摘要：隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)變得越來(lái)越重要，特別是在高層建筑尤其是地下室設(shè)計(jì)，對(duì)于防火以及防排煙設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高。在地下建筑發(fā)生火災(zāi)的情況下，如果不能夠有很好的逃離通道、合理的逃跑路線以及高效的排煙系統(tǒng)，很可能會(huì)造成巨大的人員傷亡。因此，在實(shí)際的地下建筑防火及防排煙設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行認(rèn)真的考察，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出最佳的消防方案。本文主要對(duì)地下建筑防火及防排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和探討。
關(guān)鍵詞：地下商業(yè)建筑；防火；防排煙；設(shè)計(jì)
0前言
隨著城市化進(jìn)程的加快，城市用地變得越來(lái)越緊張，在此情況下，地下建筑為城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)了新的希望。然而，地下商業(yè)建筑中經(jīng)常發(fā)生的火災(zāi)以及造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，給人們特別是建筑設(shè)計(jì)人員敲響了警鐘。因此，如何提高地下建筑防火以及防排煙設(shè)計(jì)水平，已經(jīng)成為相關(guān)工作人員面臨的重要課題。
1地下商業(yè)建筑的防火設(shè)計(jì)
地下商業(yè)建筑的防火設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到地下建筑的使用水平和安全。下面以某地下商場(chǎng)防火設(shè)計(jì)及相關(guān)計(jì)算為例，重點(diǎn)探討防火設(shè)計(jì)的方案選擇問(wèn)題。
1.1地下商場(chǎng)基本概況
某地下商場(chǎng)位于建筑物負(fù)一層位置，總建筑面積為3389㎡，凈層高為5.5m。該地下商場(chǎng)存在兩個(gè)方面的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題：一方面，整個(gè)地下商業(yè)建筑的防火劃分區(qū)域面積超出消防設(shè)計(jì)規(guī)范相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，超限部分為1389㎡；另一方面，整個(gè)地下商業(yè)建筑人員安全疏散距離設(shè)計(jì)存在超限問(wèn)題，超限部分為4m。
1.2防火設(shè)計(jì)方案
針對(duì)該地下商場(chǎng)在消防安全設(shè)計(jì)方面存在的問(wèn)題，有兩種優(yōu)化方案。方案一：以強(qiáng)化地下商場(chǎng)防火措施為主，整個(gè)消防安全優(yōu)化方案平面示意圖如圖1所示。在該優(yōu)化方案中，一方面將地下商場(chǎng)原有普通型自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭改建為快速響應(yīng)式噴頭，在響應(yīng)火災(zāi)煙氣的第一時(shí)間做出自動(dòng)噴淋反應(yīng)，另一方面在防火分區(qū)Ⅱ以及Ⅶ直通室外聯(lián)出口位置增設(shè)兩個(gè)帶有疏散功能的防火卷簾裝置，強(qiáng)化防火分區(qū)V的人員疏散性能。方案二：以?xún)?yōu)化整個(gè)地下商場(chǎng)防火劃分區(qū)域?yàn)橹鳎麄�(gè)消防安全優(yōu)化方案平面示意圖如圖2所示。在該優(yōu)化方案當(dāng)中，選擇地下商場(chǎng)中心位置增設(shè)一套防火卷簾門(mén)裝置，使整個(gè)地下商場(chǎng)分為V防火分區(qū)以及X防火分區(qū)兩個(gè)部分。但與之相對(duì)應(yīng)的是以上兩個(gè)防火分區(qū)僅余一個(gè)聯(lián)通室外空間的人群疏散通道。
1.3煙氣發(fā)展模擬計(jì)算分析
