地下商业街的安全疏散设计

1 地下商业街的安全疏散设计 作者 浙江警官职业学院 2007 级毕业生 摘 要 地下商业街作为地下大型商业营业场所 其防火问题是显著 的 地下商业街火灾具有可燃物品多 火灾荷载大 阴燃时间长 人员疏 散困难等特点 地下商业街由于其封闭性强 安全出口少 内部通道的人 流密度大 一旦发生火灾将产生比地上建筑更为严重的后果 火灾时烟气 危害将更为严峻 因此地下商业街的防火设计和人员疏散研究越来越受到 人们的关注 本文主要以地下商业街的防火分区设计 地下商业街的疏散 设计 地下商业街疏散标识与应急照明为主要内容 关键词 地下商业街 防火设计 安全疏散 第 1 章 绪 论 1 1 地下建筑火灾的特点及其危害 由于城市的发展和人口的增长 世界各地都在实施扩展人类生存空间 的建筑 一是建起了许多高层或超高层建筑 二是建起了各种用途的地下 建筑 但这两类特殊建筑一旦发生火灾 将会给人们的生命和财产带来巨 大的伤害和损失 尤其是地下建筑 由于其结构上的特点与地面建筑有很 大的差异 因此更容易形成火灾 且形成火灾后不利于人员安全疏散和火 灾扑救 从而造成更严重的人员伤亡和财产损失 地下建筑火灾的主要特 点及危害是 烟雾量大 毒性高 火灾烟气大 火势蔓延快 火灾中人员 疏散困难 火灾扑救难度大 人员伤亡严重 经济损失大 1 2 地下商业街火灾蔓延的方式 1 2 1 热辐射 热辐射是物体在一定温度下以电磁波方式向外传送热能的过程 一般 物体在通常所遇到的温度下 向空间发射的能量 绝大多数集中于热辐射 建筑物发生火灾时 火场的温度高达上千度 通过外墙开口部位向外发射 大量的辐射热 对邻近建筑构成火灾威胁 同时 也会加速火灾在室内的 蔓延 1 2 2 热传导 2 火灾区域燃烧产生的热量 经导热性好的建筑构建或建筑设备传导 能够使火灾蔓延到相邻或上下层房间 例如 薄壁隔墙 楼板 金属管壁 等 都可以把火灾区域的热传导至另一侧的表面 使地板上或靠着隔墙堆 积的可燃 易燃物质 导致火灾扩大 火灾通过传导的方式进行蔓延扩大 有两个比较明显的特点 其一是必须具有导热性好的媒介 如金属构建 薄壁构件或金属设备等 其二是蔓延的距离较近 一般只能是相邻的建筑 空间 可见 由热传导蔓延扩大火灾范围是有限的 1 2 3 热对流 用可以使火灾区域的高温燃烧产物与火灾区域外的冷空气发生强烈流 动 将高温燃烧产物传播到较远处 造成火势扩大 建筑房间起火时 在 建筑内燃烧产物则往往经过房门流向走道 窜到其他房间 并通过楼梯间 向上层扩散 在火场上 浓烟流窜的方向 往往就是火势蔓延的方向 1 3 地下商业街火灾蔓延的途径 1 3 1 火灾在水平方向的蔓延 1 未设置防火分区 对于主体为耐火结构的建筑来说 造成水平蔓延的主要原因之一是建 筑物内未设水平防火分区 没有防火墙及相应的防火门等形成控制火灾的 区域空间 2 洞口分隔不完善 对于耐火建筑来说 火灾横向蔓延的另一途径是洞口处的分隔处理不 完善 如 户门为可燃的木制门 火灾时被烧穿 普通防火卷帘无水幕保 护 导致卷帘失去隔火作用 管道穿孔处未用不燃材料密封等等 3 火灾在吊顶内部空间蔓延 装设吊顶的建筑 房间与房间 房间与走廊之间的分隔墙只做到到顶 皮 而吊顶部仍为连通空间 一旦起火 极易在吊顶内部蔓延 且难以及 时发现 导致灾情扩大 对没有设吊顶的建筑 隔墙若未砌到结构底部 留有孔洞或连通空间 也会造成为火灾蔓延和烟气扩散的途径 4 火灾通过可燃的隔墙 吊顶 地毯等蔓延 可燃构件与装饰物在火灾时直接成为火灾荷载 由于它们的燃烧而导 致火灾扩大 1 3 2 火灾通过竖井蔓延 在现代建筑内 有大量的电梯 楼梯 设备 垃圾等竖井 这些竖井 往往贯穿整个建筑 若未做完善的防火分区 一旦发生火灾 就可以蔓延 到建筑的其他楼层 1 建筑通过楼梯间蔓延 3 建筑的楼梯间 