大空間建筑物防火分區優化設計探討

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摘要:對大空間建筑防火分區劃分的問題進行了討論，總結了當前防火分區劃分方式存在的問題，以及現有消防規范在大空間防火分區劃分方面存在的不足之處。根據大空間建筑的特點，提出了優化設計的方法，即采用以防火通道代替傳統卷簾門劃分防火分區的思路，并采用該方法對一大型展覽廳進行了防火分區的具體劃分與可行性驗證。

關鍵詞:大空間建筑;防火分區;優化設計;可行性驗證

隨著我國經濟建設的發展，各地涌現出不同類型的大空間建筑，例如地下商場、停車場、機場、會展中心等等。這些新型的建筑在設計與施工過程中大量采用了國外先進的設計理念與建造方式，因此我國現行的建筑防火規范許多方面與其不相適應。另一方面，隨著材料科學、建筑科學、結構科學等領域的不斷發展，各種金屬材料、新型材料、特種玻璃、有機材料的大量應用，近二十年我國建筑行業發生了顯著的變化，以大空間建筑為代表的一系列建筑中體現了許多新元素和新面貌。然而，大空間建筑為人們帶來新體驗的同時，卻給防火設計和消防工程帶來了新的挑戰。大空間建筑由于自身的特點，引發出一系列的消防設計難題，尤其是防火分區的設計。我國目前對大空間建筑的防火分區要求并不十分明確，若直接套用已有規范，很難完成科學合理的設計，因此，對大空間建筑防火分區的設計進行專門的研究和探討，是對這類建筑火災防治的重要途徑。

1大空間建筑防火分區設計中存在的問題

一般情況下大空間建筑具有樓層少、單層空間高、面積大等特點。大空間建筑由于結構和功能等方面的因素，使得通過設置防火墻和防火卷簾等進行防火防煙分區的分隔措施難以實施。普通的火災自動探測設備和自動滅火設備在大空間建筑火災中很難發揮有效的作用。大空間建筑所使用的材料耐火等級相比傳統建筑物通常偏低，并且建筑內人員密集，火災負荷大，安全疏散困難。所以一旦發生火災后，滅火與救援過程都非常困難，很容易造成重大的人員傷亡和經濟損失。(1)相關規范的缺失。國內建筑物防火分區設計的主要依據為GB50016－2014《建筑設計防火規范》［1］。國內現行的設計規范借鑒了國內外消防設計方面的經驗，這對于我國消防安全的發展起到了很好的促進作用，對于減少建筑火災事故的發生具有重要的積極意義［2］。從實際情況看，防火分區在控制火災蔓延，提供人員疏散空間和時間方面都起到了重要作用。因此，防火分區的合理規劃與設計一直都是一項重要的任務，但相關規范中最大的設計面積為4000m2，而當前大量出現的大空間建筑，建筑面積可以達到數十萬平方米，而且層數很少，如果這些建筑也按照當前規范設計防火分區，必然影響建筑物的實際使用功能［3］。因此，必須對大空間建筑的防火分區的設計予以充分重視，制定相適應的防火規范。(2)防火分區方法不適用。當前建筑物防火分區設計采取的主要辦法包括:設置防火墻、防火門和防火卷簾等，或者輔助水噴淋系統加以防護。這些方法在常規建筑中已經得到了普遍的應用，并取得了良好的防火效果。但是對于大空間建筑，這些施工設計方法已經不能滿足要求［4］。例如，對于一些面積很大的建筑，一般不容許出現物理分割，否則不利于人員流動，因此只能大量采用防火卷簾，而防火卷簾受熱后容易變形凸出，失去阻火隔煙的作用，會增加建筑的火災危險性。還有一些大空間建筑中采用防火水幕代替防火墻，而實際中防火分區的分隔長度達幾十米以上，這樣水幕的供水量很難得到保障。由于大空間建筑這些新的防火分區問題的出現，很多地方采用消防專家論證的方式解決實際問題，采取其他措施彌補現行消防規范的不足。但是這些論證增加了人力物力的投入，而且不能統一規范的應用到其他相似的大空間建筑的防火設計中，因此，制定與其相適應的防火分區設計方法十分必要。

2大空間建筑防火分區優化設計

根據上述分析可知，要滿足控制大空間建筑物火災擴散和煙氣蔓延的要求，僅僅依靠防火分區是不夠的，需要結合控制可燃物數量、降低火場溫度等措施協同完成火災的控制。因此，只要在建筑物內采取相應的防火措施，達到火災無法蔓延的目的，這些措施都應該視為防火分區設計方法，這與傳統防火分區設計方法有根本的不同［5］。傳統的防火分區一般指設置固定防火墻、防火門窗和水幕等實物對建筑空間進行分隔，以達到限定火災發展范圍［6］。這種設計方法強調火災發生的面積區域，是一種被動的、靜態的防火思路。本文提出的新的防火設計方法包括動態設計思路，包括對建筑內可燃材料的使用數量的控制、快速反應水噴淋系統的設置等措施。這種設計思路更加突出對火源的控制。因此，需要充分考慮建筑的使用功能、規模面積、工作特點等基本情況，結合建筑人員流動、物品流動、時空特性、內外環境等具體場景的不同，依據建筑的其它性能化防火設計，并通過火災動力學原理以及各種消防安全理論與技術方法的綜合分析，最終制定防火措施。

