公共建筑消防設(shè)計的分析探討

花 明

(江西方博建筑工程有限公司，江西 南昌 330000)

在城市化進程加快、建筑業(yè)高速發(fā)展的時代背景下，現(xiàn)代公共建筑呈現(xiàn)出造型新穎化、高層化、大空間化的發(fā)展趨勢，在建筑結(jié)構(gòu)性能明顯提升、使用功能愈發(fā)完善的同時，也對建筑消防設(shè)計水準提出了更高要求，并在消防設(shè)計過程中暴露出多項問題有待解決。為滿足公共建筑消防設(shè)計需要，必須探索一套更為符合公共建筑實際情況的消防設(shè)計模式，本文就此開展研究。

1 公共建筑火災(zāi)發(fā)生特征

1.1 火勢與煙霧蔓延迅速

在公共建筑中，為滿足使用需求和改善裝飾裝修效果，普遍在結(jié)構(gòu)的電梯井、電纜井等部位采取豎井形式，以及使用木質(zhì)地板、裝飾壁紙等可燃裝修材料。在發(fā)生建筑火災(zāi)時，如果沒有在短時間內(nèi)借助自動滅火系統(tǒng)來撲滅初期火勢，將導致火勢從著火點部位快速蔓延至其他區(qū)域，并在火災(zāi)持續(xù)期間產(chǎn)生大量有毒有害的煙氣，室內(nèi)受災(zāi)人員在攝入過量煙氣時出現(xiàn)昏厥等情況，危及人體健康。

1.2 人員疏散困難

一方面，相比于普通多層建筑，多數(shù)公共建筑都有著空間大、垂直疏散距離長的特征，室內(nèi)受災(zāi)人員需要經(jīng)過較長一段時間方可疏散至火場外安全空間，并在疏散過程中可能出現(xiàn)慌亂下錯誤選擇疏散方向、攝入過量有毒煙氣等問題，進一步加大了安全疏散難度。另一方面，公共建筑還有著人員密集的特征，當火災(zāi)發(fā)生后，由于安全疏散通道、樓梯內(nèi)同時涌入過多人員，可能出現(xiàn)人員踩踏、樓梯擁堵的情況。

1.3 救援難以施展

由于公共建筑的室內(nèi)空間較大、人員分散和垂直高度大，不便于消防救援工作開展，需要消防員摸清火場情況、鎖定著火點與火勢蔓延范圍、確定受災(zāi)人員主要分布點位后，再針對性開展救援工作。同時，由于公共建筑火勢蔓延迅速，對消防救援行動時間有著嚴格要求，唯有在第一時間發(fā)現(xiàn)、上報火情，迅速開展救援行動，才能在火情尚不嚴重的情況下救援室內(nèi)受災(zāi)人員，避免產(chǎn)生過于嚴重的損失。

2 公共建筑消防設(shè)計的難點問題

2.1 大空間消防分區(qū)劃分

在公共建筑內(nèi)部，普遍分布著中庭空間、展廳等大空間場所，如果采取與民用建筑完全一致的防火分區(qū)方法，將對公共建筑使用功能的發(fā)揮造成一定程度的影響，也不利于提高公共建筑的視覺美觀度。同時，在防火分隔形式選擇方面，也面臨著防火墻分隔形式不適用的問題，對建筑平面效果造成影響，與公共建筑的使用需求相違背，如大型商業(yè)綜合體建筑不適宜采取防火墻，可選用防火卷簾、防火水幕等其他分隔形式。

2.2 超大中庭空間排煙

對于酒店、商業(yè)綜合體等公共建筑而言，為體現(xiàn)空間視覺通透性、打造上下貫通的空間，普遍在建筑結(jié)構(gòu)中設(shè)計超大中庭空間，禁止在中庭空間與外側(cè)環(huán)廊部位設(shè)置擋煙垂壁，極大削弱了公共建筑的排煙能力，無法有效劃分防煙分區(qū)，存在消防安全隱患。對此，普遍采取中庭與環(huán)廊共用一套排煙系統(tǒng)的補救措施，設(shè)計一處涵蓋中庭與外側(cè)環(huán)廊的大型防煙分區(qū)，在排煙風機作用下，持續(xù)將中庭、環(huán)廊空間內(nèi)分布的有毒煙氣向外排放。但根據(jù)實際效果來看，這一排煙模式存在中庭向上蔓延與下層陽臺羽流煙氣流入環(huán)廊內(nèi)部、易形成排煙短路的局限性，實際排煙效果并不理想[1]。

