人防地下商业建筑防火安全疏散设计

人防地下商业建筑防火安全疏散设计

贺冬柏

香港华艺设计顾问（深圳）有限公司广东深圳518000

摘要:在建筑行业,我国的建造技术和水平都有了很大的提高,大型商业建筑由此应运而生并对经济的发展起着巨大的推动作用。地下商业建筑存在通风不良、无自然光照、出口少、通道长等特殊性,发生火灾后往往因蔓延快、烟雾大,导致人员难以及时疏散,易造成人员伤亡，目前我国多数地下商业建筑一般都按照有关规范进行其防火设计。本文结合某工程的实际情况，对消防安全策略进行了深入研究，并进行了烟气模拟计算和人员疏散模拟分析。

关键词:人防工程；地下商业建筑；防火；安全

前言

近年来,随着我国经济的飞速发展,城市化的不断推进，在建筑领域，建筑科技和建筑技术水平大幅提高，全国各大城市陆续建设了许多规模大、功能全的地下商业建筑。地下商业建筑已经发展成为了组织精密、结构复杂、形态丰富的建筑综合体。与此同时，大规模、大空间、多功能等特点决定了地下商业建筑的火灾危险性和火灾危害性，其火灾隐患大幅提升。因此，对人防地下商业建筑防火安全疏散设计进行分析和总结是必不可少的，以期能为今后地下空间的设计提供一定的指导和借鉴意义。

1工程概况

某人防商业建筑，总建筑面积为42052.09m2。战时设7个二等人员掩蔽部，掩蔽人数6680人。8个物资库，掩蔽物资31000m2。工程抗力级别:防核武器为6级，防常规武器为6级。工程防化级别为二等人员掩蔽部:丙级；物资库:丁级(可停放小汽车100辆)。工程平时功能负一层为商场和过街通道，与国内的其他中等城市一样，拟计划主要经营服装及鞋帽等可燃物品。局部地下二层为停车场、消防水池、设备用房等。

该工程在满足市政规划和周围建筑物安全距离情况下，在设计初期存在较多制约条件，如个别防火分区疏散楼梯宽度不足、位于市政道路十字路口下方的防火防区无法设置疏散楼梯等问题(见图1)。

图1某地下人防商业建筑中心区域平面图

2消防安全策略

该地下人防商业建筑的火灾载荷相对较大，再加上消防安全上的不利条件，其火灾危险性相对较高。笔者认为，应从火灾控制、防火分隔、消防系统、人员疏散4个方面进行考虑。该工程所处市的地下人防商业建筑建设属起步阶段，其地下商业街业态配比尚无可靠数据。为该市的第一个地下人防商业建筑，对其消防安全策略进行分析是必要的。

2.1火灾控制

对火灾控制的目的应以预防火灾发生为主，控制内部起火源成为了其火灾预防的主要工作。地下人防商业建筑起火源主要有以下几种:

(1)电气线路布置复杂，漏电、短路、电火花、过负荷、接触电阻过大等情况都有可能成为引发火灾的危险源。

(2)商业业态可能包括餐饮，餐饮采用的电器炊具通常使用功率较大且使用频率高，有引发火灾的风险。

(3)店铺装修，使用电、气焊等工具操作不规范可能引发火灾。

(4)商家使用电器不慎也可能引发火灾。

因此，对地下人防商业建筑起火源控制应做到以下几点:

(1)电气线路均要求采用低烟无卤阻火/耐火电缆，设置电气火灾监控系统，并避免建筑使用年限增加后由于电气线路老化等原因引起火灾的发生。

(2)控制餐饮数量，禁止餐饮使用功率过大的电器和明火。

(3)对店铺的装修应统一管理，且要求一律采用A级材料装修。

(4)严格用电管理，非营业时间应关闭电源。

2.2防火分隔

由于此地下人防商业建筑位于市中心主要市政道路下方，防火分区串联布置并由通道连通。所以，防火分区间的防火分隔就显得非常重要，应最大程度避免临近的防火分区内发生火灾对相邻防火分区产生影响。要达到这个目的，首先就要求防火分区之间采用有效的防火分隔措施。

防火分隔根据《建筑设计防火规范》进行设计；采用耐火极限不低于1.50h的楼板，耐火极限不低于3.00h防火墙，人流通道处采用耐火极限不低于3.00h特级防火卷帘；最重要的是保证火灾发生时防火卷帘有效降落。

根据人防工程发生火灾的特点，该工程内划分22个防火分区，各防火分区建筑建筑面积均小于2000m2，设不少于直通地面的出入口两个。疏散距离均小于37.5m。防火分区之间设有防火墙和甲级防火门或防火卷帘门。采用避难通道、防火隔间、防烟楼梯间的做法将30261.76m2的商业空间划分为三部分，使得每部分的面积之和均小于20000m2。按照《人民防空工程设计防火规范》要求，采用不开设门窗洞口的防火墙分隔。当相邻区域确需局部连通时，选择采取下列措施进行防火分隔:

(1)设置避难走道。

(2)设置防火隔间。该防火隔间的墙为实体防火墙，在隔间的相邻区域分别设置火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门。

(3)设置防烟楼梯间。该防烟楼梯间及前室的门为火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门。

2.3消防系统

在有以上火灾控制和防火分隔措施的基础上，需对安全通道的消防系统设计进行要求。

(1)要求设置采用快速响应喷头的自动喷水灭火系统，两侧按每隔30m设置室内消火栓及消防软管卷盘。

(2)机械防烟的排烟量考虑一定安全系数，结合《建筑设计防火规范》，建议不小于60000m3/h，竖向排风、排烟井开口下部，应高于室外地面2.2m以上，并符合现行相关规范的规定。

