趙玉婷,張典帥

(1.珠海格力房產(chǎn)有限公司, 廣東珠海 519000; 2. 珠海合聯(lián)房產(chǎn)有限公司, 廣東珠海 519015)

0 引言

隨著我國(guó)城市化推進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,會(huì)展中心在城市需求越來(lái)越大,承擔(dān)著國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)、文化及經(jīng)濟(jì)的交流的任務(wù)。會(huì)展中心因建筑占地面積大、空間高,在建筑設(shè)計(jì)方面存在較大難點(diǎn)。因此國(guó)內(nèi)學(xué)者針大型會(huì)展中心問(wèn)題,開(kāi)展了系列消防設(shè)計(jì)研究。其中許劍方[1]以福州國(guó)際會(huì)展中心開(kāi)幕大廳為例,利用SIMULEX和FDS軟件進(jìn)行了煙氣模擬和人員疏散特性研究。李守斌[2]采用防火隔離帶的方式解決了新疆國(guó)際會(huì)展中心防火分區(qū)面積過(guò)大的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題。申立新、王均亮[3]的研究成果明確利用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行建筑性能化設(shè)計(jì)和評(píng)估,能夠使得特殊使用功能的建筑消防設(shè)計(jì)方案更合理。宋云龍等[4]針對(duì)杭州大會(huì)展中心項(xiàng)目采用了9 m的防火隔離帶將多功能站廳劃分為不大于5 000 m2的區(qū)域[4]。為了更好地了解大型會(huì)展中心消防設(shè)計(jì)現(xiàn)狀,筆者以我國(guó)南方大型會(huì)展中心為例針對(duì)其消防安全設(shè)計(jì)展開(kāi)了系列分析。

1 工程概況

我國(guó)南方某會(huì)展中心因設(shè)計(jì)形式共分為南北2個(gè)區(qū)域。其中南區(qū)總建筑面積81 150 m2,展覽面積60 950 m2、主序廳及前廳4 050 m2, 展廳配套11 150 m2;北區(qū)會(huì)議及精品展館20 850 m2,前廳3 520 m2,會(huì)議配套8 380 m2。建筑使用功能為會(huì)展,可舉辦大型展覽或多個(gè)不同規(guī)模的中型展覽,同時(shí)配套會(huì)議、餐飲等綜合服務(wù)功能,可滿足大型活動(dòng)、慶典等多功能使用需求。

2 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

會(huì)展中心因其建筑體量較大,為考慮作為國(guó)際會(huì)展中心的使用功能和特殊需求,部分會(huì)議功能區(qū)域若按照常規(guī)設(shè)計(jì)將破壞建筑的使用功能,無(wú)法滿足使用要求。根據(jù)JGJ 218-2010《展覽建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》條文5.2.5規(guī)定[5]:“當(dāng)展廳的使用有特殊要求時(shí),可采用性能化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行防火設(shè)計(jì)?！币虼?筆者運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理進(jìn)行消防安全評(píng)估論證,確保其消防安全達(dá)到規(guī)范要求的同等水平。針對(duì)大型會(huì)展中心防火分隔方式設(shè)計(jì)和大型空間防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)展了系列比對(duì)分析。

2.1 防火分隔方式設(shè)計(jì)

2.1.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

參照GB 50016-2014(2018年版)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求[6],會(huì)展中心內(nèi)展覽廳在消防設(shè)計(jì)滿足相關(guān)要求時(shí),最大程度防火分區(qū)面積不超過(guò)10 000 m2。目前會(huì)展中心考慮到后期成本國(guó)際會(huì)議,目前北區(qū)南區(qū)共4個(gè)展館面積均突破10 000 m2。相關(guān)情況詳見(jiàn)表1和圖1。

圖1 會(huì)展中心南北區(qū)平面布置示意

表1 會(huì)展中心展館面積情況匯總

2.1.2 防火分隔設(shè)計(jì)方案

為滿足會(huì)展中心功能、視覺(jué)及空間的連續(xù),防火分區(qū)之間難以采用常規(guī)的防火分隔設(shè)施進(jìn)行進(jìn)一步分隔。廳內(nèi)的大空間有利于煙氣排放和稀釋,可以使煙氣更晚地下降到危險(xiǎn)高度,但同時(shí)展館的超大面積卻可能導(dǎo)致火災(zāi)在建筑內(nèi)進(jìn)一步蔓延,造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,針對(duì)此類(lèi)情況提出采用“防火隔離帶”的方式來(lái)進(jìn)行分隔,具體要求:

