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建筑安全的消防设计探微

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1初步解决方案

1.1C区建筑的定性

C区地上4层,建筑高度22.8m,其首层距离A区和B区的间距为12~22m,大于多层建筑与高层建筑的防火间距9m;C区二层~四层与A区和B区的间距为20~23m,大于高层建筑之间的防火间距13m。A区、B区、C区之间通过不燃烧的室外连廊连通。C区地上部分与A区、B区的间距能满足各区之间的防火要求。C区地下主体已采用防火墙、下沉广场和防火隔间与A、B区进行了防火分隔,C区所在的分隔区域内不含高层部分,且C区采用耐火极限为2.00h的楼板与地上建筑进行分隔。即C区地上与A、B区的防火间距满足规范要求,地下也与A、B区进行了有效的防火分隔,且在首层设置有环形消防车道,其人员疏散、消防救援均与多层建筑相同,故可按多层建筑进行防火设计。

1.2疏散楼梯在首层不能直接通向室外

近年来,我国的大型商场设计理念已从传统单一的百货商店转向综合性的商业中心。这些现代化的商业中心通常集购物、休闲娱乐、运动、餐饮于一身,往往体量较大,造成建筑中部的疏散楼梯不能直接通向室外。可采取以下几种措施解决人员疏散的问题。

将疏散楼梯通向临时安全区A区有五部沿中庭布置的疏散楼梯无法直通室外,拟将该中庭首层设计为临时安全区,以保证人员能安全地疏散,具体措施如下:

除首层外,各层中庭开口部位采用特级防火卷帘进行防火分隔。

负一层~五层邻中庭的商铺设计为独立的防火单元,商铺之间及与中庭之间采取防火分隔措施,控制负一层和首层商铺建筑面积不大于200m2,二层~五层商铺建筑面积不应大于300m2。中庭两侧商铺内任一点到疏散出口的直线距离不大于15m。商铺、辅助用房等开向中庭的门在火灾时应能自动关闭。每个商铺内均设置自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统以及机械排烟系统。

百货商场或主力店等其他大型商业空间,应按建筑面积不大于4000m2,娱乐、影院、餐饮等按不大于2000m2划分为独立的防火分区,并采用防火墙与中庭进行分隔。必需的人流开口可采用防烟前室或特级防火卷帘分隔,当采用防烟前室时,前室两侧的门应为甲级防火门;当采用防火卷帘时,应采用两道防火卷帘,且应一次降落到底。

首层不能直通室外的疏散楼梯至中庭的走道两侧应设置耐火极限不低于1.0h的墙体。

中庭区域内均设大空间自动扫描定位喷水灭火系统,宜采用红外光束感烟探测器或吸气式感烟探测器,消火栓应设消防软管卷盘。中庭各层环廊内均应设置火灾探测器,各环廊火灾应急照明地面最低水平照度不应小于2.0Lx,首层环廊疏散指示应采用具有火灾时能优化疏散路径功能的集中控制型疏散指示系统。中庭顶部设置独立的机械排烟系统,并宜在首层设置机械补风系统,其补风量不小于排烟量的20%。

中庭、各层环廊以及邻中庭的各商铺地面和墙面装修应采用A级材料,其他部位的装修不应低于B1级;顶棚为不燃或难燃材料,其承重结构的耐火极限不低于1.0h。

设置安全走道对于A区另六部无法直通室外的疏散楼梯,拟借鉴《人民防空工程设计防火规范》设置避难走道的方法,在首层设置3条相互贯通的安全走道。安全走道共设3个出口直接与室外相通,3条走道宽度之和14.7m。安全走道的装修材料燃烧性能等级应为A级,走道两侧的墙体为耐火极限不低于1.5h的实体墙,或采用受自动喷水灭火系统保护的A类防火玻璃分隔。同时安全走道内设火灾应急照明,设应急广播和消防专用电话,设室内消火栓,并配备消防软管卷盘;设疏散指示系统,并设疏散导光流标志。

1.3外廊及室外平台作为安全出口的可行性

当前相关规范均未明确“室外安全区域”应具备的条件。在实际工程中,若室外区域在首层,可认为是安全区域;当建筑的地面有高差时,不同高差的室外地面也可认为是安全区域;但在对待非地面的室外平台时,通常都比较慎重。若将室外区域确定为供人员疏散的安全区域应能满足如下条件:(1)该区域处于室外空间;(2)该区域能容纳建筑内疏散出来的人员暂时避难;(3)有能将该区域的人员疏散至远离建筑的路径。该项目二至五层均设有室外平台将各区域连接在一起,各层室外平台建筑面积在2648~8640m2之间,且各层平台设计有宽5.9~17.9m的开敞楼梯可引导人员向地面疏散。为保证建筑整体的疏散能力,通向外廊和室外平台的出口计入安全出口的宽度不应大于整层应设计安全出口宽度的30%。对于本建筑,各层室外环廊及平台的面积、容纳人数、室外疏散楼梯的宽度等条件如表1所示。表1中的容纳能力按每平方米5人确定。按表1所示,平台能容纳人数约1.3~4.3万人不等,而各区商铺需要通过室外平台疏散的人数不大于3000人,则外廊和室外平台有足够的疏散能力容纳需要疏散出来的人员;且各层均有宽5.9~17.9m的室外疏散楼梯能保证将人员疏散至地面。故室外平台和外廊可视为安全区域。

