大型商業(yè)建筑防火設(shè)計探析以濟(jì)南華置萬象天地A-2 地塊項目為例

朱明 高大煜

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，商業(yè)建筑大量涌現(xiàn)，并朝著集購物、餐飲、娛樂、居住、文化、藝術(shù)等消費(fèi)功能于一體的綜合性方向發(fā)展。其規(guī)模大小不一，建筑面積從幾萬平方米到幾十萬平方米不等，建筑空間呈現(xiàn)人群密集的特征，周圍和內(nèi)部交通組織較為復(fù)雜，建筑形態(tài)豐富。因其內(nèi)部存在大量的可燃物且照明和空調(diào)等電器設(shè)備和線路較多，導(dǎo)致潛在的火災(zāi)威脅，一旦發(fā)生險情，火勢的快速蔓延不利于人群的逃亡和消防的搶救[1]。因此，探索商業(yè)建筑的防火設(shè)計原理，進(jìn)一步改進(jìn)和完善商業(yè)建筑的防火設(shè)計，對保護(hù)人民群眾的生命和財產(chǎn)安全有重大意義。

1 商業(yè)建筑的火災(zāi)特性

1.1 火災(zāi)的主要原因

導(dǎo)致商業(yè)建筑發(fā)生火災(zāi)的原因有很多種，包括人為放火縱火、用火行為不當(dāng)、電氣老化故障等等。因為建筑特性使然，商業(yè)建筑內(nèi)存放有大量的可燃物，數(shù)量多、分布廣，個人用火行為不當(dāng)，很容易引發(fā)災(zāi)難，例如不分場合隨意抽煙、隨地丟棄煙頭、違規(guī)使用禁用電器。另外，商場設(shè)備數(shù)量較多，包括照明設(shè)備、空調(diào)設(shè)備等等，如果商戶不按規(guī)定要求私自改變經(jīng)營格局而導(dǎo)致電線管道變更，甚至私自搭接線路，很容易造成安全隱患，引發(fā)火災(zāi)。

1.2 占用疏散通道現(xiàn)象突出

商業(yè)建筑空間要求較靈活，內(nèi)部布局、格局劃分以及裝飾裝修都要求很大的個體自由度，商戶會根據(jù)經(jīng)營特點對空間和店面進(jìn)行改造，其行為會影響到消防系統(tǒng)的安全性和有效性，甚至導(dǎo)致防火系統(tǒng)需重新規(guī)劃和設(shè)置。其次，出于商業(yè)目的的需要，建筑外立面可開啟窗往往被廣告牌或燈箱占據(jù)，導(dǎo)致使用過程中存在安全隱患。作為緊急疏散的樓梯間和通道，因一般呈閑置狀態(tài)，往往被商戶用來堆放雜物，甚至有些安全疏散通道門被關(guān)閉，用作儲存或其他。這些行為嚴(yán)重影響防火系統(tǒng)的正常使用。

1.3 大型公共空間容易造成火勢蔓延

商業(yè)建筑發(fā)生火災(zāi)時，由于內(nèi)部大面積的開放空間，使得建筑中庭內(nèi)部的煙氣由于溫度和壓力的作用上升到天花板，形成煙霧層。煙霧層會在水平和垂直方向上擴(kuò)散，逐漸填充滿建筑的各個角落，導(dǎo)致火災(zāi)迅速蔓延。而且，由于建筑體量巨大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，消防人員很難從外部直接確認(rèn)火源及燃燒情況，造成救援困難。

1.4 火災(zāi)的危害

商業(yè)建筑內(nèi)商品種類較繁雜、數(shù)量往往比較多，其中像紡織品、塑料等可燃物占絕大多數(shù)，一旦發(fā)生火災(zāi)，除非能在其初期將其撲滅，否則會大火會肆虐蔓延，帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。另外，商業(yè)建筑一般屬于人員密集場所，如果發(fā)生火災(zāi)，疏散通道不通暢，疏散指示不明確，甚至疏散照明不能正常工作導(dǎo)致疏散不及時往往引發(fā)重大或惡性傷亡事故。

2 商業(yè)建筑的防火設(shè)計要點

2.1 防火分區(qū)

