關于超大型商業(yè)綜合體安全疏散情況的探討

●劉 靜

(天津市消防總隊，天津 300090)

隨著社會經(jīng)濟水平的提高和人民消費水平的增強，大型的商業(yè)綜合體在我國大中型城市如雨后春筍般出現(xiàn)。這種大型的商業(yè)綜合體由于功能復雜、體量巨大，給其建筑的火災防控出了一道難題，特別是不能按照一般城市建筑消防設計標準來衡量其消防安全建設，這就需要對此類超大型商業(yè)綜合體的火災防控體系進行進一步的研究，以確保其消防安全。下面就以天津SM廣場為例，探討該類建筑在安全疏散方面需要建立的火災防控體系。

1 天津SM廣場建設工程的消防設計難點

1.1 項目情況

天津SM城市廣場為全球單體純商業(yè)面積最大的購物中心，建筑面積為398 115m2，主要功能為商業(yè)百貨、旗艦店、大型超市、電影院、保齡中心、餐飲、美食廣場及配套服務設施，由3個橢圓形環(huán)狀建筑物組成，建筑總長約700m，寬約500m，3個單體建筑均為地上3層，中心圓環(huán)建筑4層，頂層主要功能為餐飲。在建筑中心區(qū)設置一個面積為6 692m2的內(nèi)庭院，在建筑主入口處設1處穿過建筑進入內(nèi)庭院的消防通道，消防通道凈寬凈空均不小于4m。

1.2 消防設計難點

該項目地上三層，局部四層，建筑面積398 115m2，建筑高度23.95m。根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016－2006，以下簡稱《建規(guī)》)，該建筑屬多層建筑。

1.2.1 防火分區(qū)。本建筑中各層環(huán)廊和橢圓A、橢圓B、橢圓C區(qū)中的中心中庭連通，建筑面積96 513m2，如圖1所示。由于視覺需要和建筑結構的特點，上述連通區(qū)域設防火卷簾和防火墻劃分防火分區(qū)存在困難，不滿足《建規(guī)》第5.1.7條的規(guī)定。

圖1 環(huán)廊及中心中庭示意圖

1.2.2 安全疏散。由于本建筑進深較大，造成建筑內(nèi)最不利點至最近安全出口的直線距離達70m;且建筑中部的部分疏散樓梯在首層距離直通室外安全出口的距離大于15m，不滿足《建規(guī)》第5.3.13條的要求。

1.2.3 防排煙。本建筑橢圓A、橢圓B和橢圓C中各設有1個中庭，環(huán)廊區(qū)域上下連通，開口相對復雜，不同功能區(qū)相互串通，確定排煙方式及設計參數(shù)存在困難。因此，需研究不同區(qū)域的可燃物類型和建筑特點，合理確定防火分隔方式，并在此基礎上確定建筑內(nèi)的煙氣控制方案。

2 初步解決方案

本文僅對疏散距離超長部分進行進一步探討，從以下幾個方面提出建議:

2.1 臨時安全區(qū)

本建筑中部的疏散樓梯不能直接通向室外，且部分區(qū)域的疏散距離偏長，鑒于各層環(huán)廊寬10m～16m，能起到一定的防火作用，建議將各層環(huán)廊設計為臨時安全區(qū)域，為建筑內(nèi)的人員疏散提供更充足的可用疏散時間;同時加強疏散指示系統(tǒng)的設計，引導人員快速疏散到室外。主要措施為:(1)加強環(huán)廊兩側商鋪的防火分隔，如限定商鋪的面積、商鋪間設防火隔墻等;(2)環(huán)廊內(nèi)不設固定攤位;(3)環(huán)廊內(nèi)設視覺連續(xù)的疏散指示標志;(4)環(huán)廊內(nèi)設機械排煙系統(tǒng)。

