对现代城市商业广场建筑防火设计存在的问题探讨

所属栏目：建筑设计论文
发布时间：2011-02-26 14:45:21  更新时间：2022-04-12 13:09:57

　　摘要:由于城市商业广场建筑面积规模庞大,聚散人员众多,周边和内部交通组织复杂以及商品密集形成的超常规的火灾荷载,设备用电频繁等各种因素,使商业建筑的防火设计遇到许多新的难题。如何确保商业建筑设计的安全性能,不仅是学术探讨的理论课题,也是急待解决的现实问题。

　　关键词:城市商业广场;防火设计;平移式天窗;存在问题;水平疏散

　　1城市商业广场建筑消防设计中存在的问题

　　传统的防火设计隔火措施是在受限空间燃烧试验及其火灾经验统计的基础上确立起来的,将其运用到商业广场建筑中,会与建筑的使用功能产生突出的矛盾。从近年来的商业广场建筑消防设计情况来看,建设、设计和消防部门在执行现行《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)、《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)和《商店建筑设计规范》时,常遇到以下问题。

　　1.1如何分隔防火分区

　　商业中庭要求视觉上尽量通透,采用防火墙分隔不利于使用;采用水幕代替防火墙时,防火分区的分隔长度达几十米到上百米,水量的供应和排放都是难以解决的工程问题;由此似乎选用防火卷帘最为合适。

　　但大面积防火卷帘的使用常出现很多问题,如卷帘产品和施工质量以及日常维护保养难以有效保证;卷帘箱的缝隙、导轨及卷帘下部常常因受热而变形,导致卷帘无法下落;防火卷帘下方堆放货物、杂品等也可能使卷帘不能正常下落;防火卷帘受火焰作用向受火面凸出,出现较大的缝隙,失去阻火隔烟作用;面积较大时控制系统和电源系统也往往不能保证在火灾中全部卷帘关闭。

　　这些都极大地降低了防火卷帘的防火效能,加大了建筑的火灾危险性。此外,使用防火卷帘势必影响整个建筑的结构与空间效果,从而对商场运营产生不良影响。

　　1.2如何实施人员疏散

　　人员安全疏散是一个极其复杂的过程,其行为受到人员心理素质、文化背景、教育程度、生活习惯、身体状态等综合因素的影响,非常难以量化,尤其在外界环境急剧变化的时候,人员的疏散行为更是呈现模糊性、不确定性和随机性等复杂系统特性。

　　商业广场建筑“体量大、跨度大”,位于建筑中部的疏散楼梯在首层往往不能直通室外,从而无法为人员疏散提供有效的安全通道。另外,若在中庭处设置防火卷帘,则等于阻断了人员逃生最直接的线路,原来通畅的公共走道和开阔的中庭空间被众多的卷帘分隔,人们无法找到原路,无法通过中庭看到发生的事情,这在一定程度上造成人员被卷帘围困的恐慌感。

　　1.3如何有效开展灭火救援行动

　　消防设计不仅仅是对照规范进行设计的问题,同时还应考虑实际火灾状态下如何有利于人员逃生以及如何有利于消防人员进行灭火救援的问题。对于大型商场中心火灾,消防人员无法深入扑救火灾。而设置防火卷帘分隔时,防火卷帘下降后,相当于中庭处于全封闭状态,消防队员无法直接寻找到起火点从而迅速从中庭进攻扑灭火势。

　　中庭虽然是消防车进入停留的开阔场地,但如无法保证上部烟气能顺利排出而积聚大量烟气时,高温的烟气不仅会使扑救人员窒息,还有会使轻钢顶棚构架坍塌的危险,对扑救人员和疏散人员的安全都造成极大的隐患。

　　1.4如何有效设置商业空间

　　商业运营时,不同业态的商家要求不同规模的营业面积和交易展示平台,往往与防火规范规定的水平分区面积不相符。如果按防火规范的要求分隔大空间商场,往往影响商业业态的布局,制约商业的运作。在安全出口宽度计算时,按照现行规范计算的结果通常高于建设和设计单位的心理承受能力和经验值,为了满足计算结果需要,各单位对《商店建筑设计规范》的营业厅面积算法的理解不同,常采取扣除自动扶梯等辅助建筑面积和选用营业厅比例下限等做法。

　　另外,传统的人员安全疏散模式都是通过疏散楼梯这一垂直疏散方式进行的,按“建规”计算得出的商业建筑疏散总宽度对于大型商业建筑而言是一个庞大的数字,满足规范即意味着空间中密布楼梯间,将大大减少商业空间,采购流线也无法组织流畅。

　　2水平疏散的防火设计理念与平移式天窗工作原理

　　2.1商业广场建筑水平疏散的人员安全疏散理念

　　商业广场建筑体量大、跨度大,如图1所示,可分为若干个市场单元,市场单元之间的阴影区定义为“分隔内庭”,可以按照“室外区域”进行考虑。商业广场建筑内部发生火灾时,通常来说,火灾发生区域或者受到火灾危险威胁的人群是通过建筑物内部的疏散楼梯这一垂直疏散方式进行的,而水平疏散则允许人员从市场单元之间的连廊,穿过“分隔内庭”进入到周边的市场单元,这样疏散的人流更大、效率更高。

