大型公共建筑物中的消防安全疏散設(shè)計探究

陳竹恩

摘要：大型公共建筑物內(nèi)部人員數(shù)量眾多，如果發(fā)生火災(zāi)極易造成嚴重后果，為此需結(jié)合建筑特點合理確定消防安全疏散設(shè)計方案，以確保建筑發(fā)生火災(zāi)后內(nèi)部人員可在第一時間逃生?，F(xiàn)對大型公共建筑物中消防安全疏散設(shè)計的相關(guān)問題進行探究，希望為設(shè)計人員提供參考。

關(guān)鍵詞：大型公共建筑物；消防安全疏散；設(shè)計

大型公共建筑物內(nèi)部人流量較大，如何確保消防安全是社會各界共同關(guān)注的熱點問題。為此，設(shè)計人員需結(jié)合大型公共建筑物內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的特點科學(xué)完成消防安全疏散設(shè)計，以降低火災(zāi)危害，確保消防安全。

1 大型公共建筑物特點分析

依據(jù)國家相關(guān)標準，大型公共建筑物主要指單體建筑面積不低于20000m2的建筑，且建筑中需使用中央空調(diào)。常見的大型公共建筑物主要包括辦公建筑、商業(yè)建筑、科教文衛(wèi)建筑等，其主要特點為整體規(guī)模較大、內(nèi)部功能豐富、交通狀況復(fù)雜、人員疏散難度較大等[1]。

2 大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計難點

2.1? 人員密集，疏散難度較大

大型公共建筑物內(nèi)部人員密集，流動性較強，一旦發(fā)生火災(zāi)，極易造成人員擁堵，且疏散難度較大。同時，大型公共建筑物內(nèi)部空間封閉，存在大量可燃物，如發(fā)生火災(zāi)可導(dǎo)致室內(nèi)溫度迅速升高，有毒有害氣體大量聚集，內(nèi)部人員無法在短時間疏散，救援難度偏高，繼而導(dǎo)致窒息及死亡風(fēng)險增加。

2.2? 易同時發(fā)生多種類型火災(zāi)

大型公共建筑物內(nèi)部功能豐富多樣，比如大型商場包含購物區(qū)、餐飲區(qū)等，且多采用木質(zhì)或化纖材料裝修，一旦發(fā)生火災(zāi)，可導(dǎo)致不同火災(zāi)類型相互疊加，進而導(dǎo)致火災(zāi)危害性增強[2]。

2.3? 建筑內(nèi)部電氣設(shè)備眾多，防火分隔難度大

大型公共建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備眾多，用電負荷偏大，如發(fā)生火災(zāi)則可導(dǎo)致火勢迅速蔓延，撲救難度極高。同時，大型公共建筑物面積較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各樓層及各防火分區(qū)相互連通，發(fā)生火災(zāi)后防火分隔難度較大，導(dǎo)致火災(zāi)無法得到及時有效的撲救。

3 大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計流程

3.1? 設(shè)計準備階段

設(shè)計準備階段，建筑業(yè)主單位、使用方、設(shè)計單位、消防主管部門需協(xié)商確定設(shè)計范圍。確定設(shè)計范圍后需分析研究大型公共建筑物特點，并以此為依據(jù)劃分防火分區(qū)，確定構(gòu)件耐火性能、通風(fēng)換氣設(shè)施分布、人員疏散設(shè)計方案、預(yù)防煙氣蔓延及火災(zāi)的措施等。同時，需確定消防安全總體目標、功能目標及性能指標。大型公共建筑物消防安全的總體目標為保障建筑內(nèi)部人員生命及財產(chǎn)安全，避免火災(zāi)影響建筑內(nèi)部環(huán)境及使用功能。功能目標需通過量化數(shù)值體現(xiàn)建筑消防安全目標，是總體目標的基礎(chǔ)。性能指標是對建筑材料、構(gòu)件、系統(tǒng)、施工方法的具體要求，大型公共建筑物常見性能指標為火災(zāi)蔓延范圍控制在起火房以內(nèi)，煙氣蔓延至起火房外部前須及時通知使用者，確保消防疏散通道處于可用狀態(tài)等。另外，設(shè)計人員需合理確定設(shè)計目標，以確保消防安全總體目標順利實現(xiàn)。