若未按防火 防烟要求进行分隔处理 则在火灾时犹 如烟囱一般 烟火很快会由此向上蔓延 2 火灾通过电梯井蔓延 电梯间未设防烟前室及防火门分隔 则其井道形成一座座竖向 烟囱 发生火灾时则会抽拔烟火 导致火灾沿电梯井迅速向上蔓延 1 4 火灾时人的心理及行为 火灾时 人们疏散的心理和行为与正常情况下的心理状态是不同的 表 1 1 例如 在紧张和恐惧心理下 不知所措 盲目跟随他人行动 甚至钻入死胡同等 都是火灾事故疏散时的异常心理状态的支配下 往往 造成惨痛的后果 表 1 1 疏散人员的心理与行为 1 向经常使用的出入口 楼梯 口疏散 在旅馆 剧场等发生火灾时 一般旅客和观众习 惯于从原出入口或走的楼梯疏散 而很少使用不 熟悉的出入口或楼梯 就连自己的住处也要从常 用的楼梯去疏散 只有当这一退路被火焰 烟气 等封闭了 才不得已另求其他退路 2 习惯于向明亮的方向疏散 人具有朝向光明的习性 故以明亮的方向为行动 目标 例如 在旅馆 饭店等建筑内 假设从房 间内走出来后走廊里充满烟雾 这时如果一个方 向黑暗 相反方向明亮的话 就会向明亮方向疏 散 3 奔向开扩空间 这一点 与上述趋向光明处的心理是相同的 在 大量火灾实例中 确有这些现象 4 对烟火怀有恐惧心理 对于红色火焰怀有恐惧心理是动物的一般习性 一旦被烟火包围 则不知所措 因此 即使身处 安全之地 亦要逃向相反的方向 5 危险迫近 陷入极度慌乱之 中 就会逃向狭小角落 在出现死亡事故的火灾中 往往发现缩在房间 厕所或把头插进橱柜的尸体 6 越是慌乱 越容易跟随他人 人在极度的慌乱之中 就会变得失去正常判断的 能力 于是无形中产生跟随他人的行为 7 紧急情况下能发挥出意想不 到的力量 遇到紧急情况时 失去了正常的理智行动 把全 部精力集中在应付紧急情况上 会发挥出平时意 想不到的力量 如遇到火灾时 甚至敢从高楼跳 下去 4 第 2 章 地下商业街的防火防烟分区设计 2 1 地下建筑的防火分区设计 已经投入使用的地下建筑 有的规模大 层数多 多用于商业服务业 文化娱乐等人员密集的公共设施 地下车库等 对于这样的大规模地下建 筑 由于人员密集 可燃物较多或火灾危险性较大 应该划分成若干个防 火分区 这对于防止火灾的扩大和蔓延是非常必要的 一旦发生火灾 能 使火灾限制在一定范围内 从减少火灾损失的观点来说 地下建筑的防火分区面积以小为好 以 商业性地下建筑为例 如果每个店铺都能形成一个独立的防火分区 当发 生火灾时 关闭防火门或防火卷帘都能形成一个独立的防火分区 当发生 火灾时 关闭防火门或防火卷帘 防止烟火通向中间的通道 可以使火灾 损失控制在极小的范围内 然而 建设投资高 实际建造和使用也有一定 困难 因此 还要把若干小空间划分在一个防火分区内 地下建筑防火分区的划分 应比地面建筑要求严格 视建筑的功能不 同而有所区别 防火分区面积一般不宜大于 500 平方米 但设有可靠的防 火灭火设施 如自动报警和自动喷水灭火系统时 可以放宽 但不宜大于 1000 平方米 而对于商业厅 展览厅等特殊用途的地下建筑 其内部装修 符合规范要求 并设有防烟 排烟设备时 其防烟分区面积可达到 2000 平方米 当地下商店总面积大于 20000 平方米时 应采用不开设门 窗 洞口 的防火分隔 相邻区域确需局部连通时 应选择采用以下措施进行防火分 隔 1 采用下沉式广场等室外开敞空间与地下建筑连通 此外开敞空间应 能防止相邻区域火灾蔓延 并且便于安全疏散 2 防火间隔 应采用实体防火墙及火灾时能自行关闭的常开式甲级防 火门分隔 3 避难走道 其两侧的墙为实体防火墙 局部连通处应分别设置火灾 时能自行关闭的常开式甲级防火门 4 防烟楼梯间 防烟楼梯间及其前室的门应为火灾时能自行关闭的常 开式甲级防火门 2 2 地下建筑的防烟分区设计 1 地下建筑的防烟分区 