大跨度地下商业建筑防火分区和安全疏散设计探讨.doc

武警学院本科毕业论文（设计） 大跨度地下商业建筑防火分区和安全疏散设计探讨 大跨度地下商业建筑防火分区和安全疏散设计探讨【摘要】 本文根据地下商业建筑火灾的特点， 结合实例，并与规范有关要求相对照，就大跨度地下商业建筑的防火分区和安全疏散设计问题进行探讨。【关键词】 地下商业建筑 防火分区 安全疏散1. 引言1.1 地下商业建筑的发展与分类随着城市规模的不断扩大，城市用地越来越紧张，地下商业建筑越来越多，规模越来越大，功能越来越齐全。目前，地下商业建筑大体上可以分为三类：由人防工程改造而来的地下商业建筑；建造于高层建筑下的地下商业建筑；建造于广场下的地下商业建筑。大部分地下商业建筑一般长度较大而跨度小，这类建筑防火分区和安全疏散设计都比较容易符合规范要求。而有一些地下商业建筑，如建造于广场下的地下商业建筑，不但面积大，而且长度和跨度都很大，给防火分区设计和安全疏散设计带来了很多困难，必须引起我们的高度注意。1.2 地下建筑火灾的特点地下建筑大都由坚实的钢筋混凝土浇筑而成，外面覆以几米厚的覆土保护，着火后，温度可以很快从400上升到800900，高温烟气冲到哪里，哪里可燃物就会被引燃，因此要合理划分防火分区，尽量把火灾控制在较小的范围内，阻止火势的蔓延。地下建筑火灾初期处于供氧不足的曛烧状态，燃烧进行得不充分，会一直产生大量的烟气，很快充满整个空间，这样的烟气温度高、毒性大、浓度大、流动快。烟害，成为地下建筑火灾中最显著的特点。地下建筑一般出口较少，往往人的出口就是烟的出口，而烟流速因高温的作用而大大高于人流的疏散速度。同时，地下建筑无天然采光，烟气可以使事故照明灯的光度迅速降到安全点以下。这些都是安全疏散和事故救援所面临的巨大困难。针对地下建筑火灾的上述特点，本文结合桂林市中心广场小香港地下商业城实例，就大跨度地下商业建筑的防火分区和安全疏散设计问题进行探讨。2. 设计探讨桂林市中心广场小香港地下商业城，无论其规模还是客流量均是目前广西最大的一家现代化地下商场。商场位于市中心的中心广场地下，建于1999年，总建筑面积为36677平方米。共有铺面858家，经营服装、鞋帽类商品。其平面布局如图所示。2.1 防火分区设计2.1.1 防火分区的划分小香港地下商业城由三部分组成 ：商场部分、车库部分和办公区部分。其中商场面积为24108平方米，车库面积为8755平方米，办公区面积为3814平方米。小香港地下商业城将商场部分和车库、办公区部分划分为两个大的分区。 根据2001版建筑设计防火设计规范第5.1.3A条要求：地下商店总建筑面积大于20000平方米时，应采用防火墙分隔，且防火墙上不应开设门窗洞口。桂林市小香港地下商业城总建筑面积36677平方米，超过了新规范中的20000平方米，应该加筑不开门窗的防火墙分成相互独立的两部分，且每部分面积不大于20000平方米。而小香港地下商业城在设计和竣工时原建筑设计防火设计规范并无此规定。倘若按新规范分隔，因为仅商场部分的面积就超过了20000平方米，那么商场部分就必然会被防火墙分隔开来。这样一来，一是商场部分规模减小，顾客人流量缩减，势必会影响经营效益；二是原结构设计是把商场营业部分作为一个整体，从结构上无法进行再分隔，同时也会影响安全疏散。因此只能将车库、办公区部分与商场部分隔开。这样商场部分面积为24108平方米，仍然无法满足地下商场面积超过20000平方米必须设置不开设门窗的防火墙进行分隔的要求，成为无法整改的先天隐患。而且这样分隔又带来了一个重大的火灾隐患，原设计中商场部分有三个防火分区（第二、第十、第十五分区）的安全出口是通向车库和办公区部分的，用不设门窗的防火墙分隔，那么就将商场部分通向车库和办公区部分的5个消防安全出口堵上，使商场部分安全出口数目减少，部分防火分区内就只剩下一个安全出口，更不符合消防安全要求。考虑到上述的实际困难，中心广场小香港地下商业城采取下列整改措施：地下车库和办公区通向商场的每个防火门加装防火卷帘，并与总控制装置联动。这样在防火卷帘下落到底以前，可继续利用这五个出口作为通向相邻防火分区的第二安全出口。当防火卷帘下落到底后，利用防火卷帘和防火门的双重隔热作用达到防火墙的效果。防火卷帘的耐火极限为3小时，甲级防火门的耐火极限为1.2小时，用其来代替耐火极限为3小时的防火墙，尚无依据可寻，其可行性有待实验进一步证明。