2火灾场景分析与确定

2.1火源位置的设定在确定火源位置时,应考虑火灾可能的规模、建筑内各功能区域的空间特点、疏散出口分布、起火楼层以及烟控措施等因素。综合以上因素,共设置3个火源位置:火源位置A,火灾位于地下一层A1-4防火分区精品店内;火源位置B,火灾位于一层精品店内;火源位置C,火灾位于一层主力店内。

2.2火灾场景设定

根据设置的3个火源位置,分析确定了3组10个设定火灾场景,火灾均按t2快速火考虑,其火灾增长系数α=0.04689kW•s-2。具体见表2。

2.3火灾蔓延及烟气模拟分析

运用火灾动力学模拟软件FDS(FireDynamicsSimulator)对建筑内的火灾及烟气蔓延情况进行模拟计算,得到各火灾场景下的火灾蔓延及烟气流动状态,见表2。由表2可得到如下结论:(1)地下一层发生火灾时,在排烟系统和灭火系统有效启动的情况下,首层步行街内可在较长时间(不低于30min)内维持安全的疏散环境,在排烟系统或灭火系统失效的情况下,首层步行街内的可用疏散时间会有较大减少,最低为11min;当五层部分防火卷帘失效时,在排烟系统和灭火系统有效启动的情况下,首层和五层步行街内可在较长时间(不低于30min)内维持安全的疏散环境。(2)首层商场发生火灾时,在排烟系统和灭火系统有效启动的情况下,首层步行街内可在较长时间(不低于30min)内维持安全的疏散环境,在排烟系统和灭火系统失效的情况下,首层步行街内的可用疏散时间较少(最低仅为9min)。

2.4人员安全疏散分析根据建筑特点和人员荷载,结合火灾模拟研究结果,计算在最不利情况下,建筑内各区域人员在现有疏散宽度和距离情况下所需要的疏散时间,为优化人员疏散方案提供设计参考依据。判定标准为:人员可用疏散时间tASET>人员必需疏散时间tRSET。

可用疏散时间的确定可用疏散时间是指从火灾发生到火灾发展到致使建筑内某个区域达到人体耐受极限的时间。根据火灾蔓延及烟气流动状态模拟分析计算结果,对应上述各参数的极限值,确定各火灾场景下的人员可用疏散时间,其结果汇总见表3。

必需疏散时间的确定人员疏散的必需疏散时间tRSET一般可按公式(1)计算。tRSET=tA+tR+1.5×tM(1)该项目中设有火灾自动报警系统,能够对火灾起到很好的监控作用。另外,该项目空间较大,人员视野较为开阔,且一般处于清醒状态,通常在火灾发生的初始阶段就能被周围人员发现,报警时间较短,建筑内的人员一般会在火灾初期较快地感知到火情。因此,将火灾报警时间(tA)保守地设为60s。同时建筑内设有声音广播系统,人员需要的行动准备时间较短,但考虑到建筑内的人员对建筑本身的疏散设施不熟悉等不利因素,将人员疏散响应时间(tR)保守地设定为120s。tM为疏散行走时间,直接采用疏散软件PathFinder2009.2进行疏散模拟分析所确定的参数。必需疏散时间tRSET见表3。由表3可知:(1)在自动喷水灭火系统和机械排烟系统均有效的情况下,对于各个设定火灾场景和疏散场景,人员均能够在危险来临之前通过安全出口疏散至安全区域。(2)当自动喷水灭火系统和机械排烟系统均失效时,建筑内部分人员疏散过程的安全性得不到保障。(3)为减少负一层火灾的影响,除交通需要的中庭开口外,建议采用楼板分隔负一层和一层的中庭。

3结论

根据拟定的消防设计方案,对该大型商业综合体进行了定性和定量分析,结论如下:

3.1C区地上与A、B区的防火间距满足规范要求,仅靠室外不燃烧连廊及室外平台连接。地下也与A、B区进行了有效的防火分隔,且在首层设有环形消防车道,C区地上4层,建筑高度为22.8m。其人员疏散、消防救援等条件均与多层建筑相同,故C区可按《建筑设计防火规范》进行防火设计。

3.2针对部分疏散楼梯在首层不能直通室外,设置临时安全区和安全走道,能满足人员疏散要求。

3.3建筑室外环廊和室外平台面积足够大,且有开敞楼梯引导人员向地面疏散,室外平台和外廊可作为安全区域。为保证建筑整体的疏散能力,通向外廊和室外平台的出口计入安全出口的宽度不应大于整层应设计安全出口宽度的30%。

3.4当自动喷水灭火系统和机械排烟系统均失效时,临时安全区不能保证建筑内的人员完全安全地疏散到室外。为确保火灾初期的灭火用水可靠,建议设置储量不小于36m3的屋顶消防水箱。为保证机械排烟系统的有效运行,建议排烟风机应具备巡检功能,并能将故障信号反馈至消防控制室内。此外,使用单位应切实加强对消防系统的维护保养,以保证火灾时消防设施能有效工作。

作者:闫洁单位:保定市消防支队

建筑安全杂志责任编辑:田老师    阅读:人次