地下建筑的防烟分区面积不应超过 500 平方 米 且不得跨越防火分区 在地下商业街等大型地下建筑的交叉口处 两 5 条街道的防烟分区不得混合 这样 不仅能提高相互交叉的地下街道的防 烟安全性 而且 防烟分区的形状简单 可提高排烟效果 地下建筑的防烟分区大多数用挡烟垂壁形成 其蓄烟量是很有限的 研究表明 当火灾发展到轰燃期时 由于温度升高 发烟量剧增 防烟分 区储蓄不了剧增的烟量 所以 一般与感烟探测器联动的排烟设备配合使 用 2 排烟口与通风道 地下建筑的每个防烟分区均应设置排烟口 其数 量不少于 1 个 其位置宜设在吊顶面上或其他排烟效果好的部位 排烟口 的形状 当采用机械排烟时 最好能与挡烟垂壁相互配合 设计为与地下 走道垂直的 长度与走道宽度相同的排烟口 而且 若使排烟口处的吊顶 面比一般吊顶面凹进去一些 则排烟效果会更好 为了防止烟气扩散 提 高防烟 防火安全性 要求地下建筑内的走道与房间的排烟分道 要分别 独立设置 3 自然排烟 当排烟口的面积较大 占地下建筑面积的 1 50 以上 而 且能够直接通向大气时 可以采用自然排烟的方式 设置自然排烟设施 必须注意的问题是 要防止地面的风从排烟口倒灌到地下建筑内 为此 排烟口应高出地表面 以增加拔烟效果 同时要做成不受外界风力影响的 形状 特别是对于安全出口 一定要确保火灾时无烟 4 机械排烟 地下建筑机械排烟的方式 一般应采用负压排烟 造成 各个疏散口正压进风的条件 确保楼梯间和主要疏散通道无烟 地下建筑 内设施的部位 主要是走道和楼梯间及较大的房间 5 对于埋置较深或多层地下建筑 还必须设防烟楼梯间 并在防烟楼 梯间设独立的进 排风系统 第3章 地下商业街的疏散设计 3 1 地下商业街的疏散设计的意义 建筑物发生火灾时 为了避免建筑物内的人员因烟气中毒 火灾和房 屋倒塌而受到伤害 必须尽快撤离失火建筑 同时消防队员也要对起火部 位进行火灾扑救 因此 需要完善的交通安全疏散设计 安全疏散设计 是根据建筑物的使用性质 人们在火灾事故时的心理 状态与行动特点 火灾危险性大小 容纳人数 面积大小合理布置交通疏 散设计 为人员的安全疏散设计一条安全路线 3 2 地下商业街的疏散设计原则 6 3 2 1 人员密度 我国目前投入使用的地下建筑 既有利用人民防空地下工程加以改造 装修而成 也有民用建筑的使用要求修建的 且规模日益大型化 例如某 市一地下商场的出入口处 平均每分钟的人员流量多达 100 多人 平时商 场每天有顾客 5 万人次 节假日每天则达 10 12 万人次 一些地下建筑 用作影剧院 游乐场等 其人员密度也是相当大的 地下建筑中人员密度 的大小是决定疏散设计的一个基本要素 人员密度大 疏散速度就慢 一 些地下建筑出入口数量本来就不足 有关管理部门从防盗要求出发 还把 一些入口上了锁 万一发生火灾 就会使内部人员无法逃出 甚至还会出 现惊恐 拥挤 踩死 踩伤等意外事故 同时外部的消防人员也难以及时 进入内部救火 延误战机 3 2 2 疏散时间 疏散时间是安全疏散设计的基本指标之一 发生火灾以后 就应使人 员在较短的时间内通过疏散口从危险地点疏散到安全地点 地面或避难 处 因此 到安全出口的最大步行距离 通道的宽度 出口数量 都必须 从安全疏散时间的要求出发来确定 对于地下建筑来说 由于烟热的危害 性大 在考虑人员安全疏散时 其疏散时间应从严控制 参考地面建筑的 疏散时间及国外的有关资料 我国地下建筑疏散时间应控制在 3min 之内 3 3 地下商业街的安全出口设计 3 3 1 安全出口的宽度与数量 为了保证公共场所的安全 应该有足够数量的安全出口 在正常使用 的条件下 疏散是比较有序的进行的 而紧急疏散时 则由于人们处于惊 慌的心理状态下 必然会出现拥挤等许多意想不到的情况 所以平时使用 的各种内门 外门 楼梯等 在发生事故时 