設(shè)置防火分區(qū)的目的是控制火災(zāi)的最大規(guī)模，能夠保證在建筑內(nèi)部某一位置發(fā)生火災(zāi)的情況下，及時把火災(zāi)控制在一定的范圍內(nèi)，限制火災(zāi)的大面積蔓延，從而減少由此帶來的財產(chǎn)損失和人員傷亡。相對其他的公共建筑而言，商業(yè)建筑的空間功能要求和內(nèi)部物品的特殊性，導(dǎo)致其內(nèi)部防火分區(qū)劃分非常復(fù)雜。

依據(jù)國家防火規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，多層商業(yè)建筑首層的每個防火分區(qū)建筑面積不應(yīng)大于10 000m2，二層及以上防火分區(qū)建筑面積不大于5 000m2，地下部分允許的防火分區(qū)最大建筑面積為2 000m2。對于高層建筑內(nèi)的商業(yè)營業(yè)廳，應(yīng)當(dāng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和自動滅火系統(tǒng)，且采用不燃燒或難燃燒的裝飾材料裝修時，地上部分防火分區(qū)的允許最大面積為4 000m2：地下部分允許最大建筑面積為2 000m2；當(dāng)高層部分與其裙房之間設(shè)有防火墻時，其裙房的防火分區(qū)允許最大建筑面積不大于2 500m2[2]，設(shè)置自動噴淋系統(tǒng)時，面積可增加1 倍。如果建筑內(nèi)部設(shè)置大面積共享空間和自動扶梯時，應(yīng)在相應(yīng)部位設(shè)置具有較高耐火極限的防火卷簾或水幕。

2.2 安全疏散路徑

災(zāi)難發(fā)生時，人員的疏散是一個極其復(fù)雜的過程，建筑內(nèi)疏散路徑的設(shè)置、疏散通道的數(shù)量和分布決定了疏散人員所需要的時間。由于個人的心理素質(zhì)、身體狀況等差異，導(dǎo)致疏散時間也不同。因此，商業(yè)建筑允許的疏散時間應(yīng)該大于建筑內(nèi)部所有人員安全疏散的時間。

安全疏散路徑的設(shè)置包括以下幾個要素：安全出口、安全疏散距離、疏散通道寬度和疏散樓梯與樓梯間設(shè)置。依據(jù)規(guī)范要求，多層商業(yè)建筑安全出口的數(shù)目不應(yīng)該少于2 個，安全出口和疏散出口應(yīng)分散布置。疏散樓梯間的合理布置可以避免人在逃生時盲目尋找出口，尤其是商業(yè)建筑的走道兩端應(yīng)設(shè)置兩個出口或樓梯，防止袋形走道出現(xiàn)。

2.3 防排煙系統(tǒng)

在火災(zāi)中對人帶來傷害最大的是其產(chǎn)生的煙氣，它是造成人員傷亡的主要原因。如果一個房間的防火分隔、封堵做得好，火災(zāi)就會被限制在房間內(nèi)，此時對房間的煙氣控制系統(tǒng)只需要考慮排煙方式的選擇以及機(jī)械排煙量即可。商業(yè)建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)綜合考慮其設(shè)置的部位、設(shè)施的選擇和防煙分區(qū)的劃分。

2.4 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)與滅火系統(tǒng)

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)出現(xiàn)初期發(fā)出火災(zāi)報警，同時自動滅火系統(tǒng)開啟工作，因此其對于及時疏散人群，控制火勢蔓延具有重要意義。目前，商業(yè)建筑內(nèi)部普遍設(shè)置了自動報警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)。

3 濟(jì)南華置萬象天地A-2 地塊防火設(shè)計案例分析

3.1 案例項目概況

濟(jì)南華置萬象天地A-2 地塊（圖1）總建筑面積156 571.42m2，其中：地上建筑面積130 886.23m2，地下建筑面積25 685.19m2。地上建筑部分被市政道路劃分為三個小地塊（圖2），每個地塊都包含一棟塔樓公寓，商業(yè)辦公以及配套服務(wù)用房，建筑單體圍合形成開放式街區(qū)，滿足城市規(guī)劃導(dǎo)則對街墻要求；地下僅1 層，三個地塊通過地下車道聯(lián)通。其中裙房底部一至三層為商業(yè)，四至五層為辦公，以上塔樓部分為公寓，建筑總高度99.90m2。

