大空間商業(yè)建筑防火設(shè)計(jì)研究

巫昀玲

(內(nèi)江市公安消防支隊(duì), 四川內(nèi)江 641000)

大空間商業(yè)建筑規(guī)模大、空間高、結(jié)構(gòu)特殊、火災(zāi)危險(xiǎn)高。這些建筑在結(jié)構(gòu)形式、使用功能、建筑材料、空間大小等方面都與傳統(tǒng)建筑有相當(dāng)大的不同，對(duì)于火災(zāi)的預(yù)防和救援提出了新的要求，現(xiàn)有的“處方式”防火設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)不能滿足當(dāng)前很多大空間商業(yè)建筑的防火要求。因此，性能化防火設(shè)計(jì)逐漸成為大空間商業(yè)建筑消防設(shè)計(jì)發(fā)展的一種趨勢(shì)，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1 大空間商業(yè)建筑的特征與火災(zāi)特點(diǎn)

1.1 大空間建筑的特點(diǎn)

大空間商業(yè)建筑面積大，在巨大的營(yíng)業(yè)空間內(nèi)，布局復(fù)雜，管理模式多樣，經(jīng)營(yíng)項(xiàng)目復(fù)雜，服務(wù)功能多樣，商品種類多，擺放復(fù)雜，商品種類可達(dá)上萬(wàn)種甚至幾萬(wàn)種，商品擺放按樓層分類，以可移動(dòng)的松散式的貨架擺放為主，貨架高度一般為1.5 m以上，顧客可以在貨架之間自由走動(dòng)購(gòu)物。雙休日，節(jié)日期間，人流密度大，而且婦女兒童居多。

大空間商業(yè)用火用電用氣多，著火因素復(fù)雜。大空間商業(yè)建筑在營(yíng)業(yè)期間用電量非常之大，除了照明外，電梯、空調(diào)、食品加工、冷凍等電氣設(shè)備的用電量都很大。有餐飲的建筑內(nèi)還大量用火、用氣等。這些都增加了發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性。

管道豎井多，中庭高大，通道及豎向空間復(fù)雜。大空間商業(yè)建筑內(nèi)部有很多管道和豎井，使整個(gè)建筑多處上下貫通。各種管道井、豎井等，在火災(zāi)情況下都可能成為火勢(shì)蔓延的重要通道。中庭是大空間商業(yè)建筑內(nèi)部貫通上下層，并營(yíng)造出具有室外自然環(huán)境美的室內(nèi)共享空間，是大空間商業(yè)建筑的內(nèi)部核心?；馂?zāi)條件下，中庭是火勢(shì)向上、向各層蔓延的主要通道，其火勢(shì)擴(kuò)大蔓延速度之快是難以預(yù)料的。中庭是煙氣頃刻間席卷整幢建筑的主要空間。

大空間商業(yè)建筑的消防安全管理一般都較好，但也有個(gè)別疏于消防安全管理，存在重大火災(zāi)隱患的情況，如消防通道不暢、消防設(shè)施和器材維護(hù)管理差、裝修裝飾不規(guī)范、違章用火用電嚴(yán)重、員工消防安全意識(shí)差、教育培訓(xùn)不到位等。

大空間商業(yè)建筑都能按國(guó)家規(guī)范要求設(shè)置固定消防設(shè)施。主要包括：自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、消防給水系統(tǒng)、安全疏散和防火分割系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、火災(zāi)照明和疏散指示標(biāo)志、應(yīng)急廣播系統(tǒng)和消防電源等。這些固定消防設(shè)施的操作復(fù)雜，管理要求高，需要由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)有資質(zhì)的專職人員操作。

1.2 大空間建筑的火災(zāi)特點(diǎn)

大空間建筑的火災(zāi)特性與普通建筑有著明顯的差別。

(1)大空間建筑空間體積龐大,防火分隔困難[1],一旦發(fā)生火災(zāi),由于具有充足的氧氣供應(yīng),且在空間高度上火災(zāi)高溫氣流不受限，迅速上升擴(kuò)展蔓延至其他可燃物體,從而極有可能發(fā)展成為重大火災(zāi),造成巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

