公共建筑消防設計的分析探討

花 明

(江西方博建筑工程有限公司，江西 南昌 330000)

在城市化進程加快、建筑業高速發展的時代背景下，現代公共建筑呈現出造型新穎化、高層化、大空間化的發展趨勢，在建筑結構性能明顯提升、使用功能愈發完善的同時，也對建筑消防設計水準提出了更高要求，并在消防設計過程中暴露出多項問題有待解決。為滿足公共建筑消防設計需要，必須探索一套更為符合公共建筑實際情況的消防設計模式，本文就此開展研究。

1 公共建筑火災發生特征

1.1 火勢與煙霧蔓延迅速

在公共建筑中，為滿足使用需求和改善裝飾裝修效果，普遍在結構的電梯井、電纜井等部位采取豎井形式，以及使用木質地板、裝飾壁紙等可燃裝修材料。在發生建筑火災時，如果沒有在短時間內借助自動滅火系統來撲滅初期火勢，將導致火勢從著火點部位快速蔓延至其他區域，并在火災持續期間產生大量有毒有害的煙氣，室內受災人員在攝入過量煙氣時出現昏厥等情況，危及人體健康。

1.2 人員疏散困難

一方面，相比于普通多層建筑，多數公共建筑都有著空間大、垂直疏散距離長的特征，室內受災人員需要經過較長一段時間方可疏散至火場外安全空間，并在疏散過程中可能出現慌亂下錯誤選擇疏散方向、攝入過量有毒煙氣等問題，進一步加大了安全疏散難度。另一方面，公共建筑還有著人員密集的特征，當火災發生后，由于安全疏散通道、樓梯內同時涌入過多人員，可能出現人員踩踏、樓梯擁堵的情況。

1.3 救援難以施展

由于公共建筑的室內空間較大、人員分散和垂直高度大，不便于消防救援工作開展，需要消防員摸清火場情況、鎖定著火點與火勢蔓延范圍、確定受災人員主要分布點位后，再針對性開展救援工作。同時，由于公共建筑火勢蔓延迅速，對消防救援行動時間有著嚴格要求，唯有在第一時間發現、上報火情，迅速開展救援行動，才能在火情尚不嚴重的情況下救援室內受災人員，避免產生過于嚴重的損失。

2 公共建筑消防設計的難點問題

2.1 大空間消防分區劃分

在公共建筑內部，普遍分布著中庭空間、展廳等大空間場所，如果采取與民用建筑完全一致的防火分區方法，將對公共建筑使用功能的發揮造成一定程度的影響，也不利于提高公共建筑的視覺美觀度。同時，在防火分隔形式選擇方面，也面臨著防火墻分隔形式不適用的問題，對建筑平面效果造成影響，與公共建筑的使用需求相違背，如大型商業綜合體建筑不適宜采取防火墻，可選用防火卷簾、防火水幕等其他分隔形式。

2.2 超大中庭空間排煙

對于酒店、商業綜合體等公共建筑而言，為體現空間視覺通透性、打造上下貫通的空間，普遍在建筑結構中設計超大中庭空間，禁止在中庭空間與外側環廊部位設置擋煙垂壁，極大削弱了公共建筑的排煙能力，無法有效劃分防煙分區，存在消防安全隱患。對此，普遍采取中庭與環廊共用一套排煙系統的補救措施，設計一處涵蓋中庭與外側環廊的大型防煙分區，在排煙風機作用下，持續將中庭、環廊空間內分布的有毒煙氣向外排放。但根據實際效果來看，這一排煙模式存在中庭向上蔓延與下層陽臺羽流煙氣流入環廊內部、易形成排煙短路的局限性，實際排煙效果并不理想[1]。

2.3 相鄰防火分區借用疏散出口

對于商業綜合體、公寓式酒店、公共停車場等類型的公共建筑，為滿足實際使用要求、預留充足的室內使用空間，普遍選擇由于相鄰多個防火分區借用疏散出口作為第二安全出口的問題，并由此引發安全出口總量過少、形成防火分區薄弱環節、疏散寬度不足等一系列問題的出現。當出現建筑火災時，有一定可能出現火勢通過借用疏散出口蔓延至其他防火分區的問題，并在增加實際疏散距離的情況下加大了室內受災人員安全疏散的難度。

3 公共建筑消防設計要點

3.1 防火分區設計

為妥善解決大空間防火分區劃分難題，有效將火勢控制在單個或少數防火分區范圍內，設計師必須掌握水平分區劃分、豎向分區劃分、分隔形式選用、防火分區借用疏散出口有四方面要點，具體如下。

