大空间商业建筑防火性能化设计研究

大空间商业建筑防火性能化设计研究

张丽丽

张丽丽

哈尔滨市民用建筑设计院黑龙江哈尔滨150001

[摘要]本文针对大空间商业建筑的火灾特点，分析研究大空间商业建筑的防火性能化设计，根据火灾场景及人员疏散的模拟结果，评估大空间商业建筑的火灾安全性，进而建立可靠有效的消防安全防火设计系统，从根本上减少该类建筑火灾中人员伤亡、经济损失。相关研究结果可为其他大空间商业建筑的防火性能化设计提供参考和借鉴。

[关键词]大型；商业建筑；防火

较之工业建筑和其他民用建筑，商业建筑是人流和物流的聚集地，且通常火灾荷载较大，一旦失火，造成的财产损失和人员伤亡将更加严重。商业建筑火灾的次数、死亡人数和造成的直接经济损失相对较大，给社会生产和生活带来较大不利影响。大空间商业建筑在功能、结构、材料、设计等方面都与传统建筑有相当大的不同，当前的建筑防火设计规范已经不能适应防火安全要求，同时也对抢险救援提出了更高的要求。因此，大空间商业建筑性能化防火设计已经得到了比较广泛的应用，从而使建筑防火设计更加科学、合理和经济。稳妥地推进实施大空间商业建筑性能化防火设计研究具有积极的社会意义和经济价值，本文的研究具有明确的应用前景。

本文针对大空间商业建筑的火灾特点，分析研究大空间商业建筑的防火性能化设计，根据火灾场景及人员疏散的模拟结果，评估大空间商业建筑的火灾安全性，进而建立可靠有效的消防安全防火设计系统，从根本上减少该类建筑火灾中人员伤亡、经济损失。相关研究结果可为其他大空间商业建筑的防火性能化设计提供参考和借鉴。

一、大空间商业建筑的定义及其类型

大空间建筑指的是内部空间很大的建筑物。根据建筑的结构特点，大空间建筑有多种形式，如占地面积大、但高度不高，也有占地面积不是很大但高度相当高。大空间商场是能满足集中购物的需求，容纳多种商品且空间规模更大的购物场所，由若干个专业商店组成。商场内的商店具有一定的独立性。商场建筑的规模通常都比较大。

其建筑特点是：管理模式多样，经营项目复杂；建筑面积大，布局复杂；商品种类多，摆放复杂；客人多，情况复杂；用火用电用气多，着火因素复杂；管道竖井多，通道复杂；中庭高大，竖向空间复杂；不安全因素多，隐患复杂；消防设施全，操作复杂。

二、大空间商业建筑防火性能化设计的要点

1.安全目标的确定

性能化设计的目标是：预防控制火灾，减少火灾发生概率；第一时间报警，及时通知火情；及时有序疏散人员；延缓火灾蔓延速度；减少经济损失；确保所有人员安全。确保人员安全的条件:(l)起火区域：烟气层维持在安全高度以上，辐射热强度不高于人的耐受极限。当烟气层降到安全高度以下，烟气的各种参数如温度、浓度和毒性、减光度等不高于人的耐受极限。(2)非起火区域：烟气层维持在安全高度之上，烟气层辐射热强度不高于人的耐受极限。(3)严禁烟气进入安全出口和疏散楼梯。

2.性能指标的选择

性能指标应能够体现由火灾或消防措施造成的人员伤亡、建筑及其内部财产的损害、生产或经营被中断、风险等级等的最大可接受限度。常见的性能指标包括：辐射热及其作用效应、毒性和能见度等，如热解气体含量、能见度以及热暴露水平；火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损和结构的完整性和对暴露于火灾中财产所造成的危害等，如构件和材料的温度、环境或构件内部的温度分布。一项设计目标可能需要多个性能指标来验证，而一个性能指标也可能需要多个参数值予以支持。但并不是每一个性能指标都能达采用这种方式表达，有时可以采用“处方式”规范中的数值要求等。

