商業(yè)建筑特殊消防設(shè)計評估探討

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摘要：隨著城市建設(shè)規(guī)劃的發(fā)展，造成地上商業(yè)土地資源緊缺，為緩解商業(yè)土地資源的不利形勢，國內(nèi)采取將商業(yè)建筑向地下延伸和開發(fā)的方式，目前該類建筑的主要類型有下沉式商業(yè)街、下沉式廣場的商業(yè)配套用房、城市地下交通型商業(yè)配套用房。

關(guān)鍵詞：下沉式；消防評估；火災(zāi)風(fēng)險；人員疏散

一、概述

相比下沉式商業(yè)建筑而言，地下商業(yè)建筑可能更被大眾所熟知，但是與下沉式廣場相連的還是地下商業(yè)配套用房、地下軌道交通服務(wù)設(shè)施及配套用房等，下沉式商業(yè)建筑和地下商業(yè)建筑最大的區(qū)別在于它與自然環(huán)境是相接觸的，可利用自然通風(fēng)和采光，也可以通過設(shè)置大型坡道加強與地面交通的聯(lián)系，借助有利的空間設(shè)計發(fā)展不同類型的戶外活動，解決了完全地下商業(yè)建筑所面臨的消防難題，同時也提高了建筑舒適度，增強了建筑的方位感，有利于人員的疏散和引導(dǎo)，降低火災(zāi)危險性和撲救難度。下沉式商業(yè)的規(guī)劃建設(shè)，加強了對土地資源的開發(fā)利用，但目前國內(nèi)的規(guī)范并沒有針對此類情況進行規(guī)定，因此，需要借鑒境外標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)條例以及對已有案例的經(jīng)驗借鑒來輔助完成此類建筑的特殊消防設(shè)計評估。

二、下沉式商業(yè)建筑消防設(shè)計難點

針對位于成都市某下沉式廣場遇到的消防設(shè)計難題，整理得出以下結(jié)論：第一，建筑地塊臨近大道180m范圍內(nèi)，地面不得修建任何建筑物；第二，建筑物出地面高度不得超過1m；第三，地下商業(yè)建筑面積不小于130000m2且不大于162000m2；第四，綠地率不能低于75%。受上述規(guī)劃條件限制，因地下商業(yè)體量較大，按傳統(tǒng)的地下室設(shè)計出的地下商業(yè)建筑無法達到和地上建筑相當(dāng)?shù)淖匀徊晒夂妥匀煌L(fēng)條件，需全部采用機械排煙措施，火災(zāi)危險性較大，對消防救援及人員疏散不利。地下商業(yè)劃分的防火分區(qū)面積較小，每個防火分區(qū)所擁有的出地面的疏散樓梯的數(shù)量、電梯及管井較多，無法滿足現(xiàn)有規(guī)劃條件[4]。

三、下沉式商業(yè)火災(zāi)風(fēng)險評估

（一）下沉式商業(yè)建筑火災(zāi)特點

下沉式商業(yè)建筑規(guī)模較大、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，此類功能復(fù)雜的大型商業(yè)往往會吸引大量的消費者，從而導(dǎo)致建筑人員密度較大，業(yè)態(tài)分布混雜，火災(zāi)隱患大大增加，根據(jù)造成火災(zāi)風(fēng)險的原因，大致包括以下幾個方面：1.起火因素較多下沉式商業(yè)規(guī)模較大，建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)部功能劃分多而雜，不同的商業(yè)分區(qū)商品種類繁多，局部區(qū)域還附帶有餐飲、紡織品、化妝品以及配電室等，除此之外，室內(nèi)裝修材料一般以塑料、木頭和橡膠制品為主，這些都有一定的安全隱患。2.建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜下沉式商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在滿足商業(yè)建筑需求的同時，也為了迎合消費者其他娛樂的需求，在空間布局上設(shè)計了一些其他不同類型的活動場所，但這樣的設(shè)計方案增加了建筑的火災(zāi)荷載，而且火災(zāi)蔓延路徑增多。由于建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和功能的增多，火災(zāi)發(fā)展的不確定性因素會明顯增多。3.日常管理困難相比地上建筑，下沉式商業(yè)建筑在兼顧商業(yè)用地的同時，還增加了下沉式廣場以及其他類型的活動場所，功能復(fù)雜，人員密度要比地上商業(yè)大，人為起火因素較多，日常管理人員的不專業(yè)、消費者自身消防安全意識差以及一些娛樂設(shè)施操作不當(dāng)都會導(dǎo)致較大的火災(zāi)風(fēng)險[1-3]。

