某大型商業(yè)場所火災場景人員疏散模擬研究

董瑋

（新疆巴州消防支隊，新疆 巴州841000）

1 研究對象基本情況

1.1 建筑基本概況

本文研究的目標建筑為某大型綜合商業(yè)建筑。商業(yè)綜合體東西長221m，南北長140m，總建筑面積為逾2.0×105m2。該建筑地上5 層，地下2 層，地下2 層至地上1 層高度分別為4m、6m 和6m，2~5 層均高5.4m，建筑總高為38.3m。主要設置的自動滅火消防設施有內(nèi)消火栓設施、自動噴淋系統(tǒng)滅火裝置、機械防、煙排煙系統(tǒng)、火災警報系統(tǒng)、建筑室外地下消火栓和消防電源監(jiān)控系統(tǒng)等。

1.2 基本參數(shù)的設置

為了對人員疏散過程進行動態(tài)的分析，除了需要對建筑的設計圖紙進行處理，得到簡單的模型導入進疏散軟件建立建筑模型之外，還需要針對不同場所的人員分布情況，定義疏散人員的年齡、身高、性別、體重等一些基本的參數(shù)，從人員基本情況出發(fā)，再對其他參數(shù)進行設置。

1.3 疏散建模

根據(jù)建筑圖紙，初步構(gòu)建建筑疏散模型。設置好工況，輸入既定的基本參數(shù)，進行模擬。人員疏散時間按下式計算：

式中，Td為火災報警時間，基于保守考慮，取火災報警時間為Td=60s；Tpre為人員疏散預動時間，取人員疏散預動作時間Tpre=120s；Tt為人員疏散行動時間。人員疏散行動時間由模擬軟件給出。

由此公式，可得到人員總疏散時間（REST）表（見表1）。

表1 人員總疏散時間（REST）

2 大型商業(yè)建筑的火災模擬

2.1 主要判定準則

本文中采用的主要判定準則如表2 所示。

表2 主要判定準則

2.2 火災場景設計

2.2.1 可靠性分析

為了獲得該建筑的消防安全性，定量分析中將整個購物中心作為分析對象，根據(jù)購物中心具體設計及實際使用狀況制定消防安全策略，考慮以下地點發(fā)生火災時，整個建筑的消防安全性：（1）室內(nèi)步行街精品店；（2）室內(nèi)步行街中庭；（3）百貨、超市等主力店；（4）電影院。共選擇了其中的4 個火災場景，分別對該建筑不同位置發(fā)生火災時的情況進行了模擬。

2.2.2 火災位置確定

根據(jù)以往的火災案例，可以看出在不同的區(qū)域發(fā)生事故的情況時有發(fā)生，本文在模擬開始前分析了研究對象不同位置火災荷載、人員數(shù)量、設施布置等情況，選擇了不同的模擬位置：

1）火災場景1：首層1-6 精品店發(fā)生火災，1-6 精品店位于中庭旁邊，一側(cè)為疏散樓梯在首層的出口，正對面為步行街通往室外的主出入口和通道。

2）火災場景2：首層1-11 精品店發(fā)生火災，該精品店位于步行街東北端部的出口位置，兩側(cè)均為步行街出入口，正對面為疏散樓梯在首層出口。

3）火災場景3：中庭轉(zhuǎn)角處，考慮中庭發(fā)生火災，由于中庭面積最大，位于步行街轉(zhuǎn)角處為最不利情形。

4）火災場景4：考慮5 層IMAX 影廳發(fā)生火災，該影廳面積大，容客量多。

2.3 模擬結(jié)果及分析

2.3.1 火災場景1

在該火災場景中，商店中的噴水滅火系統(tǒng)有效地控制了火災，排煙系統(tǒng)失效，商店與步行街的分離失效，并且中庭中的排煙系統(tǒng)是有效的。

模擬結(jié)果表明，當火災發(fā)生在步行街中部的精品店時，當精品店與中庭的防火分隔失效時，大量煙氣涌入中庭，由于起火店鋪位于步行街中部大中庭側(cè)，正好在步行街轉(zhuǎn)角位置，對兩側(cè)的步行街均有影響，因此，步行街中部著火對整個步行街的影響較大。模擬過程顯示，能夠為人員提供30min 以上的安全疏散時間。

