關(guān)于超大型商業(yè)綜合體安全疏散情況的探討

●劉 靜

(天津市消防總隊(duì)，天津 300090)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高和人民消費(fèi)水平的增強(qiáng)，大型的商業(yè)綜合體在我國(guó)大中型城市如雨后春筍般出現(xiàn)。這種大型的商業(yè)綜合體由于功能復(fù)雜、體量巨大，給其建筑的火災(zāi)防控出了一道難題，特別是不能按照一般城市建筑消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其消防安全建設(shè)，這就需要對(duì)此類超大型商業(yè)綜合體的火災(zāi)防控體系進(jìn)行進(jìn)一步的研究，以確保其消防安全。下面就以天津SM廣場(chǎng)為例，探討該類建筑在安全疏散方面需要建立的火災(zāi)防控體系。

1 天津SM廣場(chǎng)建設(shè)工程的消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1 項(xiàng)目情況

天津SM城市廣場(chǎng)為全球單體純商業(yè)面積最大的購(gòu)物中心，建筑面積為398 115m2，主要功能為商業(yè)百貨、旗艦店、大型超市、電影院、保齡中心、餐飲、美食廣場(chǎng)及配套服務(wù)設(shè)施，由3個(gè)橢圓形環(huán)狀建筑物組成，建筑總長(zhǎng)約700m，寬約500m，3個(gè)單體建筑均為地上3層，中心圓環(huán)建筑4層，頂層主要功能為餐飲。在建筑中心區(qū)設(shè)置一個(gè)面積為6 692m2的內(nèi)庭院，在建筑主入口處設(shè)1處穿過(guò)建筑進(jìn)入內(nèi)庭院的消防通道，消防通道凈寬凈空均不小于4m。

1.2 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

該項(xiàng)目地上三層，局部四層，建筑面積398 115m2，建筑高度23.95m。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016－2006，以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)，該建筑屬多層建筑。

1.2.1 防火分區(qū)。本建筑中各層環(huán)廊和橢圓A、橢圓B、橢圓C區(qū)中的中心中庭連通，建筑面積96 513m2，如圖1所示。由于視覺(jué)需要和建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，上述連通區(qū)域設(shè)防火卷簾和防火墻劃分防火分區(qū)存在困難，不滿足《建規(guī)》第5.1.7條的規(guī)定。

圖1 環(huán)廊及中心中庭示意圖

1.2.2 安全疏散。由于本建筑進(jìn)深較大，造成建筑內(nèi)最不利點(diǎn)至最近安全出口的直線距離達(dá)70m;且建筑中部的部分疏散樓梯在首層距離直通室外安全出口的距離大于15m，不滿足《建規(guī)》第5.3.13條的要求。

1.2.3 防排煙。本建筑橢圓A、橢圓B和橢圓C中各設(shè)有1個(gè)中庭，環(huán)廊區(qū)域上下連通，開(kāi)口相對(duì)復(fù)雜，不同功能區(qū)相互串通，確定排煙方式及設(shè)計(jì)參數(shù)存在困難。因此，需研究不同區(qū)域的可燃物類型和建筑特點(diǎn)，合理確定防火分隔方式，并在此基礎(chǔ)上確定建筑內(nèi)的煙氣控制方案。

2 初步解決方案

本文僅對(duì)疏散距離超長(zhǎng)部分進(jìn)行進(jìn)一步探討，從以下幾個(gè)方面提出建議:

2.1 臨時(shí)安全區(qū)

本建筑中部的疏散樓梯不能直接通向室外，且部分區(qū)域的疏散距離偏長(zhǎng)，鑒于各層環(huán)廊寬10m～16m，能起到一定的防火作用，建議將各層環(huán)廊設(shè)計(jì)為臨時(shí)安全區(qū)域，為建筑內(nèi)的人員疏散提供更充足的可用疏散時(shí)間;同時(shí)加強(qiáng)疏散指示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，引導(dǎo)人員快速疏散到室外。主要措施為:(1)加強(qiáng)環(huán)廊兩側(cè)商鋪的防火分隔，如限定商鋪的面積、商鋪間設(shè)防火隔墻等;(2)環(huán)廊內(nèi)不設(shè)固定攤位;(3)環(huán)廊內(nèi)設(shè)視覺(jué)連續(xù)的疏散指示標(biāo)志;(4)環(huán)廊內(nèi)設(shè)機(jī)械排煙系統(tǒng)。

