商业建筑特殊消防设计评估探讨

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摘要：随着城市建设规划的发展，造成地上商业土地资源紧缺，为缓解商业土地资源的不利形势，国内采取将商业建筑向地下延伸和开发的方式，目前该类建筑的主要类型有下沉式商业街、下沉式广场的商业配套用房、城市地下交通型商业配套用房。

关键词：下沉式；消防评估；火灾风险；人员疏散

一、概述

相比下沉式商业建筑而言，地下商业建筑可能更被大众所熟知，但是与下沉式广场相连的还是地下商业配套用房、地下轨道交通服务设施及配套用房等，下沉式商业建筑和地下商业建筑最大的区别在于它与自然环境是相接触的，可利用自然通风和采光，也可以通过设置大型坡道加强与地面交通的联系，借助有利的空间设计发展不同类型的户外活动，解决了完全地下商业建筑所面临的消防难题，同时也提高了建筑舒适度，增强了建筑的方位感，有利于人员的疏散和引导，降低火灾危险性和扑救难度。下沉式商业的规划建设，加强了对土地资源的开发利用，但目前国内的规范并没有针对此类情况进行规定，因此，需要借鉴境外标准的相关条例以及对已有案例的经验借鉴来辅助完成此类建筑的特殊消防设计评估。

二、下沉式商业建筑消防设计难点

针对位于成都市某下沉式广场遇到的消防设计难题，整理得出以下结论：第一，建筑地块临近大道180m范围内，地面不得修建任何建筑物；第二，建筑物出地面高度不得超过1m；第三，地下商业建筑面积不小于130000m2且不大于162000m2；第四，绿地率不能低于75%。受上述规划条件限制，因地下商业体量较大，按传统的地下室设计出的地下商业建筑无法达到和地上建筑相当的自然采光和自然通风条件，需全部采用机械排烟措施，火灾危险性较大，对消防救援及人员疏散不利。地下商业划分的防火分区面积较小，每个防火分区所拥有的出地面的疏散楼梯的数量、电梯及管井较多，无法满足现有规划条件[4]。

三、下沉式商业火灾风险评估

（一）下沉式商业建筑火灾特点

下沉式商业建筑规模较大、空间结构复杂，此类功能复杂的大型商业往往会吸引大量的消费者，从而导致建筑人员密度较大，业态分布混杂，火灾隐患大大增加，根据造成火灾风险的原因，大致包括以下几个方面：1.起火因素较多下沉式商业规模较大，建筑结构复杂，内部功能划分多而杂，不同的商业分区商品种类繁多，局部区域还附带有餐饮、纺织品、化妆品以及配电室等，除此之外，室内装修材料一般以塑料、木头和橡胶制品为主，这些都有一定的安全隐患。2.建筑结构复杂下沉式商业建筑结构较为复杂，在满足商业建筑需求的同时，也为了迎合消费者其他娱乐的需求，在空间布局上设计了一些其他不同类型的活动场所，但这样的设计方案增加了建筑的火灾荷载，而且火灾蔓延路径增多。由于建筑结构的复杂程度和功能的增多，火灾发展的不确定性因素会明显增多。3.日常管理困难相比地上建筑，下沉式商业建筑在兼顾商业用地的同时，还增加了下沉式广场以及其他类型的活动场所，功能复杂，人员密度要比地上商业大，人为起火因素较多，日常管理人员的不专业、消费者自身消防安全意识差以及一些娱乐设施操作不当都会导致较大的火灾风险[1-3]。

