寒地大型商業建筑性能化防火安全疏散空間的設計

■ 張曄 沈陽市鐵西區公安消防大隊

一、性能化防火安全疏散的思路

1.性能化防火安全疏散的目的

性能化防火安全疏散最主要的目的是為了能夠更好的確保在出現火災時，建筑物各個層面、角落的人員均能夠實現安全疏散。火災中人員的安全疏散則主要是在火災蔓延到危及人們生命安全之前，就通過有效的疏散撤離來幫助所有人員脫離危險，轉移到安全區域內，從而實現有效保護的一種行動。

2.性能化防火安全疏散的條件

（1）有明確清晰的疏散路線，疏散通道能夠保持暢通無阻，并且能夠確保建筑物中所有的人員均能夠在緊急的條件下，仍然具有充足的安全度，從而更好的實現迅速的疏散。

（2）具備安全有效的疏散裝置，并且疏散標志非常清楚明了容易理解，任何一個防火分區均具備了兩種及以上的疏散方案，以便根據實際情況來作出相應的選擇，確保建筑物發生火災時，能夠進行積極有效的緊急疏散。

（3）疏散盡端具有較高的安全性，可有效防止疏散線路出現“逆流”的情況，以免給火災撲救工作或者疏散工作帶來影響，以此實現對對受災群體最大程度上的保護。

二、性能化防火安全疏散空間的設計

在寒地大型商業建筑安全疏散的過程中，其疏散有效行動時間可以說是保證安全疏散非常關鍵的部分，同時也是影響疏散性能和建筑火災環境最為嚴重的性能指標。因在商業建筑中任何一個疏散者的疏散線路都包括了從房間出口到隨后進入到水平疏散通道，再隨之進入到疏散樓梯，最后再經過首層達到安全出口，從而最大程度上實現有效疏散。從這里不難發現，在進行安全疏散的過程中，對疏散者來說實際上就是一個水平、垂直、節點、終端這四個不同的空間。為此，在設計上也主要圍繞這四種空間來進行設計

1.水平疏散空間設計

水平疏散性能簡單來說主要是指疏散個體經由所處的位置到安全出口疏散的過程的行動速度，或者與疏散方向相互垂直的界面流量。通常情況來說，大型商業建筑中人員密度都相對較大，但其移動的速度卻相對較慢，故在進行疏散時，往往需要花費較長的時間。日本以及美國性能化設計所提出的疏散模型中，針對人員的密度以及其移動的速度之間的關系，作出了明確。具體公式為：

上述公式中，V主要用于表示步行速度，D則主要用于表示人員密度。

日本科研小組通過流體粘滯系數對亞洲人群步行速度作如下計算，具體公式為：

在結合模型來進行疏散速度的計算期間，往往需要對個體步行速度做出相應的折算，并通過疏散人流的流動速度來對疏散空間性能進行表示。通過計算表明，當人員密度在1.5人/m2范圍內時，水平移動的速度仍然會受到疏散個體體征的控制，人員的密度提升則并不會給步行速度帶來較大的影響；而當密度超過了1.5人// m2時，那么人與人之間的相互影響則隨之越來越明顯，人員密度的提升則會致使步行速度因此迅速下降，那么在該條件下，疏散人員與個體速度會保持統一，從而出現流動滯流的情況。針對該情況下，個體速度就可以滯流流動速度來替代；若當人員的密度達到了5.38人//m2時，那么其移動的速度就會下降到0 m/s，此時就可能致使疏散通道出現瓶頸現象，甚至可能因此導致惡性事件。在水平疏散空間，人員的流量同時受到流速和密度兩方面的影響，而在人員密度相對較小的情況下，人員速度通常并不會受到較大的約束，流量往往會伴隨著人員密度的增加而隨之增加；而在人員流速與密度的共同影響下，在達到了最高峰值的情況下，就會致使人流速度因此受到限制，其流量也會因此隨之縮小。人員密度與移動速度分類詳見表1。

表1 人員密度與水平移動速度分類統計

根據表1來看，在寬松的條件下，三組數據均表現出明顯的不同。這表明人員密度相對較低的情況下，疏散速度往往具有較大的隨意性，需要結合具體的人員疏散結構來作出相應的計算；其余疏散情況則需要結合上述任何一種方式來進行相關數據的模擬計算。

