楊 欣

(南昌市消防支隊(duì)，江西 南昌 330039)

1、工程概況

某大型物流交易中心具有普遍性，涵蓋了大部分物流倉(cāng)儲(chǔ)交易綜合體的主要特征。我以其中3、4號(hào)物流交易廣場(chǎng)舉例，該物流交易廣場(chǎng)地下2層，地上4層，建筑高度21.5米，總建筑面積32.8萬(wàn)平方米，主要功能為：地下室為車(chē)庫(kù)和商業(yè)用房，地上層均為商業(yè)用房。

2、需要進(jìn)行性能化防火設(shè)計(jì)的問(wèn)題

鑒于大型物流交易廣場(chǎng)使用功能的需要以及其建筑體量、造型的特性，該類(lèi)大型建筑的消防設(shè)計(jì)難免存在與現(xiàn)行規(guī)范不相符的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。

2.1 防火分區(qū)。多層商業(yè)建筑每一個(gè)防火分區(qū)允許最大建筑面積為2500平方米，在設(shè)有自動(dòng)噴水滅火和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的情況下，防火分區(qū)可以增加一倍，該3、4號(hào)交易廣場(chǎng)的室內(nèi)街是由若干個(gè)大小不一的橫縱排列的中庭組成，室內(nèi)街負(fù)一層、一至四層之間通過(guò)樓板分隔，中庭未使用防火卷簾進(jìn)行分隔，故形成了若干個(gè)建筑面積不同貫穿5層的中庭，連通一個(gè)防火分區(qū)，各部分面積見(jiàn)表2-1，如圖2-1所示。3、4號(hào)交易廣場(chǎng)各室內(nèi)街分別連通為一個(gè)防火分區(qū)，建筑面積分別為40697平方米、39765平方米，不滿足現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)防火規(guī)范。

表2-1 三、四號(hào)廣場(chǎng)各層建筑面積

圖2-1 室內(nèi)街防火分區(qū)圖 圖2-2 室內(nèi)街首層疏散距離圖

2.2 安全疏散。多層商業(yè)建筑樓梯間的首層應(yīng)當(dāng)設(shè)置直通室外的安全出口或在首層采用與其他部位用乙級(jí)防火門(mén)分隔的擴(kuò)大封閉樓梯間，當(dāng)建筑的層數(shù)為4層及4層以下時(shí)，安全出口與樓梯間距離應(yīng)小于15米。建筑中商業(yè)部分為符合現(xiàn)行規(guī)范中要求的疏散距離和疏散寬度，需要在建筑各層設(shè)置足夠數(shù)量的疏散樓梯和直通室外的安全出口，為確保每部疏散樓梯在首層都能直通室外，應(yīng)沿建筑外墻進(jìn)行設(shè)置。該3、4號(hào)交易廣場(chǎng)由于建筑體量較大，部分疏散樓梯未沿外墻進(jìn)行設(shè)置，而是在建筑內(nèi)部設(shè)置疏散樓梯間，因此除沿外墻設(shè)置的具有直通室外的安全出口外，其余疏散樓梯在首層的安全出口只能設(shè)置在室內(nèi)街內(nèi)，人員需要通過(guò)室內(nèi)街公共區(qū)域才能到達(dá)室外，在首層通向室外的疏散距離大于15米，首層最不利點(diǎn)至最近安全出口疏散距離為89米，如圖2-2所示，不符合現(xiàn)行國(guó)家相關(guān)防火規(guī)范要求。

3、相關(guān)問(wèn)題性能化防火設(shè)計(jì)初步解決思路

針對(duì)該類(lèi)建筑消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)，結(jié)合本建筑的布局、使用用途、人員特性等特點(diǎn)，在確保消防安全功能達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范要求同等水平的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員開(kāi)創(chuàng)思路，采用性能化設(shè)計(jì)方法來(lái)解決以上問(wèn)題。