3.火灾场景的设定

火灾场景的特征必须包括对火灾引燃、增长和熄灭发展过程的描述，火势和烟气蔓延的可能途径、灭火设施的作用和效能。

火灾场景选择应考虑着火房间与相邻房间、相邻楼层及疏散通道的相互关系，分析所有可能存在的火灾场景，再根据风险大小进行选择。设计火灾场景中应包括设定火灾、火源位置及着火房间的空间几何特征，房间开口与建筑的自防自救能力和外部消防力量（建筑物的消防供水情况和建筑物室内外的消火栓灭火系统，建筑内部的自动喷水灭火系统和其他自动灭火系统的类型与设置场所，火灾报警系统的类型与设置场所，消防队的技术装备、到达火场的时间和灭火控火能力，烟气控制系统的设置情况）对火灾发展的影响，需要考虑的火灾发展历史。

4.性能化设计中应该注意的问题

人员疏散：在疏散的设计中，除了坚持双向疏散的原则外，还应结合火灾中人的心理和行为特点，将常用通道和紧急疏散通道合并设计，给人员逃生安上“双保险”。

疏散引导：在紧急情况下，人们对于火灾警报的反应大多比较迟钝，特别是对于身处闹事集镇中的人群来说，不仅无助于逃生疏散，还可能会引发集体恐慌，甚至发生拥挤踩踏事故。如果通过事故广播及时通报现场情况，告知逃生路线，并辅以同步的疏散指令，将会取得事半功倍的效果。另外，开发智能的语音疏散指示系统，正确引导人们疏散，也是保证顺利完成安全疏散的重要措施。

机械排烟系统的补风：于现代大空间商业建筑的室内采光也越来越多地依赖于人工照明，配置了中央空调系统，采用全封闭的玻璃幕墙或固定的落地玻璃窗，有的虽然在外墙上设置了可开启的外窗，但是常常被货架或室外广告展板封堵，这使地上大空间商业建筑与地下大空间商业建筑的排烟条件区别不大，所以在排烟系统设计中不能简单地以建筑在地上或地下做区分。

三、设计经验总结

由于大空间商业建筑在防火分区、安全疏散通道、防排烟控制、结构耐火、消防设施应用等方面超出了一般的防火设计规范的要求。笔者通过工作经验，总结出在设计规划时，应明确安全目标、假定火灾场景，计算人员安全疏散时间、模拟烟气运动等。

在确定防火分区时，大空间商业建筑防火分区超大现实存在，可以其使用功能和结构形式以及人员安全疏散时间和烟气蔓延模拟计算划分，建议采用常用的防火分隔方式进行分区划分。当大空间商业建筑内设有快速响应的自动灭火设施时，能够避免火势敞开式蔓延，而且店铺之间应当采用耐火极限3h以上的防火墙分隔，可以延缓火势向相邻其他区域蔓延。中庭和大空间室内步行街可设置全自动红外感应固定式水炮，可第一时间控制公共区域内的明火看，控制烟气的快速蔓延。

关于安全疏散。大空间商业建筑空间大、体量大、安全疏散通道长、人员密集，应增加安全出口数量，加大疏散宽度，合理设置安全出口位置，减少疏散路程，增加疏散通道的照度和疏散指示标志。对大空间商业建筑，在限制其使用功能、采用自动灭火系统对其进行全面保护、设置烟控系统的前提下，火灾危险性较低，经模拟计算验证此区域可以作为人员疏散的“临时安全区”，有类似此结构的建筑体可以直接参考设计，不用重复计算，以减少了性能化设计的工作量。通过对两建筑不同火灾情况下人员安全疏散时间的计算和火灾烟气的模拟，得出结论：采用现有防火措施，人员可以安全逃离，不过安全余度小，建议增加疏散门数量，增加疏散宽度以利于人员尽快疏散。增加疏散区域内的应急照明设施，提高照度，同时在不利楼层配备供人员应急逃生的简易过滤罐呼吸器和应急照明灯。

参考文献

[1]李引擎.我国建筑防火性能化设计[J].中华民居,2013:88~93

[2]郭铁男.中国火灾形势与消防科学技术的发展[M].北京:高等教育出版社,2008

[3]弗兰克.P.英克鲁配勒,戴维.P.戴威特,译者：葛新石,传热的基本理论[M]合肥:安徽教育出版社,1985

作者简介：张丽丽（1981.6—），女，哈尔滨市民用建筑设计院,建筑设计师,长期从事建筑设计工作