2.3 相鄰防火分區(qū)借用疏散出口

對于商業(yè)綜合體、公寓式酒店、公共停車場等類型的公共建筑，為滿足實際使用要求、預留充足的室內(nèi)使用空間，普遍選擇由于相鄰多個防火分區(qū)借用疏散出口作為第二安全出口的問題，并由此引發(fā)安全出口總量過少、形成防火分區(qū)薄弱環(huán)節(jié)、疏散寬度不足等一系列問題的出現(xiàn)。當出現(xiàn)建筑火災(zāi)時，有一定可能出現(xiàn)火勢通過借用疏散出口蔓延至其他防火分區(qū)的問題，并在增加實際疏散距離的情況下加大了室內(nèi)受災(zāi)人員安全疏散的難度。

3 公共建筑消防設(shè)計要點

3.1 防火分區(qū)設(shè)計

為妥善解決大空間防火分區(qū)劃分難題，有效將火勢控制在單個或少數(shù)防火分區(qū)范圍內(nèi)，設(shè)計師必須掌握水平分區(qū)劃分、豎向分區(qū)劃分、分隔形式選用、防火分區(qū)借用疏散出口有四方面要點，具體如下。

(1)水平分區(qū)劃分 要求公共建筑的地上、地下部分的防火分區(qū)最大面積控制在4 000m2內(nèi)和2 000m2內(nèi)， 但需要在各個防火分區(qū)內(nèi)搭建獨立的消防報警系統(tǒng)與自動滅火系統(tǒng)。同時，對于展廳等大空間場所而言，可以適當放寬防火分區(qū)最大面積要求，按照建筑結(jié)構(gòu)特點進行劃分[2]。

(2)豎向分區(qū)劃分 一般情況下，以樓層為依據(jù)來劃分，在上下樓層交界處安裝防火樓板，將公共建筑各樓層形成一個天然的豎向防火分區(qū)，阻隔明火、煙霧向其他樓層蔓延擴散。同時，必須在連通上下樓層的開口部位安裝甲級或是乙級防火門，并使用防火阻燃材料來封堵上下樓層穿樓板孔洞等特殊部位。

(3)分隔形式選用 在公共建筑中，設(shè)計師可同時選用防火墻、防火水幕、防火卷簾和防火隔離帶四種分隔形式。在空間使用功能無特殊要求的情況下，優(yōu)先選用防火效果最為突出的防火墻，在相鄰防火分區(qū)交界處設(shè)置一定厚度、具備防火阻燃性能的墻體。而對于展廳、中庭空間等對視線通透性有著嚴格要求的區(qū)域，則同時選用防火隔離帶、防火水幕等其他分隔形式，防火隔離帶是在防火分區(qū)邊界處使用不燃材料，防火水幕是在邊界處安裝噴水噴頭，當火災(zāi)發(fā)生后啟動噴頭向外噴淋水，形成擋火隔煙的水幕。

(4)防火分區(qū)借用疏散出口 在公共建筑消防設(shè)計期間，如果在特殊情況下必須借用疏散出口時，必須保證所借用疏散出口的實際寬度等于或略小于該分區(qū)安全出口的30%總寬度，在疏散出口與防火分區(qū)交界處設(shè)置防火墻與甲級防火門，要求防火門朝疏散方向開啟。

3.2 排煙設(shè)計

為取得理想的建筑防排煙效果，設(shè)計師需要同步設(shè)計自然排煙系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)，共同將室內(nèi)有毒煙氣排放至室外。其一，自然排煙是在公共建筑靠外墻樓梯間、陽臺、凹廊等部位開設(shè)門窗洞口，分別在側(cè)風面與背風面設(shè)置通風口和排煙口，在室內(nèi)外空氣壓差、煙氣浮力的共同作用下，從通風口向室內(nèi)吹入新鮮空氣，從排煙口向室外吹出有毒煙氣，應(yīng)合理設(shè)計開窗面積，如在建筑內(nèi)走道長度在60m以內(nèi)的情況下，要求外窗面積總和不小于2%走道面積。其二，機械排煙是在公共建筑內(nèi)部劃分若干排煙分區(qū)，在各分區(qū)內(nèi)安裝一套獨立的排煙風機、開設(shè)排煙口，在中庭空間體積超過和未超過17 000m3時，分別按照按每小時換氣6次、4次的標準來計算排煙量，選用適當規(guī)格的排煙風機[3]。此外，針對大中庭空間和外側(cè)環(huán)廊組合排煙的公共建筑，分別在中庭空間底層與頂層采取自然補風、機械排煙的方式，在其他樓層中庭空間不設(shè)置排煙風機，設(shè)計擋煙垂壁來分隔中庭、外側(cè)環(huán)廊。如此，在發(fā)生建筑火災(zāi)時，自中庭底層持續(xù)吹入室外新鮮空氣，一段時間后啟動頂層排煙風機，在排煙風機作用下帶動室內(nèi)煙氣自頂部向室外排出。