(2)早期探測(cè)初期滅火較難，大型建筑頂棚比較高,空間較大,早期火災(zāi)煙氣在上升過(guò)程中,沿途煙氣溫度及密度大大降低,達(dá)不到感煙、感溫探測(cè)器和自動(dòng)噴水滅火裝置所需要的啟動(dòng)值,從而不能發(fā)現(xiàn)并控制早期火災(zāi)安全疏散困難。

(3)大空間煙氣擴(kuò)散迅速,使建筑物內(nèi)能見(jiàn)度很快降低,此類建筑因空間過(guò)大,人員由空間中任意一點(diǎn)到達(dá)室外出口的距離大,因此疏散時(shí)間亦長(zhǎng)。且該類建筑大多為公用建筑,人員對(duì)逃生路線不熟,難以找到安全出口,易給人員造成恐慌心理,從而造成更大人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失滅火和撲救比較困難。

(4)高大建筑主體部分被其它部分包圍,消防人員很難直接進(jìn)入到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行撲救,且煙氣易擴(kuò)散到整個(gè)建筑,難以判斷火源的準(zhǔn)確位置。且由于火勢(shì)發(fā)展快,蔓延途徑多等,給搶救物資和撲滅火災(zāi)造成了困難。

(5)面對(duì)新型建筑,我們?nèi)狈渚却罂臻g建筑物火災(zāi)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),指揮水平不高。且滅火面積較大,消防供水量不足,如未設(shè)消防電梯,消防人員因攀登數(shù)層高樓體力不足,不能及時(shí)到達(dá)起火層,同時(shí)消防器材也補(bǔ)充困難,均會(huì)影響撲救。

2 常規(guī)消防設(shè)計(jì)要素及問(wèn)題

2.1 常規(guī)消防設(shè)計(jì)要素

國(guó)家針對(duì)建筑防火，專門制定了消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，以保障建筑具有防火功能，這種規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)的制定是依據(jù)建筑的火災(zāi)特征制定的，具有明顯的針對(duì)性，因此也被稱為“處方式”防火設(shè)計(jì)。國(guó)家相關(guān)部門在總結(jié)多年的消防設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)前提下，充分借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家的建筑防火設(shè)計(jì)，目前的消防技術(shù)規(guī)范已經(jīng)比較成熟，能夠應(yīng)對(duì)普通建筑的防火需求，在火災(zāi)發(fā)生后能取得較好的火災(zāi)救治效果。通過(guò)制定統(tǒng)一的消防技術(shù)規(guī)范，使得各個(gè)單位能依據(jù)現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)消防方案，從而有助于提升建筑的防火性能，這對(duì)于降低火災(zāi)的危害能力具有重要意義，并且在普通建筑中，還會(huì)在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)采用這些常規(guī)的消防防火設(shè)計(jì)規(guī)范。

2.2 消防設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

“處方式”消防設(shè)計(jì)規(guī)范具體表現(xiàn)出下列缺點(diǎn)[4]，需要不斷改進(jìn)。

(1)規(guī)范條文之間出現(xiàn)了矛盾與偏差的問(wèn)題。

(2)不能與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)防火要求相貼合，很多新型的建筑結(jié)構(gòu)以及新的建筑材料的使用，使得傳統(tǒng)的消防規(guī)范無(wú)法應(yīng)對(duì)這些場(chǎng)所的消防需求。

(3)綜合性較差，沒(méi)有從整體上進(jìn)行消防設(shè)計(jì)，極易導(dǎo)致浪費(fèi)。

(4)“處方式”防火設(shè)計(jì)存在著一些空白，影響了建筑的整體安全。

(5)長(zhǎng)時(shí)間的處方式防火設(shè)計(jì)情況下，無(wú)法產(chǎn)生更加優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員。