2.2 防火分區(qū)的疏散出口

由于建筑分為橢圓A、橢圓B、橢圓C和中心橢圓4部分，造成部分區(qū)域形成袋形走道，因此，在分隔處的走道或防火墻上應設火災時能自動關閉的常開甲級防火門，而且建筑中沿外墻布置的疏散樓梯，不應向環(huán)廊疏散，應調(diào)整為直接通向室外。同時，由于部分防火分區(qū)的安全出口寬度不能滿足規(guī)范要求，考慮到相鄰防火分區(qū)著火的可能性較小，建議向相鄰防火分區(qū)增設甲級防火門作為人員疏散的輔助安全出口，以保證每個防火分區(qū)(區(qū)域)的疏散出口寬度和疏散距離滿足規(guī)范要求。輔助疏散出口的設置應待業(yè)態(tài)確定后，布置在人流通道上或人流通道的兩側，且采用火災時能自行關閉的常開式甲級防火門，關閉信號能反饋到消防控制室。

2.3 疏散通道及出口寬度的一致性核算

部分疏散樓梯在首層不能直接通向室外，先疏散到環(huán)廊內(nèi)再向室外疏散，使得環(huán)廊的寬度、環(huán)廊到室外的出口寬度不足。如中心橢圓中有10部疏散樓梯不能直接通向室外疏散，總寬度為37.6m，而中心橢圓3個直通室外的出口總寬度為21.6m，因此，將中心橢圓的出口寬度調(diào)整為不小于13m，總寬度為13×3=39m＞37.6m。

經(jīng)核算，橢圓A、橢圓B和橢圓C的環(huán)廊內(nèi)需要設置總寬度不小于30.4m的出口。因此，橢圓A、橢圓B和橢圓C中的2個通道寬度和出口的寬度應調(diào)整為不小于15.2m，以保證疏散寬度的要求。

2.4 應急照明和疏散指示

為提高疏散出口的利用效率，快速引導人員疏散，各層環(huán)廊和電影院、游戲廳、網(wǎng)吧等娛樂場所內(nèi)設置智能疏散指示系統(tǒng)，疏散指示標志的間距不大于5.0m，并確保這些區(qū)域地面最低水平照度不低于5Lx。消防應急照明和疏散指示標志的備用電源的連續(xù)供電時間不應少于60min。

3 火災場景分析

運用目前消防安全工程界常用的火災動力學模擬軟件FDS(Fire Dynamics Simulator)以及計算機人員疏散模擬軟件對建筑內(nèi)的火災及煙氣蔓延情況和人員疏散情況進行模擬計算，確保人員能夠進行安全疏散。

3.1 模擬分析軟件FDS

根據(jù)建筑結構、火災危險性大小等實際情況，設定選取7個火源位置，編號如下:

火源位置A，位于橢圓A首層環(huán)廊與主疏散出口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置B，位于橢圓A二層環(huán)廊端部的商鋪內(nèi);火源位置C，位于中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置D，位于中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置E，位于橢圓B首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi);火源位置F，位于橢圓B三層環(huán)廊中部的商鋪內(nèi);火源位置G，位于橢圓A中心中庭內(nèi)。

3.2 火災蔓延及煙氣流動分析

通過分析預測煙氣的流動狀態(tài)并獲得有關火災的熱動力學參數(shù)，可以用于驗證本建筑內(nèi)的消防設施能否阻止火災煙氣達到影響人員疏散安全的極限值。針對上文確定的設定火災場景，運用模擬軟件FDS對建筑內(nèi)煙氣運動情況進行模擬預測，在模擬計算時采用如下假設:(1)火源位置:設定火源位置 A、B、C、D、E、F、G;(2)建筑模型:以建筑實際尺寸建模;(3)環(huán)境條件:環(huán)境初始溫度24℃，初始風速0m·s－1;(4)壁面邊界條件:絕熱;(5)湍流模型:大渦模擬模型;(6)燃燒模型:混合分數(shù)模型;(7)假設火源:火災初期發(fā)展規(guī)律根據(jù)火災增長規(guī)律設定;(8)排煙系統(tǒng):發(fā)生火災后90s排煙系統(tǒng)啟動;(9)燃料類型:木材及復合材料;(10)模擬時間:1 800s。由于建筑內(nèi)人員在疏散時會向遠離火源的方向疏散，因此在確定人員可用疏散時間時，以遠離火源的各個安全出口附近區(qū)域的各項參數(shù)為依據(jù)。