3.1 臨時(shí)安全區(qū)。為解決人員需要借助室內(nèi)街公共區(qū)域疏散到室外、室內(nèi)街公共區(qū)域防火分區(qū)面積超出規(guī)范要求的問(wèn)題，擬將室內(nèi)街公共區(qū)域設(shè)計(jì)為臨時(shí)安全區(qū)，具體措施為：

3.1.1 為最大限度地降低各層室內(nèi)街區(qū)域的火災(zāi)荷載，室內(nèi)街公共區(qū)內(nèi)不應(yīng)布置阻礙人員疏散的物品和任何可燃物，公共區(qū)僅用于人員疏散行走；室內(nèi)街的頂棚材料應(yīng)采用；室內(nèi)街和頂棚材料應(yīng)采用不燃或難燃材料，其承重結(jié)構(gòu)的耐火極限不應(yīng)低于0.5h；3號(hào)、4號(hào)交易廣場(chǎng)內(nèi)不應(yīng)經(jīng)營(yíng)和儲(chǔ)存火災(zāi)危險(xiǎn)性為甲、乙類(lèi)性質(zhì)的物品。

3.1.2 室內(nèi)街負(fù)一層橫向的寬度不小于13.6米，朝下沉廣場(chǎng)的出口寬度不小于7.5米；室內(nèi)街首層橫向?qū)挾炔恍∮?2米，端頭局部區(qū)域(8.4米)的寬度不小于13.1米，朝室外的安全出口寬度不小于9.2米。室內(nèi)街端頭局部區(qū)域(8.4米)的商鋪不應(yīng)朝室內(nèi)街內(nèi)開(kāi)設(shè)影響室內(nèi)街人員疏散的門(mén)。橫向室內(nèi)街二層至四層端頭商鋪面向室內(nèi)街的隔墻也應(yīng)采用防火墻或防火玻璃(門(mén))，當(dāng)采用不低于1.0h耐火極限的C類(lèi)防火玻璃(門(mén))時(shí)，應(yīng)在商鋪內(nèi)側(cè)設(shè)置獨(dú)立的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行防火保護(hù)，對(duì)防火玻璃(門(mén))延續(xù)保護(hù)的時(shí)間不應(yīng)低于3.0h，商鋪防火玻璃門(mén)在火災(zāi)發(fā)生時(shí)應(yīng)能自行關(guān)閉，且不得影響消防救援窗的位置。

3.1.3 室內(nèi)街兩側(cè)的店鋪內(nèi)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，回廊應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，高大空間應(yīng)設(shè)置智能型水炮系統(tǒng)；室內(nèi)街每隔30米應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓并配置消防軟管卷盤(pán)。

3.1.4 室內(nèi)街公共區(qū)域的頂部設(shè)置的天窗在火災(zāi)時(shí)能自動(dòng)開(kāi)啟，天窗開(kāi)啟的寬度不小于6米，天窗開(kāi)啟位置如圖3-1所示。

圖3-1 天窗開(kāi)啟位置示意圖

3.2 安全疏散

除首層外，其余樓層疏散距離均不應(yīng)大于37.5米；不能直通室外的疏散樓梯在首層應(yīng)能通向室內(nèi)街公共區(qū)域，如圖3-2所示；或通過(guò)疏散走道疏散至室內(nèi)街公共區(qū)域，疏散走道兩側(cè)應(yīng)采用砌至樓板底部耐火極限不低于1h的隔墻分隔，如圖3-3所示。

圖3-2 建筑中部疏散樓梯調(diào)整示意圖1

圖3-3 建筑中部疏散樓梯調(diào)整示意圖2

3.3 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

相關(guān)試驗(yàn)研究表明，相比標(biāo)準(zhǔn)響應(yīng)噴頭，快速響應(yīng)噴頭反應(yīng)更加迅速，火災(zāi)造成的損失、火災(zāi)過(guò)程中最大熱釋放率和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度分別減少20%、45%和25%。因此，將3、4號(hào)廣場(chǎng)內(nèi)的噴頭應(yīng)采用快速響應(yīng)噴頭。