(6)不能最大程度表現(xiàn)出環(huán)境與人對(duì)建筑安全的影響程度。

(7)很多強(qiáng)制性的規(guī)范要求建筑采用固定種類的建筑材料和施工工藝，導(dǎo)致建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展進(jìn)步十分緩慢，影響建筑工藝、材料等行業(yè)的發(fā)展。

綜合來(lái)講，現(xiàn)代建筑體現(xiàn)出復(fù)雜的功能，類型也更加多樣化，這對(duì)于消防設(shè)計(jì)提出了更高的要求。對(duì)于大空間建筑而言，不能僅僅將常規(guī)消防規(guī)范作為參考依據(jù)，以符合消防標(biāo)準(zhǔn)作為消防設(shè)計(jì)的目的，而是應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合建筑的消防需求現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出貼合自身需求的消防方案，從而保證大空間建筑的防火需求，避免因?yàn)橐晃队舷罉?biāo)準(zhǔn)而造成消防資源的浪費(fèi)，并且完全按照消防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行消防方案的設(shè)計(jì)也可能無(wú)法取得較好的消防效果[2,3]。

3 性能化防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 確定安全目標(biāo)

對(duì)于大空間建筑而言，防火性能化設(shè)計(jì)安全目標(biāo)如下：第一，有火災(zāi)預(yù)防機(jī)制，能有效控制火災(zāi)的發(fā)生概率；第二，具有傳感器系統(tǒng)和警報(bào)功能，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情并通過(guò)警報(bào)系統(tǒng)向管理者發(fā)送火災(zāi)信息；第三，人員安全保障機(jī)制，通過(guò)構(gòu)建人員逃生系統(tǒng)，保持較快的人員疏散速度；第四，盡量降低經(jīng)濟(jì)損失，控制火災(zāi)的影響范圍。

人員安全保證條件包括三個(gè)方面：第一，對(duì)于起火區(qū)域，應(yīng)控制煙氣層的高度在安全高度以上，并保證輻射熱強(qiáng)度不會(huì)超過(guò)人的耐受極限。當(dāng)煙氣層高度較低時(shí)，煙氣溫度、毒性、濃度應(yīng)不會(huì)超出人體承受極限；第二，對(duì)于非起火區(qū)域，應(yīng)控制煙氣層的高度在安全高度以上，煙氣層輻射強(qiáng)度不會(huì)超過(guò)人體承受極限；第三，疏散樓梯、安全出口等位置應(yīng)當(dāng)沒(méi)有煙氣侵入。

3.2 性能指標(biāo)的選取

性能指標(biāo)應(yīng)能夠體現(xiàn)由火災(zāi)或消防措施造成的人員傷亡、建筑及其內(nèi)部財(cái)產(chǎn)的損害、生產(chǎn)或經(jīng)營(yíng)被中斷、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)等的最大可接受限度。常見(jiàn)的性能指標(biāo)包括：輻射熱及其作用效應(yīng)、毒性和能見(jiàn)度等，如熱解氣體含量、能見(jiàn)度以及熱暴露水平；火災(zāi)蔓延、煙氣損害、防火分隔物受損和結(jié)構(gòu)的完整性和對(duì)暴露于火災(zāi)中財(cái)產(chǎn)所造成的危害等，如構(gòu)件和材料的溫度、環(huán)境或構(gòu)件內(nèi)部的溫度分布。一項(xiàng)設(shè)計(jì)目標(biāo)可能需要多個(gè)性能指標(biāo)來(lái)驗(yàn)證，而一個(gè)性能指標(biāo)也可能需要多個(gè)參數(shù)值予以支持。但并不是每一個(gè)性能指標(biāo)都能采用這種方式表達(dá)，有時(shí)可以采用“處方式”規(guī)范中的數(shù)值要求等。

