大空間人員密集場所消防性能化技術研究

鄭 丹

（安陽市公安消防支隊，河南安陽455000）

消防性能化設計是建筑防火領域較先進的設計方法。筆者在消防性能化設計已有研究成果的基礎上，以實際工程為研究對象，采用軟件模擬方法，分析了消防性能化設計的思路和步驟，給出了大空間人員密集場所建筑物消防性能化設計的步驟和方法，以期為消防領域合理利用消防性能化設計技術提供參考。

1 某IMAX影廳工程概況

研究的IMAX（Image Maximum，巨幕電影）影廳位于某高層綜合商場的四、五層，共設置4個影廳，每層各設兩個安全出口，安全出口總寬度為6.0m。其中一個IMAX觀眾廳的面積為585㎡，凈空高度12.7m，設置固定座位370個。

2 消防設計難點

《建筑設計防火規范（GB 50016-2014）》第5.4.8條規定：高層建筑內的觀眾廳、會議廳、多功能廳等人員密集的場所，宜布置在首層、二層或三層。確需布置在其他樓層時，除本規范另有規定外，尚應符合下列規定：一個廳、室的疏散門不應少于2個，且建筑面積不宜大于400㎡；應設置火災自動報警系統和自動噴水滅火系統等自動滅火系統；幕布的燃燒性能不應低于B1級[1]。研究的IMAX影廳的布置存在違反上述設計規范要求之處：①布置在建筑物的四、五層，與“宜布置在首層、二層或三層”的規定相沖突。②其中一個廳的建筑面積為585㎡，超出了“建筑面積不宜大于400㎡”的規定。鑒此，只能通過消防性能化設計，采取科學的消防安全策略，以確保觀眾等所有在廳人員在發生火災事故時能及時疏散到安全區域[2]。

3 大型觀眾廳消防安全策略

消防安全策略是在不降低建筑內消防安全水平的前提下[3]，根據待分析建筑的平面布局、實際使用功能等，充分考慮建筑的實用性和外觀，對建筑物各部位可能發生火災的危害特點進行的分析研究和采取的最優方案[4]。本文為保證大型觀眾廳的消防水平和項目的后期管理運營，依據建筑的實際情況提出了合理化建議。①通過限定影廳內的座位數，達到控制影廳內人數的目的。②增加IMAX影廳安全出口數量和疏散寬度。《電影院建筑設計規范（JGJ 58-2008）》規定觀眾廳最少兩個安全出口[5]，該IMAX影廳將疏散出口由2個增加到4個，同時也增加了疏散寬度，保證觀眾在短時間快速疏散。③加強IMAX影廳的防火分隔，將IMAX影廳設計為一個獨立的防火分區單元，以阻止火災發生時煙氣順著走道的蔓延，保證人員疏散到相對安全的區域[6]。④該IMAX影廳為凈空高度12 m的室內大空間，超過現行國家標準《自動噴水滅火系統設計規范（GB 50084-2005）》第6.1.1條規定的可以設置噴淋系統的高度[7]，以增設大空間智能型主動噴水滅火系統解決這個問題。⑤在適當的位置設置火災場景及人員疏散場景，模擬發生火災后觀眾廳內人員疏散的場景及火災煙氣的蔓延狀況，提高在廳人員的消防安全意識和水平。⑥按照現行規范嚴格執行其他消防設施安裝標準。

3.1 火災場景和疏散場景的設定

3.1.1 火災場景

結合IMAX影廳的功能布局及可燃物的分布特點，在影廳第一排座位的中間位置和后排座位靠近安全出口附近共設置兩個火災場景，如表1、圖1所示。位置1處所產生的煙氣卷吸量最大，因而為檢驗排煙系統設計的最不利點；位置2靠近安全出口，人員疏散時封堵該處出口，能夠相對準確地分析人員逃生到安全區域的時間。

表1 IMAX影廳火災場景設定

圖1 IMAX廳火災位置設置示意圖

3.1.2 設定疏散場景

對應IMAX影廳的火災設計場景，并考慮管理疏忽或偶然發生的障礙物堵塞等不利因素，在觀眾廳外的候場區封堵出口，為考察發生火災后對人員疏散路徑和疏散時間的影響，增設場景S3、S4，見表2、圖2。采用Pathfinder人員緊急疏散模擬軟件對觀眾廳及所在防火分區的人員疏散行動進行模擬。