4、火災(zāi)場(chǎng)景、火災(zāi)蔓延及煙氣流動(dòng)狀態(tài)和人員安全疏散分析

4.1 火災(zāi)場(chǎng)景分析

通過(guò)對(duì)3、4號(hào)交易廣場(chǎng)不同火源位置及場(chǎng)景的設(shè)定，分析各層商鋪火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣對(duì)主通道人員疏散的影響。衡量火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要指標(biāo)是火災(zāi)荷載密度和火災(zāi)增長(zhǎng)速率?；馂?zāi)熱釋放速率隨時(shí)間變化關(guān)系為：

Q=αt2

式中：Q-火源熱釋放速率；α-火災(zāi)增長(zhǎng)速率；t2-火災(zāi)發(fā)展時(shí)間。

對(duì)于t2火災(zāi)的類(lèi)型，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/TS 16733根據(jù)火災(zāi)增長(zhǎng)系數(shù)α的值定義了4種標(biāo)準(zhǔn)t2火災(zāi)：超快、快、中和慢速火，它們分別在75秒、150秒、300秒、600秒時(shí)刻可達(dá)到1MW的火災(zāi)規(guī)模。依據(jù)公安部天津消防研究所所做的服裝火災(zāi)試驗(yàn)，從中選了兩組試驗(yàn)數(shù)據(jù)作模擬中庭火災(zāi)熱釋放速率的依據(jù)進(jìn)行比較，水平放置的服裝類(lèi)火災(zāi)熱釋放速率略小于t2中速火，懸掛放置的服裝類(lèi)火災(zāi)熱釋放速率略大于t2快速火；根據(jù)分析，建筑商鋪內(nèi)展示的多數(shù)商品的火災(zāi)危險(xiǎn)性不會(huì)高于服裝衣物的火災(zāi)危險(xiǎn)性，確定環(huán)廊室內(nèi)街及中庭內(nèi)的火災(zāi)按t2快速火考慮，火災(zāi)增長(zhǎng)系數(shù)為0.04689Kw/s2。

火災(zāi)未受有效控制時(shí)的最大熱釋放速率，若自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效，則需要專(zhuān)業(yè)消防人員進(jìn)行撲救，而在本項(xiàng)目貼臨位置建設(shè)有消防站，從安全角度考慮，認(rèn)為消防隊(duì)員能夠在接警后5分鐘到達(dá)火場(chǎng)，并在火災(zāi)發(fā)生后10分鐘開(kāi)展有效的滅火戰(zhàn)斗并控制火勢(shì)的發(fā)展。因此，在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效時(shí)，假定在此種情況下精品店、服裝店和餐飲店的火災(zāi)最大熱釋放速率為：

Q=αt2=0.04689×6002=168804(KW)，約17MW；火災(zāi)危險(xiǎn)性大大增加。

火災(zāi)受到自動(dòng)滅火系統(tǒng)控制時(shí)的最大熱釋放速率根據(jù)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)開(kāi)發(fā)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件DETACT-T2模型確定自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的動(dòng)作時(shí)間，根據(jù)設(shè)定的計(jì)算條件，考慮2倍的安全系數(shù)，火災(zāi)熱釋放速率計(jì)算結(jié)果為1919.4(KW)，約4MW；火災(zāi)危險(xiǎn)性相對(duì)較小。

4.2 火災(zāi)蔓延及煙氣流動(dòng)狀態(tài)分析

火災(zāi)蔓延及煙氣流動(dòng)狀態(tài)分析運(yùn)用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院NIST開(kāi)發(fā))對(duì)交易廣場(chǎng)內(nèi)的火災(zāi)及煙氣蔓延情況進(jìn)行模擬計(jì)算，通過(guò)計(jì)算得到不同火災(zāi)場(chǎng)景下的火災(zāi)蔓延及煙氣流動(dòng)狀態(tài)。經(jīng)過(guò)分析，得到如下結(jié)論：