3.3 火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)定

火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程特點(diǎn)通過(guò)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行重現(xiàn)，包括火災(zāi)的引燃起因、火勢(shì)增長(zhǎng)、火勢(shì)減弱至熄滅等過(guò)程，并涉及到煙氣、輻射熱等多種參數(shù)的描述。按照以下原則進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景的確定：充分總結(jié)場(chǎng)景重現(xiàn)對(duì)象的特征，按照總結(jié)的特征設(shè)計(jì)最貼近實(shí)際的火災(zāi)場(chǎng)景，并設(shè)計(jì)最高損害程度、最大火災(zāi)危險(xiǎn)性等極限場(chǎng)景作為備選。例如發(fā)生火災(zāi)時(shí)堵塞了全部安全出口、排煙、給水系統(tǒng)失靈等?；馂?zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)還要綜合考慮周邊環(huán)境，比如鄰近樓層、周邊存放的物品、逃生通道等，設(shè)計(jì)多種場(chǎng)景情況，并按照火災(zāi)發(fā)展概率進(jìn)行分析。進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮著火房間結(jié)構(gòu)布局、外部環(huán)境、火源位置、房間開(kāi)口、建筑火災(zāi)自防自救以及部署的消防力量直接影響了火災(zāi)的發(fā)展，需要對(duì)火災(zāi)發(fā)展歷史認(rèn)真分析。

3.4 關(guān)鍵參數(shù)的確定

(1)火災(zāi)探測(cè)時(shí)間：煙氣流動(dòng)、火焰長(zhǎng)度、火場(chǎng)溫度是影響探測(cè)火災(zāi)時(shí)間的主要因素。使用不同的探測(cè)設(shè)備，也會(huì)導(dǎo)致探測(cè)時(shí)間有所差別。一般探測(cè)時(shí)間最長(zhǎng)的系統(tǒng)為自動(dòng)噴水系統(tǒng)，其次為火災(zāi)感溫探測(cè)設(shè)備，而感煙探測(cè)儀則是測(cè)時(shí)耗時(shí)最短的。在探測(cè)方式方面，線型感煙探測(cè)器的報(bào)警時(shí)間與探測(cè)器安裝高度以及間距相關(guān)。

(2)逃生時(shí)間提前量：在檢測(cè)到火情之后，到準(zhǔn)備疏散人員具有一定的時(shí)間差，不同的建筑設(shè)計(jì)有不同的逃生時(shí)間提前量。

(3)疏散開(kāi)始時(shí)間：疏散的開(kāi)始時(shí)間即為火災(zāi)探測(cè)時(shí)間、逃生時(shí)間提前量二者之和。

(4)人員數(shù)量：已知人員分布密度以及建筑區(qū)域面積，即可得到人員數(shù)量。通過(guò)預(yù)判建筑的人員分布密度、容納面積以及座位、人數(shù)之間的關(guān)系，可以促使雙方經(jīng)過(guò)協(xié)商解決問(wèn)題。人員行進(jìn)速度不同的人員逃生速度不同，應(yīng)當(dāng)綜合區(qū)域內(nèi)的人員年齡、性別等特征進(jìn)行人員行進(jìn)速度的預(yù)測(cè)。人員密度設(shè)置低于0.5 人/m2時(shí)，一定數(shù)量的人同時(shí)可以快步行走達(dá)到70 m/min并能夠順暢通行。

4 性能化設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問(wèn)題

4.1 人員疏散

在火災(zāi)中，人員在對(duì)逃生路線的選擇上，往往避生就熟，傾向于從最近的、最常出入的安全出口或樓梯疏散，萬(wàn)一出口被封死，則慌不擇路，找不到其它緊急疏散出口。設(shè)置相對(duì)偏僻的出口因無(wú)人問(wèn)津而失去其應(yīng)有的作用，因此，在疏散的設(shè)計(jì)中，除了堅(jiān)持雙向疏散的原則外，還應(yīng)結(jié)合火災(zāi)中人的心理和行為特點(diǎn)，將常用通道和緊急疏散通道合并設(shè)計(jì)，給人員逃生安上“雙保險(xiǎn)”。從上面的討論中可以看出，火災(zāi)中人的行為特點(diǎn)是我們進(jìn)行安全疏散設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的依據(jù)，只有從人的行為特點(diǎn)出發(fā)才能更加合理地設(shè)計(jì)疏散線路，從而更好地保護(hù)人的生命安全。