3.3 消防水源設(shè)計

在公共建筑消防水源設(shè)計環(huán)節(jié)，首先，根據(jù)建筑所處位置、周邊城市水環(huán)境分布情況來選擇消防水源。一般情況下，以市政給水管網(wǎng)作為取水來源，在給水管網(wǎng)中接入DN200或其他規(guī)格的引入管，市政給水經(jīng)過加壓、穩(wěn)壓處理后，通過建筑消防給水管網(wǎng)提供給消火栓、噴水噴頭等消防設(shè)備。而在公共建筑臨近城市水環(huán)境的情況下，則在天然水源處安裝吸水管、修建自流井等取水設(shè)施設(shè)備，持續(xù)從水環(huán)境中抽取水流作為消防用水，天然水源可作為一種補充消防供水手段，要求所選用天然水源在任何時期的水位都滿足消防用水供應(yīng)要求。其次，根據(jù)火災(zāi)持續(xù)時間來計算自動噴淋滅火、射流滅火、室內(nèi)外消火栓等子系統(tǒng)的用水量，將各系統(tǒng)用水量總和作為公共建筑的消防用水量，在計算結(jié)果基礎(chǔ)上，在建筑屋頂?shù)炔课辉O(shè)置消防水箱和儲水池，要求水池、水箱的總體容積不得少于建筑發(fā)生一次火災(zāi)時的實際消防用水量[4]。

3.4室內(nèi)外消火栓設(shè)計

(1)在設(shè)計室內(nèi)消火栓系統(tǒng)時，重點掌握分區(qū)供水、消火栓布置、參數(shù)設(shè)定三方面要點。其中，對于分區(qū)供水問題，考慮到不同樓層的供水壓力要求存在明顯差異，應(yīng)在公共建筑內(nèi)部豎向劃分一定數(shù)量的供水分區(qū)，由消防給水系統(tǒng)直接向高區(qū)消火栓供水，對消防用水進行減壓后再提供給低區(qū)消火栓，確保栓口壓力值在0.5MPa以內(nèi)。對于消火栓布置問題，設(shè)計師優(yōu)先在休息平臺、走道等易于取用部位安裝消火栓，在地面擺放消火栓箱，或是將消火栓箱內(nèi)嵌到非承重建筑內(nèi)墻結(jié)構(gòu)中，在箱內(nèi)擺放水喉、直流水槍等裝置，并要求臨近消火栓直線間距在30m以內(nèi)。而對于充實水柱長度等參數(shù)的設(shè)定，則將公共建筑凈高為設(shè)計依據(jù)，在公共建筑凈高不足和大于8m的情況下，要求水柱長度不小于10m和13m，栓口動壓不低于0.25MPa和0.35MPa[5]。

(2)在設(shè)計室外消火栓系統(tǒng)時，在建筑外墻間距5m以上、周邊道路邊緣間距2m以內(nèi)的部位安裝室外消火栓，使用DN300或其他規(guī)格的給水管連接市政給水管網(wǎng)，通過室外消火栓，持續(xù)從市政管網(wǎng)中抽調(diào)水來提供給消防車輛和其他消防設(shè)備。同時，根據(jù)工程情況來設(shè)定供水和接入口的水壓值，必要時在室外消火栓上安裝加壓設(shè)備，確保水利最不利點出水流量不少于15L/s。

3.5 安全疏散設(shè)計

(1)確定疏散寬度 一般情況下，根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016)對頂，要求公共建筑的疏散樓梯及走道凈寬度在1.10m及以上，安全出口和疏散門凈寬度在0.90m及以上，在疏散寬度不足時，設(shè)計師可采取朝防火分區(qū)額外設(shè)置防火門、調(diào)整公共建筑各樓層直通室外出口凈寬值的方法。