2.2 防火分區(qū)的疏散出口

由于建筑分為橢圓A、橢圓B、橢圓C和中心橢圓4部分，造成部分區(qū)域形成袋形走道，因此，在分隔處的走道或防火墻上應(yīng)設(shè)火災(zāi)時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的常開(kāi)甲級(jí)防火門，而且建筑中沿外墻布置的疏散樓梯，不應(yīng)向環(huán)廊疏散，應(yīng)調(diào)整為直接通向室外。同時(shí)，由于部分防火分區(qū)的安全出口寬度不能滿足規(guī)范要求，考慮到相鄰防火分區(qū)著火的可能性較小，建議向相鄰防火分區(qū)增設(shè)甲級(jí)防火門作為人員疏散的輔助安全出口，以保證每個(gè)防火分區(qū)(區(qū)域)的疏散出口寬度和疏散距離滿足規(guī)范要求。輔助疏散出口的設(shè)置應(yīng)待業(yè)態(tài)確定后，布置在人流通道上或人流通道的兩側(cè)，且采用火災(zāi)時(shí)能自行關(guān)閉的常開(kāi)式甲級(jí)防火門，關(guān)閉信號(hào)能反饋到消防控制室。

2.3 疏散通道及出口寬度的一致性核算

部分疏散樓梯在首層不能直接通向室外，先疏散到環(huán)廊內(nèi)再向室外疏散，使得環(huán)廊的寬度、環(huán)廊到室外的出口寬度不足。如中心橢圓中有10部疏散樓梯不能直接通向室外疏散，總寬度為37.6m，而中心橢圓3個(gè)直通室外的出口總寬度為21.6m，因此，將中心橢圓的出口寬度調(diào)整為不小于13m，總寬度為13×3=39m＞37.6m。

經(jīng)核算，橢圓A、橢圓B和橢圓C的環(huán)廊內(nèi)需要設(shè)置總寬度不小于30.4m的出口。因此，橢圓A、橢圓B和橢圓C中的2個(gè)通道寬度和出口的寬度應(yīng)調(diào)整為不小于15.2m，以保證疏散寬度的要求。

2.4 應(yīng)急照明和疏散指示

為提高疏散出口的利用效率，快速引導(dǎo)人員疏散，各層環(huán)廊和電影院、游戲廳、網(wǎng)吧等娛樂(lè)場(chǎng)所內(nèi)設(shè)置智能疏散指示系統(tǒng)，疏散指示標(biāo)志的間距不大于5.0m，并確保這些區(qū)域地面最低水平照度不低于5Lx。消防應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志的備用電源的連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)少于60min。

3 火災(zāi)場(chǎng)景分析

運(yùn)用目前消防安全工程界常用的火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS(Fire Dynamics Simulator)以及計(jì)算機(jī)人員疏散模擬軟件對(duì)建筑內(nèi)的火災(zāi)及煙氣蔓延情況和人員疏散情況進(jìn)行模擬計(jì)算，確保人員能夠進(jìn)行安全疏散。

3.1 模擬分析軟件FDS

根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)、火災(zāi)危險(xiǎn)性大小等實(shí)際情況，設(shè)定選取7個(gè)火源位置，編號(hào)如下:

火源位置A，位于橢圓A首層環(huán)廊與主疏散出口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置B，位于橢圓A二層環(huán)廊端部的商鋪內(nèi);火源位置C，位于中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置D，位于中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置E，位于橢圓B首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置F，位于橢圓B三層環(huán)廊中部的商鋪內(nèi);火源位置G，位于橢圓A中心中庭內(nèi)。