4.2 疏散引導(dǎo)

在緊急情況下，火災(zāi)警報(bào)只是一種向人們傳達(dá)火險(xiǎn)來(lái)臨的常規(guī)信號(hào)，并不能絕對(duì)保證受到火災(zāi)威脅的人員順利逃生。正常情況下，人們對(duì)于火災(zāi)警報(bào)的反應(yīng)大多比較遲鈍，總想著警報(bào)響起之后會(huì)有什么其它內(nèi)容，以及應(yīng)采取什么措施。特別是對(duì)于身處鬧市集鎮(zhèn)中的人群來(lái)說(shuō)，不僅無(wú)助于逃生疏散，還可能會(huì)引發(fā)集體恐慌，甚至發(fā)生擁擠踩踏事故。如果通過(guò)事故廣播及時(shí)通報(bào)現(xiàn)場(chǎng)情況，告知逃生路線，并輔以同步的疏散指令，將會(huì)取得事半功倍的效果。另外，開(kāi)發(fā)智能的語(yǔ)音疏散指示系統(tǒng)，正確引導(dǎo)人們疏散，也是保證順利完成安全疏散的重要措施。

4.3 機(jī)械排煙系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)

機(jī)械排煙系統(tǒng)的排煙和補(bǔ)風(fēng)應(yīng)該相適應(yīng)，否則排煙系統(tǒng)難以發(fā)揮有效地作用[6]。GB 50045-95《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)的地下室，應(yīng)同時(shí)設(shè)置送風(fēng)系統(tǒng)，且送風(fēng)量不宜小于排煙量的50 %。但是，對(duì)于地上大空間商業(yè)建筑的補(bǔ)風(fēng)方式和補(bǔ)風(fēng)量沒(méi)有明確的規(guī)定，在有的性能化設(shè)計(jì)中也僅提出所需排煙量，對(duì)補(bǔ)風(fēng)量或補(bǔ)風(fēng)方式?jīng)]有說(shuō)明。特別是常規(guī)的商場(chǎng)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中排煙口和補(bǔ)風(fēng)口通常都布置到頂部，這對(duì)于控制煙層高度和提高排煙效率是不利的。另外，由于現(xiàn)代大空間商業(yè)建筑的室內(nèi)采光也越來(lái)越多地依賴于人工照明，配置了中央空調(diào)系統(tǒng)，采用全封閉的玻璃幕墻或固定的落地玻璃窗，有的雖然在外墻上設(shè)置了可開(kāi)啟的外窗，但是常常被貨架或室外廣告展板封堵，這使地上大空間商業(yè)建筑與地下大空間商業(yè)建筑的排煙條件區(qū)別不大，所以在排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不能簡(jiǎn)單地以建筑在地上或地下做區(qū)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于大空間商業(yè)建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們需要了解大空間商業(yè)建筑的特征與其發(fā)生火災(zāi)特點(diǎn)。與常規(guī)消防設(shè)計(jì)要素相比較，發(fā)現(xiàn)其問(wèn)題；并提出了大空間建筑性能化防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)，包括安全目標(biāo)的確定、性能指標(biāo)的選擇，火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)定和關(guān)鍵參數(shù)的確定等。特別注重人員的疏散與引導(dǎo)，機(jī)械排煙系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)等問(wèn)題。減少火災(zāi)發(fā)生，保障大型商業(yè)建筑在開(kāi)展商業(yè)活動(dòng)時(shí)的安全性，避免人員及財(cái)產(chǎn)在發(fā)生火災(zāi)時(shí)受到嚴(yán)重的損失。