商業建筑特殊消防設計評估探討

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摘要：隨著城市建設規劃的發展，造成地上商業土地資源緊缺，為緩解商業土地資源的不利形勢，國內采取將商業建筑向地下延伸和開發的方式，目前該類建筑的主要類型有下沉式商業街、下沉式廣場的商業配套用房、城市地下交通型商業配套用房。

關鍵詞：下沉式；消防評估；火災風險；人員疏散

一、概述

相比下沉式商業建筑而言，地下商業建筑可能更被大眾所熟知，但是與下沉式廣場相連的還是地下商業配套用房、地下軌道交通服務設施及配套用房等，下沉式商業建筑和地下商業建筑最大的區別在于它與自然環境是相接觸的，可利用自然通風和采光，也可以通過設置大型坡道加強與地面交通的聯系，借助有利的空間設計發展不同類型的戶外活動，解決了完全地下商業建筑所面臨的消防難題，同時也提高了建筑舒適度，增強了建筑的方位感，有利于人員的疏散和引導，降低火災危險性和撲救難度。下沉式商業的規劃建設，加強了對土地資源的開發利用，但目前國內的規范并沒有針對此類情況進行規定，因此，需要借鑒境外標準的相關條例以及對已有案例的經驗借鑒來輔助完成此類建筑的特殊消防設計評估。

二、下沉式商業建筑消防設計難點

針對位于成都市某下沉式廣場遇到的消防設計難題，整理得出以下結論：第一，建筑地塊臨近大道180m范圍內，地面不得修建任何建筑物；第二，建筑物出地面高度不得超過1m；第三，地下商業建筑面積不小于130000m2且不大于162000m2；第四，綠地率不能低于75%。受上述規劃條件限制，因地下商業體量較大，按傳統的地下室設計出的地下商業建筑無法達到和地上建筑相當的自然采光和自然通風條件，需全部采用機械排煙措施，火災危險性較大，對消防救援及人員疏散不利。地下商業劃分的防火分區面積較小，每個防火分區所擁有的出地面的疏散樓梯的數量、電梯及管井較多，無法滿足現有規劃條件[4]。

三、下沉式商業火災風險評估

（一）下沉式商業建筑火災特點

下沉式商業建筑規模較大、空間結構復雜，此類功能復雜的大型商業往往會吸引大量的消費者，從而導致建筑人員密度較大，業態分布混雜，火災隱患大大增加，根據造成火災風險的原因，大致包括以下幾個方面：1.起火因素較多下沉式商業規模較大，建筑結構復雜，內部功能劃分多而雜，不同的商業分區商品種類繁多，局部區域還附帶有餐飲、紡織品、化妝品以及配電室等，除此之外，室內裝修材料一般以塑料、木頭和橡膠制品為主，這些都有一定的安全隱患。2.建筑結構復雜下沉式商業建筑結構較為復雜，在滿足商業建筑需求的同時，也為了迎合消費者其他娛樂的需求，在空間布局上設計了一些其他不同類型的活動場所，但這樣的設計方案增加了建筑的火災荷載，而且火災蔓延路徑增多。由于建筑結構的復雜程度和功能的增多，火災發展的不確定性因素會明顯增多。3.日常管理困難相比地上建筑，下沉式商業建筑在兼顧商業用地的同時，還增加了下沉式廣場以及其他類型的活動場所，功能復雜，人員密度要比地上商業大，人為起火因素較多，日常管理人員的不專業、消費者自身消防安全意識差以及一些娛樂設施操作不當都會導致較大的火災風險[1-3]。