3.2 火災(zāi)蔓延及煙氣流動(dòng)分析

通過(guò)分析預(yù)測(cè)煙氣的流動(dòng)狀態(tài)并獲得有關(guān)火災(zāi)的熱動(dòng)力學(xué)參數(shù)，可以用于驗(yàn)證本建筑內(nèi)的消防設(shè)施能否阻止火災(zāi)煙氣達(dá)到影響人員疏散安全的極限值。針對(duì)上文確定的設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景，運(yùn)用模擬軟件FDS對(duì)建筑內(nèi)煙氣運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，在模擬計(jì)算時(shí)采用如下假設(shè):(1)火源位置:設(shè)定火源位置 A、B、C、D、E、F、G;(2)建筑模型:以建筑實(shí)際尺寸建模;(3)環(huán)境條件:環(huán)境初始溫度24℃，初始風(fēng)速0m·s－1;(4)壁面邊界條件:絕熱;(5)湍流模型:大渦模擬模型;(6)燃燒模型:混合分?jǐn)?shù)模型;(7)假設(shè)火源:火災(zāi)初期發(fā)展規(guī)律根據(jù)火災(zāi)增長(zhǎng)規(guī)律設(shè)定;(8)排煙系統(tǒng):發(fā)生火災(zāi)后90s排煙系統(tǒng)啟動(dòng);(9)燃料類型:木材及復(fù)合材料;(10)模擬時(shí)間:1 800s。由于建筑內(nèi)人員在疏散時(shí)會(huì)向遠(yuǎn)離火源的方向疏散，因此在確定人員可用疏散時(shí)間時(shí)，以遠(yuǎn)離火源的各個(gè)安全出口附近區(qū)域的各項(xiàng)參數(shù)為依據(jù)。

表1 人員疏散安全性判定

3.3 人員安全疏散分析

結(jié)合上述不同火災(zāi)場(chǎng)景下的火災(zāi)環(huán)境與人員疏散的狀況，通過(guò)計(jì)算機(jī)人員疏散模擬軟件進(jìn)行計(jì)算得到的所需安全疏散時(shí)間(TRSET)，與各火災(zāi)場(chǎng)景下的環(huán)境可提供安全時(shí)間(TASET)進(jìn)行比較，判斷出各區(qū)域內(nèi)人員疏散的安全性，結(jié)果見(jiàn)表1。

4 結(jié)果分析與建議

4.1 結(jié)論

通過(guò)對(duì)人員的疏散模擬分析，并與火災(zāi)煙氣模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，可以得到如下結(jié)論:(1)在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(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)各層人員均能夠在危險(xiǎn)來(lái)臨之前，通過(guò)鄰近安全出口或疏散樓梯疏散至安全區(qū)域。(2)橢圓A首層環(huán)廊與主疏散出口毗鄰的商鋪內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，當(dāng)排煙量為60 000m3·h－1時(shí)，建筑內(nèi)一層人員不能夠安全疏散，提高排煙量至90 000m3·h－1，可以顯著提高人員疏散的可用疏散時(shí)間，建筑內(nèi)一層人員能夠在危險(xiǎn)來(lái)臨之前安全疏散;在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效、機(jī)械排煙系統(tǒng)有效的情況下，建筑內(nèi)一層人員不能夠安全疏散。(3)當(dāng)中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)均失效的情況下，建筑內(nèi)三層和四層人員的安全疏散將不能得到保證。(4)當(dāng)橢圓B首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效、機(jī)械排煙系統(tǒng)有效的情況下，建筑內(nèi)二層和一層人員將不能夠在危險(xiǎn)來(lái)臨之前通過(guò)鄰近的安全出口或疏散樓梯疏散至安全區(qū)域。

4.2 建議

通過(guò)以上分析證明前文在疏散距離超長(zhǎng)這一問(wèn)題上提出的幾條措施是切實(shí)可行的，除此之外提出以下幾條建議:(1)臨時(shí)安全區(qū)內(nèi)不應(yīng)設(shè)置商業(yè)設(shè)施，內(nèi)環(huán)區(qū)域在首層不能直接通向室外的疏散樓梯應(yīng)通向屋面，四層借用三層出屋頂樓梯疏散時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置應(yīng)急照明和指示標(biāo)志。(2)借用相鄰防火分區(qū)進(jìn)行疏散時(shí)，借用的疏散寬度不應(yīng)大于該防火分區(qū)所需疏散寬度的30%。(3)應(yīng)結(jié)合日后的景觀設(shè)置綜合考慮消防車道，適當(dāng)加大消防撲救面設(shè)計(jì)及水泵接合器數(shù)量，結(jié)合建筑內(nèi)功能區(qū)的劃分增加救援窗數(shù)量以利于更大限度進(jìn)行人員疏散。(4)加強(qiáng)消防疏散走道和安全出口的管理，保證通暢和易于開(kāi)啟，確保發(fā)生火災(zāi)時(shí)所有人員能夠安全疏散。

［1］GB50016－2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［2］NFPA101－2009，生命安全規(guī)范［S］.

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［4］王志剛，倪照鵬，王宗存，等.設(shè)計(jì)火災(zāi)時(shí)火災(zāi)熱釋放速率曲線的確定［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2004，4(S1):50－54.

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