建筑设计防火规范第5.1.3条要求：地下、半地下民用建筑内每个防火分区的允许最大建筑面积不应大于500平方米。当设有自动灭火系统时。允许最大建筑面积可增加一倍。局部设置时，增加的面积应按该局部面积的一倍计算。第5.1.3A条要求：当地下商业建筑内设置火灾自动报警系统和自动喷淋灭火系统，且建筑内部装修符合GB50222的规定时，其营业厅每个防火分区的最大允许建筑面积可增加到2000平方米。小香港地下商业城设置了火灾自动报警系统和自动喷淋灭火系统，且建筑内部装修符合GB50222的规定，因此把商场部分划分成20个防火分区，每个防火分区面积约为1200平方米，小于规范每个防火分区允许的最大面积2000平方米，所以单独考虑商场部分的防火分区是符合规范要求的。2.1.2 防火分区分隔形式防火分隔有3种形式：防火墙、防火卷帘和防火水幕。如果采用防火墙作为防火分隔，影响商场的平面效果，也不便于经营；而如果使用水幕，喷水强度2L/sm,持续喷水时间按3小时计算，则用水量太大。因此商场采用了防火卷帘的方式做为防火分隔。 根据测试方法防火卷帘分为两类，即:普通防火卷帘和特级防火卷帘。普通防火卷帘不以背火面温升为判定条件，耐火极限不低于3h。普通防火卷帘达不到防火分区分隔的要求，若采用这种防火卷帘，应在卷帘两侧设独立的闭式自动喷水系统或水幕保护，喷水强度0.5L/sm。关于持续喷水时间的确定，自动喷水灭火系统设计规范的要求为1小时。但是考虑到大型地下商场可燃物较多，燃烧时间较长，采用高层民用建筑设计防火规范中对防火卷帘自动喷水冷却保护系统的要求，将持续喷水时间设置为3小时更加合理。 小香港地下商业城采用的就是普通防火卷帘，将防火卷帘设置在走道上。商场共设防火卷帘68具，每具防火卷帘的长度等于走道的长度2.80米，每具卷帘两侧设置两个闭式喷头，喷头间距为2m，喷头距卷帘的垂直距离为0.5 m。下面计算一下火灾情况下第二防火分区防火卷帘的用水量。该分区共有防火卷帘9具，则其用水量为： 90.5336002.82=272160L由此可见，普通防火卷帘加喷水冷却保护的方式用水量依然巨大，而且火灾中有可能多个防火分区同时着火，那么用水量将更大。这么多的水不是用来主动灭火，而是被动的阻止火势蔓延，这显然是不经济、不科学的，也是难以实现的。 而特级防火卷帘以背火面温升为判定条件，耐火极限不低于3h，其具有隔热功能，能达到防火分区分隔的要求。特级防火卷帘如双轨双帘无机复合防火卷帘、蒸发式汽雾式防火卷帘，其卷帘结构进行了特殊处理，按包括以背火面温升为判定条件进行测试且耐火极限能达到3h以上，可达到防火墙耐火极限要求。因此，对采用特级防火卷帘就不必要再采用自动喷水系统保护。综上所述，大型地下商业建筑采用新型复合卷帘不加水幕保护还是比较合理的，但其产品质量和协同动作的同步程度应严格检验。2.1.3 防火卷帘联动设计 在防火卷帘的联动控制方面，小香港采取的是区域控制方式，当防火分区内某个感烟探头动作时，该防火分区内的所有防火卷帘同时下落。疏散通道上的防火卷帘采取两次控制下落方式，即在卷帘两侧设专用的感烟及感温两种探测器，第一次由感烟探测器控制下落距地1.8米处停止，用以防止烟雾扩散至另一防火分区，也做为人员疏散的一个安全出口；第二次由感温探测器控制下落到底，以防止火灾蔓延。其他用作防火分隔的防火卷帘，只设置感烟探头，火灾探测器动作后，卷帘门一次下降到底，起到分隔作用。商场的做法是基本符合火灾自动报警系统设计规范第6.3.8条规定的，但火灾发生后，人员需通过疏散通道进行疏散，由于在火灾紧急情况下，人们往往会惊慌失措，若由于卷帘关闭使疏散路线被堵，会增加人们的惊慌程度，导致意想不到的伤亡，极不利于安全疏散。所以，应尽量避免在疏散通道上设置卷帘。如遇此类情况，最好使用防火门替代防火卷帘。必须设置防火卷帘时，采用防火卷帘一次降到底，在防火卷帘上开设安全门的方式，更加利于及时分隔和人员疏散。另外不应该以一个探测器的报警信号来启动防火卷帘(组)，这主要是考虑到探测器的误报。若探测器误报引起防火卷帘组的误动作，会在营业厅内造成不必要的惊慌和混乱。所以应该以一个防火分区内任意两个感烟探测器同时动作作为一步到底的卷帘门和疏散通道卷帘门第一步动作的控制信号。