（二）下沉式商業人員安全疏散評估分析

對于人員安全疏散的評估主要考慮疏散寬度、疏散方式、疏散距離和安全區域的設定，一般大型商業建筑面積都是幾萬平方米，所以建筑內部疏散樓梯和安全出口的設定比較困難，人員安全疏散面臨的問題主要包括以下幾個方面：1.人員疏散距離下沉式商業規模較大，平均單層面積都在上萬平方米，內部空間也大，且功能劃分復雜，若疏散樓梯和安全出口不能合理布置，商城內部發生火災時，人員安全疏散距離不能得到有效保障。2.建筑結構復雜下沉式商業建筑結構較為復雜，在滿足商業需求的同時，為了迎合消費者其他需求，設計了一些不同類型的戶外活動場所，且空間大，內部結構復雜，絕大多數顧客對商場內部通道不夠熟悉，一旦發生火災，人員很難有序快速地疏散到安全區域。3.人員密度較大相比地上建筑，下沉式商業建筑在兼顧商業用地的同時，還增加了下沉式廣場以及其他類型的活動場所，人員密度增大，地面存在高度差，如果發生火災很容易造成疏散人員的堵塞。而且下沉式商業建筑的消防車道與地面存在一定的高度差，還會使人員安全疏散方式和路徑變得復雜，相比地上建筑，方位感較差，容易造成較大的消防隱患。4.安全區域劃定對于下沉式商業建筑，消防車道和下沉廣場均可作為安全區域，所以即使是臨近室外的房間著火，也要保證煙氣能及時排出，不會對下沉式廣場及疏散區域的人員安全造成影響，但煙氣排到室外后受到環境風的影響會蔓延開來，所以人員暫時疏散到安全區域，經短暫停留后應盡快疏散至地面層或者生態公園層，以降低火災風險[2]。

四、下沉式商業特殊消防設計評估

隨著社會經濟的發展，各類大型建筑也在不斷的規劃建設，由于建筑類型和功能劃分的多樣性，導致火災發生的因素各不相同，建筑結構越復雜，火災發生后可能造成的人員傷亡和財產損失越是無法預估，無外乎是局部消防設計未達到要求或者是未對火災風險進行評估，設計方案不保守、消防安全管理體系有較大漏洞、建筑消防設施維保沒有定期檢查以及火災撲救的自救能力存在缺失。對于以上消防設計存在的消防安全隱患，需對建筑開展消防安全評估工作，一般建筑的特殊消防設計評估流程大致為：工作組在評估的前期會組建一個消防安全評估小組，展開相關工作時，小組成員先要對項目建設的地理位置進行考察，同時對周圍環境以及建筑結構和功能有一定的了解，最后再對評估項目的消防設計圖紙進行深度剖解和分析，包括建筑圖、建筑裝飾圖、消防各專業圖紙。參照現行的消防法律法規和相應的消防技術條款，逐項檢查項目建筑是否符合相關條款的要求，對已有的設計方案提出整改措施，然后再通過火災模化的方法，運用消防工程學的計算機模擬手段，搜集評估對象可能存在的火災風險，對火災發展、人員安全疏散、建筑的結構性能和耐火保護設計進行定量分析，并按照最不利條件設置各項參數，根據人體耐受極限判據進行火災場景模擬，分析煙氣流動情況，驗證設計方案的可行性，并結合相似案例展開調研，進一步優化原有的消防設計方案。循環以上步驟，直至達到建筑安全目標，最后通過反復調整確定的消防安全評估方案，出具最終的消防設計安全評估報告，評估報告包括以下內容：項目概況、消防評估檢查的依據、防火設計方案、防火設計難點、評估中發現的問題、數值模擬評估、評估的結論、設計圖紙、消防設計報告以及數值模擬分析報告，在參加完消防安全評估專家論證會后，根據專家意見，修改最終設計方案并通過審查后予以確認執行。

（一）評估資料的準備

用于消防評估的設計方案，一是要滿足建筑的使用功能、空間條件、主要業態分布、建筑環境和業主的期望，二是要符合法律法規的要求，若工程無法解決的消防問題，滿足下列情形之一的項目可采用性能化設計評估的方法：（1）超出現行國家消防技術標準的適用范圍；（2）按照現行國家消防技術標準進行防火分隔、防煙排煙、安全疏散、建筑構件耐火等設計時，難以滿足項目特殊使用功能的情況。

（二）確定安全設計目標

評估小組在確定項目的消防安全設計目標時，首先要明確相關規范的相關要求、建筑投資方對于建筑的期望和業主的要求。一般的性能化設計要達成安全總目標，包括：（1）保證評估對象內部人員安全以及消防救援人員的生命安全；（2）在火災發展階段要能夠保證建筑結構和構件的耐火性，能在一段時間之內不會發生結構的破壞，或者不造成連續坍塌的后果；（3）保證評估對象內部的財產安全，除起火部位外，盡可能地控制火勢不發生蔓延，以免造成起火點周圍其他財產的損失；（4）火災發生后仍能保證建筑內部分系統工作運行的連續性，對建筑內經營和其他生產活動造成的影響降到最小，從而控制火災的蔓延，保護建筑內的環境安全[5]。以上安全設計目標中，內部人員和救援人員的生命安全是必須要滿足的，所以我們的消防設計方案必須是在保證人員安全的前提下進行其他的修改和完善，所以在進行性能化消防設計評估時，我們采用的是性能化人員疏散評估方法，以保證建筑內人員能夠安全疏散完畢為目標，來進行定量的安全數值模擬評估[5]。