從煙氣溫度以及煙氣能見(jiàn)度兩個(gè)方面對(duì)上述兩個(gè)方案加以分析比較。首先，從煙氣溫度的發(fā)展模擬計(jì)算角度來(lái)說(shuō)，方案一維持一個(gè)防火劃分區(qū)域的方式使得煙氣在發(fā)展過(guò)程當(dāng)中的可擴(kuò)散及填充區(qū)域均比較大，這也正是在火災(zāi)事故發(fā)生狀態(tài)下，方案一當(dāng)中煙氣層厚度多保持在3m以上的最直接原因。并且受到防火分區(qū)面積較大的因素影響，同火源相隔位置較遠(yuǎn)的機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)無(wú)法在第一時(shí)間啟動(dòng)，從而對(duì)地下建筑中人員的安全疏散造成極為嚴(yán)重的威脅。方案二將整個(gè)防火區(qū)域劃分為兩個(gè)防火區(qū)域的方式使得在火災(zāi)事故發(fā)生的情況之下，900s以?xún)?nèi)3m以下的區(qū)域溫度始終維持在60℃以下。特別值得注意的是：在該種方式作用下，地下建筑頂部煙氣層的溫度較方案一建筑的頂部煙氣層溫度更高。其次，從煙氣能見(jiàn)度的發(fā)展模擬計(jì)算角度上來(lái)說(shuō)，方案一與方案二在火災(zāi)持續(xù)900s以?xún)?nèi)狀態(tài)之下僅在地下商場(chǎng)頂棚位置出現(xiàn)能見(jiàn)度低于10m的情況，能見(jiàn)度發(fā)展模擬計(jì)算結(jié)果基本一致。還有一點(diǎn)：在方案一作用之下，地下建筑邊緣位置的煙氣發(fā)展呈現(xiàn)出一定的沉降趨勢(shì)。
1.4人員安全疏散模擬計(jì)算分析
假定在火災(zāi)發(fā)生狀態(tài)之下整個(gè)地下建筑中的人員構(gòu)成占建筑總面積50%比重，且按照0.85/m2的密度進(jìn)行均勻性分布。由此可得知整個(gè)地下商業(yè)建筑當(dāng)中需安全疏散總?cè)藬?shù)為1477人�？紤]商業(yè)建筑中人流的恒定疏散速率為每1s對(duì)應(yīng)1m，且聯(lián)通室外疏散樓梯裝置的疏散速率為每1s對(duì)應(yīng)0.6m。考慮火災(zāi)事故發(fā)生在最嚴(yán)重也是最危險(xiǎn)的位置──防火分區(qū)Ⅶ位置疏散樓梯附近，模擬計(jì)算得出方案一與方案二之下地下商業(yè)建筑當(dāng)中待疏散人員通過(guò)疏散樓梯所需的時(shí)間（如表1與表2所示）。由圖中所示數(shù)據(jù)人們不難得知：在方案一作用之下，各個(gè)疏散出口人員的安全疏散時(shí)間平均，整體用時(shí)較短，安全性高；在方案二作用之下，受到聯(lián)通室外疏散樓梯及疏散出口大大減少影響，可運(yùn)行疏散裝置的運(yùn)行壓力較大，進(jìn)而導(dǎo)致各出口疏散時(shí)間明顯大于方案一所需時(shí)間，安全性較低。
方案一與方案二均有著一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，對(duì)于地下商場(chǎng)這類(lèi)綜合性地下建筑而言，應(yīng)當(dāng)依照實(shí)際情況，應(yīng)當(dāng)綜合方案一與方案二關(guān)鍵設(shè)計(jì)思想，關(guān)注建筑空間當(dāng)中煙氣控制系統(tǒng)以及疏散樓梯的合理設(shè)置，最大限度地確保整個(gè)地下商場(chǎng)人員的安全性。
2地下商業(yè)建筑的防排煙設(shè)計(jì)
地下商業(yè)建筑的排煙是防火設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，應(yīng)該對(duì)排煙設(shè)計(jì)及其系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真的分析和研究，進(jìn)行采取最合理的設(shè)計(jì)方案。
2.1自然排煙
2.1.1排煙井自然排煙
獨(dú)立建造的地下商場(chǎng)，其上部如是城市廣場(chǎng)或者公園等，有條件設(shè)自然排煙豎井的可考慮采用自然排煙方式，但要滿(mǎn)足自然排煙要求，還必須注意排煙豎井開(kāi)口面積的總和應(yīng)不小于地下商場(chǎng)總面積的2%，且排煙口的位置距地下商場(chǎng)內(nèi)最遠(yuǎn)點(diǎn)的距離不大于30m。如圖3所示。
2.1.2采光窗井自然排煙
附件式的地下商場(chǎng)，可通過(guò)開(kāi)啟采光的窗戶(hù)進(jìn)行自然排煙。但需要注意的是這種排煙方式需在室外風(fēng)速小于室內(nèi)熱煙氣壓時(shí)，才會(huì)有良好的排煙效果。如開(kāi)啟窗戶(hù)設(shè)在迎風(fēng)面，不但會(huì)降低排煙效果，有可能還會(huì)出現(xiàn)煙氣倒灌現(xiàn)象；如開(kāi)啟的窗戶(hù)處在背風(fēng)面，風(fēng)壓呈負(fù)壓作用，那將十分有利于熱煙氣的排出。另外還應(yīng)注意這種排煙方式，當(dāng)會(huì)出現(xiàn)火勢(shì)有蔓延到上層區(qū)域的危險(xiǎn)時(shí)，要采取必要的保護(hù)措施。
2.2機(jī)械排煙
2.2.1大開(kāi)間式商場(chǎng)的排煙設(shè)計(jì) （1）防煙分區(qū)劃分
