大型商业建筑防火设计研究与实践

大型商业建筑防火设计研究与实践通过分析大型商业建筑消防设计中面临的防火分区、人员硫散、灭火救援和商业空间利用等方面的问题，提出了“分隔内庭”的概念，阐述了使用平移式天窗解决大型商业建筑消防设计难题和水平疏散的消防设计理念，并通过中国工程实例，验证其可行性和合理性。

1前言

现代商业建筑正朝着大型化、中庭化、多功能化方向发展，集餐饮、娱乐、旅游、居住、金融、文化、艺术等消费功能于一体，形成综合优美、舒适、愉快的购物环境，并成为城市景观的新气象。现代大型商业建筑的建筑规模和空间形态与普通商业建筑的差别很大。建筑面积从几万平方米到几十万平方米，是一个组织精密、结构复杂、形态丰富的建筑综合体，既要达到人流及物流通畅、交通与疏散结合等基本要求，还要满足未来不同业态的需求，为开发商带来最大的出租和出售回报。由于建筑面积规模庞大，聚散人员众多，周边和内部交通组织复杂以及商品密集形成的超常规的火灾荷载，设备用电频繁等各种因素，使大型商业建筑的防火设计遇到许多新的难题。如何确保大型商业建筑设计的安全性能，不仅是学术探讨的理论课题，也是急待解决的现实问题。

2大型商业建筑消防设计中面临的问题

传统的防火设计隔火措施是在受限空间燃烧试验及其火灾经验统计的基础上确立起来的，将其运用到大型商业建筑中，会与建筑的使用功能产生突出的矛盾。从近年来的大型商业建筑消防设计情况来看，建设、设计和消防部门在执行现行《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称“高规，' ）、《建筑设计防火规范》（以下简称“建规” ）和《商店建筑设计规范》时，常遇到以下问题。

2.1如何分隔P9 火分区

商业中庭要求视觉上尽量通透，采用防火墙分隔不利于使用; 采用水幕代替联片的防火墙时，防火分区的分隔长度达几十米到上百米，水量的供应和排放都访防科争省扶术2007年9月第26卷第5期是难以解决的工程问题;由此似乎选用防火卷帘最为合适。但大面积防火卷帘的使用常出现很多问题，如卷帘产品和施工质量以及日常维护保养难以有效保证; 卷帘箱的缝隙、导轨及卷帘下部常常因受热而变形，导致卷帘无法下落; 防火卷帘下方堆放货物、杂品等也可能使卷帘不能正常下落; 防火卷帘受火焰作用向受火面凸出，出现较大的缝隙，失去阻火隔烟作用; 面积较大时控制系统和电源系统也往往不能保证在火灾中全部卷帘关闭。这些都极大地降低了防火卷帘的防火效能，加大了建筑的火灾危险性。此外，使用防火卷帘势必影响整个建筑的结构与空间效果，从而对商场运营产生不良影响。

2.2如何实施人员疏散

人员安全疏散是一个极其复杂的过程，其行为受到人员心理素质、文化背

景、教育程度、生活习惯、身体状态等综合因素的影响，非常难以量化，尤其在外界环境急剧变化的时候，人员的疏散行为更是呈现模糊性、不确定性和随机性等复杂系统特性。大型商业建筑“体量大、跨度大”，位于建筑中部的疏散楼梯在首层往往不能直通室外，从而无法为人员疏散提供有效的安全通道。另外，若在中庭处设置防火卷帘，则等于阻断了人员逃生最直接的线路，原来通畅的公共走道和开阔的中庭空间被众多的卷帘分隔，人们无法找到原路，无法通过中庭看到发生的事情，这在一定程度上造成人员被卷帘围困的恐慌感。

2.3如何有效开展灭火救援行动

消防设计不仅仅是对照规范进行设计的问题，同时还应考虑实际火灾状态下如何有利于人员逃生以及如何有利于消防人员进行灭火救援的问题。对于大型商场中心火灾，消防人员无法深人扑救火灾。而设置防火卷帘分隔时，防火卷帘下降后，相当于中庭处于全封闭状态，消防队员无法直接寻找到起火点后迅速从中庭进攻扑灭火势。中庭虽然是消防车进人停留的开阔场地，但如无法保证上部烟气能顺利排出而积聚大量烟气时，高温的烟气不仅会使扑救人员窒息，还有会使轻钢顶棚构架坍塌的危险，对扑救人员和疏散人员的安全都造成极大的隐患。

