現(xiàn)代大型商業(yè)建筑正朝著大型化、多功能化、整體化的方向發(fā)展，集商業(yè)、餐飲、游藝、文化、休閑等功能于一體，形成了業(yè)態(tài)豐富的建筑綜合體。由于建筑規(guī)模龐大，功能復(fù)雜，且追求建筑的整體性和商業(yè)業(yè)態(tài)的連續(xù)性，現(xiàn)代大型商業(yè)建筑特別是大型地上商業(yè)建筑面積往往遠(yuǎn)超過(guò)20000ITI。為了控制大片地下商業(yè)連在一起的情形，往往采用防火墻、防火隔間、下沉廣場(chǎng)等進(jìn)行防火分隔，為了保證商業(yè)的整體性和營(yíng)造空調(diào)環(huán)境，很多下沉廣場(chǎng)平時(shí)封閉，火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟屋頂自然排煙窗排煙，以營(yíng)造等效于半室外的效果，這種特殊的設(shè)計(jì)也給建筑整體排煙帶來(lái)了新的難題。下沉廣場(chǎng)采用自然排煙，與下沉廣場(chǎng)相鄰的地上半封閉商業(yè)街采用機(jī)械排煙，由于商業(yè)街直接通向下沉廣場(chǎng)，相鄰區(qū)域兩種不同排煙系統(tǒng)勢(shì)必相互影響，如何有效進(jìn)行排煙模式設(shè)計(jì)，優(yōu)化排煙口位置，提高火災(zāi)時(shí)的排煙效率，營(yíng)造人員疏散安全環(huán)境，需要進(jìn)行深入論證分析。筆者將針對(duì)某具體案例進(jìn)行分析。
1建筑概況與問(wèn)題的提出
某城市副中心工程為4個(gè)大型綜合商業(yè)地塊聯(lián)合開(kāi)發(fā)，地下共3層，其中一、二層為商業(yè)，總面積近17萬(wàn)m，三層為汽車(chē)庫(kù)，各地塊之間相互貫通，商業(yè)規(guī)模大、功能多、人員密度大、正常運(yùn)營(yíng)時(shí)內(nèi)部交通流線復(fù)雜，而建筑設(shè)計(jì)則需將緊急事件下人員疏散安全、功能使用便利合理、建筑美觀環(huán)保作為基本的設(shè)計(jì)要求。地下商業(yè)共設(shè)置了13個(gè)下沉廣場(chǎng)，結(jié)合防火墻、商業(yè)步行街等分隔措施將地下商業(yè)分隔為9個(gè)面積小于20000Tn的防火區(qū)塊。該項(xiàng)目巨大的體量形成了人員密集的地下商業(yè)街區(qū)，可類(lèi)比地下商業(yè)城的概念。以其中某個(gè)下沉廣場(chǎng)地下二層為例，下沉廣場(chǎng)采用屋頂和高位側(cè)窗自然排煙，地下二層商業(yè)步行街采用機(jī)械排煙，與下沉廣場(chǎng)之間擬采用擋煙垂壁進(jìn)行防煙分隔，剖面如圖i所示。該項(xiàng)目防排煙設(shè)計(jì)難點(diǎn)：當(dāng)啟動(dòng)地下商業(yè)街機(jī)械排煙時(shí)，下沉廣場(chǎng)下部向地下商業(yè)街內(nèi)補(bǔ)風(fēng)，補(bǔ)風(fēng)氣流將降低下沉廣場(chǎng)內(nèi)的自然排煙效果。因此，如何有效地進(jìn)行二者之間的防煙分隔，優(yōu)化布置地下商業(yè)街內(nèi)的機(jī)械排煙口，減小其對(duì)下沉廣場(chǎng)自然排煙效果的影響，以及二者均啟動(dòng)時(shí)，下沉廣場(chǎng)的排煙效果如何，需要論證分析。
2地下商業(yè)街火災(zāi)排煙模擬及優(yōu)化
2．1火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)
