地上地下避難空間性能化防火對比分析

許祿權

摘要：文章分析了地下結構與高層火災特點，闡述了避難空間的作用與類別，對比了避難空間防火設計規范，提出了不同避難空間防火設計的改進策略，以便更好地進行避難空間的防火設計。

關鍵詞：避難空間;防火;策略

《人民防空工程設計防火規范》中提到，避難走道指兩側設有實體防火墻和防煙裝置的通道，僅用于人員安全的進出。避難走道的基本概念是根據《建筑設計防火規范》中的名詞——避難空間、避難層而產生的。《建筑設計防火規范》中對避難層的定義是建筑物內用于暫時躲避火災和煙氣危害的樓層或房間。

避難走道或者避難層的主要作用就是，有火災發生時供逃生人員進行疏散或是臨時避難。但兩者在防火設計和使用中受建筑結構特點及使用特點影響，是有區別的。

一、火災危害特點

（一）地上工程

1.火勢蔓延途徑多

高層建筑豎向管井種類繁多，發生火災時這些部位會成為火災蔓延的主要途徑。

2.疏散困難

高層建筑豎向疏散路線長、疏散時間長。尤其是一部分高層建筑中有老人、病人、殘疾人及兒童，這些人行動能力差，自救能力弱，并且在疏散過程，較容易發生踩踏事故，使得疏散更加困難。

3.火災救援困難

受消防設施及器材條件限制，高層地上建筑結構火災撲救較為困難，常見問題有消防用水量與建筑所能提供的水量不匹配，建筑過高導致消防云梯的舉高能力不足等。

（二）地下工程

地下工程與地上建筑在發生火災時特點不同，其破壞性較大。主要體現在以下幾個方面：

1.高溫的危害

若發生火災，由于地下工程的密封性能較好，出入口相對較少，房間內的熱量不容易輸出，從而導致環境溫度非常高。發生火災時房間的溫度可達到800～900℃，火源附近的溫度會更高，甚至可達到1000℃以上。混凝土在高溫的長時間作用下受材料性能的影響，容易發生爆裂，從而導致結構變形、脆性破壞甚至倒塌，極易導致人員傷亡。

2.缺氧和中毒

地下工程通往外側的門窗洞口通常相對較少，通風、排煙條件較差。因此，一旦發生火災，大量煙霧不容易排出，滯留在室內，易導致人員窒息或中毒死亡。

3.火災蔓延快

煙氣在管道和樓梯等處的豎向擴散速度是水平擴散的3～5倍，若火勢得不到有效控制，火災的蔓延速度會非常快。此外，地下工程中的一些結構、設備等由于與地面大氣直接相連，可能會成為火災蔓延的主要路徑，包括管道、樓梯間、風道等。

4.疏散困難

地下工程火災具有能見度低、逃生困難等特點。地下工程照明、通風條件差，火災煙氣多，疏散時行走方向是由下至上垂直進行，與地上建筑相反，上行過程比下行過程消耗的體力更多，這就會降低疏散速度。同時，因為由下至上的疏散路線與煙氣自然流動、熱風流動的方向一致，故危險性很高，人員疏散困難很大。

5.火災救援困難

①由于地下工程建筑的特性，外部救援人員難以了解內部火災情況;②地下工程火災煙氣蔓延速度很快，影響范圍廣，所以救援人員難以確定火源的真正位置;③救援隊伍的救援路線與內部人員的疏散路線相反，路線沖突會影響救援速度;④在地下工程的火災救援中，無法使用地面建筑消防的設備和工具，且與地上建筑火災救援相比，救援人員需佩戴更多種類的防護救援器材，負重更大，救援困難。

對比地上高層建筑與地下工程的火災特點，地下工程火災危害性比地上高層更嚴重，因此在避難空間、通道的防火設計上要充分考慮兩者特點進行性能化防火設計。

二、避難空間作用與類型

（一）避難空間作用

不管是避難層，還是避難通道，都是在臨時火災危害中可以安全等待救援的一個避難空間，設置目的是在解決在火災發生時，由于疏散口數量少或是疏散距離過長等導致的逃生困難問題。火災安全疏散體系一般分為兩種，一種是脫離性疏散，另一種是臨時性疏散。發生火災時，人員僅通過建筑物內的走廊和緊急出口就能到安全區域的即為脫離性疏散;人員先轉移到避難空間，然后再轉移到安全區域的為臨時性疏散。因此，就臨時性疏散而言，最重要的是疏散路線和避難空間。

