大型公建中庭性能化排煙設計分析

陳正東

（蘇州恒基機電工程有限公司，蘇州 215021）

大型公建中庭性能化排煙設計分析

陳正東

（蘇州恒基機電工程有限公司，蘇州 215021）

近年來，一些規模巨大、結構繁瑣、功能復雜、個性鮮明的新型建筑物大量涌現。我國現行的建筑中庭防火排煙設計因其局限性已不能滿足新型建筑的防火防煙設計需求。性能化防火排煙設計作為一種更為先進的設計方法應運而生，極大地解決了新型建筑的防火排煙設計難題。本文對性能化防火排煙設計的工作原理進行了系統論述，并做了模擬案例分析。

公建 室內步行街 中庭 性能化 防火排煙設計

近年來，我國大型公共建筑的設計理念已經從單一建筑設計轉為結構功能復雜的復合型設計。規模巨大、結構繁瑣、功能復雜是當今大型公共建筑的共同特征。由于這類新型建筑的獨有特點，特別是帶有中庭結構的建筑，若按現行的建筑中庭防火排煙設計和消防規范要求劃分若干個防火分區，在連通各層的中庭開放處都設置防火卷簾的話，就會阻斷人流的通行空間，在實際操作中困難重重，不僅不利于問題的解決，還會適得其反，帶來更多的麻煩。這就需要用性能化評估的方式對這類新型建筑的防火排煙設計來進行評估和調整。

一、性能化防火排煙設計工作原理

性能化防火排煙設計起始于上世紀80年代，它是“一種新型的防火系統設計思路，是建立在更加理性條件上的一種新的設計方法。它是運用消防安全工程學的原理和方法首先制定整個防火系統應該達到的性能目標，并針對各類建筑物的實際狀態，應用所有可能的方法對建筑物的火災危險和將導致的后果進行定性、定量的預測與評估，以期得到最佳的防火設計方案和最好的防火保護。從根本上說，性能化設計是一個描述能夠達到某種規定性能水平的設計過程的術語。”[1]

性能化防火排煙設計應遵循三個基礎：一是具備統一的消防目標及防火排煙功能目標；二是對火災等消防事故場景的概率進行評估和確定；三是比照統一的消防目標及防火排煙功能目標而展開設計方案定量評估。在遵循以上三個基礎的前提下，主要按照七個分析設計步驟來展開：第一步，了解建筑工程的具體內容和建筑的設計結構等信息；第二步，確定統一的消防目標、防火排煙功能目標及性能要求；第三步，確定性能指標及設計標準；第四步，假設火災場景及設定火災；第五步，根據建筑物內的空間特征和可燃物特性，確定建筑物內的初期火災增長方法；第六步，提出具有針對性防火排煙措施，并對措施進行評估；第七步，完成整個設計的書面報告。另外，在進行性能化防火排煙設計時，還應充分考慮火災事故現場的關鍵因素，包括火災的引起和發展，煙氣、火災的蔓延及控制，火災的探測和撲滅，對建筑物內人群的通知及疏散，消防部門是否接警和響應時長等。

目前，“性能化防火排煙設計在我國還不能隨便使用，必須是超出國家現行的消防安全標準適用范圍時，按照國家現行的消防安全標準難以滿足建筑工程項目需求時才能使用。且從事性能化防火排煙設計的單位還必須具備相應的資格才可以進行。”[2]雖然性能化防火排煙設計將會成為未來建筑物消防設計的發展趨勢，但仍需遵循國家的政策和規范，不能隨意打破國家出臺的相關標準。

二、某建筑物步行街中庭性能化防火排煙設計模擬案例分析

為了形象地展現性能化防火排煙設計的工作步驟和工作原理，以某大型商業綜合建筑物為例，對其展開中庭性能化排煙設計分析。假設該建筑物包括地上12層、地下2層，總建筑面積360000m2，地上1層—5層設有戶內步行街，由若干中庭連通。步行街43411m2，其中首層15922 m2，步行街凈寬14m。