2.4如何有效设置商业空间

商业运营时，不同业态的商家要求不同规模的营业面积和交易展示界面，往往与防火规范规定的水平分区面积不相符。如果按防火规范的要求分隔大空间商场，往往影响商业业态的布局，制约商业的运作。在安全出口宽度计算时，按照现行规范计算的结果通常高于建设和设计单位的心理承受能力和经验值，为了满足计算结果需要，各单位对《商店建筑设计规范》的营业厅面积算法的理解不同，常采取扣除自动扶梯等辅助建筑面积和选用营业厅比例下限等做法。另外，传统的人员安全疏散模式都是通过疏散楼梯这一垂直疏散方式进行的，按“建规” 计算得出的商业建筑疏散总宽度对于大型商业建筑而言是一个庞大的数字，满足规范即意味着空间中密布楼梯间，将大大减少商业空间，采购流线也无法组织流畅。

3水平疏散的防火设计理念与平移式天窗工作原理

3.1 大型商业建筑水平疏散的人员安全疏散理念

大型商业建筑体量大、跨度大，如图1 所示，可分为若干个市场单元，市场单元之间的阴影区定义为“分隔内庭”，可以按照“室外区域”进行考虑。大型商业建筑内部发生火灾时，通常来说，火灾发生区域或者受到火灾危险威胁的人群是通过建筑物内部的疏散楼梯这一垂直疏散方式进行的，而水平疏散则允许人员从市场单元之间的连廊，穿过“分隔内庭”进人到周边的市场单元，这样疏散的人流更大、效率更高。

(4) 边界应设置自动喷水灭火系统，以使燃烧处于

3.2 平移式天窗内庭的设计要点

由于大型商业建筑的空间高、热量散失快，温升慢，不会产生轰燃和堆物连续以热辐射为主要形式的燃烧。火灾中的主要危害是烟气的扩散和蔓延，必须加强对烟气的有效控制和处理，保持相应的防烟分区，加大建筑物上部烟气的排放能力，因此关于“分隔内庭”

存在如下设计要求:

(1)在火灾情况下可自由排烟;

(2)保留足够宽度的隔离带，使燃烧物不连续;

(3)人员疏散留下足够的通道;

可控制范围甚至直接将其扑灭。市场单元间内庭采用可开启平移式天窗是有效的解决方法。为了解决火灾通过“分隔内庭” 和连廊向水平和垂直方向的蔓延问题，可以采取下列措施:

(1 ) 将“分隔内庭”采光顶棚设计成一组可以平行

移动完全打开的天窗，完全开启时间不大于45s。可开启天窗平移时可将天窗完整的移至屋顶其他位置，形成“分隔内庭”，顶部为敞开的混凝土洞口。

(2)平移式天窗不仅与消防联动，还考虑温控、手动控制，从而保证在停电、消防报警失效等最不利情况下都能在火灾初期将所有“分隔内庭” 的天窗打开。

(3 ) “分隔内庭”和连接市场单元的连廊采用不燃材料。

(4)“分隔内庭”设置混凝土实体栏板，高1.1 m ,与大于3m宽的外廊形成天然的防火挑檐。

(5)连廊上设置自动喷水灭火系统，连廊两端设置挡烟垂壁。

3. 3 使用平移式天窗解决大型商业建筑的消防设计

难题平移式天窗的使用，使大型商业建筑的“分隔内庭”在火灾状态下可完全打开，解决了火灾通过“分隔内庭”和连廊向水平和垂直方向的蔓延问题，支持了水平疏散的人员安全疏散形式的合理性，大型商业建筑的消防设计难题得到了有效解决。可以有效保护人员生命安全，即保证建筑的使用人员能够在火灾环境变危险之前安全疏散; 降低财产损失，即防止火灾大规模蔓延，或造成结构垮塌; 保证消防队员的安全，即在合理的时间内消防队员能够在一个相对安全的火场条件下进场扑救。具体来说具有如下优势:

(1) “分隔内庭”开启后等同于室外，则无需采用防火卷帘作为隔断。当“分隔内庭”两侧栏板构造达到防火挑檐和挡烟栏板的要求，且中庭宽度达到一定距离