2.3.2 火災場景2

在該火災場景中，商店中的噴水滅火系統(tǒng)有效地控制了火災，排煙系統(tǒng)失效，商店與步行街的分離失效，并且中庭中的排煙系統(tǒng)是有效的。

模擬結(jié)果表明，當火災發(fā)生在步行街端部的精品店時，由于起火店鋪位于步行街北側(cè)端部，對步行街南北方向的部分影響較大，對步行街東西方向的部分影響較小，僅在東西方向頂部發(fā)生蔓延和沉降。步行街精品店噴淋系統(tǒng)有效控火時，步行街能提供30min 以上的良好環(huán)境，火災不會發(fā)生蔓延，人員能安全疏散，消防隊員在進行火災撲救時條件良好，且生命安全不會受到威脅。

2.3.3 火災場景3

該火災場景中，中庭內(nèi)大空間智能滅火系統(tǒng)失效，中庭內(nèi)機械排煙系統(tǒng)有效。模擬結(jié)果表明，當火災發(fā)生在步行街中庭內(nèi)時，由于火災產(chǎn)生的熱驅(qū)動力使煙氣直接上升至步行街頂部，不會經(jīng)歷店鋪內(nèi)火災時在蔓延路徑上卷吸大量冷空氣使煙氣沉降，配合頂部排煙系統(tǒng)的有效排煙，整個過程中煙氣都聚集在步行街頂部，不會發(fā)生沉降。

因此，整個步行街中僅5 層的環(huán)境受到影響，其他樓層的環(huán)境均呈現(xiàn)變化較小或者無變化的狀態(tài)，對人員疏散非常有利。由于中庭空間內(nèi)本身可燃物較少，火災也不會發(fā)生蔓延。

2.3.4 火災場景4

電影院中主要問題在于其IMAX 影廳的面積超過400m2，且影院的防火分區(qū)劃分按照進出場方式進行，因此，模擬計算中考慮IMAX 影廳著火的場景，根據(jù)模擬結(jié)果，火災發(fā)生在IMAX 影廳時，由于對影廳內(nèi)座位進行了控制，在加強防火分隔后，煙氣均不會蔓延至影廳外，不會對IMAX 影廳外部其他影廳及電影院公共區(qū)域造成影響。直到消防隊員進入時，電影院內(nèi)環(huán)境仍然比較良好，有利于人員在影院內(nèi)作較長停留，并通過疏散樓梯疏散至室外；也有利于消防隊員進入展開對火災的撲救。同時，影院內(nèi)部設置的獨立疏散樓梯也有利于提供在商業(yè)停止營業(yè)后影院內(nèi)人員的安全疏散。

根據(jù)上述模擬結(jié)果（見表3）可以看出，如果能夠確保步行街部分本身的安全那么留給人員疏散的時間就能夠得到保證，而基于人員疏散習慣考慮到人們更多地會選擇距離自己較近的出口進行逃生，那么在短期內(nèi)無法保證出口全部打開的情況下，通過合理的人員引導和人流組織，對此種情形下人員的疏散進行了模擬，探究其是否可以保證人員疏散。通過對照模擬可以看出，在該設置的工況下，該場景的疏散時間雖然比原有整體疏散時間長，但結(jié)合火災模擬結(jié)果可以看出基本可以保證人員疏散的開展。

表3 疏散時間表

3 結(jié)語

本文結(jié)合實際工程案例，根據(jù)建筑的使用功能，開展了現(xiàn)場調(diào)研，為單位管理和消防部門日常監(jiān)督提供了工作建議和安全對策。此外，通過模擬分析可知，商業(yè)建筑步行街內(nèi)的精品店、零售店等都應當采用可靠的防火分隔方式，對火災危險性大的部分要特別加強防火措施，設立獨立的防火分區(qū)進行管理，同時配備噴淋、防排煙等必要的消防設備設施。在疏散緩沖區(qū)域的日常管理中，應注意火災控制，避免火災發(fā)生在中庭等疏散關(guān)鍵區(qū)域內(nèi)。