(1)水平分區劃分 要求公共建筑的地上、地下部分的防火分區最大面積控制在4 000m2內和2 000m2內， 但需要在各個防火分區內搭建獨立的消防報警系統與自動滅火系統。同時，對于展廳等大空間場所而言，可以適當放寬防火分區最大面積要求，按照建筑結構特點進行劃分[2]。

(2)豎向分區劃分 一般情況下，以樓層為依據來劃分，在上下樓層交界處安裝防火樓板，將公共建筑各樓層形成一個天然的豎向防火分區，阻隔明火、煙霧向其他樓層蔓延擴散。同時，必須在連通上下樓層的開口部位安裝甲級或是乙級防火門，并使用防火阻燃材料來封堵上下樓層穿樓板孔洞等特殊部位。

(3)分隔形式選用 在公共建筑中，設計師可同時選用防火墻、防火水幕、防火卷簾和防火隔離帶四種分隔形式。在空間使用功能無特殊要求的情況下，優先選用防火效果最為突出的防火墻，在相鄰防火分區交界處設置一定厚度、具備防火阻燃性能的墻體。而對于展廳、中庭空間等對視線通透性有著嚴格要求的區域，則同時選用防火隔離帶、防火水幕等其他分隔形式，防火隔離帶是在防火分區邊界處使用不燃材料，防火水幕是在邊界處安裝噴水噴頭，當火災發生后啟動噴頭向外噴淋水，形成擋火隔煙的水幕。

(4)防火分區借用疏散出口 在公共建筑消防設計期間，如果在特殊情況下必須借用疏散出口時，必須保證所借用疏散出口的實際寬度等于或略小于該分區安全出口的30%總寬度，在疏散出口與防火分區交界處設置防火墻與甲級防火門，要求防火門朝疏散方向開啟。

3.2 排煙設計

為取得理想的建筑防排煙效果，設計師需要同步設計自然排煙系統和機械排煙系統，共同將室內有毒煙氣排放至室外。其一，自然排煙是在公共建筑靠外墻樓梯間、陽臺、凹廊等部位開設門窗洞口，分別在側風面與背風面設置通風口和排煙口，在室內外空氣壓差、煙氣浮力的共同作用下，從通風口向室內吹入新鮮空氣，從排煙口向室外吹出有毒煙氣，應合理設計開窗面積，如在建筑內走道長度在60m以內的情況下，要求外窗面積總和不小于2%走道面積。其二，機械排煙是在公共建筑內部劃分若干排煙分區，在各分區內安裝一套獨立的排煙風機、開設排煙口，在中庭空間體積超過和未超過17 000m3時，分別按照按每小時換氣6次、4次的標準來計算排煙量，選用適當規格的排煙風機[3]。此外，針對大中庭空間和外側環廊組合排煙的公共建筑，分別在中庭空間底層與頂層采取自然補風、機械排煙的方式，在其他樓層中庭空間不設置排煙風機，設計擋煙垂壁來分隔中庭、外側環廊。如此，在發生建筑火災時，自中庭底層持續吹入室外新鮮空氣，一段時間后啟動頂層排煙風機，在排煙風機作用下帶動室內煙氣自頂部向室外排出。

3.3 消防水源設計

在公共建筑消防水源設計環節，首先，根據建筑所處位置、周邊城市水環境分布情況來選擇消防水源。一般情況下，以市政給水管網作為取水來源，在給水管網中接入DN200或其他規格的引入管，市政給水經過加壓、穩壓處理后，通過建筑消防給水管網提供給消火栓、噴水噴頭等消防設備。而在公共建筑臨近城市水環境的情況下，則在天然水源處安裝吸水管、修建自流井等取水設施設備，持續從水環境中抽取水流作為消防用水，天然水源可作為一種補充消防供水手段，要求所選用天然水源在任何時期的水位都滿足消防用水供應要求。其次，根據火災持續時間來計算自動噴淋滅火、射流滅火、室內外消火栓等子系統的用水量，將各系統用水量總和作為公共建筑的消防用水量，在計算結果基礎上，在建筑屋頂等部位設置消防水箱和儲水池，要求水池、水箱的總體容積不得少于建筑發生一次火災時的實際消防用水量[4]。