　　图1水平疏散防火设计理念图

　　2.2平移式天窗内庭的设计要点

　　由于商业广场建筑的空间高、热量散失快,温升慢,不会产生轰燃和堆物连续以热辐射为主要形式的燃烧。火灾中的主要危害是烟气的扩散和蔓延,必须加强对烟气的有效控制和处理,保持相应的防烟分区,加大建筑物上部烟气的排放能力,因此关于“分隔内庭”存在如下设计要求:

　　2.2.1 在火灾情况下可自由排烟;

　　2.2.2保留足够宽度的隔离带,使燃烧物不连续;

　　2.2.3人员疏散留下足够的通道;

　　2.2.4边界应设置自动喷水灭火系统,以使燃烧处于可控制范围甚至直接将其扑灭。

　　市场单元间内庭采用可开启平移式天窗是有效的解决方法为了解决火灾通过“分隔内庭”和连廊向水平和垂直方向的蔓延问题,可以采取下列措施:

　　(1)将“分隔内庭”采光顶棚设计成一组可以平行移动完全打开的天窗,完全开启时间不大于45s。可开启天窗平移时可将天窗完整的移至屋顶其他位置,形成“分隔内庭”,顶部为敞开的混凝土洞口。

　　(2)平移式天窗不仅与消防联动,还考虑温控、手动控制,从而保证在停电、消防报警失效等最不利情况下都能在火灾初期将所有“分隔内庭”的天窗打开。

　　(3)“分隔内庭”和连接市场单元的连廊采用不燃材料。

　　(4)“分隔内庭”设置混凝土实体栏板,高1.1m,与大于3m宽的外廊形成天然的防火挑檐。

　　(5)连廊上设置自动喷水灭火系统,连廊两端设置挡烟垂壁。

　　2.3使用平移式天窗解决大型商业建筑的消防设计难题

　　平移式天窗的使用,使商业广场建筑的“分隔内庭”在火灾状态下可完全打开,解决了火灾通过“分隔内庭”和连廊向水平和垂直方向的蔓延问题,支持了水平疏散的人员安全疏散形式的合理性,大型商业建筑的消防设计难题得到了有效解决。

　　可以有效保护人员生命安全,即保证建筑的使用人员能够在火灾环境变危险之前安全疏散;降低财产损失,即防止火灾大规模蔓延,或造成结构垮塌;保证消防队员的安全,即在合理的时间内消防队员能够在一个相对安全的火场条件下进场扑救。具体来说具有如下优势:

　　2.3.1“分隔内庭”开启后等同于室外,则无需采用防火卷帘作为隔断。当“分隔内庭”两侧栏板构造达到防火挑檐和挡烟栏板的要求,且中庭宽度达到一定距离后,有效地解决了火灾通过中庭向水平和垂直方向引燃的问题。中庭在火灾情况下可自由排烟,保证“分隔内庭”作为安全区域的可能性。

　　2.3.2“分隔内庭”开启后,无功能连廊成为人员疏散最直接的方向,人员不仅可以垂直疏散,更可以水平向相邻建筑区域四处疏散;而在“分隔内庭”内的开敞楼梯也可认为是室外楼梯,从而大大增强了疏散能力,中部的建筑疏散楼梯,可以认为疏散至“分隔内庭”即为安全区域,既满足了规范,又加强了可操作性。

　　2.3.3消防车可到达任一可开启“分隔内庭”,由于该“分隔内庭”等同于室外,消防队员可快速进入火灾地点,形成有效的火灾扑救面,从开敞处直接攻入,进行扑救的途径便捷,扑救场所确保安全。

　　2.3.4由于取消了中庭垂直方向的防火卷帘分隔,商场的投资成本将大大降低。

　　2.3.5从节能的角度来看,在春秋季节,天窗可以经常打开,有利于组织自然通风为大型商业建筑换气,增加照度,节约能耗,改善室内空气质量和照明条件的同时,也达到了节能的目的。

　　3工程实例的设计实践

　　3.1某商业广场三期工程位于市区,地上5层,高23.9m,总用地面423200m2,建筑面积1536280m2。其单元网格划分和平面布置简图,见图2所示。

　　图2工程平面布置简图

　　3.2平移式天窗设置

　　工程分隔内庭宽度为12m,顶部宽度缩小为9m。设计的平移天窗为9m×9m的单元模块,每个中庭设11个平移天窗。平移天窗下设轨道长18m。图3为该天窗的设计简图。当发生火灾时,天窗可以自动或手动打开。

　　图3平移式天窗设计简图

　　4结论

　　综上所述,平移式天窗这一概念在诸多方面存在着优势,而其构造和机电原理也并不复杂,投入使用也比较经济,最终它在实际操作中的运行可靠性与耐久性将成为关键。

　　如果一旦实用性问题解决后,即意味着在有限的投入情况下,能避免许多安全的隐患,在商业日渐集聚,建筑体量越做越大的趋势下,提供了一条切实可行的设计理念,提出了水平疏散的人员安全疏散形式,也为和谐社会和节能社会的体现创造了深远的影响。

　　参考文献:

　　[1]GB50045-95(2005年版).高层民用建筑设计防火规范[S].

　　[2]GB50016-2006(2006年版).建筑设计防火规范[S].

　　[3]JGJ48-88.商店建筑设计规范[S].

　　[4]陈家强,高层建筑火灾与应对措施[J].消防科学与技术,2007,26(2).

　　[5]陈雪文,游素珍.从人性化消防设计思考《高规》的部分规定[J].消防科学与技术,2007,26(1).