在下沉廣場(chǎng)區(qū)域，大部分下沉廣場(chǎng)的最底層或下部幾層在每層都有一定面積的樓板覆蓋區(qū)，樓板覆蓋區(qū)也作為下沉廣場(chǎng)的一部分，在此稱作“下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)”。以下沉廣場(chǎng)為例，為了考察環(huán)廊區(qū)的排煙策略，研究了環(huán)廊區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙和利用下沉廣場(chǎng)上部自然排煙窗排煙兩種情形下下沉廣場(chǎng)的排煙效果，設(shè)置了兩種工況l、2。為了考察地下商業(yè)街最近排煙口離地下商業(yè)街與下沉廣場(chǎng)之間擋煙垂壁距離對(duì)下沉廣場(chǎng)自然排煙的影響，設(shè)置了工況3～5，如表1所示。表1下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)排煙策略研究工況表下沉廣場(chǎng)地下商業(yè)街最近排煙口離商業(yè)街工況火災(zāi)規(guī)模與下沉廣場(chǎng)之間擋煙環(huán)廊區(qū)排煙排煙垂壁距離／m下沉廣場(chǎng)相機(jī)械排煙，洞口火災(zāi)時(shí)l鄰餐廳火，與環(huán)廊區(qū)邊緣8MW設(shè)有擋煙垂壁不開(kāi)啟下沉廣場(chǎng)相利用下沉廣場(chǎng)2鄰餐廳火，自然排煙窗排火災(zāi)時(shí)煙，邊緣無(wú)擋不開(kāi)啟8MW煙垂壁利用下沉廣場(chǎng)地下商業(yè)街自然排煙窗排火災(zāi)時(shí)310火災(zāi)，1MW煙，邊緣無(wú)擋開(kāi)啟煙垂壁利用下沉廣場(chǎng)地下商業(yè)街自然排煙窗排火災(zāi)時(shí)415火災(zāi)，1MW煙，邊緣無(wú)擋開(kāi)啟煙垂壁利用下沉廣場(chǎng)地下商業(yè)街自然{{}煙窗{{}火災(zāi)時(shí)520火災(zāi)，1MW煙，邊緣無(wú)擋開(kāi)啟煙垂壁參考上海市《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》對(duì)各種場(chǎng)所火災(zāi)規(guī)模的規(guī)定，考慮噴淋失效下的公共場(chǎng)所火災(zāi)，工況1、2設(shè)定火災(zāi)為t陜速時(shí)間增長(zhǎng)火，穩(wěn)定火源功率為8Mw；工況3～5中考慮地下商業(yè)街火災(zāi)，由于該區(qū)域僅作為人員交通功能，保守起見(jiàn)，亦考慮該處發(fā)生火災(zāi)，可能的火災(zāi)形式為座椅、垃圾桶等火災(zāi)，設(shè)定火災(zāi)為t陜速時(shí)間增長(zhǎng)火，穩(wěn)定火源功率為1Mw。筆者采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件FDS進(jìn)行火災(zāi)煙氣仿真模擬，圖2所示為工況1和工況2的建模圖，圖3所示為工況3～5的建模圖。
2．2商業(yè)街與下沉廣場(chǎng)之間擋煙垂壁設(shè)置
圖4和圖5為工況1和工況2下沉廣場(chǎng)豎向截面的火場(chǎng)能見(jiàn)度對(duì)比和溫度矢量圖對(duì)比�？梢钥闯�，下沉廣場(chǎng)環(huán)廊有機(jī)械排煙(環(huán)廊和洞口之間設(shè)置擋煙垂壁)和無(wú)消防科學(xué)與技術(shù)2o12年1月第3l卷第1期機(jī)械排煙(環(huán)廊和洞口之間無(wú)擋煙垂壁)時(shí)，下沉廣場(chǎng)的自然排煙均能較好地將蔓延到下沉廣場(chǎng)內(nèi)的煙氣排出；但在工況1下，由于環(huán)廊機(jī)械排煙形成的強(qiáng)迫氣流對(duì)下沉廣場(chǎng)內(nèi)的自然排煙空氣對(duì)流有一定的擾動(dòng)，導(dǎo)致部分煙氣被“拖曳”下來(lái)，減緩了其在下沉廣場(chǎng)內(nèi)的上升排煙速率，而下沉廣場(chǎng)環(huán)廊無(wú)排煙時(shí)，則能通過(guò)下沉廣場(chǎng)的排煙保證下沉廣場(chǎng)下部較長(zhǎng)時(shí)間的清晰空氣層。綜合對(duì)工況1、2的分析，建議下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)不設(shè)置機(jī)械排煙，均利用下沉廣場(chǎng)頂部的自然排煙窗排煙，可實(shí)現(xiàn)有效排煙。