表1 人員疏散安全性判定

3.3 人員安全疏散分析

結合上述不同火災場景下的火災環(huán)境與人員疏散的狀況，通過計算機人員疏散模擬軟件進行計算得到的所需安全疏散時間(TRSET)，與各火災場景下的環(huán)境可提供安全時間(TASET)進行比較，判斷出各區(qū)域內(nèi)人員疏散的安全性，結果見表1。

4 結果分析與建議

4.1 結論

通過對人員的疏散模擬分析，并與火災煙氣模擬計算結果進行比較，可以得到如下結論:(1)在自動噴水滅火系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)均有效的情況下，對于各個設定火災場景和疏散場景，建筑內(nèi)各層人員均能夠在危險來臨之前，通過鄰近安全出口或疏散樓梯疏散至安全區(qū)域。(2)橢圓A首層環(huán)廊與主疏散出口毗鄰的商鋪內(nèi)發(fā)生火災時，當排煙量為60 000m3·h－1時，建筑內(nèi)一層人員不能夠安全疏散，提高排煙量至90 000m3·h－1，可以顯著提高人員疏散的可用疏散時間，建筑內(nèi)一層人員能夠在危險來臨之前安全疏散;在自動噴水滅火系統(tǒng)失效、機械排煙系統(tǒng)有效的情況下，建筑內(nèi)一層人員不能夠安全疏散。(3)當中心橢圓首層主入口毗鄰的商鋪發(fā)生火災時，在自動噴水滅火系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)均失效的情況下，建筑內(nèi)三層和四層人員的安全疏散將不能得到保證。(4)當橢圓B首層主入口毗鄰的商鋪內(nèi)發(fā)生火災時，在自動噴水滅火系統(tǒng)失效、機械排煙系統(tǒng)有效的情況下，建筑內(nèi)二層和一層人員將不能夠在危險來臨之前通過鄰近的安全出口或疏散樓梯疏散至安全區(qū)域。

4.2 建議

通過以上分析證明前文在疏散距離超長這一問題上提出的幾條措施是切實可行的，除此之外提出以下幾條建議:(1)臨時安全區(qū)內(nèi)不應設置商業(yè)設施，內(nèi)環(huán)區(qū)域在首層不能直接通向室外的疏散樓梯應通向屋面，四層借用三層出屋頂樓梯疏散時，應考慮設置應急照明和指示標志。(2)借用相鄰防火分區(qū)進行疏散時，借用的疏散寬度不應大于該防火分區(qū)所需疏散寬度的30%。(3)應結合日后的景觀設置綜合考慮消防車道，適當加大消防撲救面設計及水泵接合器數(shù)量，結合建筑內(nèi)功能區(qū)的劃分增加救援窗數(shù)量以利于更大限度進行人員疏散。(4)加強消防疏散走道和安全出口的管理，保證通暢和易于開啟，確保發(fā)生火災時所有人員能夠安全疏散。

［1］GB50016－2006，建筑設計防火規(guī)范［S］.

［2］NFPA101－2009，生命安全規(guī)范［S］.

［3］NFPA204－2007，煙和熱量的排放［S］.

［4］王志剛，倪照鵬，王宗存，等.設計火災時火災熱釋放速率曲線的確定［J］.安全與環(huán)境學報，2004，4(S1):50－54.

［5］公安部天津消防研究所.建筑物性能化防火設計技術導則［R］.國家十五重點科技攻關項目專題四研究報告，2004.

［6］公安部天津消防研究所.火災增長分析的原則和方法［R］.國家十五重點科技攻關項目專題四研究報告，2004.

［7］公安部天津消防研究所.火災風險分析和評估［R］.國家十五攻關重點科技攻關項目專題四研究報告，2004.

［8］ISO16734:2006，F(xiàn)ire safety engineering－Requirements governing algebraic equations－Fire plumes［S］.

［9］NFPA92B－2009，Guide for Smoke Management Systems in Malls，Atria and Large Areas［S］.

［10］汪箭，吳振坤，肖學鋒，等.建筑防火性能化設計中火災場景的設定［J］.消防科學與技術，2005，24(1):38－43.