3.2? 定量分析

定量分析是大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計人員須合理確定火災(zāi)場景，準確描述引燃至火災(zāi)最高峰的過程及火災(zāi)的破壞程度。確定火災(zāi)場景的過程中，設(shè)計人員需綜合分析大型公共建筑物內(nèi)部平面布局、火災(zāi)風(fēng)險較高的位置、火災(zāi)分布及荷載、火災(zāi)發(fā)展與蔓延情況、室內(nèi)人員分布情況等，以提高設(shè)計方案的合理性。同時，設(shè)計人員需采用火災(zāi)增長速率、熱釋放速率、物質(zhì)分解率、燃燒產(chǎn)物等火災(zāi)相關(guān)指標描述火災(zāi)場景，利用火災(zāi)增長曲線描述火災(zāi)的主要特征。

3.3? 方案評估

方案評估分析階段需綜合研究分析影響大型公共建筑物消防安全的因素，筆者認為影響因素應(yīng)包括大型公共建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)、可燃物分布狀況及性能、室內(nèi)外環(huán)境、消防設(shè)施配置、使用者狀況、消防救援狀況等，且需綜合考慮火災(zāi)蔓延與控制、煙氣蔓延與控制、起火及發(fā)展、人員疏散、消防救援等情況，以提高設(shè)計方案的合理性。同時，需綜合分析研究防治火災(zāi)措施的經(jīng)濟性與有效性，在保證消防安全的基礎(chǔ)上控制消防總體投入。

3.4? 編制報告

上述環(huán)節(jié)結(jié)束后，須編制火災(zāi)風(fēng)險報告，明確提出消防安全疏散設(shè)計方案，并列舉消防安全管理要點，以確保大型公共建筑物消防安全。

4 大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計策略分析

4.1? 合理設(shè)計消防安全疏散基數(shù)及防火分區(qū)

大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計過程中，設(shè)計人員須遵循GB 50016—2014（2018年版）《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中的相關(guān)要求，保證消防車輛通道、安全出口、疏散通道暢通無阻，并依據(jù)國家相關(guān)要求設(shè)計消防安全疏散基數(shù)，以確保消防安全。同時，大型公共建筑物面積較大，內(nèi)部人員密集，為此需在消防安全疏散設(shè)計過程中充分考慮火災(zāi)特點、救援難度、逃生難度等因素，合理劃定防火分區(qū)，并依據(jù)火災(zāi)救援能力、防火現(xiàn)狀確定各個防火分區(qū)面積。同時，大型公共建筑物多具有辦公、商業(yè)、餐飲、娛樂等功能，多為高層建筑，部分建筑物裙房具有商業(yè)功能，一旦發(fā)生火災(zāi)可對其正常功能產(chǎn)生較大影響[3]。為此，需將防火墻設(shè)置于高層建筑主體與裙房之間，發(fā)生火災(zāi)后需切斷裙房與高層建筑主樓間的關(guān)系，保證安全疏散系統(tǒng)的獨立性。另外，機場、地鐵站等交通建筑也屬于大型公共建筑物，此類建筑功能分區(qū)明確，內(nèi)部人員密集，為此需在建筑內(nèi)部空間較大的區(qū)域合理劃分防火分區(qū)，空間腳下的區(qū)域需依據(jù)國家相關(guān)標準設(shè)計防火分區(qū)，以確保建筑內(nèi)部消防安全。

4.2? 安全出口與疏散樓梯設(shè)計

大型公共建筑物各防火分區(qū)均需設(shè)置專用安全出口，每個防火分區(qū)對應(yīng)的樓層也需設(shè)置專用安全出口，且安全出口的數(shù)量不得低于2個。同時，大型公共建筑物各防火分區(qū)均需設(shè)置兩個不同方向的疏散樓梯，并在防火分區(qū)過道及周邊區(qū)域設(shè)置疏散樓梯。此類設(shè)計模式下安全出口及疏散樓梯朝向不同，可避免人員擁擠等問題，也可避免火災(zāi)將兩個出口全部封堵，進而確保安全出口及疏散樓梯發(fā)揮出應(yīng)有作用[4]。

4.3? 疏散人數(shù)計算

大型公共建筑物內(nèi)部人員密集，人員流動性較強，開展消防安全疏散設(shè)計過程中需綜合分析并準確計算疏散人數(shù)，依據(jù)人流量設(shè)計疏散通道寬度。依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中的相關(guān)要求，建筑面積與疏散人數(shù)存在相關(guān)性，設(shè)計人員可依據(jù)建筑面積與疏散人數(shù)的比例關(guān)系完成計算，并根據(jù)最大人流量適當增加疏散通道寬度，且需在疏散通道至前室、前室至樓梯間區(qū)域設(shè)置防火門，以確保建筑內(nèi)部人員及時逃生。