（二）下沉式商業(yè)人員安全疏散評估分析

對于人員安全疏散的評估主要考慮疏散寬度、疏散方式、疏散距離和安全區(qū)域的設(shè)定，一般大型商業(yè)建筑面積都是幾萬平方米，所以建筑內(nèi)部疏散樓梯和安全出口的設(shè)定比較困難，人員安全疏散面臨的問題主要包括以下幾個方面：1.人員疏散距離下沉式商業(yè)規(guī)模較大，平均單層面積都在上萬平方米，內(nèi)部空間也大，且功能劃分復(fù)雜，若疏散樓梯和安全出口不能合理布置，商城內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時，人員安全疏散距離不能得到有效保障。2.建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜下沉式商業(yè)建筑結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在滿足商業(yè)需求的同時，為了迎合消費者其他需求，設(shè)計了一些不同類型的戶外活動場所，且空間大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，絕大多數(shù)顧客對商場內(nèi)部通道不夠熟悉，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員很難有序快速地疏散到安全區(qū)域。3.人員密度較大相比地上建筑，下沉式商業(yè)建筑在兼顧商業(yè)用地的同時，還增加了下沉式廣場以及其他類型的活動場所，人員密度增大，地面存在高度差，如果發(fā)生火災(zāi)很容易造成疏散人員的堵塞。而且下沉式商業(yè)建筑的消防車道與地面存在一定的高度差，還會使人員安全疏散方式和路徑變得復(fù)雜，相比地上建筑，方位感較差，容易造成較大的消防隱患。4.安全區(qū)域劃定對于下沉式商業(yè)建筑，消防車道和下沉廣場均可作為安全區(qū)域，所以即使是臨近室外的房間著火，也要保證煙氣能及時排出，不會對下沉式廣場及疏散區(qū)域的人員安全造成影響，但煙氣排到室外后受到環(huán)境風(fēng)的影響會蔓延開來，所以人員暫時疏散到安全區(qū)域，經(jīng)短暫停留后應(yīng)盡快疏散至地面層或者生態(tài)公園層，以降低火災(zāi)風(fēng)險[2]。

四、下沉式商業(yè)特殊消防設(shè)計評估

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，各類大型建筑也在不斷的規(guī)劃建設(shè)，由于建筑類型和功能劃分的多樣性，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的因素各不相同，建筑結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，火災(zāi)發(fā)生后可能造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失越是無法預(yù)估，無外乎是局部消防設(shè)計未達到要求或者是未對火災(zāi)風(fēng)險進行評估，設(shè)計方案不保守、消防安全管理體系有較大漏洞、建筑消防設(shè)施維保沒有定期檢查以及火災(zāi)撲救的自救能力存在缺失。對于以上消防設(shè)計存在的消防安全隱患，需對建筑開展消防安全評估工作，一般建筑的特殊消防設(shè)計評估流程大致為：工作組在評估的前期會組建一個消防安全評估小組，展開相關(guān)工作時，小組成員先要對項目建設(shè)的地理位置進行考察，同時對周圍環(huán)境以及建筑結(jié)構(gòu)和功能有一定的了解，最后再對評估項目的消防設(shè)計圖紙進行深度剖解和分析，包括建筑圖、建筑裝飾圖、消防各專業(yè)圖紙。參照現(xiàn)行的消防法律法規(guī)和相應(yīng)的消防技術(shù)條款，逐項檢查項目建筑是否符合相關(guān)條款的要求，對已有的設(shè)計方案提出整改措施，然后再通過火災(zāi)模化的方法，運用消防工程學(xué)的計算機模擬手段，搜集評估對象可能存在的火災(zāi)風(fēng)險，對火災(zāi)發(fā)展、人員安全疏散、建筑的結(jié)構(gòu)性能和耐火保護設(shè)計進行定量分析，并按照最不利條件設(shè)置各項參數(shù)，根據(jù)人體耐受極限判據(jù)進行火災(zāi)場景模擬，分析煙氣流動情況，驗證設(shè)計方案的可行性，并結(jié)合相似案例展開調(diào)研，進一步優(yōu)化原有的消防設(shè)計方案。循環(huán)以上步驟，直至達到建筑安全目標(biāo)，最后通過反復(fù)調(diào)整確定的消防安全評估方案，出具最終的消防設(shè)計安全評估報告，評估報告包括以下內(nèi)容：項目概況、消防評估檢查的依據(jù)、防火設(shè)計方案、防火設(shè)計難點、評估中發(fā)現(xiàn)的問題、數(shù)值模擬評估、評估的結(jié)論、設(shè)計圖紙、消防設(shè)計報告以及數(shù)值模擬分析報告，在參加完消防安全評估專家論證會后，根據(jù)專家意見，修改最終設(shè)計方案并通過審查后予以確認(rèn)執(zhí)行。