2．3地下商業(yè)街排煙口與擋煙垂壁距離
圖6和圖7分別為工況3、4、5過(guò)地下商業(yè)街和下沉廣場(chǎng)豎向截面的火場(chǎng)能見(jiàn)度對(duì)比和溫度矢量圖對(duì)比。由圖中可以看出：由于地下商業(yè)街內(nèi)可燃物較少，火災(zāi)規(guī)模較小，在地下商業(yè)街的機(jī)械排煙作用下，加之在地下商業(yè)街與下沉廣場(chǎng)之間設(shè)置了2m高的擋煙垂壁，在工況3～5三種情形下，煙氣均能在1200S內(nèi)被控制在地下商業(yè)街內(nèi)，僅有少量煙氣蔓延到下沉廣場(chǎng)。從圖7可以看出：在地下商業(yè)街排煙系統(tǒng)均能較好地控制煙氣的前提下，當(dāng)最近排煙口離擋煙垂壁的水平距離為10m和l5FO_時(shí)，機(jī)械排煙形成的強(qiáng)迫對(duì)流使得下沉廣場(chǎng)內(nèi)的空氣流向步行街，影響下沉廣場(chǎng)的排煙效率，對(duì)于蔓延到下沉廣場(chǎng)的少量煙氣，不利于其快速排出；而當(dāng)最近排煙口離擋煙垂壁的水平距離增大至20i71時(shí)，地下商業(yè)街機(jī)械排煙系統(tǒng)對(duì)下沉廣場(chǎng)的氣流擾動(dòng)明顯減小，下沉廣場(chǎng)內(nèi)的大部分空氣通過(guò)上部排煙口形成良好對(duì)流，當(dāng)少量煙氣蔓延到下沉廣場(chǎng)時(shí)，也能夠通過(guò)頂部排煙窗和高位側(cè)窗快速排出。豎向截面的火場(chǎng)溫度矢量圖綜合對(duì)工況3、4、5的分析，建議地下商業(yè)街內(nèi)最近排煙口離地下商業(yè)街和下沉廣場(chǎng)之間擋煙垂壁的水平距離不小于20ITI，但不應(yīng)大于規(guī)范最遠(yuǎn)30m的要求。
3結(jié)論
針對(duì)某超大型地下商業(yè)建筑項(xiàng)目，通過(guò)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬，論證了下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)的排煙方案和與下沉廣場(chǎng)相鄰的地下商業(yè)街機(jī)械排煙口布置方案。結(jié)果表明：
(1)下沉廣場(chǎng)最底層或下部幾層在每層都有一定的“下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)”，若該環(huán)廊區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙，則機(jī)械排煙形成的強(qiáng)迫氣流對(duì)下沉廣場(chǎng)內(nèi)的自然排煙空氣對(duì)流有一定的擾動(dòng)，導(dǎo)致部分煙氣被“拖曳”下來(lái)。因此，建議下沉廣場(chǎng)環(huán)廊區(qū)均利用下沉廣場(chǎng)頂部的自然排煙窗，可實(shí)現(xiàn)有效排煙。
(2)當(dāng)?shù)叵律虡I(yè)街內(nèi)最近排煙口離地下商業(yè)街與擋煙垂壁的水平距離在2O～30rrl時(shí)，地下商業(yè)街的機(jī)械排煙系統(tǒng)對(duì)下沉廣場(chǎng)的氣流擾動(dòng)明顯減小，下沉廣場(chǎng)內(nèi)的大部分空氣通過(guò)上部排煙口形成良好對(duì)流。即使煙氣少量蔓延到下沉廣場(chǎng)，也能夠通過(guò)頂部排煙窗和高位側(cè)窗快速排出。
