三、建筑防火设计

某大型商业综合体消防设计研究

帅　欢

（江西省抚州市公安消防支队，江西　抚州）

摘要：以某大型商业综合体为研究对象，结合现行实施的《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014），提出消防设计中遇到的难点问题，从防火分区/分隔、人员安全疏散角度进行分析并提出解决方案，通过运用模拟软件进行数值模拟加以验证，结果可为同类建筑消防设计提供借鉴。

关键词：商业综合体；室内步行街；防火分区；安全疏散；数值模拟

1　引言

大型商业综合体具有建筑结构复杂、空间关系多样、使用功能繁多，火灾荷载大等特点，其建筑面积往往达到数十万平方米。一旦发生火灾，灭火救援难度大，易形成大面积、立体火灾，易造成重大人员伤亡和财产损失。现行实施的GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）对于此类建筑的消防设计存在诸多难点和空白，需要通过性能化进行论证。笔者结合某大型商业综合体工程，探讨消防设计中出现的超《建规》技术难点，提出合理解决方案并加以验证，保障建筑的消防安全，为此类建筑消防设计提供实例参考。

2　项目概况

研究对象的规划用地面积约为50536.06m2，总建筑面积约140006.53m2，其中地上部分100050.1m2，地下部分39956.42m2。地下2层，地上层数为5层，裙房为3层，建筑高度为27.55m，建筑耐火等级为一级。本工程功能定位为现代化的中心商业区，是集娱乐、超市、高档影剧院等于一体的商业综合体，以及为此区域服务的相应餐饮、服务等配套设施，其具体功能布局见表1。本工程设有一条长约320m、宽9～14m、高15.9m的室内步行街。

3　消防设计难点

3.1　防火分区/分隔问题

（1）本工程的室内步行街是由若干个大小不一的小中庭组成，步行街一至四层之间通过楼板进行分隔，楼板的不同部位设有开口，故形成若干个建筑面积不同且贯穿四层的中庭，室内步行街总面积约6.75万平方米，远超《建规》5.3.1和5.3.3的规定。

（2）根据《建规》5.3.6第三条的规定：“步行街两侧商铺之间应设置耐火极限不低于3.00h的防火隔墙，每间商铺的建筑面积不宜大于300m2”，但实际中，由于商业营业需要，部分沿步行街两侧的餐饮店铺面积大于300m2，不符合《建规》规定。

（3）《建规》5.4.7第二条对电影院做出规定：“设置在一、二级耐火等级的建筑内时，观众厅宜布置在首层、二层或三层；确需布置在四层及以上楼层时，一个厅、室的疏散门不应少于2个，且每个观众厅的建筑面积不宜大于400m2”。本项目电影院设在四层，7#观众厅的建筑面积为644m2，不满足《建规》规定。

3.2　人员安全疏散问题

（1）根据《建规》规定：“步行街长度不宜大于300m”，实际中，该项目室内步行街长度为332m，不符合规范要求。

（2）根据《建规》规定：“步行街两侧建筑内的疏散楼梯应靠外墙设置并宜直通室外，确有困难时，可在首层直接通至步行街”，但由于该建筑进深较大，建筑中部设计的疏散楼梯无法直通步行街。同时，根据《建规》7.3.5第一条对消防电梯做出规定：“前室宜靠外墙设置，并应在首层直通室外或经过长度不大于30m的通道通向室外”，但本建筑内消防电梯前室大部分未靠外墙设置，且距室外疏散距离大于30m。

4　防火设计解决方案

4.1　防火分区/分隔解决方案

（1）针对本工程室内步行街作为一个防火分区面积远超规范的情况，需引入“亚安全区”的概念，即采取措施将贯穿四层的室内步行街作为人员安全疏散和灭火救援的主要通道进行使用。具体解决方案如下。

① 将步行街各层两端部断开，端头商铺间距不小于9m。

② 步行街及各层环廊仅作为人流通行的走道使用，不布置摊位、展示台等阻碍人员疏散的物品及任何可燃物体。

③ 步行街两侧商铺之间分隔墙体的耐火极限不小于4.00h，隔墙两侧的开口之间设置宽度不小于1.0m、耐火极限不低于4.00h的实体墙，隔墙分隔到楼板底。

④ 商铺与室内步行街公共区之间应采用耐火极限不低于1.0h的C类防火玻璃进行分隔，且设计喷水时间不小于2h的自动喷水灭火设施，具体见图1。

⑤ 商铺、辅助用房等通向室内步行街公共区的门在火灾时应能自动关闭。

（2）对于大于300m2的餐饮类商铺，使用燃气等明火的厨房与营业区之间采用耐火极限不低4.00h的墙体和甲级防火门进行分隔、营业区的座椅采用难燃烧或不燃烧材料装修，以此保证营业区和厨房面积均小于300m2。

（3）对于电影院设在四层，7#观众厅的建筑面积为644m2的问题，可以在影城设有一部专用疏散楼梯并在首层直通室外，同时将7#观众厅在三层设独立防火分区并与其相邻的主题餐厅共用一部消防电梯；7#观众厅设自动扫描喷水定位灭火系统，其他各观众厅内自动喷水灭火系统的喷头设计为快速响应喷头；观众厅的顶棚材料应采用A级装修材料，墙面、地面材料不低于B1级；疏散走道、等候区的顶棚、墙面和地面均采用不燃烧材料装修。

