地下車(chē)庫(kù)停車(chē)占位對(duì)人員安全疏散影響的消防性能化設(shè)計(jì)研究

易嘉

上海朗詩(shī)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司 上海 200092

引言

《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50067-2014）》第6.0.6條條文說(shuō)明指出：地下汽車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)是空間大、人員少，可參照丁類(lèi)廠房，人員的自由疏散速度（不受阻擋的情況下）取1m/s，一般能在1min之內(nèi)到達(dá)安全出口。但是汽車(chē)庫(kù)內(nèi)的停車(chē)具有一定的隨機(jī)性，如果車(chē)位停放有車(chē)輛，則人員疏散必須繞開(kāi)車(chē)輛，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)主觀判定的直線疏散路線將會(huì)加長(zhǎng)，特別是當(dāng)疏散路線總長(zhǎng)度接近最遠(yuǎn)疏散距離上限時(shí)，如果僅從最不利點(diǎn)的無(wú)遮擋疏散路線測(cè)算，則疏散行走的距離將超過(guò)規(guī)范要求的上限，此情況下是否具有消防安全風(fēng)險(xiǎn)？是否需要調(diào)整防火分區(qū)邊界？國(guó)家規(guī)范并未給出明確的規(guī)定，只有部分地方的消防技術(shù)措施有表述。

《江蘇省建設(shè)工程施工圖審查技術(shù)問(wèn)答（2013年）》第三章3.5-2條指出，設(shè)置自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)時(shí)，地下停車(chē)庫(kù)人員的疏散距離不超過(guò)60m，該距離的計(jì)算應(yīng)避開(kāi)墻體、復(fù)式停車(chē)庫(kù)的車(chē)架等固定障礙物。

《浙江省消防技術(shù)規(guī)范難點(diǎn)問(wèn)題操作技術(shù)指南（2020版）》第四章4.1.22條指出，地下車(chē)庫(kù)內(nèi)最遠(yuǎn)疏散距離的計(jì)算不必考慮車(chē)輛對(duì)路線的阻擋，但應(yīng)考慮實(shí)體墻、機(jī)械師停車(chē)裝置等障礙物對(duì)路線的阻擋。

從上述相關(guān)規(guī)定可以看出，除了機(jī)械停車(chē)架、結(jié)構(gòu)柱、墻等實(shí)體構(gòu)件外，一般的觀點(diǎn)認(rèn)為，疏散路線可以不考慮自走停車(chē)位的影響[1]。

1 工程概況

該項(xiàng)目位于江蘇省南通市，地下一層為機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)庫(kù)及設(shè)備機(jī)房，地下室地面標(biāo)高為-6.000m，局部地面標(biāo)高為-6.700m，室外場(chǎng)地標(biāo)高為-0.700m，總建筑面積為4000m2，總停車(chē)數(shù)位90輛，共3個(gè)防火分區(qū)，設(shè)置4個(gè)人員安全疏散樓梯間，其中2個(gè)為設(shè)備用房專用單向疏散口，另2個(gè)為地下車(chē)庫(kù)安全疏散口（可供人員自由選擇）。全地下室均設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，最不利點(diǎn)的人員安全疏散最長(zhǎng)距離為59m≤60m（上限）。各防火分區(qū)的建筑功能、面積、平面布置及最不利疏散路線如圖1所示：

圖1 江蘇南通某小區(qū)地下車(chē)庫(kù)平面圖、防火分區(qū)及安全疏散設(shè)計(jì)圖

2 停車(chē)位對(duì)安全疏散的影響分析

2.1 基礎(chǔ)模型的參數(shù)設(shè)置

在進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)之前，首先要在Pathfinder中建立消防分析的基礎(chǔ)模型，該模型包括了各種情況下的共性基礎(chǔ)信息和參數(shù)，共性的基礎(chǔ)信息包括：地下室各房間邊界、結(jié)構(gòu)墻柱等固定障礙物、各房間的單向疏散門(mén)，疏散樓梯間的安全出口及隨機(jī)生成的地下車(chē)庫(kù)停留人員。共性參數(shù)設(shè)置如下。

2.1.1 為避免疏散路徑單一、疏散時(shí)間過(guò)短，全地下室的人員數(shù)量擬定為105人。其中：汽車(chē)庫(kù)人員按照1人/輛車(chē)，共計(jì)約90人，各種設(shè)備機(jī)房合計(jì)約15人，按照隨機(jī)分配平面定位及初始行走方向的方式分散布置到地下車(chē)庫(kù)的通道、機(jī)房和停車(chē)位區(qū)域。當(dāng)在某些停車(chē)位布置停放有車(chē)輛時(shí)，該停車(chē)位的人員將手動(dòng)平移出最近的周邊區(qū)域，以保證總?cè)藬?shù)不變。

2.1.2 人員參數(shù)和疏散行為參數(shù)設(shè)置，包括：人體身高1.80m，肩膀?qū)挾?5cm，行走速度為勻速1m/s，不區(qū)分可選疏散出口的優(yōu)先級(jí)，嚴(yán)格按照單向門(mén)的疏散方向行走，不采用電梯和自動(dòng)扶梯疏散（僅通過(guò)樓梯間疏散）。