（一）評估資料的準(zhǔn)備

用于消防評估的設(shè)計方案，一是要滿足建筑的使用功能、空間條件、主要業(yè)態(tài)分布、建筑環(huán)境和業(yè)主的期望，二是要符合法律法規(guī)的要求，若工程無法解決的消防問題，滿足下列情形之一的項目可采用性能化設(shè)計評估的方法：（1）超出現(xiàn)行國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍；（2）按照現(xiàn)行國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進行防火分隔、防煙排煙、安全疏散、建筑構(gòu)件耐火等設(shè)計時，難以滿足項目特殊使用功能的情況。

（二）確定安全設(shè)計目標(biāo)

評估小組在確定項目的消防安全設(shè)計目標(biāo)時，首先要明確相關(guān)規(guī)范的相關(guān)要求、建筑投資方對于建筑的期望和業(yè)主的要求。一般的性能化設(shè)計要達成安全總目標(biāo)，包括：（1）保證評估對象內(nèi)部人員安全以及消防救援人員的生命安全；（2）在火災(zāi)發(fā)展階段要能夠保證建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的耐火性，能在一段時間之內(nèi)不會發(fā)生結(jié)構(gòu)的破壞，或者不造成連續(xù)坍塌的后果；（3）保證評估對象內(nèi)部的財產(chǎn)安全，除起火部位外，盡可能地控制火勢不發(fā)生蔓延，以免造成起火點周圍其他財產(chǎn)的損失；（4）火災(zāi)發(fā)生后仍能保證建筑內(nèi)部分系統(tǒng)工作運行的連續(xù)性，對建筑內(nèi)經(jīng)營和其他生產(chǎn)活動造成的影響降到最小，從而控制火災(zāi)的蔓延，保護建筑內(nèi)的環(huán)境安全[5]。以上安全設(shè)計目標(biāo)中，內(nèi)部人員和救援人員的生命安全是必須要滿足的，所以我們的消防設(shè)計方案必須是在保證人員安全的前提下進行其他的修改和完善，所以在進行性能化消防設(shè)計評估時，我們采用的是性能化人員疏散評估方法，以保證建筑內(nèi)人員能夠安全疏散完畢為目標(biāo)，來進行定量的安全數(shù)值模擬評估[5]。

（三）數(shù)值模擬判定標(biāo)準(zhǔn)

在保證建筑總的安全目標(biāo)后，還需要分別確定建筑的功能目標(biāo)、建筑性能目標(biāo)和性能判定標(biāo)準(zhǔn)。為保證建筑起火后內(nèi)部人員能夠安全疏散，就需要保證除起火房間外，其他區(qū)域不受火災(zāi)的危害，這樣起火房間外人員將不受毒性氣體和熱輻射的侵害，不同類型建筑其性能判定標(biāo)準(zhǔn)基本相同，一般以地面上方2m的水平位置溫度保持在60℃以下，能見度維持在10m以上，以建筑內(nèi)CO濃度不超過500ppm定為人員安全疏散的性能判定標(biāo)準(zhǔn)。最后則是通過以上安全評估的設(shè)計方案和數(shù)值模擬結(jié)果提出消防安全對策措施，通過綜合考慮特殊消防設(shè)計和數(shù)值模擬結(jié)果得出評估結(jié)論[5]。

