大型综合家居商场消防安全设计研究

何明健1　白　磊2

（1.西安市公安消防支队未央区大队，陕西　西安；2.西安科技大学，陕西　西安）

摘要：按照建筑陕西省物使用功能，不拘泥于防火规范规定参数对大型综合家居建筑进行防火设计；通过对建筑火灾模拟计算，研究该建筑发生火灾时的危险参数数值。建立大型综合家居商场人员疏散模型，依照设定的火灾场景设定对应的人员疏散场景；通过对火灾时人员疏散模拟计算，研究火灾时人员安全疏散数值。对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量的预测与评估，通过核准预定的消防安全目标是否已经达到来确定前项设计内容是否科学合理，最后再视具体情况对设计方案做出调整及优化。

关键词：大型商业建筑；数字化消防设计；独立防火单元；亚安全区

1　引言

近年来，我国的建筑行业发展迅速，由此带动了相关产业的发展，综合家居类商场建筑得到了迅猛发展。此类建筑在建筑形式，火灾荷载、人员密度、火灾扑救等方面都与普通商业建筑有不同的特点，然而此类建筑的防火设计方法依然参照现行有关规范进行设计，这就出现规范规定过严，部分设计内容无法满足规范要求或者规范没有相关规定等问题。

大型综合家居商场建筑在建筑形式、火灾荷载、人员密度、火灾扑救等方面都有着与普通商业建筑不同的特点，而当前大型综合家居建筑仍旧按照现行相关规范关于普通商业建筑的相关规定进行设计，这就势必造成了当前此类建筑快速发展与现行规范消防设计存在的一些问题，本文以消防安全工程学相关原理为基础，利用当前计算机技术，提出全新的消防设计方法。

2　存在的主要消防问题及解决方案

某大型综合家居商场项目总建筑面积350438.1m2，东西长221.5m，南北宽104m，商业综合体为地下3层和地上5层。

2.1　存在的主要消防问题

根据现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016—2014，以下简称《建规》），该商业综合体工程属于大型综合家居商场，如按照现行相关规范进行消防设计，其设计方案难以实施，具体主要体现在以下几点：

（1）此建筑位于首层楼梯，无法直接通向室外　《建规》第6.4.4条规定：“除通向避难层错位的疏散楼梯外，建筑内的疏散楼梯间在各层的位置不应改变，……，应在首层采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙与其他部位分隔并应直通室外”。

由于本建筑规模较大，建筑首层2部楼梯不能直接对外，如图1所示，人员需要疏散到首层的避难走道后再疏散至室外，不能满足规范要求。

（2）该建筑设计人员疏散宽度不满足规范要求　本项目属于一类高层建筑，根据《建规》第5.5.21条的规定，本建筑各楼层的疏散出口宽度均应按不小于1.0m/百人计算。按照现有设计资料及图纸，该商业综合体–1～5层安全出口宽度，部分区域安全出口的疏散宽度难以按照进行设计。

2.2　消防设计解决方案

由于这样的建筑和商业布局特点，以及从本工程实际情况考虑，如按规范要求设计疏散距离、直通室外的疏散楼梯确实难度较大，而按照规范设计疏散宽度又会造成商业面积的浪费，影响使用。

在首层设置避难走道将人员疏散至室外。为了提高二层以上商业楼层人员疏散的安全性，将二层以上商业楼层人员疏散到首层后，由专用避难走道疏散到室外，修改设计如图2所示。即：避难走道A及避难走道B仅供二层以上人员使用，首层的人员主要通过直接对外的出口疏散，只有小范围超过疏散距离的少数人员考虑利用直通室外的避难走道疏散，如图2所示。