（二）避難空間類型

1.地上建筑避難空間

對于建筑高度超過100m的公共超高層建筑，按照消防安全的相關要求，在建筑設計時要有避難層。避難層根據建筑結構形式的不同主要分為以下幾種：①開放式避難層，即避難層的四周沒有任何的圍護，多數設置在平屋頂、建筑頂層;②半開放式避難層，該類避難層的四周設有防護墻，高度不低于1.2m，并在上部開設窗戶和固定的金屬百葉窗;③封閉式避難層，圍護構件均采用耐火的防護墻，并設有獨立的空調以及防排煙系統。

2.地下工程避難空間

地下工程避難空間受地下工程主體面積、形狀、交通、防火防煙分區、疏散路徑等因素影響，主要分為四類：①獨立式，避難空間通常建在地下建筑主體外，與主體通過通道或較小的連接面進行連接，可位于主體的上層、下層、外圍;②環廊式，避難空間呈環狀，使用空間充分，可以多向疏散，增加逃生機會，缺點是占建筑工程的面積大（如果地下建筑面積較小，可設在建筑的邊側位置，不占用建筑面積），其安全性不如獨立式;③貫穿式，避難空間貫穿建筑的結構主體，使用空間分成多個部分，安全性更高;④分散式，避難空間通常與交通設施分散布置，人員進入避難空間方便。

三、地上地下避難空間防火設計要求對比與策略

在避難空間的設計上，我國從避難時間、避難空間的面積、避難空間位置的確定、避難空間結構的耐火隔熱要求、信息傳遞這幾個部分進行規范化。但由于地上地下結構、布置、火災特點等的巨大差異，在規范上有一些不同。例如，《建筑設計防火規范》中強調了避難層出口的重要性，規定了避難層設置的高度以及避難層位置的選擇應該滿足的要求，從滅火救援場地地面到第一個避難層（間）的樓地面之間的高度應≤50m，兩個相鄰的避難層（間）之間的高度也應≤50m。而《人民防空工程設計防火規范》規定了不同位置處的避難走道通往地面出口的個數。

關于空間使用方面，《建筑設計防火規范》對于可同時用作設備房的避難空間，給出了避難層內所放設備的禁止類型、設備管道安裝要求及管道與設備間的門的開口方向與要求。而《人民防空工程設計防火規范》則是對避難空間的裝修材料及家具做出了要求，避難走道在沒有火源的條件下，對其裝修材料燃燒性能等級的要求為A級，內部裝修和家具做到非燃化。

在空氣處理、照明方面，《人民防空工程設計防火規范》中表明，為了防止著火產生的煙氣進入避難空間，應在避難空間設有單獨的空氣處理系統，以及向其他區域排風的裝置。對防火要求的地下工程，對其避難空間的要求是在避難空間的入口處設有明顯的長期標志，并設有帶指示方向的熒光涂料或是照明標識在建筑主要通道和疏散口之間的地面上，作為提醒。《建筑設計防火規范》中規定，必須要在從避難層（間）進入樓梯間的入口、通向避難層（間）的疏散樓梯出口處設置有明顯的指示標志，同時也規定在避難層應設有可直接對外開啟的乙級防火外窗，或是有其他獨立的機械防煙措施。

此外，盡管兩者都對圍護構件耐火極限、照明、信息傳遞、空氣處理等提出了要求，但基于地上地下火災特點，仍能看到一些設計要求的不足，改進措施如下：

對于高層建筑，尤其是50～100m的高層，應擴大避難空間設置范圍;要考慮本地區消防部門的火災控制能力和建筑防火設計的承受能力，合理設置避難空間位置;避難層與設備層應合理設計，很多火災案例表明將避難層與設備層設置在一起是存在問題的。

對于地下工程避難空間，要更多地考慮疏散方式單一所引發的避難時間及構件耐火極限、空氣處理等問題。從科學技術入手，改善空間內的空氣、飲水、照明，提高圍護結構的耐火極限。

四、結語

總之，對于地下工程與高層建筑而言避難空間的消防安全問題是一個至關重要的問題，直接影響著人民的生命財產安全，因此要做好避難空間的設計與使用。

參考文獻：

[1]GB50098-2009 人民防空工程設計防火規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，2009.

[2]GB50016-2014（2018年版） 建筑設計防火規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部，2018.