不一定都能满足安全疏散的 要求 这就要求在建筑中应设置较多的安全出口 保证起火时能够迅速安 全疏散 在建筑设计中 应根据使用要求 结合防火安全的需要布置门 走道和楼梯 一般要求建筑物都有两个或两个以上的安全出口 1 安全出口的宽度 安全出口是指提供人员安全疏散用的楼梯间 室外楼梯的出入口或直 通室内外安全区域的出口 安全出口的宽度是由疏散宽度指标计算出来的 宽度指标是对允许疏 散时间 人体宽度 人流在各种疏散条件下的通行能力等进行调查 实测 统计 研究的基础上建立起来的 本节简要介绍工程设计中应用的计算安 全出口宽度的简捷方法 百人宽度指标 7 百人宽度指标可按下式计算 B Nb At 式中 B 百人宽度指标 即每 100 人安全疏散的最小宽度 m N 疏散总人数 人 t 允许疏散时间 min A 单股人流通行能力 平坡时 A 43 人 min 阶梯地时 A 37 人 min b 单股人流的速度 人流不携带行李时 b 0 55m 2 安全出口的数量 一般的地下建筑 必须有两个以上的安全出口 对于较大的地下建筑 有两个或两个以上的防火分区且相邻分区之间的防火墙上设有甲级防火门 作为第二安全出口 每个防火分区必须分别设一个直通室外的安全出口 以确保人员的安全疏散 例如某办公大厦地下一层的安全出入口的设置 如图 3 1 所示 图 3 1 某办公大厦地下一层的安全出入口的设置 3 3 2 疏散门的构造要求 疏散门应向疏散方向开启 但房内人数不超过 60 人 且每扇门的平均 通行人数不超过 30 人时 门的开启方向可以不限 疏散门不应采用转门 为了便于疏散 人员密集的地下商业街的入口门 不应设置门槛 其 宽度不应小于 1 4m 靠近门口处不应设置明显的标志和事故照明 室外疏 散通道的净宽不应小于疏散总宽度的要求 最小净宽不应小于 3m 3 4 水平疏散路线设计 地下商业街发生火灾时 人员的疏散行动路线 也基本上和烟气的流 动路线相同 即房间 走廊 前室 楼梯间 烟气的蔓延扩散 将对火灾 8 层人员的安全疏散形成很大的威胁 为了保障人员疏散安全 理想的状况 是疏散路线上各个空间划分为不同的区间 称为疏散安全区 离开火灾房 间后先要进入走廊 走廊的安全性高于火灾房间 故称走廊为第一安全区 以此类推 前室为第二安全分区 楼梯间为第三安全分区 一般说来 当 进入疏散楼梯间 即可认为达到了相当安全的空间 为了保障各个安全分 区在疏散过程中的防烟 防火性能 一般可采用在走廊的吊顶上和墙上设 置与感烟探测器联动的防烟设施 并且设防烟楼梯间 同时 还要考虑各 个安全分区的事故照明和疏散指示等 为火灾的人员设计一条求生的安全 路线 3 5 垂直疏散路线设计 垂直疏散路线是指地下商业街在发生火灾时 人们利用消防电梯或疏 散楼梯进行疏散 发生火灾时 人们首先考虑熟习并经常使用的楼梯和电 梯所组成的疏散路线 靠近电梯间设置疏散楼梯 即可将常用路线和疏散 路线结合起来 有利于疏散的快捷和安全 如果电梯厅为敞开式时 楼梯 间应按防烟楼梯间设计 以免电梯井蔓延烟火而切断通向楼梯的道路 1 疏散楼梯 当发生火灾时 普通电梯如未采取有效的防火防烟措施 因供电中断 一般会停止运行 此时 楼梯便成为最主要的垂直疏散设施 它是楼内人 员的避难路线 是受害者或老弱病残人员的救护路线 还可能是消防人员 灭火进攻路线 足见其作用之重要 楼梯间防火性能的优势 疏散能力的大小 直接影响着人员的生命安 全与消防队的扑救工作 当发生火灾时 楼梯间相当于一个大烟囱 如果 不加防烟措施 火灾时烟火就会拥入期间 不仅能造成蔓延 增加人员伤 亡 还会严重妨碍救火 疏散楼梯间的墙体应为耐火 2h 以上 可用厚 15cm 的砖 混凝土和加气混凝土等材料建成 楼梯应耐火 1 1 5h 以上 可用钢筋混凝制作 也可用钢材加防火保护层 另外 楼梯间的内装修采 