大空間人員密集場所消防性能化技術(shù)研究

鄭 丹

（安陽市公安消防支隊(duì)，河南安陽455000）

消防性能化設(shè)計(jì)是建筑防火領(lǐng)域較先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。筆者在消防性能化設(shè)計(jì)已有研究成果的基礎(chǔ)上，以實(shí)際工程為研究對象，采用軟件模擬方法，分析了消防性能化設(shè)計(jì)的思路和步驟，給出了大空間人員密集場所建筑物消防性能化設(shè)計(jì)的步驟和方法，以期為消防領(lǐng)域合理利用消防性能化設(shè)計(jì)技術(shù)提供參考。

1 某IMAX影廳工程概況

研究的IMAX（Image Maximum，巨幕電影）影廳位于某高層綜合商場的四、五層，共設(shè)置4個(gè)影廳，每層各設(shè)兩個(gè)安全出口，安全出口總寬度為6.0m。其中一個(gè)IMAX觀眾廳的面積為585㎡，凈空高度12.7m，設(shè)置固定座位370個(gè)。

2 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50016-2014）》第5.4.8條規(guī)定：高層建筑內(nèi)的觀眾廳、會(huì)議廳、多功能廳等人員密集的場所，宜布置在首層、二層或三層。確需布置在其他樓層時(shí)，除本規(guī)范另有規(guī)定外，尚應(yīng)符合下列規(guī)定：一個(gè)廳、室的疏散門不應(yīng)少于2個(gè)，且建筑面積不宜大于400㎡；應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等自動(dòng)滅火系統(tǒng)；幕布的燃燒性能不應(yīng)低于B1級[1]。研究的IMAX影廳的布置存在違反上述設(shè)計(jì)規(guī)范要求之處：①布置在建筑物的四、五層，與“宜布置在首層、二層或三層”的規(guī)定相沖突。②其中一個(gè)廳的建筑面積為585㎡，超出了“建筑面積不宜大于400㎡”的規(guī)定。鑒此，只能通過消防性能化設(shè)計(jì)，采取科學(xué)的消防安全策略，以確保觀眾等所有在廳人員在發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)能及時(shí)疏散到安全區(qū)域[2]。

3 大型觀眾廳消防安全策略

消防安全策略是在不降低建筑內(nèi)消防安全水平的前提下[3]，根據(jù)待分析建筑的平面布局、實(shí)際使用功能等，充分考慮建筑的實(shí)用性和外觀，對建筑物各部位可能發(fā)生火災(zāi)的危害特點(diǎn)進(jìn)行的分析研究和采取的最優(yōu)方案[4]。本文為保證大型觀眾廳的消防水平和項(xiàng)目的后期管理運(yùn)營，依據(jù)建筑的實(shí)際情況提出了合理化建議。①通過限定影廳內(nèi)的座位數(shù)，達(dá)到控制影廳內(nèi)人數(shù)的目的。②增加IMAX影廳安全出口數(shù)量和疏散寬度?！峨娪霸航ㄖO(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ 58-2008）》規(guī)定觀眾廳最少兩個(gè)安全出口[5]，該IMAX影廳將疏散出口由2個(gè)增加到4個(gè)，同時(shí)也增加了疏散寬度，保證觀眾在短時(shí)間快速疏散。③加強(qiáng)IMAX影廳的防火分隔，將IMAX影廳設(shè)計(jì)為一個(gè)獨(dú)立的防火分區(qū)單元，以阻止火災(zāi)發(fā)生時(shí)煙氣順著走道的蔓延，保證人員疏散到相對安全的區(qū)域[6]。④該IMAX影廳為凈空高度12 m的室內(nèi)大空間，超過現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50084-2005）》第6.1.1條規(guī)定的可以設(shè)置噴淋系統(tǒng)的高度[7]，以增設(shè)大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)解決這個(gè)問題。⑤在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置火災(zāi)場景及人員疏散場景，模擬發(fā)生火災(zāi)后觀眾廳內(nèi)人員疏散的場景及火災(zāi)煙氣的蔓延狀況，提高在廳人員的消防安全意識(shí)和水平。⑥按照現(xiàn)行規(guī)范嚴(yán)格執(zhí)行其他消防設(shè)施安裝標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 火災(zāi)場景和疏散場景的設(shè)定

3.1.1 火災(zāi)場景

結(jié)合IMAX影廳的功能布局及可燃物的分布特點(diǎn)，在影廳第一排座位的中間位置和后排座位靠近安全出口附近共設(shè)置兩個(gè)火災(zāi)場景，如表1、圖1所示。位置1處所產(chǎn)生的煙氣卷吸量最大，因而為檢驗(yàn)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最不利點(diǎn)；位置2靠近安全出口，人員疏散時(shí)封堵該處出口，能夠相對準(zhǔn)確地分析人員逃生到安全區(qū)域的時(shí)間。

表1 IMAX影廳火災(zāi)場景設(shè)定

圖1 IMAX廳火災(zāi)位置設(shè)置示意圖

3.1.2 設(shè)定疏散場景

對應(yīng)IMAX影廳的火災(zāi)設(shè)計(jì)場景，并考慮管理疏忽或偶然發(fā)生的障礙物堵塞等不利因素，在觀眾廳外的候場區(qū)封堵出口，為考察發(fā)生火災(zāi)后對人員疏散路徑和疏散時(shí)間的影響，增設(shè)場景S3、S4，見表2、圖2。采用Pathfinder人員緊急疏散模擬軟件對觀眾廳及所在防火分區(qū)的人員疏散行動(dòng)進(jìn)行模擬。