2.垂直疏散空間設計

垂直疏散性能通常是指在進行疏散樓道進行攀爬移動期間，垂直方向界面的流動速度以或者個體行為速度。從概念上來看，水平疏散與垂直疏散僅僅只是空間上的差異，故同樣能夠滿足疏散速度以及人員密度的計算關系，僅需要基于公式基礎上，對其踏步折算系數相乘即可。具體公式為：

因踏步折算系數會對垂直移動的速度帶來影響，故實際上與水平移動比較，垂直移動仍然存在一定的差異，主要表現為兩方面：一是老幼殘障群體的垂直疏散速度往往會因個體體征而受到影響；二是在進行樓梯攀爬時，通常需要明確參照，故計算必須結合樓梯的尺寸。同時若疏散人員的密度較大，且達到了一定范圍時，勢必會對視線造成遮擋，進而導致行走隨意性受到影響，極易出現瓶頸。人員密度與垂直移動速度分類詳見表2。

表2 人員密度與垂直移動速度分類統計

但由于大型商業建筑其地下負一層、二層均為商業業態，故疏散起來相對較為容易，并不會給整體的疏散帶來過大的影響。

3.節點疏散空間設計

當前，寒地大型商業建筑其水平通道節點，通常都呈現為三種不同的形態，分別為“丁字型”“L型”與“十字型”。

L型的疏散節點普遍為90°的彎道，當人員的密度相對較低的情況下，疏散人員經由圖中的曲線和節點疏散路徑相互吻合，曲線的定位以及半徑往往需要對以下幾點因素進行參考：

（1）以陽角的45°直線與疏散人員水平路徑相互交匯之處作為曲線來作為起止點；

（2）以90°圓弧作為疏散曲線，以2（w+w’）作為最大疏散路徑來實現對曲線長度的計算；

（3）針對類型不同的疏散通道，其邊界層厚度s以及人體投影橢圓長軸半徑b定位曲線，為此，可通過以下公式來進行疏散曲線路徑的計算：

丁字型與十字型疏散節點，其疏散的路徑主要為從A到B的90°曲線疏散以及從A到C的直線疏散，根據疏散人流匯集的具體情況又可將其劃分為匯流與分流兩大類。因寒地大型商業建筑通常相對較為封閉，其疏散節點設置了對外的采光窗概率非常小，這使得人群的方位感因此下降，加之廣大群體所存在的從眾心理，設置在疏散通道內的分流指示，往往很難發揮作用，故通常只會出現在消防演習中，并且分流疏散人員密度出現下降或者保持不變，通道的擁擠度也會因此隨之下降，這更利于進行有效疏散。

為此，在對疏散通道節點進行設計的過程中，必須對其主通道與輔助通道之間的過渡特點進行充分的考慮，并盡可能在合理的條件下對主疏散通道進行拓展。除此之外，在疏散節點的設計上還必須確保有清晰明了的疏散指示標識和消防照明，更好的提升疏散效果。

4.終端疏散空間設計

逃生出口是所有人員實現安全疏散非常重要的終端，同時也是確保成功疏散的關鍵。因受到各方面條件的共同限制，使得逃生出口的寬度通常相較于疏散通道寬度較小，故該區域極易出現擁堵。故在進行設計的過程中，必須對其寬度進行合理考慮，同時還必須對出口的排布方式以及數量進行合理安排。

由于寒地大型商業建筑其疏散終端安全出口通常需要避免冷風的滲透以及熱交換的影響，故多會采取保溫措施，故其安全出口通常采取以下幾種，見圖1。

圖1 寒地大型商業建筑安全出口類型

但綜合多方面來看，A、B兩種類型的安全出口必須確保在進行疏散的過程中，其周圍的平開門能夠面向疏散方向進行開啟，并且疏散寬度計算不應當包含主門所占據的寬度。而針對另四種類型，那么安全出口則必須確保在進行疏散期間，所有的疏散門均處于開啟狀態，并且在進行疏散寬度計算期間，不得將保溫門簾懸掛，以免占據疏散門的寬度。

三、結語

1.對疏散人數進行明確，可結合周圍規模、地段以及業態相似的建筑物作為參考，并對各個季節人流量、人員密度，以及高峰時期人數情況進行了解，以此來作為模型計算數據。

2.在對疏散出口寬度進行設計時，必須根據疏散人流寬度來進行倍數增加，可結合出口疏散能力與通道寬度來綜合計算。

3.在設計中還需要對寒地居民衣著通常較多，故會增加占用面積，致使瓶頸問題發生率增加。

參考文獻：

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