3某會展中心防火分區設計與可行性驗證

3.1建筑概況

本文以某市國際會展中心一層為例，采用上述思路對其進行防火分區劃分，并采用FDS火災模擬軟件對其進行可行性驗證。該會展中心占地300畝，主樓長374m，寬112m，高42m，總建筑面積為15萬m2，分為5個區，其中A區為服務區，包括商務酒店和購物區，B，C，D，E為功能區，包括展覽廳、會議室、報告廳和電子商務間等。

3.2防火分區設計

在防火設計中，該會展中心的防火分區劃分是個典型的問題。如果按照傳統的采用防火墻的方式進行防火分區劃分，則最大防火分區面積低于4000m2，這顯然不利于展覽功能的發揮，而且在技術上也很難實現;如果采用防火卷簾加水幕的方式劃分防火分區，則會產生卷簾自重過大，消防用水量過大的問題，經濟性較差，而且防火效果也較差。由于防火分區的主要作用就是限制火災蔓延與煙氣擴散，從而降低火災產生的危害，為滅火與人員疏散創造條件，以達到減少火災損失的目的。因此，根據該會展中心的功能特征與可燃物分布特征，本文根據建筑室內步行街商業布局的特點和火災蔓延規律，通過火災危險源辨識、火場場景設定、火災后果分析等方式確定防火分區的劃分方式。根據建筑物的實際特點，本文采用防火帶的方式劃分防火分區，即在展廳內設置一定寬度的防火通道。展覽區在布置的時候需避開防火通道，且不能在防火通道上堆積可燃物，以達到防止火災蔓延的目的。另外，在防火通道上采取合理的防煙措施，以達到阻止煙氣擴散的目的。總體來說，就是基于防火通道、擋煙垂壁、自動滅火系統和排煙系統建立防火分區，然后通過火災模擬軟件再驗證劃分方式的合理性。

3.3火災模擬

展覽廳的可燃物，分為靜態可燃物和動態可燃物，靜態可燃物主要是會展中心在建設過程中所使用的可燃材料以及后續裝修過程中使用的可燃材料;動態可燃物指參展的物品所攜帶的可燃物。本文假設該會展中心所展覽的為車輛，一般情況下，汽車攜帶的可燃物主要包括輪胎、塑料構件、燃油和座椅。輪胎和座椅的可燃成分比較復雜，可以簡化認為等同于橡膠的燃燒過程。另外，汽車零部件常用塑料種類包括PP，PVC，PU，ABS，FRP，PA，PC等。根據實際的實驗汽車模型［7］，汽油燃料為10kg;輪胎重量設為60kg;其余可燃材料重量140kg，采用聚氯乙烯代替。根據參考文獻［7］可知，一輛汽車著火后火源功率接近2MW，因此展廳的危險性是很大的。

4結束語

本文對大空間建筑的防火分區存在的問題進行了討論，針對大空間建筑的特點，提出了采用防火通道分區，以達到阻止火災與煙氣蔓延的方法。得出了以下結果:①基于防火通道劃分防火分區能有效的降低鄰近火場的熱輻射量，起到阻止火勢蔓延的作用;②在防火通道上方設置擋煙垂壁能有效的阻止煙氣擴散，保證鄰近防火分區內煙氣溫度和毒性被控制在保證人員安全的范圍之內。

參考文獻:

［1］GB50016－2014，建筑設計防火規范［S］．

［3］曹希鋒，梁慧君．大空間建筑防火分區設計的探討［J］．消防技術與產品信息，2002(2):6-8．

［4］趙武軍，王強．大空間建筑內不同防火分區劃分方式對人員疏散影響的數值模擬研究［J］．武警學院學報，2014，30(8):19-21．

［5］闞強，姜明理，羅宗軍．某大型國際會展中心防火分區劃分可行性分析［J］．消防科學與技術，2005，24(1):53-56．

［6］馬千里，黃廷林，劉庭全．大型商業建筑室內步行街防火分區設計［J］．消防科學與技術，2011，30(5):383-385．

［7］程遠平，RJohn．小汽車火災試驗研究［J］．中國礦業大學學報．2002，31(6):557-560．

作者:張薔 單位:泰安市消防支隊