假定該建筑除了步行街，其他防火防煙設計均符合國家《建筑設計防火規范》另外，為了節省篇幅，假設在此案例中，性能化防火排煙設計必經的七個步驟中前三個已經完成，在本案例中，筆者重點分析第四、第五、第六等3個步驟的細節，具體如下：

（一）假設火災場景及設定火災。從火災的最壞處做打算，假設的火災場景為最嚴重的情形，一方面火災場景能描述火災引發（著火點的位置和起火空間的構造）、擴展和被控制等環節的特征、煙霧和火勢蔓延的預計途徑，應考慮配備的滅火設施的作用以及火災場景的預計后果。另一方面，疏散場景應考慮建筑內部構造，在起火時對人員疏散的影響。

（二）確定建筑物內的初期火災增長方法。因條件有限，本案例采用t2 火災模型來確定該建筑物內的初期火災增長方法，計算出火災發展系數。根據火災發展系數數值，對比《火災發展系數與NFPA標準中示例材料的對應關系表》[3]，推定火災初期的發展速度，假設本例中為“快速”。

表1 火災發展系數與NFPA標準中示例材料的對應關系表

（三）提出具有針對性的防火排煙設計意見。不同的建筑實體其可燃物和火災荷載的分布特性、煙火的蔓延屬性及人流疏散特點都不同。本案例中，步行街由形式各異的中庭、公共走道及其兩旁的建筑物組成。中庭和走道等公攤區域占了很大面積，這部分區域火災荷載密度較低，主要用于人流的通行。故針對該建筑物的以上特征，將中庭兩側的每個建筑空間設置成獨立的防火片區，把步行街設定成臨時安全區，從消防分隔、防煙和排煙、人流疏散、自動滅火系統等各方面綜合考慮制定防火排煙設計方案，具體如下：一是步行街兩旁建筑的耐火等級要大于二級。步行街兩側每隔40m設置一個DN65消火栓、噴水滅火系統以及煙感器等火災報警設備。二是步行街兩旁建筑相對面的距離要大于防火間距。三是相鄰建筑之間要設置高于2.00h的防火隔墻。四是步行街中庭的頂棚要采用防火材料，且所用材料要先進行防火處理再安裝施工。承重結構的耐火極限至少高于0.50h。頂棚必須安裝若干排煙口和排煙設施。五是步行街內部不能放置易燃易爆物品。六是疏散通道要靠外墻設立，還應直接通往室外。當設計確實有困難的時候，至少應保證在首層能直和步行街相銜接。另外，步行街兩旁的建筑要設置疏散門，其疏散門必須直接連通步行街。步行街內所有到達周圍最近的戶外安全地點的距離應小于80m。七是步行街、中庭里要設置大量消防指示照明燈、發生險情時的人員疏散指示牌、以及廣播波音設備等。

四、結語

性能化防火防煙設計雖然比中庭防火防煙設計起步晚，但對復雜新型建筑的適用性更好，能幫助復雜新型建筑防火排煙設計達到預計的消防目標，對于提高新型建筑物的消防水平和防火排煙的專業化都有著重要意義， 可作為我國現行的建筑中庭防火防煙設計的重要補充來進行推廣。“但性能化防火防煙設計也有自身的不足，這種方法的設計周期比較長，設計步驟相對復雜，對設計人員的知識技術要求也比較高。另外，性能化防火排煙設計對建筑物的使用性質的穩定性要求較高，若用途改變，將會導致原有設計數據實效。”[3] 所以當前，我國建筑物消防設計必須中庭與性能化兼用，才能夠最大范圍地滿足所有建筑的防火防煙設計需要。

[1]熊偉榮．建筑中庭防排煙性能化設計初探[J].井岡山師范學院學報（哲學社會科學），2014，25，（12）:150-152

[2]李亞清，張善竹，馬玲芝.性能化防火設計方法及其展望[J].消防技術與產品信息，2012，（4）:45-48

[3]閆玉娟.高層建筑防排煙設計中常見問題分析及對策[J].江西建材，2015，4（4）:10-11

TU7

B

1007-6344（2015）11-0143-01

陳正東,男,1985年10月,江蘇揚州,四川大學,消防水、電或防排煙。