（三）數值模擬判定標準

在保證建筑總的安全目標后，還需要分別確定建筑的功能目標、建筑性能目標和性能判定標準。為保證建筑起火后內部人員能夠安全疏散，就需要保證除起火房間外，其他區域不受火災的危害，這樣起火房間外人員將不受毒性氣體和熱輻射的侵害，不同類型建筑其性能判定標準基本相同，一般以地面上方2m的水平位置溫度保持在60℃以下，能見度維持在10m以上，以建筑內CO濃度不超過500ppm定為人員安全疏散的性能判定標準。最后則是通過以上安全評估的設計方案和數值模擬結果提出消防安全對策措施，通過綜合考慮特殊消防設計和數值模擬結果得出評估結論[5]。

五、結論

第一，在建筑性能化評估工作中，我們首先應該從整體把握建筑的安全目標，然后找出需要做特殊消防論證的區域，通過建筑自身的結構和功能、境外規范的相關規定以及借助與評估對象相類似案例作出對應區域的特殊消防設計，然后對有特殊消防設計的區域進行數值模擬評估，并查閱相關資料確定該區域數值評估參數的取值，合理設置各項參數，通過分析模擬結果來判定設計方案的可行性。數值模擬過程也是一個不斷修訂、不斷完善設計方案的過程，數值模擬主要是針對原設計進行原方案的模擬，再通過原模擬提出修改意見，反復修訂，直到達到人員能夠安全疏散的標準，確定最終方案，通過模擬結果對比，下沉式商業相對完全地下建筑來說，在設計方案以及消防安全問題上有所緩解，最后再通過專家的評審意見作出相應的整改和修訂。第二，下沉式商業與外界環境是相連的，消防車道與地面之間存在高差，通過模擬結果分析，火災發生時人員疏散至安全區域后，還需進一步向上疏散至地面層或者生態公園層，為保障各建筑之間互不影響其結構和使用功能，在地上商業建筑的相關規定的基礎上，建議適當增寬各建筑之間的安全距離，使得人員能夠疏散至安全區以及在車道等待救援時，保障消防車在車道上的通行能力，同時為人員在車道上等待向上疏散時的短暫停留提供相對較長的安全時間，保障下沉地面上人員能夠向上安全疏散至地面層。第三，通過比較下沉式和地下商業的模擬結果，下沉式商業的防火設計在很大程度上能保證人員的安全疏散以及阻止火災蔓延，由于與外界環境相通的緣故，煙氣能及時排至見天區域，并為消防救援提供有利的環境。但在評估過程中仍要針對此類特殊建筑的消防設計難點，提出可靠的消防安全策略及有效的加強措施。在日常運營中要加強管理，嚴格控制火災荷載，按照規范維護保養消防設施設備，同時應確保各疏散門、疏散通道和安全出口的暢通。第四，針對下沉式商業建筑存在的防火設計難點，根據建筑的使用功能以及設計的特殊性，提出了與之相對應的消防安全策略，通過對防火設計的安全性進行定性與定量的合理分析，以保護建筑內部人員的生命安全、減少建筑內部財產損失、提供可靠的安全疏散環境和有利的滅火救援環境等為消防安全目標。

參考文獻：

[1]張薔.大型商業綜合體的安全疏散與消防安全評估探討[J].今日消防,2021,06(06):103-104.

[2]閆潔.某大型商業綜合體建筑安全疏散性能化消防設計探析[J].武警學院學報,2013,29(06):42-45.

[3]杜葉青.地下下沉商業街設計[J].現代裝飾(理論),2014(02):10.

[4]GB50016-2014建筑設計防火規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部,2018.

[5]李勝利,李孝斌.FDS火災數值模擬[M].北京:化學工業出版社,2019:214-229.

作者：李百毅 史楊華 胡錦東 李昊航 宋曉勇 林鵬 單位：西南交通大學 四川省建設工程消防和勘察設計技術中心 四川省材科院消防科技有限公司 東南大學 四川消防總隊 西南交通大學