3.4室內外消火栓設計

(1)在設計室內消火栓系統時，重點掌握分區供水、消火栓布置、參數設定三方面要點。其中，對于分區供水問題，考慮到不同樓層的供水壓力要求存在明顯差異，應在公共建筑內部豎向劃分一定數量的供水分區，由消防給水系統直接向高區消火栓供水，對消防用水進行減壓后再提供給低區消火栓，確保栓口壓力值在0.5MPa以內。對于消火栓布置問題，設計師優先在休息平臺、走道等易于取用部位安裝消火栓，在地面擺放消火栓箱，或是將消火栓箱內嵌到非承重建筑內墻結構中，在箱內擺放水喉、直流水槍等裝置，并要求臨近消火栓直線間距在30m以內。而對于充實水柱長度等參數的設定，則將公共建筑凈高為設計依據，在公共建筑凈高不足和大于8m的情況下，要求水柱長度不小于10m和13m，栓口動壓不低于0.25MPa和0.35MPa[5]。

(2)在設計室外消火栓系統時，在建筑外墻間距5m以上、周邊道路邊緣間距2m以內的部位安裝室外消火栓，使用DN300或其他規格的給水管連接市政給水管網，通過室外消火栓，持續從市政管網中抽調水來提供給消防車輛和其他消防設備。同時，根據工程情況來設定供水和接入口的水壓值，必要時在室外消火栓上安裝加壓設備，確保水利最不利點出水流量不少于15L/s。

3.5 安全疏散設計

(1)確定疏散寬度 一般情況下，根據《建筑設計防火規范》(GB50016)對頂，要求公共建筑的疏散樓梯及走道凈寬度在1.10m及以上，安全出口和疏散門凈寬度在0.90m及以上，在疏散寬度不足時，設計師可采取朝防火分區額外設置防火門、調整公共建筑各樓層直通室外出口凈寬值的方法。

(2)確定疏散距離 根據公共建筑的用途、耐火等級來確定室內房間至最近安全出口的直線距離。例如，對于耐火等級為一、二級的教學建筑，要求多層建筑的疏散距離不得超過35m，高層建筑的疏散距離不得超過30m。而對于耐火等級為一、二級的醫療建筑，要求單層與多層建筑疏散距離不超過35m、病房部位疏散距離不超過24m。

(3)設計安全出口 除去建筑面積不足200m2且人數在50人以內的多層公共建筑首層、防火分區面積不超過50m2且停留人數在15人以內的地下/半地下建筑等特殊情況外，要求在公共建筑的各處防火分區內設置2個及更多數量的安全出口。

(4)設置準安全區 對于兼具多項使用功能和大空間的公共建筑，設計師可選擇在室外、人員密集區域的間隔部位設置準安全區，發生建筑火災時，室內受災人員可臨時躲避在準安全區內等待消防人員救援，以此來解決安全疏散距離過長的問題。例如，在公共建筑內部設置避難走道，在走道兩側設置實體防火墻，在走道出入口部位設置甲級防火門。

3.6 消防報警設計

為第一時間發現火情，需要在公共建筑內部設計消防報警系統，在室內各處房間、中庭空間、環廊、樓梯間、設備用房等區域安裝探測器，在各個防火分區內安裝區域報警器，在消防室內安裝總報警器，要求相鄰探測器間距略小于有效探測范圍，并在頂棚等空曠部位安裝探測器，在各層走道靠近樓梯出口部位安裝報警器。如此，當發生建筑火災時，探測器根據空氣成分、室內環境溫度等參數的監測數值對比結果，判斷火災出現，將信號反饋至區域報警器，由報警器向消防部門、消防室發送火情報警信號，并控制蜂鳴器發出聲響，組織室內滯留人員安全疏散。同時，考慮到消防報警系統在使用期間受到探測器老化、探測視線被雜物遮擋等因素影響，有可能出現誤報、漏報問題，需要在消防室和建筑室內環境中布置若干手動報警器，在物業人員和室內人員發現火情時，按下手動報警器來發送火警信號。

3.7 自動滅火設計

為快速撲滅初期火勢，需要在公共建筑內部搭建具備自動滅火系統，可選用氣體滅火系統、自噴淋滅火系統或是射流滅火系統。以自噴淋滅火系統為例，在建筑出入口、各處房間、走道、樓梯間等區域的頂棚處安裝68℃直立型噴頭等型號噴頭，加裝水流指示器、報警閥組等裝置，根據建筑凈高、危險等級來設定流量值、噴水強度等參數，連通噴頭與消防給水管網。在建筑環境溫度升高至警戒值、或是接到火警信號后，啟動噴頭，通過噴頭向四周噴淋管道內的有壓水，迅速撲滅著火點。

4 結 語

綜上所述，消防設計是公共建筑設計體系的重要組成部分，關乎著公共建筑使用安全與否。建筑企業與設計師理應對消防設計工作予以高度重視，務必做到對公共建筑火災發生特征、消防設計難點的全面掌握，充分借鑒消防水源、安全疏散等方面的設計要點，根據建筑情況來制定一套合理可行的消防設計方案。