既有建筑改造利用下沉庭院疏散消防安全性研究

作者簡介：

周峰（1989— ），男，漢族，湖北襄陽人，本科，研究方向：特殊消防設計、消防設計咨詢。

摘要：既有建筑改造中多個防火分區利用同一下沉庭院疏散時，無法嚴格參照現行規范中關于下沉式廣場的要求改造調整。本文從提高既有建筑消防安全性能角度，對下沉庭院采取措施，如合理地開口布置、限制蓋下回廊凈深、疏散設計調整等，并結合具體的工程案例借助FDS作出了進一步研究分析，以期為相似的工程提供經驗借鑒。

關鍵詞：既有建筑改造；下沉庭院；疏散；FDS

引言

對于地下既有建筑而言，下沉庭院可為地下建筑疏散減輕較大壓力，但在建筑改造過程中若下沉庭院統一依照現行標準執行，建造難度、成本均可能是較大挑戰，因此應從提升其消防安全性能的角度來采取合理措施^[1]。

一、既有建筑下沉庭院消防設計

現行《建筑設計防火規范（2018年版）》（GB 50016—2014）第6412條對下沉式廣場用作防火分隔時提出了相應要求，當涉及到僅利用下沉庭院疏散時，該條關于下沉式廣場的要求無法完全覆蓋，主要體現在以下兩方面。

下沉庭院僅用作疏散時頂板開口尺寸如何明確無規定。若依照不小于13m×13m的要求設置，僅開口區域地面面積已經達到不小于169m2。但對于既有地下空間改造，往往受限于建筑原有結構而出現空間較為局促，提供此種大面積范圍的下沉庭院區域可能存在困難。

下沉庭院開口周圍的回廊凈深如何控制無明確規定。地下面向下沉庭院的外墻與下沉庭院頂板開口邊緣之間的間距影響著火災煙氣的蓄積及排除^[2]，該間距控制在何種范圍對人員安全疏散影響較小，需要深入分析。

在既有建筑改造過程中確需利用下沉庭院疏散時，從提高既有建筑防火性能的角度采取措施，確保下沉庭院區域安全性能盡可能接近于架空層等半室外敞開空間^[3]，以提高人員在下沉庭院區域疏散時的安全性^[4]。

筆者將通過具體的既有建筑改造工程案例對下沉庭院消防設計進行研究，并進一步運用火災動力學模擬軟件FDS進行數值模擬驗算。

二、既有建筑利用下沉庭院疏散案例

（一）工程概況

某商業改造提升項目是在原商場基礎上進行的內部布局重新調整、地下室外擴、外立面拆改、四層屋面加建及五層上部夾層拆除等。下面分析改造后建筑地下2層地上5層。

（二）工程分析及消防設計方案

該項目地下一層商業防火分區B1-6、商業防火分區B1-7部分出口無法直通室外，需要先疏散至與下沉庭院連接的回廊，而部分回廊凈深過長（最遠點距開口邊緣長度接近43m），將其及下沉庭院定義為室外安全區存在疑問，如圖1所示。

從提高回廊及下沉庭院區域排煙排熱條件、減少人員在有頂回廊區域的行走距離、降低商鋪等功能區域對回廊影響的角度，主要采取以下措施以提升人員疏散的條件，如圖2、圖3所示。

下沉庭院范圍內的頂板增加2處開口，開口尺寸均為21m×465m^[5]。回廊區域部分位置上方為一層空調機房，利用一層空調機房多余空間開設對外開口，具體為對應范圍內的回廊頂板開設尺寸為31m×29m的開口，空調機房外墻開設尺寸為385m×53m的對外開口。增設前述開口后，下沉庭院及回廊區域開口面積比例占該區域地面面積可達到25%。回廊區域取消吊頂，凈高升至57m，提升回廊區域的通風條件及蓄煙空間。取消商業防火分區B1-5、B1-7商鋪開向回廊區域的開口，杜絕商鋪火災對下沉庭院的影響。商業防火分區B1-6開向回廊區域的門向下沉庭院方向移動，形成一段長度約3m的走道，以減小開向回廊的疏散門至下沉式庭院樓梯、頂板開口的距離（另一短回廊也同時移動疏散門）。面向回廊區域的門全部調整為甲級防火門。回廊區域、下沉庭院處不得布置任何可燃物及阻礙人員疏散的設施，并采用不燃材料裝修。

在采取上述措施后，利用數值模擬方式分析回廊自身的排煙排熱情況，即考慮當商鋪功能區火災煙氣蔓延進入該回廊后，回廊區域是否具備可供人員通行的條件。

（三）數值模型建構及工況設計

1.數值模型建立

采用FDS軟件進行煙氣模擬研究，設定火源位于建筑地下一層防火分區B1-6內與室外走道連通的門廳附近，考慮商鋪發生火災時煙氣蔓延進入回廊及下沉庭院后，其是否具備可供人員通行的條件。

2.工況設計

設定下沉庭院周圍商鋪發生火災，共設立2個工況進行計算分析，詳見表1。

（四）結果分析

從模擬結果可以看出，商鋪發生火災后煙氣較快下沉至清晰高度以下，由于火災場景考慮門廳處的門處于開啟狀態，煙氣快速通過門廳處開口蔓延至回廊區域，然后從回廊區域頂板開口直接排入大氣或繼續蔓延至下沉庭院，工況一、二均顯示火災煙氣溫度、煙氣濃度或清晰度、CO濃度變化不大，均在人員可接受限值內，對人員安全疏散影響不大，如圖4、圖5所示。

結語

針對既有建筑改造需利用下沉庭院進行疏散時，不可一味依照下沉式廣場的相關的參數要求進行設計，考慮到既有建筑自身的先天建筑結構條件，并從改造經濟性角度出發，應采取消防措施確保下沉庭院能夠作為人員疏散的安全區。本文針對下沉庭院作為疏散使用時提出了相應的消防設計要求，并結合工程案例進行了具體的研究分析，研究結果表明。第一，既有建筑改造時有條件情況下，下沉庭院開口應盡量依照下沉式廣場設計。第二，受既有建筑條件限制，下沉庭院頂板開口設計依照開口總面積占下沉庭院區域地面面積的25%時，下沉庭院內排煙排熱效果相對較好，可供人員過渡、停留或疏散。第三，下沉庭院非開口部位即回廊內任一點距開口距離不超過15m時，下沉庭院內火災煙氣不至于在頂板下方蓄積，并可相對較好地控制開口布置的均勻度。第四，下沉庭院作為人員安全疏散的安全區，應避免疏散樓梯受周圍影響，疏散樓梯應布置于下沉庭院開口處保持完全敞開。第五，從人員安全疏散角度出發，為減少人員在下沉庭院的駐留集聚，建議控制下沉庭院區域任一點距疏散樓梯距離不超過30m。參考文獻

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