用 A 级材料 2 消防电梯 在同一地下商业街建筑里 要避免两台以上的消防电梯设置在同一防 火分区内 这样 其他防护分区发生火灾时 难以有效地利用消防电梯扑 救火灾 消防员到达起火楼层之后 应有一个较为安全的场所 设置必要 的灭火或营救伤员的器材 并能方便地使用设在前室的消火栓 进行扑救 消防电梯要设置前室 这个前室和防烟楼梯的前室相同 具有防火 防烟 的功能 为使地下商业街的平面布置紧凑 便于消防电梯满足日常使用 消防 9 电梯和防烟楼梯间可合用一个前室 消防电梯前室面积 居住建筑为不应 小于 4 5 平方米 公共建筑不应小于 6 平方米 当消防电梯与防烟楼梯间 合用一个前室时 居住建筑不应小于 6 平方米 公共建筑不应小于 10 平 方米 消防电梯的轿厢应采用不燃材料装修 应为消防电梯轿厢在火灾时 要停留或穿行火灾层 采用不燃材料做装修 有利于提高自身的安全性 应优先考虑不锈钢 铝合金等不燃材料装修 为了满足消防扑救工作的需要 消防电梯应选用较大的载重量 一般 不应小于 8kN 且轿厢尺寸不应小于 1 5m 2m 这样 火灾时可以将一个 战斗班的 8 人左右 消防队员和随身携带的装备运到火场 同时可以满 足用单架抢救伤员的需要 为了尽快地把高层建筑火灾扑灭在火灾初期 根据相关规定 消防电 梯的行驶速度 应按从首先到顶层的运行时间不超过 60s 计算确定 第4章 地下商业街疏散标识与应急照明 4 1 地下商业街疏散标识 疏散指示标志的合理设置 对人员安全疏散具有重要作用 国内外实 际应用表明 在疏散走道和主要疏散路线的地面上或者靠近地面的墙上设 置发光疏散指示标志 对安全疏散起到很好的作用 可以更有效地帮助人 们在浓烟弥漫的情况下 及时识别疏散出口位置和方向 迅速沿发光疏散 指示标志顺利和疏散 避免造成伤亡事故 为此需要以包括电致发光型 如灯光型 电子显示型等 和光致发光型 如蓄光自发光型 作为发光 疏散指示 这些疏散指示标志适用于地下商业街 作为辅助疏散指示标志 使用 4 2 地下商业街应急照明 地下商业街的应急照明及疏散指示标志在发生火灾时所发挥重要作用 一直作为一项严格的规定来要求落实安装 根据 中华人民共和国建筑防 火设计规范 规定 火灾疏散照明灯应设置在疏散走道 楼梯间 防烟 前室 公共活动场所等部位 其最低照度不应低于5Lux 火灾疏散照明连 续供电时间不少于30min 由于地下建筑无自然采光 发生火灾时 如无 疏散照明起不到应有作用 则地下建筑内人员疏散时无法辨别方向和出口 位置 不仅延长了疏散时间 而且还加剧了人们的恐慌心理 易造成人员 拥挤 踩踏伤亡事故 10 应急照明设置通常有两种方式 一种是独立照明回路作为应急照明 该回路灯具平时是处于关闭状态 只有当火灾发生时 通过末级应急照明 切换控制箱使该回路通电 使应急照明灯具点燃 另一种是利用正常照明 的一部分灯具作为应急照明 这部分灯具连接在正常照明回路中 平时也 处于正常点燃状态 当发生火灾时 虽然正常电源被切断但由于该部分灯 具又接在专门的应急照明回路中 所以灯具依然处于点燃状态 当然这要 通过末级应急照明切换控制箱才能实现正常照明和应急照明的切换 疏散指示照明应设在安全出口的顶部镶嵌墙安装 或在安全出口门边 墙上距地2 2 2 5m处安装 疏散走道及转角处 楼梯休息平台处在距地 1m以下嵌墙安装 大面积的商场 展厅等安全通道上采用顶棚下吊装 疏 散指示照明只需提供足够的照度 一般取0 5LX 维持时间一般不少于 30min 疏散指示照明器 按防火规范要求 采用白底绿字或绿底白字 并用 箭头或图形指示疏散方向 第5章 结 论 本课题是对地下商业街的防火设计与人员疏散的研究 论文以有关国 家建筑防火设计规定为依据 针对地下商业街火灾特点及危害 设计了有 关防火措施与人员疏散的方案 本文的主要结论如下 1 论文基