(2)確定疏散距離 根據(jù)公共建筑的用途、耐火等級來確定室內(nèi)房間至最近安全出口的直線距離。例如，對于耐火等級為一、二級的教學建筑，要求多層建筑的疏散距離不得超過35m，高層建筑的疏散距離不得超過30m。而對于耐火等級為一、二級的醫(yī)療建筑，要求單層與多層建筑疏散距離不超過35m、病房部位疏散距離不超過24m。

(3)設(shè)計安全出口 除去建筑面積不足200m2且人數(shù)在50人以內(nèi)的多層公共建筑首層、防火分區(qū)面積不超過50m2且停留人數(shù)在15人以內(nèi)的地下/半地下建筑等特殊情況外，要求在公共建筑的各處防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置2個及更多數(shù)量的安全出口。

(4)設(shè)置準安全區(qū) 對于兼具多項使用功能和大空間的公共建筑，設(shè)計師可選擇在室外、人員密集區(qū)域的間隔部位設(shè)置準安全區(qū)，發(fā)生建筑火災(zāi)時，室內(nèi)受災(zāi)人員可臨時躲避在準安全區(qū)內(nèi)等待消防人員救援，以此來解決安全疏散距離過長的問題。例如，在公共建筑內(nèi)部設(shè)置避難走道，在走道兩側(cè)設(shè)置實體防火墻，在走道出入口部位設(shè)置甲級防火門。

3.6 消防報警設(shè)計

為第一時間發(fā)現(xiàn)火情，需要在公共建筑內(nèi)部設(shè)計消防報警系統(tǒng)，在室內(nèi)各處房間、中庭空間、環(huán)廊、樓梯間、設(shè)備用房等區(qū)域安裝探測器，在各個防火分區(qū)內(nèi)安裝區(qū)域報警器，在消防室內(nèi)安裝總報警器，要求相鄰探測器間距略小于有效探測范圍，并在頂棚等空曠部位安裝探測器，在各層走道靠近樓梯出口部位安裝報警器。如此，當發(fā)生建筑火災(zāi)時，探測器根據(jù)空氣成分、室內(nèi)環(huán)境溫度等參數(shù)的監(jiān)測數(shù)值對比結(jié)果，判斷火災(zāi)出現(xiàn)，將信號反饋至區(qū)域報警器，由報警器向消防部門、消防室發(fā)送火情報警信號，并控制蜂鳴器發(fā)出聲響，組織室內(nèi)滯留人員安全疏散。同時，考慮到消防報警系統(tǒng)在使用期間受到探測器老化、探測視線被雜物遮擋等因素影響，有可能出現(xiàn)誤報、漏報問題，需要在消防室和建筑室內(nèi)環(huán)境中布置若干手動報警器，在物業(yè)人員和室內(nèi)人員發(fā)現(xiàn)火情時，按下手動報警器來發(fā)送火警信號。

3.7 自動滅火設(shè)計

為快速撲滅初期火勢，需要在公共建筑內(nèi)部搭建具備自動滅火系統(tǒng)，可選用氣體滅火系統(tǒng)、自噴淋滅火系統(tǒng)或是射流滅火系統(tǒng)。以自噴淋滅火系統(tǒng)為例，在建筑出入口、各處房間、走道、樓梯間等區(qū)域的頂棚處安裝68℃直立型噴頭等型號噴頭，加裝水流指示器、報警閥組等裝置，根據(jù)建筑凈高、危險等級來設(shè)定流量值、噴水強度等參數(shù)，連通噴頭與消防給水管網(wǎng)。在建筑環(huán)境溫度升高至警戒值、或是接到火警信號后，啟動噴頭，通過噴頭向四周噴淋管道內(nèi)的有壓水，迅速撲滅著火點。

4 結(jié) 語

綜上所述，消防設(shè)計是公共建筑設(shè)計體系的重要組成部分，關(guān)乎著公共建筑使用安全與否。建筑企業(yè)與設(shè)計師理應(yīng)對消防設(shè)計工作予以高度重視，務(wù)必做到對公共建筑火災(zāi)發(fā)生特征、消防設(shè)計難點的全面掌握，充分借鑒消防水源、安全疏散等方面的設(shè)計要點，根據(jù)建筑情況來制定一套合理可行的消防設(shè)計方案。