(3)设置照度不低于5lx的应急照明系统和智能疏散系统及火灾报警信息显示系统。

(4)在6620kVA用电容量不变的情况下，将变压器由8台改为6台，缩小变电房占地面积，各级配电设备应设SPD防雷浪涌保护器。

2.4人员疏散

建筑人员疏散根据《建筑设计防火规范》进行设计。其疏散宽度需100％满足规范要求，疏散距离不能超过30(1＋25％)m。当个别防火分区疏散宽度无法满足规范要求时，允许向相邻防火分区借用，但建筑整体疏散宽度必须100％满足规范要求。具体策略为:

(1)该项目商场为商铺式布局，但其疏散主通道净宽均大于6m，满足规范要求。

(2)每个防火分区至少有两个直通室外的安全出口，另设与相邻防火分区的连通口，设置甲级防火门或特级防火卷帘分隔。

(3)各防火分区室内最远点距疏散楼梯出口或相邻防火分区防火墙上防火门最大疏散距离小于37.5m。

(4)整个商场的总疏散宽度通过计算均满足每100人指标要求。储藏等商业配套机房由于不经过营业厅疏散，未计入商业营业厅面积。

3烟气模拟计算

3.1火灾场景的设置

笔者针对提出的消防安全策略，设备专业设定火灾场景进行烟流量化模拟分析，在模拟的初始时刻，地下人防商业建筑的环境温度为24℃，压力为1.013×105Pa，采用机械排烟。

模拟中，对于早期火灾发展采用消防安全工程学中常用的t2火灾，火源热释放速率以快速火方式增长，火灾增长系数均设定为0.047kW/s2。在排烟有效且喷淋有效、排烟有效但喷淋失效、排烟有效且喷淋有效的3个火灾场景中，在火源热释放速率增长分别达到了给出的设计火灾规模3.0、9.3、3.0MW以后，各场景火灾一直保持稳定的燃烧。考虑火灾后期的衰减过程，模拟时长为1200s。

3.2模拟结果分析

运用FDS软件对商场火灾场景A(排烟喷淋均有效)、场景B(排烟有效，喷淋失效)、场景C(排烟失效，喷淋有效)进行动态模拟，得到各火灾场景的模拟结束时刻(1200s)的安全余量如下:

(1)达到人体耐受极限判据为上层烟气温度达到180℃的时间、下层烟气温度达到60℃的时间、距离地面上方2.0m处的CO体积分数达到5×10－4的时间在3个火灾场景中均＞1200s。

(2)达到人体耐受极限判据为距离地面上方2.0m处的CO2体积分数达到1％的时间在火灾场景A、C中均＞1200s，但在火灾场景B中为1100s。

(3)达到人体耐受极限判据为距离地面上方2.0m处能见度下降到10m的时间、火灾发展到致使环境条件达到人体耐受极限的时间在火灾场景A、B、C中均分别为891、594、689s。

(4)达到人体耐受极限判据为从火灾发生到人员疏散到安全地点所用的时间在火灾场景A、B、C中分别为340s。

由数据计算可知，在该地下商场起火的情况下，根据消防设备动作情况和火灾规模的不同安全余量分别为551、254、349s，人员的安全疏散不会受到影响。

4人员疏散模拟分析

4.1疏散场景的设置

由于该地下人防商业建筑进行了防火分区划分，发生火灾以后烟气不会对整个建筑的人员造成影响。因此，疏散场景的设置仅考虑对着火点所在的该项目第三防火分区进行安全疏散。

模拟人员疏散行动时间采用EVACNET4人员疏散软件，并根据防火规范计算，设定该防火分区的疏散人数为776人。

4.2人员安全疏散分析

人员需要的安全疏散时间(RSET)由火灾报警时间(Td)、人员的疏散预动时间(Tpre)和人员从开始疏散到达安全地点的行动(Tt)三个部分组成:RSET＝Td＋Tpre＋1.2Tt。通过模拟，可以得到人员的疏散行动时间(Tt)为133s。根据报警系统的设置情况和人员对环境的熟悉程度，确定火灾报警时间(Td)为60s，人员的疏散预动时间(Tpre)为120s，最终可以得出人员需要的安全疏散时间(RSET)为340s。

经过对火灾烟气和人员安全疏散两个方面的模拟，对比ASET和RSET可知，人员可用的安全疏散时间大于人员需要的安全疏散时间，且具有较大的安全余量。故人员可以安全疏散，达到了消防设计的安全目标，即消防疏散主要满足商业人流的疏散宽度要求。各防火分区通过疏散楼梯间进行直接疏散至室外。疏散楼梯为直跑楼梯，梯段、疏散门净宽均大于2.0m、疏散通道净宽均大于2.0m，梯段两侧设入墙栏杆，每个防火分区将有超过2个疏散口，并合计入疏散宽度中。调整后，该工程每个防火分区至少有两个直通地面的安全出口，在安全疏散方面能保证到以下程度:

(1)防火、防烟门的开启方向和疏散方向一致。

(2)防火、防烟工作时限:在风管材料的耐火极限和防火阀工作温度范围内正常使用。

5结论

综上所述，地下商业建筑作为社会发展的重要产物之一,为人们提供了便利的购物、逛街的条件,地下商业建筑的防火设计与一般居民建筑的有所不同,相对来说要比居民建筑要复杂很多,地下商业建筑消防策略也就存在更大的挑战性。?因此，只有按实际情况，对其地下商业建筑制定有效的防火设计，才能最大限度地保障人民群众的和地下商业建筑的自身安全，从而保证社会的和谐与稳定。

参考文献：

[1]孙瑞发.对地下人防工程消防安全问题的几点思考[J].?武警学院学报.2012(06)

[2]陈咨瑄.由地下商业性建筑的防火设计谈商场安全疏散设计[J].消防技术与产品信息.2015(07)