(1)面積控制:采用防火隔離帶將南區(qū)會(huì)展中心首層各展館分隔為2個(gè)大區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊面積不超過(guò)10 000 m2;采用防火隔離帶將北區(qū)會(huì)議中心首層展館分隔為3個(gè)大區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊面積不超過(guò)4 000 m2;采用防火隔離帶將北區(qū)會(huì)議中心2層會(huì)議廳分隔為2個(gè)大區(qū)塊,每個(gè)區(qū)塊面積不超過(guò)3 000 m2。

(2)寬度要求:防火隔離帶的凈寬度不應(yīng)低于9.0 m。即防火隔離帶兩側(cè)的展位或其他可燃物之間應(yīng)至少保持9.0 m的間距,防火隔離帶應(yīng)在地面劃分醒目標(biāo)線,并注明“防火隔離帶范圍內(nèi)嚴(yán)禁放置可燃物”等字樣。

(3)防煙分隔設(shè)施:防火隔離帶兩側(cè)與展廳相連接的部位應(yīng)設(shè)置擋煙垂壁,擋煙垂壁的深度不應(yīng)小于1.8 m。

2.2 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.2.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

南區(qū)會(huì)展中心展廳建筑空間高大,最大凈高為29 m,且防火分區(qū)面積較大,設(shè)計(jì)中防煙分區(qū)按不大于2 000 m2劃分虛擬防煙分區(qū)。 1#展廳至4#展廳的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)為自然排煙系統(tǒng),利用外門(mén)作為自然補(bǔ)風(fēng)口,參照GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的要求設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)的排煙量和有效自然排煙窗(口)面積[7]。

由于展廳的建筑規(guī)模較大,建筑空間較高,為了保證緊急情況下展廳的自然排煙系統(tǒng)的有效性,擬采取計(jì)算機(jī)軟件模擬分析論證南區(qū)會(huì)展中心展廳自然排煙系統(tǒng)的有效性。

2.2.2 防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)南區(qū)會(huì)展中心超大空間防排煙涉及問(wèn)題,提出幾點(diǎn)要求:

(1)可靠性:為保證緊急情況下自然排煙口能有效開(kāi)啟,要求自然排煙口的開(kāi)啟方式應(yīng)包含自動(dòng)(消防聯(lián)動(dòng))開(kāi)啟、手動(dòng)開(kāi)啟和機(jī)械應(yīng)急制動(dòng)開(kāi)啟,在緊急情況下應(yīng)仍能保證自然排煙口的正常開(kāi)啟。自然排煙窗(口)采用與火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)和溫度釋放裝置聯(lián)動(dòng)的控制方式。自然排煙窗(口)應(yīng)在儲(chǔ)煙倉(cāng)內(nèi),沿火災(zāi)煙氣的氣流方向開(kāi)啟,設(shè)置在高位不便于直接開(kāi)啟的自然排煙窗(口),應(yīng)設(shè)置距地面高度1.3～1.5 m的手動(dòng)開(kāi)啟裝置。

(2)控制方式:由于本區(qū)域凈空高度超9 m,按規(guī)范要求可不設(shè)擋煙設(shè)施,煙氣蔓延過(guò)程中不會(huì)受到明顯的阻擋,因此,報(bào)告要求自然排煙窗應(yīng)按照展廳同時(shí)開(kāi)啟的方式控制;高位自然排煙窗采用氣動(dòng)開(kāi)啟的方式,選用符合要求的氣動(dòng)排煙窗;此類(lèi)自動(dòng)排煙窗應(yīng)在60 s內(nèi)或小于煙氣充滿儲(chǔ)煙倉(cāng)時(shí)間內(nèi)開(kāi)啟完畢,帶有溫控等防失效功能的自動(dòng)排煙窗,其溫控釋放溫度應(yīng)大于環(huán)境溫度30 ℃且小于100 ℃。

相關(guān)防排煙涉及還將采取火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件模擬進(jìn)行有效性分析。