4.4? 疏散門設(shè)計

設(shè)計人員須依據(jù)大型公共建筑物面積及內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定疏散門數(shù)量，通常情況下疏散門數(shù)量需大于2個。同時，設(shè)計人員須通過計算確定疏散門寬度，結(jié)合建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)確定疏散門分布位置與間距，確?？蜐M狀態(tài)下內(nèi)部人員均可順利通過疏散門逃生。

4.5? 消防通道與登高面設(shè)計

為確保消防安全疏散設(shè)計效果，設(shè)計人員需綜合分析大型公共建筑物的整體規(guī)模，在高樓層設(shè)置基礎(chǔ)防火措施，并合理設(shè)計登高面，在建筑外墻區(qū)域設(shè)置消防安全救援窗口，以降低消防人員救援難度。同時，疏散通道與登高面區(qū)間可設(shè)計安全疏散通道、露臺、環(huán)形消防通道等，也可采用雙消防通道設(shè)計模式，以確保消防人員及車輛及時進入，提升大型公共建筑物的整體防火性能。

4.6? 防排煙設(shè)計

大型公共建筑物發(fā)生火災(zāi)后會產(chǎn)生大量煙氣，導(dǎo)致內(nèi)部人員呼吸困難及一氧化碳中毒，為此需妥善做好大型防排煙設(shè)計。設(shè)計人員需分析研究大型公共建筑物內(nèi)部空氣流動的特點，合理設(shè)計天窗、外墻高側(cè)窗、豎井與排煙口，以達到自然排煙的良好效果[5]。同時，也可在大型公共建筑物內(nèi)部設(shè)置機械排煙裝置，并在儲煙倉內(nèi)部設(shè)計排煙口，保證安全出口與排煙口間距離為1.5 m以上。

4.7? 滅火系統(tǒng)設(shè)計

為確保大型公共建筑物內(nèi)部火災(zāi)及時撲滅，需合理設(shè)計滅火系統(tǒng)。大型公共建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能多樣，不同空間的消防安全要求存在顯著差異，為此需結(jié)合實際確定滅火系統(tǒng)設(shè)計方案，比如在廚房等危險系數(shù)偏高的區(qū)域需設(shè)計自動滅火系統(tǒng)，其保護面積需達到50m2。

5 大型公共建筑物消防安全疏散設(shè)計實例

5.1? 大型公共建筑物概況

某機場擴建項目新航站樓不包含登機橋總體面積約為110400m2，地上部分面積約為94000m2，地下部分面積約為5200m2，雨棚面積約為10700m2。該建筑采用鋼屋架與框架結(jié)構(gòu)，耐火等級為一級。

5.2? 存在的消防安全問題分析

該工程項目存在的消防安全問題如下：第一，防火分區(qū)面積過大。該建筑第三防火分區(qū)面積約為59000m2，第四防火分區(qū)面積約為8200m2，第五防火分區(qū)面積約為5900m2，上述面積均不符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中相關(guān)要求。第二，鋼結(jié)構(gòu)防火保護存在問題。該建筑采用柱支撐鋼屋結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)梁，鋼材耐火性能不佳，無法滿足構(gòu)件耐火等級的相關(guān)要求。第三，大空間內(nèi)部疏散距離過長，無法滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》對于疏散距離的要求[6]。

5.3? 消防安全疏散設(shè)計目標

該建筑消防安全疏散設(shè)計目標為保障內(nèi)部人員生命及財產(chǎn)安全，確保發(fā)生火災(zāi)后內(nèi)部人員及時疏散，避免火災(zāi)蔓延，減輕火災(zāi)所致直接或間接經(jīng)濟損失。