圖1 A-2 地塊總平面圖

圖2 濟(jì)南華置萬象天地A-2 地塊（效果圖）

A-2 地塊建筑設(shè)計具有以下特點：（1）多功能組合建筑，同時又針對特定的服務(wù)人群，包括辦公從業(yè)人員和公寓居住人員，這部分人員具有明確的固定性和目的性。（2）單商鋪及一拖二商業(yè)模式營業(yè)時間平穩(wěn)，有效減少了消防監(jiān)控時段，同時不會因為節(jié)假日產(chǎn)生聚集效應(yīng)，人流較為平穩(wěn)。（3）現(xiàn)代商業(yè)模式轉(zhuǎn)變，使得 “前店后庫”的局面已經(jīng)被“網(wǎng)絡(luò)下單，配送到家”的一條龍服務(wù)取代。網(wǎng)絡(luò)訂單大大減少了市場內(nèi)可燃物品的存放和人員停留時間，從而減輕了市場消防負(fù)擔(dān)。

3.2 消防設(shè)計

3.2.1 場地布局

為了人員疏散方便，避免疏散障礙，建筑的各疏散口直接面向市政道路開設(shè)，并且建筑場地周邊有可靠水源保障，確保其周圍消防栓的水源供給。其中塔樓（圖3）有二分之一邊長直接落地，面對市政道路，消防登高面寬敞且滿足規(guī)范要求。該地塊的消防控制中心設(shè)在了地下一層，疏散口直通室外。

圖3 A-2 地塊消防設(shè)計

3.2.2 塔樓平面布局

以1-25 地塊為例，塔樓標(biāo)準(zhǔn)層面積為1 119.25m2。其主要是功能商務(wù)公寓單元，針對特定的客戶群，人流量比較固定。

作為建筑的標(biāo)準(zhǔn)層部分，該方案在核心筒內(nèi)布置了2 部總疏散寬度為2.6m 的防煙樓梯間和一部消防電梯，各房間開口均滿足疏散距離要求。并且3 棟高層塔樓直接落地，有直通室外的疏散口。

3.2.3 裙房平面布局

以1-25 地塊為例，裙房部分為一層獨(dú)立商鋪和一拖二商鋪布局，層面積接近10 384.68m2，方案將二層分為4 個防火分區(qū)（圖4），4 部封閉樓梯間和6 部敞開樓梯間通過室外疏散平臺連接形成環(huán)狀均勻分布，高效地組成了逃生系統(tǒng)，1 部消防電梯布置于塔內(nèi)的核心筒內(nèi)。

圖4 二層防火分區(qū)示意圖

建筑內(nèi)部流線清晰，通達(dá)性好，識別性強(qiáng)。為滿足商業(yè)功能空間需求和防火疏散要求，將室內(nèi)通道加寬，形成自然形式的隔離帶。并且，商業(yè)內(nèi)疏散樓梯均直接通向室外，公寓樓梯未直接通向室外的，采用防火墻、防火玻璃等隔斷措施的同時，通過專用疏散通道直通室外。裙房二層利用室外連廊預(yù)留大面積逃生平臺，結(jié)合消防救援梯也能達(dá)到一定的逃生功效。裙房地下部分的功能為停車和設(shè)備用房，面積7 312.26m2，分為2個防火分區(qū)，各設(shè)有相應(yīng)的疏散樓梯直接通向室外。

3.3 防火性能化設(shè)計

3.3.1 裙房部分防火性能化設(shè)計

（1）煙控系統(tǒng)策略：對于大空間建筑，可以通過擋煙垂壁將整個空間劃分為若干個防煙分區(qū)（圖5）。發(fā)生火災(zāi)處的防煙分區(qū)只進(jìn)行排煙不向室內(nèi)送風(fēng)，相鄰防煙分區(qū)則只向室內(nèi)送風(fēng)不排煙。補(bǔ)風(fēng)量一般為排煙量的50%，以保證火災(zāi)區(qū)域為負(fù)壓，補(bǔ)風(fēng)量不足的部分可以通過門或縫隙來補(bǔ)充。補(bǔ)風(fēng)口位于下部的效果要好于頂部，因此盡量將補(bǔ)封口布置在下部。而排煙口均布于防煙分區(qū)內(nèi)，且位置設(shè)在頂部。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，熱煙氣會從著火點向周圍的防煙分區(qū)擴(kuò)散，同時補(bǔ)風(fēng)口帶來的低溫、潔凈空氣由周圍的防煙分區(qū)向火災(zāi)處的防煙分區(qū)補(bǔ)充，兩種氣流相反，會起到阻止熱煙氣蔓延、為人員疏散爭取更多時間。