（二）下沉式商业人员安全疏散评估分析

对于人员安全疏散的评估主要考虑疏散宽度、疏散方式、疏散距离和安全区域的设定，一般大型商业建筑面积都是几万平方米，所以建筑内部疏散楼梯和安全出口的设定比较困难，人员安全疏散面临的问题主要包括以下几个方面：1.人员疏散距离下沉式商业规模较大，平均单层面积都在上万平方米，内部空间也大，且功能划分复杂，若疏散楼梯和安全出口不能合理布置，商城内部发生火灾时，人员安全疏散距离不能得到有效保障。2.建筑结构复杂下沉式商业建筑结构较为复杂，在满足商业需求的同时，为了迎合消费者其他需求，设计了一些不同类型的户外活动场所，且空间大，内部结构复杂，绝大多数顾客对商场内部通道不够熟悉，一旦发生火灾，人员很难有序快速地疏散到安全区域。3.人员密度较大相比地上建筑，下沉式商业建筑在兼顾商业用地的同时，还增加了下沉式广场以及其他类型的活动场所，人员密度增大，地面存在高度差，如果发生火灾很容易造成疏散人员的堵塞。而且下沉式商业建筑的消防车道与地面存在一定的高度差，还会使人员安全疏散方式和路径变得复杂，相比地上建筑，方位感较差，容易造成较大的消防隐患。4.安全区域划定对于下沉式商业建筑，消防车道和下沉广场均可作为安全区域，所以即使是临近室外的房间着火，也要保证烟气能及时排出，不会对下沉式广场及疏散区域的人员安全造成影响，但烟气排到室外后受到环境风的影响会蔓延开来，所以人员暂时疏散到安全区域，经短暂停留后应尽快疏散至地面层或者生态公园层，以降低火灾风险[2]。

四、下沉式商业特殊消防设计评估

随着社会经济的发展，各类大型建筑也在不断的规划建设，由于建筑类型和功能划分的多样性，导致火灾发生的因素各不相同，建筑结构越复杂，火灾发生后可能造成的人员伤亡和财产损失越是无法预估，无外乎是局部消防设计未达到要求或者是未对火灾风险进行评估，设计方案不保守、消防安全管理体系有较大漏洞、建筑消防设施维保没有定期检查以及火灾扑救的自救能力存在缺失。对于以上消防设计存在的消防安全隐患，需对建筑开展消防安全评估工作，一般建筑的特殊消防设计评估流程大致为：工作组在评估的前期会组建一个消防安全评估小组，展开相关工作时，小组成员先要对项目建设的地理位置进行考察，同时对周围环境以及建筑结构和功能有一定的了解，最后再对评估项目的消防设计图纸进行深度剖解和分析，包括建筑图、建筑装饰图、消防各专业图纸。参照现行的消防法律法规和相应的消防技术条款，逐项检查项目建筑是否符合相关条款的要求，对已有的设计方案提出整改措施，然后再通过火灾模化的方法，运用消防工程学的计算机模拟手段，搜集评估对象可能存在的火灾风险，对火灾发展、人员安全疏散、建筑的结构性能和耐火保护设计进行定量分析，并按照最不利条件设置各项参数，根据人体耐受极限判据进行火灾场景模拟，分析烟气流动情况，验证设计方案的可行性，并结合相似案例展开调研，进一步优化原有的消防设计方案。循环以上步骤，直至达到建筑安全目标，最后通过反复调整确定的消防安全评估方案，出具最终的消防设计安全评估报告，评估报告包括以下内容：项目概况、消防评估检查的依据、防火设计方案、防火设计难点、评估中发现的问题、数值模拟评估、评估的结论、设计图纸、消防设计报告以及数值模拟分析报告，在参加完消防安全评估专家论证会后，根据专家意见，修改最终设计方案并通过审查后予以确认执行。

（一）评估资料的准备

用于消防评估的设计方案，一是要满足建筑的使用功能、空间条件、主要业态分布、建筑环境和业主的期望，二是要符合法律法规的要求，若工程无法解决的消防问题，满足下列情形之一的项目可采用性能化设计评估的方法：（1）超出现行国家消防技术标准的适用范围；（2）按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足项目特殊使用功能的情况。

（二）确定安全设计目标

评估小组在确定项目的消防安全设计目标时，首先要明确相关规范的相关要求、建筑投资方对于建筑的期望和业主的要求。一般的性能化设计要达成安全总目标，包括：（1）保证评估对象内部人员安全以及消防救援人员的生命安全；（2）在火灾发展阶段要能够保证建筑结构和构件的耐火性，能在一段时间之内不会发生结构的破坏，或者不造成连续坍塌的后果；（3）保证评估对象内部的财产安全，除起火部位外，尽可能地控制火势不发生蔓延，以免造成起火点周围其他财产的损失；（4）火灾发生后仍能保证建筑内部分系统工作运行的连续性，对建筑内经营和其他生产活动造成的影响降到最小，从而控制火灾的蔓延，保护建筑内的环境安全[5]。以上安全设计目标中，内部人员和救援人员的生命安全是必须要满足的，所以我们的消防设计方案必须是在保证人员安全的前提下进行其他的修改和完善，所以在进行性能化消防设计评估时，我们采用的是性能化人员疏散评估方法，以保证建筑内人员能够安全疏散完毕为目标，来进行定量的安全数值模拟评估[5]。

