地上地下避难空间性能化防火对比分析

摘要：文章分析了地下结构与高层火灾特点，阐述了避难空间的作用与类别，对比了避难空间防火设计规范，提出了不同避难空间防火设计的改进策略，以便更好地进行避难空间的防火设计。关键词：避难空间;防火;策略《人民防空工程设计防火规范》中提到，避难走道指两侧设有实体防火墙和防烟装置的通道，仅用于人员安全的进出。避难走道的基本概念是根据《建筑设计防火规范》中的名词——避难空间、避难层而产生的。《建筑设计防火规范》中对避难层的定义是建筑物内用于暂时躲避火灾和烟气危害的楼层或房间。避难走道或者避难层的主要作用就是，有火灾发生时供逃生人员进行疏散或是临时避难。但两者在防火设计和使用中受建筑结构特点及使用特点影响，是有区别的。一、火灾危害特点（一）地上工程1.火势蔓延途径多高层建筑竖向管井种类繁多，发生火灾时这些部位会成为火灾蔓延的主要途径。2.疏散困难高层建筑竖向疏散路线长、疏散时间长。尤其是一部分高层建筑中有老人、病人、残疾人及儿童，这些人行动能力差，自救能力弱，并且在疏散过程，较容易发生踩踏事故，使得疏散更加困难。3.火灾救援困难受消防设施及器材条件限制，高层地上建筑结构火灾扑救较为困难，常见问题有消防用水量与建筑所能提供的水量不匹配，建筑过高导致消防云梯的举高能力不足等。（二）地下工程地下工程与地上建筑在发生火灾时特点不同，其破坏性较大。主要体现在以下几个方面：1.高温的危害若发生火灾，由于地下工程的密封性能较好，出入口相对较少，房间内的热量不容易输出，从而导致环境温度非常高。发生火灾时房间的温度可达到800～900℃，火源附近的温度会更高，甚至可达到1000℃以上。混凝土在高温的长时间作用下受材料性能的影响，容易发生爆裂，从而导致结构变形、脆性破坏甚至倒塌，极易导致人员伤亡。2.缺氧和中毒地下工程通往外侧的门窗洞口通常相对较少，通风、排烟条件较差。因此，一旦发生火灾，大量烟雾不容易排出，滞留在室内，易导致人员窒息或中毒死亡。3.火灾蔓延快烟气在管道和楼梯等处的竖向扩散速度是水平扩散的3～5倍，若火势得不到有效控制，火灾的蔓延速度会非常快。此外，地下工程中的一些结构、设备等由于与地面大气直接相连，可能会成为火灾蔓延的主要路径，包括管道、楼梯间、风道等。4.疏散困难地下工程火灾具有能见度低、逃生困难等特点。地下工程照明、通风条件差，火灾烟气多，疏散时行走方向是由下至上垂直进行，与地上建筑相反，上行过程比下行过程消耗的体力更多，这就会降低疏散速度。同时，因为由下至上的疏散路线与烟气自然流动、热风流动的方向一致，故危险性很高，人员疏散困难很大。5.火灾救援困难①由于地下工程建筑的特性，外部救援人员难以了解内部火灾情况;②地下工程火灾烟气蔓延速度很快，影响范围广，所以救援人员难以确定火源的真正位置;③救援队伍的救援路线与内部人员的疏散路线相反，路线冲突会影响救援速度;④在地下工程的火灾救援中，无法使用地面建筑消防的设备和工具，且与地上建筑火灾救援相比，救援人员需佩戴更多种类的防护救援器材，负重更大，救援困难。对比地上高层建筑与地下工程的火灾特点，地下工程火災危害性比地上高层更严重，因此在避难空间、通道的防火设计上要充分考虑两者特点进行性能化防火设计。二、避难空间作用与类型（一）避难空间作用不管是避难层，还是避难通道，都是在临时火灾危害中可以安全等待救援的一个避难空间，设置目的是在解决在火灾发生时，由于疏散口数量少或是疏散距离过长等导致的逃生困难问题。