2.2 安全疏散设计2.2.1 安全出口设计由于商场跨度太大，处于商场中部的防火分区无法保证每个防火分区都有一个单独直通室外的疏散楼梯。如果在每个分区上增设直通地面的疏散楼梯和安全出口，则会影响到商场上方中心广场的平面效果和使用功能。小香港地下商业城的做法是：在相邻的两个或三个防火分区中心设置一个安全区域。该安全区域采用耐火极限不低于3.00h的防火墙与地下商场其它部位隔开，且区域内无可燃物，在该安全区域内设置一部直通室外地面的共用疏散楼梯，并将该安全区域在在两个或三个方向上开门，使得位于这两个或三个防火分区的人员都能通过本分区的一扇门进入该安全区域，进而直通室外疏散。如图：第七分区、第九分区和第十二分区共用1号出口，第四分区和第十分区共用3号出口，第十一分区和第十六分区共用4号出口。 小香港地下商业城的做法基本满足了建筑设计防火规范第5.3.6条的要求，即：每个防火分区的安全出口数量不应少于两个，且宜按不同方向分散设置，当受条件限制需同方向设置时，两个出口之间的距离不应小于5m.。当地下、半地下建筑内有2个或2个以上防火分区相邻布置时，每个防火分区可以利用防火墙上一个通向相邻分区的防火门作为第二个安全出口，但每个防火分区必须有1个直通室外的安全出口。 火灾发生时，由于两至三个防火分区的人员都进入同一个安全区域疏散，该安全区域所承担的疏散任务较重，对疏散楼梯宽度的要求也较严格，不能简单地套用规范的要求，而应该进行严格的计算确定。此外，从图中可以看出，商场在安全区域的进出口处设置了防火卷帘，这主要是出于防火分隔的考虑。在主疏散出口上设置防火卷帘会阻碍人员的安全疏散，所以应该用防火门代替。2.2.2 疏散指示标志设计由于商场面积巨大，且各区域布置的形式基本相同，走道众多，纵横交错，即使在正常情况下不熟悉商场平面布局的顾客进入商场后，也很容易迷失方向感，很难找到出口，所以疏散指示标志的设置对人员的快速疏散起到至关重要的作用。以第二防火分区为例，当火灾发生时，位于两排铺面之间走道上的顾客，如果没有正确的疏散指示标志的引导，有可能跑向防火卷帘下落的一方从而延缓了疏散时间。所以必须设计正确的疏散路径，引导人员安全疏散。在疏散指示标志的设置方面，小香港地下商业城是将疏散指示标志由顶棚下垂设置。按照规范要求疏散指示标志应设置在底部的位置，距地板地面不应大于1m。因为火灾发生时烟气都聚集在建筑物的上部空间，疏散指示标志设置得太高，必定会影响其作用的发挥。然而在实习的消防安全检查中发现，绝大部分商场都没有做到这点；另一方面，小香港地下商业城铺面大都采用玻璃外墙，不适于安装疏散指示标志，而且屡有店主违反商场消防安全管理规定，在铺面外贴着外墙摆放时装模特、货架、商品等物品，如果沿外墙设置疏散指示标志也将被这些物品遮挡。所以应该沿疏散走道的地面增设夜光型疏散指示标志。正常情况下，可以通过顶棚的指示标志寻找出口，火灾中可以通过地面的疏散指示标志快速疏散。随着科技的发展， 还可以安装一种能在烟雾中发出有指向性并有箭头标志光束的设备。这种光束在明亮的、灰尘很少的大气中是看不见的，而当烟粒子扩散在光线的明亮部分时却变得十分清晰，同时由于光学设备的调整，这种光束可折射为弯曲状。所以，这种设备安装在产烟多、光线暗的地下建筑中实在适合不过。这就满足了地下建筑中人员的趋光性行为特别突出的特点。另外，事故照明的照度不得低于5lx；在人员比较多的地下建筑中还应安装事故广播，帮助疏散。3. 结论大跨度地下商业建筑火灾危险性大，必须对其进行科学合理的防火分区划分和安全疏散设计，才能为人员的安全疏散和灭火抢险创造有利的条件。除此之外还应该考虑经济、安全、实用等因素。因此对大跨度地下商业建筑进行防火分区和安全疏散设计时，必须注意以下几点： 地下商店建筑面积一般不宜超过20000平方米，如果超过20000平方米，必须设置不开门窗的防火墙，将其分隔成两个独立的部分； 进行防火分隔时，采用新型复合卷帘不加水幕保护的方式，既能满足空间要求又减少用水量，比较经济合理； 在疏散走通道上应该设置防火门而不要设置防火卷帘，如果非设不可，最好让防火卷帘在火灾时一次降到底，并在防火卷帘上设置安全门； 应该以两个探测器的报警信号来启动防火卷帘(组)，防止误动作； 疏散指示标志指示方向要正确，并应设置在底部的位置，距地板地面不大于1m处。4. 前景与展望我国在地下建筑防火设计规范的应