五、結(jié)論

第一，在建筑性能化評估工作中，我們首先應(yīng)該從整體把握建筑的安全目標(biāo)，然后找出需要做特殊消防論證的區(qū)域，通過建筑自身的結(jié)構(gòu)和功能、境外規(guī)范的相關(guān)規(guī)定以及借助與評估對象相類似案例作出對應(yīng)區(qū)域的特殊消防設(shè)計，然后對有特殊消防設(shè)計的區(qū)域進行數(shù)值模擬評估，并查閱相關(guān)資料確定該區(qū)域數(shù)值評估參數(shù)的取值，合理設(shè)置各項參數(shù)，通過分析模擬結(jié)果來判定設(shè)計方案的可行性。數(shù)值模擬過程也是一個不斷修訂、不斷完善設(shè)計方案的過程，數(shù)值模擬主要是針對原設(shè)計進行原方案的模擬，再通過原模擬提出修改意見，反復(fù)修訂，直到達到人員能夠安全疏散的標(biāo)準(zhǔn)，確定最終方案，通過模擬結(jié)果對比，下沉式商業(yè)相對完全地下建筑來說，在設(shè)計方案以及消防安全問題上有所緩解，最后再通過專家的評審意見作出相應(yīng)的整改和修訂。第二，下沉式商業(yè)與外界環(huán)境是相連的，消防車道與地面之間存在高差，通過模擬結(jié)果分析，火災(zāi)發(fā)生時人員疏散至安全區(qū)域后，還需進一步向上疏散至地面層或者生態(tài)公園層，為保障各建筑之間互不影響其結(jié)構(gòu)和使用功能，在地上商業(yè)建筑的相關(guān)規(guī)定的基礎(chǔ)上，建議適當(dāng)增寬各建筑之間的安全距離，使得人員能夠疏散至安全區(qū)以及在車道等待救援時，保障消防車在車道上的通行能力，同時為人員在車道上等待向上疏散時的短暫停留提供相對較長的安全時間，保障下沉地面上人員能夠向上安全疏散至地面層。第三，通過比較下沉式和地下商業(yè)的模擬結(jié)果，下沉式商業(yè)的防火設(shè)計在很大程度上能保證人員的安全疏散以及阻止火災(zāi)蔓延，由于與外界環(huán)境相通的緣故，煙氣能及時排至見天區(qū)域，并為消防救援提供有利的環(huán)境。但在評估過程中仍要針對此類特殊建筑的消防設(shè)計難點，提出可靠的消防安全策略及有效的加強措施。在日常運營中要加強管理，嚴(yán)格控制火災(zāi)荷載，按照規(guī)范維護保養(yǎng)消防設(shè)施設(shè)備，同時應(yīng)確保各疏散門、疏散通道和安全出口的暢通。第四，針對下沉式商業(yè)建筑存在的防火設(shè)計難點，根據(jù)建筑的使用功能以及設(shè)計的特殊性，提出了與之相對應(yīng)的消防安全策略，通過對防火設(shè)計的安全性進行定性與定量的合理分析，以保護建筑內(nèi)部人員的生命安全、減少建筑內(nèi)部財產(chǎn)損失、提供可靠的安全疏散環(huán)境和有利的滅火救援環(huán)境等為消防安全目標(biāo)。

參考文獻：

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[5]李勝利,李孝斌.FDS火災(zāi)數(shù)值模擬[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2019:214-229.

作者：李百毅 史楊華 胡錦東 李昊航 宋曉勇 林鵬 單位：西南交通大學(xué) 四川省建設(shè)工程消防和勘察設(shè)計技術(shù)中心 四川省材科院消防科技有限公司 東南大學(xué) 四川消防總隊 西南交通大學(xué)