3 數(shù)值模擬

筆者利用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模型(FDS)開(kāi)展了相關(guān)計(jì)算機(jī)模擬工作。分別在會(huì)展中心北區(qū)、南區(qū)設(shè)置不同火災(zāi)規(guī)模的火災(zāi)并考慮到外部風(fēng)速、消防設(shè)備失效對(duì)結(jié)果的影響。

3.1 場(chǎng)景設(shè)置

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 51251-2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定確定火災(zāi)規(guī)模,對(duì)于展館以及具有展覽用途的展館,按表中“商店、展覽廳”的要求,火災(zāi)規(guī)模取3.0 MW,對(duì)于自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效的情況,火災(zāi)規(guī)模取10.0 MW,相關(guān)火災(zāi)場(chǎng)景參數(shù)見(jiàn)表2。

3.2 模型結(jié)構(gòu)

當(dāng)確定了人員疏散時(shí)間,必須確保人員在疏散時(shí)的安全,即在人員完全疏散之前火場(chǎng)的溫度、煙氣層高度等安全指標(biāo)能否小于人的耐受極限。需要進(jìn)行煙氣分析以便計(jì)算場(chǎng)內(nèi)可提供的安全時(shí)間。文章采用FDS模型,把各個(gè)設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景輸入FDS模型,然后定量分析煙氣的擴(kuò)散情況。計(jì)算機(jī)仿真模擬模型及煙氣蔓延情況、溫度分布情況、能見(jiàn)度及CO2濃度分布示意見(jiàn)圖2。

圖2 會(huì)展中心計(jì)算機(jī)仿真模擬模型及參數(shù)

3.3 小結(jié)

考慮到本項(xiàng)目屬于大型建筑,建筑空間形式比較復(fù)雜,疏散距離較長(zhǎng),故對(duì)其安全性的模擬時(shí)間確定為30 min,即1 800 s。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬軟件設(shè)置了7個(gè)火災(zāi)模擬工況,相關(guān)模擬情況和判定標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 火災(zāi)工況模擬結(jié)果匯總 單位:s

4 結(jié)論與建議

筆者以國(guó)內(nèi)某國(guó)際會(huì)展中心為研究對(duì)象,根據(jù)建筑的使用功能要求及設(shè)計(jì)的特殊性提出了消防安全策略,通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的消防安全性采用定性和定量分析,以保護(hù)生命安全、減少財(cái)產(chǎn)損失、提供消防撲救環(huán)境等為消防安全目標(biāo)。通過(guò)設(shè)計(jì)相關(guān)的計(jì)算機(jī)仿真模擬研究結(jié)果,得出結(jié)論:

(1)按照提供的消防技術(shù)解決方案設(shè)計(jì)時(shí),通過(guò)模擬分析,各個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景的可用安全疏散時(shí)間均大于必需安全疏散時(shí)間,且具有較大的安全余量,建筑內(nèi)人員能夠在煙氣發(fā)展到人體耐受極限條件之前疏散至安全區(qū)域,達(dá)到了設(shè)定的消防安全設(shè)計(jì)目標(biāo)。

(2)設(shè)置防火隔離帶后,能有效阻止會(huì)展中心內(nèi)部的火勢(shì)蔓延,防止火勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大,到達(dá)了用于防火分隔的目標(biāo)。

(3)南區(qū)會(huì)展中心在自動(dòng)滅火系統(tǒng)和自然排煙系統(tǒng)失效,展館之間室外通道的疏散門(mén)的通行功能和防煙隔熱功能失效的保守不利條件下,展館內(nèi)的環(huán)境均未達(dá)到人體耐受極限,僅有少量煙氣進(jìn)入室外通道并被及時(shí)排走,未進(jìn)入前廳,不會(huì)危及室外通道和前廳的安全,展館、前廳和主序廳內(nèi)的人員均能安全疏散。

(4)南區(qū)會(huì)展中心展館采用自然排煙系統(tǒng)或者機(jī)械排煙系統(tǒng)均能保證人員安全疏散;自然排煙工況下,結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髼l件,在考慮室外較高溫度(35.1 ℃)和風(fēng)速(最大8.0 m/s,相當(dāng)于通用風(fēng)級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)《蒲福風(fēng)力等級(jí)表》的五級(jí)風(fēng))條件下,也能夠保證人員的安全疏散。