5.4? 消防安全疏散設(shè)計方案

5.4.1? 防火分區(qū)設(shè)計方案

針對該建筑防火分區(qū)面積過大的問題，設(shè)計人員可采用如下解決方案：第一，采用排煙窗、防火隔離帶組成的連續(xù)排煙帶對現(xiàn)有防火分區(qū)實施隔離，以控制煙氣運動及火災(zāi)蔓延。建筑二層接近老航站樓連廊區(qū)域設(shè)置防火卷簾、連續(xù)排煙窗、防火隔離帶，采用防火卷簾分隔4m標高接近夾層區(qū)域，上述區(qū)域內(nèi)不得放置可燃物，并在屋頂設(shè)置寬度大于3m的連續(xù)排煙帶，開窗面積須大于排煙帶地面投影面積的60%，并保證開窗位置均勻分布。通過上述設(shè)計方案可將原有防火分區(qū)分隔為五個區(qū)域，各區(qū)域發(fā)生火災(zāi)后煙氣及火勢無法蔓延至其他區(qū)域。第二，針對火災(zāi)荷載偏大的區(qū)域采用防火艙實施封閉。設(shè)計封閉防火艙過程中需保證其具有靈敏度較高的自動噴水滅火系統(tǒng)、機械排煙裝置、防火卷簾，防火艙上方區(qū)域需有高度為0.5m以上的蓄煙空間，并保證防火艙隔墻耐火極限為1h以上。設(shè)計開放防火艙過程中需保證其具有靈敏度較高的自動噴水滅火系統(tǒng)、機械排煙裝置，防火艙敞開區(qū)域需設(shè)置具有自動下降功能的防火卷簾，防火艙上方區(qū)域須有高度為0.5m以上的蓄煙空間，并保證防火艙隔墻耐火極限為1h以上。第三，設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。該建筑內(nèi)部電氣設(shè)備數(shù)量較多，電氣火災(zāi)發(fā)生風(fēng)險偏高，為此需設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括電氣火災(zāi)監(jiān)控探測器、感溫火災(zāi)探測器等。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置于消防控制室及有人員值守的區(qū)域，消防控制室內(nèi)部裝置可顯示設(shè)備故障及報警信息。

5.4.2? 疏散距離設(shè)計方案

該建筑疏散距離過長的區(qū)域位于空側(cè)候機廳及值機大廳內(nèi)，設(shè)計人員需綜合分析煙氣危害性及人員疏散要求，如火災(zāi)危害來臨時間小于安全疏散時間，須調(diào)整設(shè)計方案，以確保內(nèi)部人員及時安全疏散[7]。

5.4.3? 鋼結(jié)構(gòu)保護設(shè)計方案

依據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，達到一級耐火等級的大型公共建筑物屋頂承重構(gòu)件耐火極限為1.5h，梁耐火極限為2h，柱耐火極限為3h，鋼結(jié)構(gòu)耐火極限僅為30min，為此設(shè)計人員需制定防火保護設(shè)計方案。設(shè)計過程中需分析建筑內(nèi)部凈空高度及可燃物分布情況，以確定需要采取保護措施的區(qū)域，其中承重梁及鋼柱需全部實施防火保護，以確保消防安全。

5.4.4? 火災(zāi)場景設(shè)計

設(shè)計人員通過綜合分析，確定如下火災(zāi)場景：第一，一層迎客休息區(qū)為起火點，座椅為主要可燃物，火災(zāi)增長速度較快，設(shè)計該場景的主要目的是確定一層迎客休息區(qū)煙氣蔓延規(guī)律，評估防火分區(qū)排煙效果。第二，一層行李提取大廳為起火點，行李為可燃物，火災(zāi)增長速度較快，該場景設(shè)計的主要目的為分析一層行李提取大廳發(fā)生火災(zāi)后水保系統(tǒng)運行狀態(tài)，評估煙氣蔓延規(guī)律，分析防火分區(qū)面積較大的狀態(tài)下煙氣對人員疏散的影響。第三，一層行李分揀大廳為起火點，行李為可燃物，火災(zāi)增長速度較快，設(shè)計該場景的主要目的是分析一層行李分揀大廳發(fā)生火災(zāi)后水保系統(tǒng)運行狀態(tài)，了解煙氣蔓延對人員疏散及消防安全的影響，并確定該區(qū)域煙氣蔓延的規(guī)律，進而確保行李分揀大廳的消防安全[8-9]。

6 結(jié)語

大型公共建筑物面積較大，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人員密集，極易發(fā)生火災(zāi)。為確保消防安全，設(shè)計人員須合理設(shè)計消防安全疏散基數(shù)及防火分區(qū)，并規(guī)范完成安全出口及疏散樓梯的設(shè)計，重點完成防排煙、滅火系統(tǒng)、疏散門等設(shè)計，以確保發(fā)生火災(zāi)后內(nèi)部人員可及時逃生。

參考文獻：

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38（4）：170-172.

Exploring the design of fire safety evacuation in large public buildings

Chen Zhuen

（Shaoxing Fire and Rescue Division，Zhejiang Shaoxing 312300）

Abstract： The number of people inside large public buildings is large， and if a fire occurs， it is easy to cause serious consequences. Therefore， it is necessary to reasonably determine the design of fire safety evacuation with the characteristics of the building， so as to ensure that the people inside the building can escape in the first time after a fire. The issues related to the design of fire safety evacuation in large public buildings are investigated in the hope of providing reference for designers.

Keywords： large public buildings; fire safety evacuation; design