表2 疏散場景設置表

3.2 各疏散場景總時間

一般情況下，人員疏散至樓梯間內即處于安全狀態。疏散時間REST為疏散至樓梯間的時間和疏散至地面的時間，得出均小于600 s的結果，即能夠保證安全疏散，見表3。

3.3 煙氣模擬結果

采用機械排煙自然補風方式。本工程參考《電影院建筑設計規范（JGJ58-2008）》中關于觀眾廳的排煙量要求進行設計[5]，即以13次∕時換氣標準計算，或以90m3∕m2·h換氣標準計算，兩者取其大者。觀眾廳建筑面積為585m2，體積7 084.71 m3，分別計算的排煙量為 52 650m3∕h，92 101m3∕h，設計選取較大值，即92 101m3∕h。

按照《建筑設計防火規范（GB 50016-2014）》的要求，擔負1個防煙分區的單位排煙量為60m3∕h，擔負2個及2個以上防煙分區的單位排煙量應按最大的防煙分區面積確定。經計算，最大的防煙分區面積為239㎡，排煙量為28 680m3∕h。共設置兩臺排煙風機，一臺排煙量為30 000m3∕h，另一臺排煙量為 50 000m3∕h，總排煙量為 80 000m3∕h，滿足排煙實際需求。在防火分區外墻處設置了外窗，可開啟面積為7.26㎡，能保證補風口風速不大于3m∕s。

運用目前消防安全工程領域常用的火災動力學模擬軟件 FDS（Fire Dynamics Simulator）對觀眾廳內的火災及煙氣蔓延情況進行模擬計算。所有場景的煙氣計算結果表明，煙氣僅蓄積于著火區域附近一定范圍內，其他區域則為無煙環境，因而影廳及等候區的疏散環境較好。

圖2 IMAX影廳疏散場景設置示意圖

表3 疏散總時間（RSET）統計

4 結論及建議

針對IMAX影廳建筑面積超出規范限值及設置在四層、五層的問題，本文從人員安全疏散時間、火災煙氣蔓延情況等幾個方面進行綜合研究，并根據相關規范要求，采取嚴格消防安全措施后得出結論，觀眾廳的安全性達到了與國家標準規定同等的消防安全水平，認為該觀眾廳在消防設施的有效保護下，可達到設計規范要求的安全程度。對研究的IMAX影廳消防性能化技術提出以下建議。

4.1 防排煙設計

通過對火災場景的煙氣計算及疏散分析，可知排煙設計方案能夠保證觀眾廳內發生熱釋放速率2.5MW規模火災情況下的人員安全疏散。火災發生時，該IMAX影廳大空間的排煙設施正常運作時能確保煙氣順利排出。

4.2 人員疏散

由于研究的IMAX影廳與其他單位共用樓梯，因而樓梯的狀態對人員能否快速疏影響甚大。樓梯在首層必須保持開敞狀態，影院營業期間不得鎖閉；觀眾廳應至少設置一部由影院單獨管理的直接對外出口的疏散樓梯，且至少有一個疏散出口距該專用樓梯間前室門的距離不大于15m；增加IMAX觀眾廳的疏散出口（本項目由2個到4個），供IMAX廳人員在短時間快速疏散。

4.3 滅火系統設計

該IMAX廳是凈空間高度超過現行國家標準《自動噴水滅火系統設計規范（GB 50084-2005）》[7]規定的可以設置噴淋系統的場所。工程實踐證明，大空間智能型主動噴水滅火系統是大空間場所行之有效的滅火設施。IMAX觀眾廳采用該滅火系統裝置，可很好地解決高大空間的防滅火難題。

4.4 電氣系統設計

火災報警探測器選用線型光束感煙火災探測器，在各出入口設置火災報警按鈕。觀眾廳出入口、疏散走道等處設置自帶鎘鎳電池的燈具，火災情況下應急照明照度不小于5 lx。各出入口、疏散走道裝設疏散指示燈，指示燈采用帶鎘鎳電池的燈具。帶鎘鎳電池的燈具應急工作時間均不小于40min。

本文通過消防性能化設計，根據IMAX廳的人員疏散需求和煙氣蔓延特點等具體情況，按照現行國家標準的規定，提出了大空間人員密集場所消防安全策略，通過消防性能化設計解決了大型觀眾廳的消防設計難題，為高大空間建筑物的消防安全奠定了基礎，也為消防建審工作人員開展此類高大空間建筑物的審核工作提供了依據和參考。