避难走道设计特点如下。

（1）两部到首层后不能直通室外的楼梯分别通过避难走道A和B直接向室外疏散；

（2）避难走道主要采用耐火极限不低于2h的实体防火墙与周边区域进行分隔，只有在商业动线处设置3m宽的甲级防火卷帘；

（3）避难走道的净宽度大于等于疏散楼梯的设计总净宽度，如图3所示，疏散楼梯的设计总净宽度为4.7m；

（4）首层的人员主要通过直接对外的出口疏散，只有小范围超过疏散距离的少数人员考虑利用直通室外的避难走道疏散。

根据上述规定，可得出建筑内人员至最近安全出口的疏散距离不应大于37.5m，由于本项目建筑体量较大，首层中部人员至室外最长疏散距离大于37.5m。

2.5　疏散宽度问题解决方案

该商业综合体在业态上为建材商业，属于专业性质的市场，不同于普通商业建筑。由于其特殊的使用功能，在实际经营中，家具建材等商品往往占据了营业厅较大的面积，顾客流量少于普通商场，若按照《建规》进行疏散楼梯设计，与实际情况出入较大，势必造成很大的浪费。

为解决此问题，结合该建筑实际使用情况，疏散人数的计算方法如下：

大型综合家居商场人数=营业厅建筑面积×人员密度

上式中人员密度取值见表1所示。

根据本文最终确定的计算方法，可以确定本建筑各层疏散宽度统计表，如表2所示。

3　大型综合家居商场建筑火灾分析研究

3.1　火灾场景

本文根据商业综合体建筑结构、各功能区分布和火灾危险性大小等实际情况设定火灾场景，见表3。

设定火灾场景A3：

本场景设定初始条件如下：火灾位于首层防火分区3，对应火源位置A。火灾按t2火发展，火灾增长系数a= 0.04689kW/s2，火灾最大热释放速率控制在16.9MW，机械排烟系统有效。将初始条件输入到FDS中进行模拟，模拟结果见图4、图5所示。

结果分析：经分析得到如下结果。

（1）从温度分布图可以看出，在模拟的1600s内，一层防火分区3在540s时，安全出口附近的温度达到在60℃，人员处于危险状态；

（2）从能见度分布图可以看出，在模拟的1600s内，574s时一层防火分区3安全出口附近能见度低于10m，人员处于危险状态；

（3）从CO浓度分布图可以看出，在模拟的1600s内，CO浓度没有达到极限值500ppm。

因此，商场一层防火分区内人员的安全疏散可用时间为540s。

3.2　大型综合家居商场人员疏散研究

1.疏散场景分析

根据前文设定的各类火灾场景，本节设置了相对应的疏散场景，见表4。

场景1和场景2的疏散过程分别见图6、图7。

4　设计方案分析

在综合考虑自动灭火系统、火灾报警系统、机械防排烟系统等消防设施工况下，对各类火灾场景和疏散场景进行研究计算，得出火灾危险来临时间与人员安全疏散时间，具体内容见表5所示。对表中各场景对应的火灾危险来临时间TASET与安全疏散时间进行分析，来判定各区域人员是否能够安全疏散，从而确立设计方案是否满足消防安全要求。

通过对表5研究分析，可以得到如下结论：

（1）首层发生火灾时，由于首层对外出口较多，无论自动喷水灭火系统或机械排烟系统是否有效，人员均能疏散至室外或者亚安全区；

（2）建筑二、三层商铺和走道发生火灾时，当消防设施能够正常工作时，自动灭火系统和机械防排烟系统能够有效控制火灾，在火灾危险状况来临之前，为人员安全快速疏散相邻安全出口提供了大量时间。然而若自动灭火系统不能正常启动无法有效将火灾规模进行控制，机械防排烟系统不能将火灾产生的烟气排出以及将烟气控制在着火区域，人员将不能安全疏散。消防设施对人员是否能够安全疏散具有至关重要的作用。

（3）通过以上分析，可得出通过对原设计方案进行调整，结合对研究建筑火灾模型和人员疏散的研究，对比判定数据，认为调整方案能满足消防安全需求，方案可行。

5　结论

本文以某工程实例为基础对其方案进行了重新设计，通过设定火灾场景，分析火灾发生原因和燃烧蔓延等各种因素，利用模型里的火灾、烟气和人员疏散数值模型，系统研究了此类建筑防火设计的各项内容，从防火分区划分、防火单元划分、火灾烟气蔓延控制、安全疏散等方面提出了安全、合理、经济的综合防火设计方法和相关技术要求。

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