымной защиты (ПДЗ).
Несущие и ограждающие конструкции
Степень надежности высотных объектов в немалой степени определяется способностью несущих конструкций сопротивляться воздействию высоких температур, то есть таким параметром, как предел огнестойкости. На сегодня установлены следующие значения пределов: для зданий высотой до 100 м — 3 часа, для более высоких зданий — 4 часа (в европейских нормах — 3 часа). Несущий каркас высотных зданий сейчас чаще всего проектируется из монолитного железобетона, что делает здание массивнее, но намного устойчивее, чем при использовании металлического каркаса. Как отметил Александр Кузьмин: «Если небоскреб, то только железобетонный. Металлоконструкции не обладают достаточным запасом прочности. Если бы нью-йоркские близнецы строились из бетона, последствия 11 сентября были бы не столь трагичными».
Известно, что физические свойства бетона существенно изменяются с увеличением температуры. Так, при температуре 150°С возникают внутренние трещины. В интервале от 200° до 250°С происходит взрывное отслаивание бетона. А полная потеря прочности бетона и несущей способности конструкции происходит при 380°С. Поэтому обеспечение высокой степени огнестойкости бетонных сооружений считается одной из первоочередных задач обеспечения пожаробезопасности высотных комплексов. Для увеличения степени пассивной ППЗ строительных конструкций используются такие способы повышения огнестойкости, как нанесение на железобетонные конструкции огнезащитных составов (штукатурка, лаки, краски, прошедшие сертификацию ГУ ГПС МЧС России) и обетонирование. Метод обетонирования заключается в увеличении толщины бетона. Недостаток данного метода состоит в высокой прочности связи бетонного покрытия с защищаемой поверхностью конструкции, что в случае возникновения наружных трещин может привести к их распространению на несущий материал (железобетон).
Защита коммуникаций
Традиционно слабым местом высотных зданий считаются многочисленные внутренние инженерные коммуникации — вентиляционные шахты и каналы, силовые и телефонные линии, трубопроводы различного назначения. Так, изоляционная оболочка электрических кабелей системы электроснабжения и освещения изготавливается в основном из поливинилхлорида (ПВХ) или резины. Горючая оболочка кабеля может стать источником пожара и причиной его дальнейшего распространения в случае появления внешнего источника возгорания или воспламенения оболочки кабеля из-за короткого замыкания. Учитывая то, что коммуникации буквально пронзают здание снизу доверху, их возгорание приводит к стремительному распространению огня по всей высоте здания. Поэтому данные коммуникации нуждаются в очень тщательной защите от огня. Для повышения пожарной безопасности используется несколько решений — это монтаж огнезащиты из негорючих материалов (каменная вата, вермикулит, перлит, гипс и т.п.), а также нанесение на поверхность кабелей огнезащитных покрытий и паст. В целях защиты мест прохода электрических кабелей через стены и перекрытия, то есть для предотвращения распространения огня из одного помещения в другое, применяются кабельные проходки (например, «Феникс КП», разработанная в ООО «А+В»). В зависимости от толщины они повышают предел огнестойкости коммуникаций на 45-90 минут. Для огнезащиты воздуховодов и трубопроводов используются как рулонные материалы, так и специальные огнестойкие цилиндры. Например, специалисты компании Rockwool — известного производителя негорючей изоляции — разработали маты WIRED MAT™ из каменной ваты, сертифицированные для огнезащиты инженерных коммуникаций. Такие маты достаточно легко монтируются и не только обладают высокими теплофизическими и механическими показателями, но и способны без потери свойств выдерживать температуру до 1000°C. Менее эффективно применение огнезащитных составов и штукатурок. Ассортимент данной продукции на российском рынке достаточно широк и разнообразен: тонкослойные огнезащитные покрытия Pyroplast, огнезащитная вспучивающаяся краска ОЗК-02, огнезащитная штукатурка «Фиброгейн» и т.д.
Фасадный вопрос
Наиболее часто на высотных зданиях применяются навесные фасадные системы с каменной или металлической облицовкой или же с остеклением. Нормативные документы к таким фасадным системам предъявляют жесткие требования по пожарной безопасности. Игнорирование потенциальной пожароопасности фасадных систем может привести к весьма серьезным последствиям. Подтверждением тому пожар, произошедший 30 мая 2006 г. в 32- этажном комплексе «Транспорт-Тауэр» в Казахстане, в результате которого сгорели кровля и шпиль, а также выгорело до 70% облицовки здания. На отечественном рынке присутствуют более 30 навесных систем как отечественных (например, «Диат» или U-kon), так и западных производителей (Marmoroc, Eurofox и др.). Но далеко не все из них пригодны для использования на высотных зданиях. Прежде всего, согласно современным нормам, навесные фасадные системы допускаются к применению только при наличии выданного официальными органами сертификата и Технического свидетельства ФГУ ФЦС Госстроя России, разрешающего применение в высотных зданиях и на соответствующих высотах. Также эти системы подлежат обязательным пожарным испытаниям (например, в ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко), в результате которых определяется максимальная высота применения. Каждый компонент навесной системы должен отвечать целому ряду жестких требований. Так, широко распространенные подконструкции из алюминия, который плавится при 600°С, не подходят по параметру огнестойкости для высотного строительства. Поэтому предпочтение здесь отдается коррозионностойкой стали. Особые требования предъявляются к теплоизоляционному слою навесных систем. В случае пожара применение горючих утеплителей способствует стремительному распространению огня и высокотоксичных продуктов горения. Поэтому теплоизоляционные материалы должны не только обладать высокими теплотехническими показателями, но и относиться к классу негорючих.
В качестве негорючей теплоизоляции для навесного вентилируемого фасада специалисты рекомендуют специально разработанные компанией Rockwool плиты из каменной ваты ВЕНТИ БАТТС™ или плиты двойной плотности ВЕНТИ БАТТС Д™. Такой материал применялся при устройстве навесного фасада на «Триумф- Палас» в Москве — самом высоком жилом комплексе Европы. Отдельной проблемой является повышение предела огнестойкости остекленных конструкций, для обычного стекла составляющего всего несколько минут. Наиболее перспективно применение поясов из огнестойкого остекления на высоту этажа через каждые 15-18 м с использованием пожаростойких полимерных пленок. На отечественном рынке данная продукция представлена такими компаниями, как «Фототех», «Гласе», Schuеco (Германия), Reynaers (Бельгия) и др. Особое внимание вопросам обеспечения пожаробезопасности остекленных конструкций следует обращать проектировщикам сплошных остекленных фасадов.
Итак, габаритность, технологическая насыщенность и инновационность высотных зданий существенным образом повышают их потенциальную пожароопасность. Однако существующие технологические разработки и решения при их правильном применении в высотном строительстве позволяют предупреждать возникновение пожароопасных ситуаций, а в случае, если пожар все-таки возникнет, оперативно локализовать его и свести к минимуму возможный ущерб.
Материал предоставлен пресс-службой компании ROCKWOOL Russia
Строительство и недвижимость. Статья была опубликована в номере 04 за 2007 год в рубрике проектирование