機(jī)械排煙系統(tǒng)的數(shù)量應(yīng)根據(jù)防火分區(qū)來(lái)設(shè)定，當(dāng)商場(chǎng)整個(gè)空間是連通的，中間沒(méi)有墻隔斷時(shí)，每個(gè)防火分區(qū)還需設(shè)擋煙垂壁或者利用梁高劃分成為若干個(gè)防煙分區(qū)，防煙分區(qū)面積應(yīng)滿(mǎn)足不大于500m2的規(guī)范要求。每個(gè)防煙分區(qū)內(nèi)設(shè)一個(gè)板式排煙口，但需注意排煙口距離本防煙分區(qū)最遠(yuǎn)點(diǎn)不大于30m，排煙口與排煙口之間距離不大于60m，排煙口應(yīng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)開(kāi)啟裝置。
（2）排煙量計(jì)算
當(dāng)負(fù)擔(dān)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)排煙時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)排煙量應(yīng)按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計(jì)算，還應(yīng)考慮1.1～1.2的漏風(fēng)系數(shù)；同時(shí)設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，補(bǔ)風(fēng)量不小于50%的排煙量。這種大開(kāi)間的商場(chǎng)基本都設(shè)有中央空調(diào)系統(tǒng)，因此可以充分利用空調(diào)送風(fēng)機(jī)作為火災(zāi)時(shí)補(bǔ)風(fēng)機(jī)用。筆者在多年的設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)，由于空調(diào)送風(fēng)口數(shù)量比較多且布置分散，利用空調(diào)送風(fēng)口作為火災(zāi)補(bǔ)風(fēng)口時(shí)，要充分考慮火災(zāi)時(shí)氣流組織問(wèn)題，避免短路。
�。�3）排煙控制
當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，同一排煙系統(tǒng)中著火的防煙分區(qū)中的排煙口應(yīng)呈開(kāi)啟狀態(tài)，其他防煙分區(qū)的排煙口應(yīng)呈關(guān)閉狀態(tài)。筆者認(rèn)為，由于負(fù)擔(dān)兩個(gè)或者兩個(gè)以上防煙分區(qū)時(shí)，排煙風(fēng)機(jī)的排煙量是按最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3/h計(jì)算，而每個(gè)防煙分區(qū)排煙口的排煙量是按防煙分區(qū)每平方米不小于60m3/h計(jì)算，如果只開(kāi)啟著火的防煙分區(qū)的排煙口，可能導(dǎo)致排煙口的排煙風(fēng)速大于規(guī)定的10m/s。因此筆者認(rèn)為應(yīng)開(kāi)啟著火防煙分區(qū)及其相鄰防煙分區(qū)的排煙口，即至少開(kāi)啟兩個(gè)防煙分區(qū)的排煙口。
2.2.2商鋪式商場(chǎng)的排煙設(shè)計(jì)
當(dāng)商場(chǎng)由隔墻隔斷成多個(gè)商鋪式經(jīng)營(yíng)，且隔墻隔到頂時(shí)，防煙分區(qū)應(yīng)根據(jù)商鋪大小和人員通道劃分防煙分區(qū)。筆者認(rèn)為當(dāng)?shù)叵律啼伱娣e大于50m2時(shí)，應(yīng)把排煙管升至商鋪內(nèi)，獨(dú)立設(shè)置一個(gè)排煙口；小于50m2的商鋪和人員通道一起劃分防煙分區(qū)，排煙口設(shè)在人員通道內(nèi)。防煙分區(qū)面積應(yīng)盡量均勻，不應(yīng)懸殊太大。如果層高受到限制，每個(gè)排煙系統(tǒng)可多劃分幾個(gè)防煙分區(qū)，以減小排煙風(fēng)機(jī)排煙量，從而降低排煙管的高度，滿(mǎn)足層高要求。商鋪式商場(chǎng)排煙量計(jì)算及排煙控制同大開(kāi)間式商場(chǎng)。當(dāng)隔墻未隔到頂，排煙設(shè)計(jì)參照大開(kāi)間式商場(chǎng)排煙設(shè)計(jì)。
結(jié)束語(yǔ)
地下商業(yè)建筑一般都具有較大的客流量、較多的物資以及較大的空間，因此，一旦發(fā)生火災(zāi)，其產(chǎn)生的危害是不可估量的，造成的經(jīng)濟(jì)損失也非常巨大。因此，在實(shí)際的地下商業(yè)建筑設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)該切實(shí)做好相關(guān)的調(diào)查研究工作，在此基礎(chǔ)上，制定出防火排煙優(yōu)化方案，只有這樣，才能夠最終確保地下建筑的整體質(zhì)量水平，從而也促進(jìn)我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。
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