表2 疏散場景設(shè)置表

3.2 各疏散場景總時(shí)間

一般情況下，人員疏散至樓梯間內(nèi)即處于安全狀態(tài)。疏散時(shí)間REST為疏散至樓梯間的時(shí)間和疏散至地面的時(shí)間，得出均小于600 s的結(jié)果，即能夠保證安全疏散，見表3。

3.3 煙氣模擬結(jié)果

采用機(jī)械排煙自然補(bǔ)風(fēng)方式。本工程參考《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ58-2008）》中關(guān)于觀眾廳的排煙量要求進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]，即以13次∕時(shí)換氣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，或以90m3∕m2·h換氣標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，兩者取其大者。觀眾廳建筑面積為585m2，體積7 084.71 m3，分別計(jì)算的排煙量為 52 650m3∕h，92 101m3∕h，設(shè)計(jì)選取較大值，即92 101m3∕h。

按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50016-2014）》的要求，擔(dān)負(fù)1個(gè)防煙分區(qū)的單位排煙量為60m3∕h，擔(dān)負(fù)2個(gè)及2個(gè)以上防煙分區(qū)的單位排煙量應(yīng)按最大的防煙分區(qū)面積確定。經(jīng)計(jì)算，最大的防煙分區(qū)面積為239㎡，排煙量為28 680m3∕h。共設(shè)置兩臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，一臺(tái)排煙量為30 000m3∕h，另一臺(tái)排煙量為 50 000m3∕h，總排煙量為 80 000m3∕h，滿足排煙實(shí)際需求。在防火分區(qū)外墻處設(shè)置了外窗，可開啟面積為7.26㎡，能保證補(bǔ)風(fēng)口風(fēng)速不大于3m∕s。

運(yùn)用目前消防安全工程領(lǐng)域常用的火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件 FDS（Fire Dynamics Simulator）對觀眾廳內(nèi)的火災(zāi)及煙氣蔓延情況進(jìn)行模擬計(jì)算。所有場景的煙氣計(jì)算結(jié)果表明，煙氣僅蓄積于著火區(qū)域附近一定范圍內(nèi)，其他區(qū)域則為無煙環(huán)境，因而影廳及等候區(qū)的疏散環(huán)境較好。

圖2 IMAX影廳疏散場景設(shè)置示意圖

表3 疏散總時(shí)間（RSET）統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)論及建議

針對IMAX影廳建筑面積超出規(guī)范限值及設(shè)置在四層、五層的問題，本文從人員安全疏散時(shí)間、火災(zāi)煙氣蔓延情況等幾個(gè)方面進(jìn)行綜合研究，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，采取嚴(yán)格消防安全措施后得出結(jié)論，觀眾廳的安全性達(dá)到了與國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定同等的消防安全水平，認(rèn)為該觀眾廳在消防設(shè)施的有效保護(hù)下，可達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求的安全程度。對研究的IMAX影廳消防性能化技術(shù)提出以下建議。

4.1 防排煙設(shè)計(jì)

通過對火災(zāi)場景的煙氣計(jì)算及疏散分析，可知排煙設(shè)計(jì)方案能夠保證觀眾廳內(nèi)發(fā)生熱釋放速率2.5MW規(guī)?；馂?zāi)情況下的人員安全疏散?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，該IMAX影廳大空間的排煙設(shè)施正常運(yùn)作時(shí)能確保煙氣順利排出。

4.2 人員疏散

由于研究的IMAX影廳與其他單位共用樓梯，因而樓梯的狀態(tài)對人員能否快速疏影響甚大。樓梯在首層必須保持開敞狀態(tài)，影院營業(yè)期間不得鎖閉；觀眾廳應(yīng)至少設(shè)置一部由影院單獨(dú)管理的直接對外出口的疏散樓梯，且至少有一個(gè)疏散出口距該專用樓梯間前室門的距離不大于15m；增加IMAX觀眾廳的疏散出口（本項(xiàng)目由2個(gè)到4個(gè)），供IMAX廳人員在短時(shí)間快速疏散。

4.3 滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該IMAX廳是凈空間高度超過現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50084-2005）》[7]規(guī)定的可以設(shè)置噴淋系統(tǒng)的場所。工程實(shí)踐證明，大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是大空間場所行之有效的滅火設(shè)施。IMAX觀眾廳采用該滅火系統(tǒng)裝置，可很好地解決高大空間的防滅火難題。

4.4 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火災(zāi)報(bào)警探測器選用線型光束感煙火災(zāi)探測器，在各出入口設(shè)置火災(zāi)報(bào)警按鈕。觀眾廳出入口、疏散走道等處設(shè)置自帶鎘鎳電池的燈具，火災(zāi)情況下應(yīng)急照明照度不小于5 lx。各出入口、疏散走道裝設(shè)疏散指示燈，指示燈采用帶鎘鎳電池的燈具。帶鎘鎳電池的燈具應(yīng)急工作時(shí)間均不小于40min。

本文通過消防性能化設(shè)計(jì)，根據(jù)IMAX廳的人員疏散需求和煙氣蔓延特點(diǎn)等具體情況，按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，提出了大空間人員密集場所消防安全策略，通過消防性能化設(shè)計(jì)解決了大型觀眾廳的消防設(shè)計(jì)難題，為高大空間建筑物的消防安全奠定了基礎(chǔ)，也為消防建審工作人員開展此類高大空間建筑物的審核工作提供了依據(jù)和參考。