圖5 大空間建筑排煙及補(bǔ)風(fēng)示意圖

（2）防煙分區(qū)面積：該建筑根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，要求防煙分區(qū)不大于2 000m2。對于裙房部分，每個防火分區(qū)面積按照規(guī)范要求不應(yīng)超過4 000m2，因此劃分為兩個防煙分區(qū)比較恰當(dāng)，每個防煙分區(qū)不超過2 000m2，且聯(lián)動控制較為方便。

（3）通透式吊頂：為了使煙氣能夠順暢地上升至儲煙艙，所有的店鋪和走廊如需設(shè)置吊頂，均應(yīng)采用通透式吊頂（開孔率＞25%）[3]。吊頂?shù)拈_孔應(yīng)均勻分布，且擋煙垂壁（圖6）所需的高度應(yīng)根據(jù)是否有吊頂和吊頂方式確定。其下垂長度一般不低于500mm。防煙垂壁的形式有很多，可利用結(jié)構(gòu)本身的構(gòu)件，如外露凈高大于500mm 的混凝土梁，也可采用排煙蓋板與火災(zāi)探測器連鎖。

圖6 擋煙垂壁

（4）疏散照明：應(yīng)急照明主要包括安全照明、疏散照明和備用照明三大類。依據(jù)建筑防火規(guī)范要求，應(yīng)急照明的地面最低照度不應(yīng)低于1.0Lx。該商場為人員密集場所，應(yīng)在國標(biāo)基礎(chǔ)上提高商場人行通道、疏散通道的最低照度至3.0Lx，并應(yīng)保持良好的均勻度。

（5）其他：商場內(nèi)的店鋪和走廊應(yīng)設(shè)置自動噴淋滅火系統(tǒng)，并且噴頭采用快速噴淋噴頭。同時，還應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、疏散指示系統(tǒng)、火災(zāi)應(yīng)急廣播等，利于應(yīng)急疏散工作。

3.3.2 塔樓部分防火性能化設(shè)計

（1）防煙分區(qū)：塔樓（圖7）部分每個商務(wù)公寓單作為一個獨(dú)立的防煙分區(qū)，分區(qū)最大面積為37.18m2，最小只有22.37m2，房間面積均不超100m2，采用自然排煙方式。走廊面積約140.93m2，設(shè)置為一個獨(dú)立的防煙分區(qū)，交通核東、西兩側(cè)設(shè)置兩處排煙井。

圖7 塔樓平面

（2）通透式吊頂：塔樓部分的層高為3.9m，走廊吊頂后凈高較低，因此為了提高蓄煙能力，應(yīng)當(dāng)盡可能提高儲煙艙厚度。并且要求塔樓走廊如需設(shè)置吊頂時，應(yīng)當(dāng)采用開孔率均勻分布的通透式吊頂，且開孔率應(yīng)大于25%，或適當(dāng)提高開孔率，以保證排煙效果。

（3）疏散照明：同裙房一樣，塔樓作為人員密集的場所，應(yīng)在國標(biāo)基礎(chǔ)之上適當(dāng)提高走廊地面最低照度至1.0Lx，并應(yīng)保持良好的均勻度。

4 結(jié)語

以上通過對濟(jì)南華置萬象天地A-2 地塊項目案例分析，對商業(yè)建筑的防火設(shè)計原理進(jìn)行了初步探討。商業(yè)建筑的自身特點決定了其發(fā)生火災(zāi)后，不但會危及人們的生命和財產(chǎn)安全，還會造成惡劣的社會影響。為此，在進(jìn)行商業(yè)建筑的防火設(shè)計時，首先應(yīng)注重建筑的平面布局設(shè)計，并且確定合理的安全疏散路徑。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)代科技手段，加強(qiáng)建筑的防火性能化設(shè)計，進(jìn)而提高商業(yè)建筑的防火安全性能。