火灾安全疏散体系一般分为两种，一种是脱离性疏散，另一种是临时性疏散。发生火灾时，人员仅通过建筑物内的走廊和紧急出口就能到安全区域的即为脱离性疏散;人员先转移到避难空间，然后再转移到安全区域的为临时性疏散。因此，就临时性疏散而言，最重要的是疏散路线和避难空间。（二）避难空间类型1.地上建筑避难空间对于建筑高度超过100m的公共超高层建筑，按照消防安全的相关要求，在建筑设计时要有避难层。避难层根据建筑结构形式的不同主要分为以下几种：①开放式避难层，即避难层的四周没有任何的围护，多数设置在平屋顶、建筑顶层;②半开放式避难层，该类避难层的四周设有防护墙，高度不低于1.2m，并在上部开设窗户和固定的金属百叶窗;③封闭式避难层，围护构件均采用耐火的防护墙，并设有独立的空调以及防排烟系统。2.地下工程避难空间地下工程避难空间受地下工程主体面积、形状、交通、防火防烟分区、疏散路径等因素影响，主要分为四类：①独立式，避难空间通常建在地下建筑主体外，与主体通过通道或较小的连接面进行连接，可位于主体的上层、下层、外围;②环廊式，避难空间呈环状，使用空间充分，可以多向疏散，增加逃生机会，缺点是占建筑工程的面积大（如果地下建筑面积较小，可设在建筑的边侧位置，不占用建筑面积），其安全性不如独立式;③贯穿式，避难空间贯穿建筑的结构主体，使用空间分成多个部分，安全性更高;④分散式，避难空间通常与交通设施分散布置，人员进入避难空间方便。三、地上地下避难空间防火设计要求对比与策略在避难空间的设计上，我国从避难时间、避难空间的面积、避难空间位置的确定、避难空间结构的耐火隔热要求、信息传递这几个部分进行规范化。但由于地上地下结构、布置、火灾特点等的巨大差异，在规范上有一些不同。例如，《建筑设计防火规范》中强调了避难层出口的重要性，规定了避难层设置的高度以及避难层位置的选择应该满足的要求，从灭火救援场地地面到第一个避难层（间）的楼地面之间的高度应≤50m，两个相邻的避难层（间）之间的高度也应≤50m。而《人民防空工程设计防火规范》规定了不同位置处的避难走道通往地面出口的个数。关于空间使用方面，《建筑设计防火规范》对于可同时用作设备房的避难空间，给出了避难层内所放设备的禁止类型、设备管道安装要求及管道与设备间的门的开口方向与要求。而《人民防空工程设计防火规范》则是对避难空间的装修材料及家具做出了要求，避难走道在没有火源的条件下，对其装修材料燃烧性能等级的要求为A级，内部装修和家具做到非燃化。在空气处理、照明方面，《人民防空工程设计防火规范》中表明，为了防止着火产生的烟气进入避难空间，应在避难空间设有单独的空气处理系统，以及向其他区域排风的装置。对防火要求的地下工程，对其避难空间的要求是在避难空间的入口处设有明显的长期标志，并设有带指示方向的荧光涂料或是照明标识在建筑主要通道和疏散口之间的地面上，作为提醒。《建筑设计防火规范》中规定，必须要在从避难层（间）进入楼梯间的入口、通向避难层（间）的疏散楼梯出口处设置有明显的指示标志，同时也规定在避难层应设有可直接对外开启的乙级防火外窗，或是有其他独立的机械防烟措施。此外，尽管两者都对围护构件耐火极限、照明、信息传递、空气处理等提出了要求，但基于地上地下火灾特点，仍能看到一些设计要求的不足，改进措施如下：对于高层建筑，尤其是50～100m的高层，应扩大避难空间设置范围;要考虑本地区消防部门的火灾控制能力和建筑防火设计的承受能力，合理设置避难空间位置;避难层与设备层应合理设计，很多火灾案例表明将避难层与设备层设置在一起是存在问题的。对