2.1.3 含有高差的房間之間，當(dāng)用樓梯連接時(shí)單向疏散的設(shè)置，同時(shí)設(shè)置樓梯平臺(tái)兩端的門(mén)的朝向同一方向單向開(kāi)啟，避免房間內(nèi)因?yàn)榉块g周邊的門(mén)的開(kāi)啟方向均向內(nèi)而導(dǎo)致“人員受困”無(wú)法疏散。

2.2 不同的停車(chē)占位方式對(duì)安全疏散的影響

以下分6種情況分析停車(chē)占位對(duì)安全疏散的影響，在Pathfinder中，通過(guò)將停車(chē)占位建模為“房間（Room）”，然后再對(duì)該房間執(zhí)行“刪除”操作，即可將停車(chē)占位區(qū)域變?yōu)槿藛T不可通行的固定障礙物（行車(chē)道仍舊保持暢通），疏散時(shí)間均以s（秒）來(lái)計(jì)算[2]。

3 完全不考慮停車(chē)占位

此情況下，除了受到結(jié)構(gòu)柱、房間邊界的限制外，人員自由流動(dòng)，按照初始運(yùn)動(dòng)方向和所在位置選擇較近的安全出口，總疏散時(shí)間為60s，與規(guī)范中不大于1min的概念設(shè)計(jì)要求一致。

3.1 完全不考慮停車(chē)占位，且疏散時(shí)間計(jì)算至首層室外疏散場(chǎng)地-0.700m標(biāo)高

此情況下，車(chē)庫(kù)平面內(nèi)的疏散時(shí)間60s不變，增加了從-6.000m的地下室經(jīng)過(guò)樓梯間到達(dá)首層室外地面的時(shí)間約48s，即總疏散時(shí)間接近108s，超過(guò)規(guī)范的1min的限值。但按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016-2014（2018年版）》第2.1.14條術(shù)語(yǔ)，安全出口是指供人員安全疏散用的樓梯間和室外樓梯的出入口或直通室內(nèi)外安全區(qū)域的出口，即到達(dá)地下封閉樓梯間的門(mén)可認(rèn)為到達(dá)了安全出口，人員已經(jīng)安全，原則上可以不考慮樓梯間內(nèi)部的行走時(shí)間。因此，本情況僅用于對(duì)比疏散至地下樓梯間門(mén)口的相關(guān)參數(shù)。

3.2 防火分區(qū)的疏散出口附近區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位

如圖1中的區(qū)域“①”，在汽車(chē)庫(kù)的北側(cè)疏散口和中部疏散口附近停放機(jī)動(dòng)車(chē)，試圖“阻擋”人員直線移動(dòng)到疏散門(mén)。此情況下，總疏散時(shí)間為62s，比完全不考慮停車(chē)占位多2s，說(shuō)明在疏散口附近設(shè)置停車(chē)占位屬于相對(duì)不利的情況。原因分析：人員在長(zhǎng)距離奔波到疏散口附近時(shí)，以為會(huì)輕易找到疏散出口，但由于疏散出口附近出現(xiàn)了遮擋直線通行的停車(chē)占位，使得人員不得不增加額外的時(shí)間來(lái)尋找附近的疏散門(mén)，雖然僅比無(wú)停車(chē)占位多了2s，但是在煙火彌漫的緊急情況下，2s鐘的時(shí)間很可能決定了一個(gè)人能否逃出生天。

3.3 兩個(gè)安全出口之間設(shè)置停車(chē)占位

如圖1中的區(qū)域“②”，在中部和北側(cè)兩個(gè)疏散門(mén)之間設(shè)置停車(chē)占位，試圖阻擋人員選擇直線距離最近的安全出口，轉(zhuǎn)而被迫選擇無(wú)停車(chē)占位的同側(cè)的安全出口。此情況下，總疏散時(shí)間為50s，比完全不考慮停車(chē)占位少10s，說(shuō)明中部區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位對(duì)于人員的安全疏散反而起到了有利的作用。原因分析：類(lèi)似于城市道路交叉口用于分流不同車(chē)輛行進(jìn)方向的導(dǎo)向島的“渠化”作用，在汽車(chē)庫(kù)中部設(shè)置停車(chē)占位，相當(dāng)于強(qiáng)制將人員局部“渠化”到特定的疏散方向上，避免因?yàn)榛艁y中誤判安全出口位置而長(zhǎng)途折返[3]。

3.4 防火分區(qū)的最不利疏散路徑經(jīng)過(guò)區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位

如圖1中的區(qū)域“③”，在主觀判斷的最不利疏散路線經(jīng)過(guò)的區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位，試圖令身處最不利點(diǎn)的人員行走距離超過(guò)設(shè)計(jì)極限距離60m，從而延緩疏散時(shí)間。此情況下，總疏散時(shí)間為63s，比完全不考慮停車(chē)占位多3s，說(shuō)明在最不利疏散路線上設(shè)置停車(chē)占位屬于最不利的情況。原因分析：本模擬計(jì)算的人員的行走速度為勻速1m/s，不考慮加速奔跑的情況，因此，當(dāng)最不利疏散路線上設(shè)有固定障礙物時(shí)，位于最不利點(diǎn)的人員繞開(kāi)障礙物的實(shí)際行走距離是明確增長(zhǎng)了，進(jìn)而導(dǎo)致疏散時(shí)間相應(yīng)增加。