建筑展示區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、屋頂自然排煙系統(tǒng)和展示區(qū)防排煙系統(tǒng)均有效的情況下，建筑各層清晰高度處的溫度、能見(jiàn)度以及CO濃度等指標(biāo)均處于人員可接受的范圍內(nèi)，火災(zāi)危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間較長(zhǎng)，在設(shè)定最不利火災(zāi)場(chǎng)景下，展示區(qū)內(nèi)不會(huì)造成火災(zāi)大面積蔓延。

一層主通道臨近安全出口處的一側(cè)商鋪發(fā)生火災(zāi)，若自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效，室內(nèi)街另一側(cè)商鋪(間距13米)受到的熱輻射強(qiáng)度為4.76Kw/m2(在模擬時(shí)間1800內(nèi)計(jì)算所得)，小于設(shè)定的極限值10Kw/m2(根據(jù)美國(guó)國(guó)家防火研究基金會(huì)NFPRF火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法中不同材料的可燃性對(duì)應(yīng)的引燃熱輻射通量確定的火災(zāi)在防火分區(qū)間蔓延的臨界輻射熱通量)，不會(huì)造成火災(zāi)大面積蔓延。

4.3 人員安全疏散分析

根據(jù)該大型物流交易市場(chǎng)的建筑特點(diǎn)和人員荷載，結(jié)合火災(zāi)模擬研究結(jié)果，計(jì)算在最不利情況下，建筑各區(qū)域人員在現(xiàn)有疏散寬度和距離情況下所需要的疏散時(shí)間。疏散人員在火災(zāi)環(huán)境下疏散至安全地帶的人員可用疏散時(shí)間應(yīng)大于人員必需疏散時(shí)間。

人員可用疏散時(shí)間指的是從火災(zāi)發(fā)生到發(fā)展到致使建筑內(nèi)附近區(qū)域達(dá)到人體所能承受極限的時(shí)間。影響人員安全疏散的主要性能參數(shù)包為火災(zāi)煙氣層高度、現(xiàn)場(chǎng)能見(jiàn)度、對(duì)流熱和CO氣體濃度等。必須疏散時(shí)間分為三個(gè)階段：報(bào)警時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間和疏散行走時(shí)間，即人員疏散的必需疏散時(shí)間可按公式計(jì)算：

必需疏散時(shí)間=報(bào)警時(shí)間+響應(yīng)時(shí)間+1.5×疏散行走時(shí)間。

通過(guò)火災(zāi)時(shí)人員的疏散模擬軟件計(jì)算得到的人員所需的安全疏散時(shí)間，與在不同火災(zāi)場(chǎng)景下的環(huán)境下可提供的安全時(shí)間進(jìn)行比較，以判斷火災(zāi)發(fā)生時(shí)各區(qū)域內(nèi)人員疏散的安全性。通過(guò)對(duì)人員疏散模擬分析，并與火災(zāi)煙氣模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)均有效的情況下，對(duì)于各個(gè)設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景和疏散場(chǎng)景，建筑內(nèi)人員均能夠通過(guò)臨近的安全出口疏散至室外或樓梯間。在防排煙和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)其中有一個(gè)失效的情況下，當(dāng)負(fù)一層的商業(yè)展示區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，負(fù)一層的人員將不能夠通過(guò)臨近的樓梯間疏散至室外。綜上所述，建筑內(nèi)消防設(shè)施的完好有效是人員安全疏散的重要保證，平時(shí)應(yīng)定期對(duì)建筑內(nèi)的消防設(shè)施進(jìn)行檢查與維護(hù)，以保證火災(zāi)時(shí)可以有效動(dòng)作。

5、結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

經(jīng)過(guò)模擬計(jì)算分析，在采取3.1、3.2和3.3節(jié)措施后，可得到如下結(jié)論：

5.1.1 在設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景下，在自動(dòng)噴水系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)均能有效動(dòng)作時(shí)，建筑內(nèi)的人員能夠安全地疏散到室外安全區(qū)域，疏散設(shè)計(jì)能夠保證人員的安全疏散。