4.2　人员安全疏散解决方案

（1）对于室内步行街长度超过300m的问题，可将步行街首层每隔约60m设直通室外的安全出口（共10个）。

（2）对于中部疏散楼梯无法直通室外及消防电梯未靠外墙设置且无法直通室外的问题，可在建筑中部的疏散楼梯（消防电梯前室）通至步行街段设置安全走道（走道两侧墙体耐火时间不低于4.0h，楼板的耐火极限不低于1.5h；商铺确需朝该走道开口时采用防火隔间连通，使用甲级常闭式防火门；走道上管道井必需的检修门采用甲级防火门；走道的墙面和地面采用不燃烧材料装修；走道的地面设保持视觉连续的疏散指示标志，间距不大于4.0m，地面最低照度不低于5lx），并保证安全走道末端到室外的行走距离不大于60m，具体见图2。

5　可行性论证

5.1　火灾场景设置

设置4处火源位置。见图3、图4。

（1）火源位置A。火源位于一层步行街一侧精品店内，主要分析精品店发生火灾产生的烟气对步行街内人员疏散的影响。

（2）火源位置B。火源位于一层步行街一侧主力店内，主要分析精品店发生火灾产生的烟气对步行街内人员疏散的影响。

（3）火源位置C。火源位于一层步行街内，主要分析移动火灾荷载发生火灾产生的烟气对步行街内人员疏散的影响。

（4）火源位置D。火源位于四层7#影厅，此观众厅建筑面积较大，为幕布、地毯或座椅发生火灾，主要考虑火灾对人员疏散的影响。

参考相关资料，确定火灾按照t2火灾发展，火灾增长系数分别取0.04689kW/s2（火源位置A、B、C）和0.0244kW/s2。同时，考虑消防设施（自动喷水灭火系统和排烟系统）失效的情况，设置4组12个火灾场景，具体如表2所示。

5.2　模拟结果分析

运用火灾动力学模拟软件FDS对建筑内的火灾及烟气蔓延情况进行模拟计算，得到各火灾场景下的火灾蔓延及烟气流动状态。在综合考虑经济性与保证满足工程计算精度的前提下，确定网格划分方法：采用非均匀网格划分方法，在火源附近区域的网格尺寸为0.25m×0.25m×0.25m，其他区域的网格尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。同时，易燃物品被引燃所需的最小热流量为10kW/m2，因此将10kW/m2作为火灾在防火区域间蔓延的临界辐射热通量。设定模拟计算时间为1800s，计算结果见表3。

本建筑主使用功能为商业，根据现行国家标准《建规》确定商业区的人员荷载；电影院按固定座位数确定疏散人数1.1倍，电影院大厅的疏散人数按建筑面积0.5人/m2计算值与最大观众厅固定座位数两者的最大值；对于室内步行街，现行相关标准未提供明确数据，但根据经验判断，步行街人员密度不大于商店营业厅人员密度，因此确定将步行街公共区首层、二层的人员密度确定为0.43人/m2、三层的人员密度确定为0.39人/m2、三层的人员密度确定为0.30人/m2。经计算，该项目疏散人数为39466人。

利用疏散模拟软件Pathfinder对人员疏散行动进行模拟，采用整体疏散模式，即同时考虑全楼人员进行疏散，不考虑具体的火灾位置，模拟分析在人员共用疏散楼和对外出口的情况下，各防火分区、各楼层和全楼的人员疏散行走时间，计算结果见表4。

注：必须疏散时间计入行动疏散时间时考虑1.5倍的安全系数。

5.3　火灾模拟总结

根据人员安全疏散的判断标准则，建筑内的可用疏散时间大于人员疏散到安全区域所必需的时间，即：可用疏散时间TASET＞必须疏散时间TRSET，比较表3和表4所得结果，得出：

（1）一层步行街一侧主力店内（火源位置B）发生火灾，当自动喷水系统和排烟系统均失效的情况下，第四层人员安全疏散不能得到保证；

（2）一层步行街中庭内（火源位置C）发生火灾，当排烟系统失效的情况下，第四层人员安全疏散不能得到保证；

（3）一层步行街中庭内（火源位置C）发生火灾，当自动喷水系统和排烟系统均失效的情况下，步行街第三、四层人员安全疏散不能得到保证；

（4）电影院7#影厅内（火源位置D）发生火灾，当排烟系统失效的情况下，影厅内人员疏散不能得到保证；

（5）电影院7#影厅内（火源位置D）发生火灾，当自动喷水灭火系统和排烟系统均失效的情况下，影厅内人员疏散不能得到保证。

6　结论

针对本项目存在室内步行街、部分餐饮商铺和7#影厅防火分区面积超出规范要求、室内步行街过长、中部疏散楼梯和消防电梯前室疏散距离过长等问题，提出相应解决方案，并通过数值模拟进行定量分析，得出以下结论：

（1）将室内步行作为一个防火分区与两侧店铺进行防火分隔，能够保证室内步行街作为一个公共区域能在至少30分钟时间内维持安全疏散环境，满足火灾初期人员安全疏散的要求，因此建筑中部疏散楼梯（消防电梯前室）在首层可通过室内步行街疏散至室外。

（2）电影院设置在四层，7#影厅面积644m2方案可行。

（3）发生火灾时，消防设施正常运行，设定的火灾场景不会对人员疏散造成影响，但消防设施发生故障失效时，人员安全疏散得不到保证。因此，消防设施对于大型商业综合体建筑至关重要，为了保证人员安全，应加强消防设施的定期检查、维护和保养，确保消防设施在发生火灾情况下安全可靠。

（4）对于大型商业综合体，室内步行街发生火灾比两侧商铺发生火灾的危险性更高，因此确保室内步行街不设置任何可燃物和影响人员安全疏散的物品，如中庭举办大型活动使用大量易燃可燃材料、步行街设置固定摊位和可燃沙发等。

参考文献

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