考慮到最不利點(diǎn)的判定往往與設(shè)計(jì)人員的工程經(jīng)驗(yàn)有較大關(guān)系，當(dāng)防火分區(qū)數(shù)量較少、房間平面位置關(guān)系簡(jiǎn)單時(shí)比較容易判別，但是當(dāng)防火分區(qū)數(shù)量多，房間功能復(fù)雜時(shí)，就不容易判別。如果遇到復(fù)雜情況，筆者的建議是進(jìn)行消防性能化分析，找出最不利點(diǎn)，具體的分析方法并不復(fù)雜，只需在某個(gè)防火分區(qū)的邊界角點(diǎn)均布置疏散人員，然后單獨(dú)對(duì)該防火分區(qū)進(jìn)行安全疏散模擬，采用默認(rèn)的系統(tǒng)參數(shù)即可（因?yàn)楸容^的是相對(duì)最不利點(diǎn)，與疏散時(shí)間的絕對(duì)數(shù)值關(guān)系不大），模擬疏散計(jì)算完成后，通過(guò)疏散模擬視頻回放，觀察哪個(gè)角點(diǎn)的人員最后到達(dá)安全出口，再與主觀判定的設(shè)計(jì)疏散路線圖比對(duì)，則可判定該角點(diǎn)是否為最不利點(diǎn)。

3.5 汽車(chē)庫(kù)內(nèi)停滿機(jī)動(dòng)車(chē)，人員重新隨機(jī)分配

按照?qǐng)D1中的停車(chē)位滿布機(jī)動(dòng)車(chē)，試圖迫使人員僅能通過(guò)行車(chē)道疏散。此情況下，總疏散時(shí)間為56s，比完全不考慮停車(chē)占位少4s，介于在中部區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位（50s）和完全不考慮停車(chē)占位（60s）之間。原因分析：地下車(chē)庫(kù)停滿車(chē)時(shí)，與僅在中部設(shè)置停車(chē)占位相似，本質(zhì)上也是一種“渠化”人流的做法，但是“渠化”的有利作用不是無(wú)限增大的，當(dāng)停車(chē)數(shù)量超過(guò)一定限度后，人員繞行、折返的不利作用就增大，進(jìn)而削弱“渠化”的效果，導(dǎo)致疏散時(shí)間加長(zhǎng)。

此情況與前述部分設(shè)置停車(chē)占位的差別還體現(xiàn)在人員位置需重新隨機(jī)分配，因?yàn)橥M車(chē)，所以在完全無(wú)車(chē)情況下隨機(jī)分配的人員位置大部分都位于停車(chē)位上，如果每個(gè)人員都進(jìn)行手動(dòng)移位調(diào)整，則隨機(jī)性減弱偏多。故需要在設(shè)置完所有的停車(chē)占位之后，重新隨機(jī)分配人員位置（總?cè)藬?shù)不變），以提高模擬計(jì)算的可靠性。

3.6 設(shè)備用房的安全疏散

本工程地源機(jī)房、消防水泵房等設(shè)備用房的經(jīng)常停留人員很少，一般考慮5~10人，不超過(guò)15人。從模擬計(jì)算中可以看出，由于設(shè)置了單向疏散門(mén)，設(shè)備用房的人員很快便能疏散到相鄰防火分區(qū)或者直通室外的安全出口，對(duì)總疏散時(shí)間的影響微乎其微[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

從以上分析看出，停車(chē)占位對(duì)于人員疏散的影響是存在的，且隨停車(chē)占位的不同區(qū)域和所占面積大小不同而不同，與完全不考慮停車(chē)占位的常規(guī)疏散時(shí)間相比，停車(chē)占位對(duì)于疏散時(shí)間的影響在±5s之間，相當(dāng)于上下浮動(dòng)8.3%，若考慮到大型地下室的復(fù)雜情況，停車(chē)占位對(duì)于疏散時(shí)間的影響可能達(dá)到約10%，說(shuō)明在實(shí)際工程中當(dāng)遇到最不利疏散路線的長(zhǎng)度達(dá)到或接近規(guī)范上限時(shí)，應(yīng)考慮停車(chē)占位的不利影響，防火分區(qū)的調(diào)整原則建議如下：

當(dāng)在防火分區(qū)的疏散出口附近區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位的可能性較大時(shí)，人員需臨時(shí)避障，建議調(diào)整防火分區(qū)邊界，縮短最不利疏散距離2~3m；當(dāng)在防火分區(qū)的最不利疏散路徑經(jīng)過(guò)區(qū)域設(shè)置停車(chē)占位的可能性較大時(shí)，人員行走距離明確增加，建議調(diào)整防火分區(qū)邊界，縮短最不利疏散距離3~4m；其他情況可不作處理。