5.1.2 在設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景下，距著火商鋪對(duì)面(室內(nèi)街另一側(cè))商鋪處的輻射熱強(qiáng)度最高為2.05 Kw/m2，小于易燃物品被引燃的臨界值10 Kw/m2，建筑各層環(huán)廊各部位的裝修材料和其他固定設(shè)施的制作材料的燃燒性能應(yīng)為不燃燒材料、室內(nèi)街公共區(qū)域內(nèi)不應(yīng)安置其他固定商業(yè)設(shè)施，則火災(zāi)不會(huì)通過(guò)延燒和熱輻射的方式向室內(nèi)街兩側(cè)蔓延。因此，3、4號(hào)廣場(chǎng)的室內(nèi)室內(nèi)街分別連通為建筑面積40697平方米、39765平方米的防火分區(qū)可行。

5.1.3 第3、4號(hào)交易廣場(chǎng)防火分隔措施及防排煙系統(tǒng)能夠?qū)馂?zāi)及煙氣蔓延進(jìn)行有效控制，防火分區(qū)劃分能夠滿足建筑整體消防安全的要求。

5.1.4 在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)其中一個(gè)失效的情況下，當(dāng)負(fù)一層的展示區(qū)內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，負(fù)一層內(nèi)的人員將不能夠通過(guò)臨近的樓梯間疏散至室外。在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)均失效的情況下，當(dāng)二層主通道一側(cè)的展示商鋪發(fā)生火災(zāi)時(shí)，建筑四層和三層有部分人員不能夠安全疏散，因此，應(yīng)采取必要地安全措施，設(shè)置儲(chǔ)水量不小于中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)1.0h用水量的高位水箱；屋頂排煙窗除能自動(dòng)開(kāi)啟外，還應(yīng)在首次手動(dòng)在重力驅(qū)動(dòng)下開(kāi)啟。

5.2 建議

建筑的消防安全不是一成不變的，只有建筑防火設(shè)計(jì)和建筑日常使用與維護(hù)管理相互配合才能更好的發(fā)揮消防設(shè)施的作用，提高所保護(hù)建筑的消防安全水平，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。根據(jù)實(shí)際火災(zāi)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，提出以下建議：

5.2.1 平時(shí)定期對(duì)建筑內(nèi)的消防設(shè)施進(jìn)行檢查與維護(hù)，以保證火災(zāi)時(shí)可以正常啟動(dòng)；

5.2.2 疏散通道內(nèi)不應(yīng)存放任何物品，應(yīng)使疏散路線始終保持通暢；

5.2.3 加強(qiáng)消防管理，嚴(yán)禁在中庭布置可燃物和限制商業(yè)活動(dòng)。組織義務(wù)消防隊(duì)并經(jīng)常進(jìn)行消防滅火演練，以保證在消防隊(duì)到達(dá)之前早期投入滅火救援。

5.2.4 加強(qiáng)交易廣場(chǎng)工作人員的消防安全培訓(xùn)，定期組織疏散和滅火演練，以便在火災(zāi)發(fā)生時(shí)可以引導(dǎo)人員快速找到疏散出口安全逃生和具備撲滅初期火災(zāi)的能力。

[1]GB 50016—2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2]GB 50222—95(2001年修訂版)建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[3]葛良玉.利用性能化設(shè)計(jì)方法解決青島百麗廣場(chǎng)消防安全問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014年第15期，

[4]劉珠峰，劉靜.某商業(yè)綜合體消防性能化設(shè)計(jì)探析[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2012Vol.31No.5.

[5]公安部天津消防研究所.人員安全疏散分析的原則與方法[R].國(guó)家十五公關(guān)重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目專(zhuān)題四研究報(bào)告，2004年.

[6]NFPA 204M-2004，排煙、排熱標(biāo)準(zhǔn)[S].

[7]Fire Code Reform Center Limited.Fire Engineering Guidelines，F(xiàn)irst Edition[R]，March1996.