（三）数值模拟判定标准

在保证建筑总的安全目标后，还需要分别确定建筑的功能目标、建筑性能目标和性能判定标准。为保证建筑起火后内部人员能够安全疏散，就需要保证除起火房间外，其他区域不受火灾的危害，这样起火房间外人员将不受毒性气体和热辐射的侵害，不同类型建筑其性能判定标准基本相同，一般以地面上方2m的水平位置温度保持在60℃以下，能见度维持在10m以上，以建筑内CO浓度不超过500ppm定为人员安全疏散的性能判定标准。最后则是通过以上安全评估的设计方案和数值模拟结果提出消防安全对策措施，通过综合考虑特殊消防设计和数值模拟结果得出评估结论[5]。

五、结论

第一，在建筑性能化评估工作中，我们首先应该从整体把握建筑的安全目标，然后找出需要做特殊消防论证的区域，通过建筑自身的结构和功能、境外规范的相关规定以及借助与评估对象相类似案例作出对应区域的特殊消防设计，然后对有特殊消防设计的区域进行数值模拟评估，并查阅相关资料确定该区域数值评估参数的取值，合理设置各项参数，通过分析模拟结果来判定设计方案的可行性。数值模拟过程也是一个不断修订、不断完善设计方案的过程，数值模拟主要是针对原设计进行原方案的模拟，再通过原模拟提出修改意见，反复修订，直到达到人员能够安全疏散的标准，确定最终方案，通过模拟结果对比，下沉式商业相对完全地下建筑来说，在设计方案以及消防安全问题上有所缓解，最后再通过专家的评审意见作出相应的整改和修订。第二，下沉式商业与外界环境是相连的，消防车道与地面之间存在高差，通过模拟结果分析，火灾发生时人员疏散至安全区域后，还需进一步向上疏散至地面层或者生态公园层，为保障各建筑之间互不影响其结构和使用功能，在地上商业建筑的相关规定的基础上，建议适当增宽各建筑之间的安全距离，使得人员能够疏散至安全区以及在车道等待救援时，保障消防车在车道上的通行能力，同时为人员在车道上等待向上疏散时的短暂停留提供相对较长的安全时间，保障下沉地面上人员能够向上安全疏散至地面层。第三，通过比较下沉式和地下商业的模拟结果，下沉式商业的防火设计在很大程度上能保证人员的安全疏散以及阻止火灾蔓延，由于与外界环境相通的缘故，烟气能及时排至见天区域，并为消防救援提供有利的环境。但在评估过程中仍要针对此类特殊建筑的消防设计难点，提出可靠的消防安全策略及有效的加强措施。在日常运营中要加强管理，严格控制火灾荷载，按照规范维护保养消防设施设备，同时应确保各疏散门、疏散通道和安全出口的畅通。第四，针对下沉式商业建筑存在的防火设计难点，根据建筑的使用功能以及设计的特殊性，提出了与之相对应的消防安全策略，通过对防火设计的安全性进行定性与定量的合理分析，以保护建筑内部人员的生命安全、减少建筑内部财产损失、提供可靠的安全疏散环境和有利的灭火救援环境等为消防安全目标。

参考文献：

[1]张蔷.大型商业综合体的安全疏散与消防安全评估探讨[J].今日消防,2021,06(06):103-104.

[2]闫洁.某大型商业综合体建筑安全疏散性能化消防设计探析[J].武警学院学报,2013,29(06):42-45.

[3]杜叶青.地下下沉商业街设计[J].现代装饰(理论),2014(02):10.

[4]GB50016-2014建筑设计防火规范[S].中华人民共和国住房和城乡建设部,2018.

[5]李胜利,李孝斌.FDS火灾数值模拟[M].北京:化学工业出版社,2019:214-229.

作者：李百毅 史杨华 胡锦东 李昊航 宋晓勇 林鹏 单位：西南交通大学 四川省建设工程消防和勘察设计技术中心 四川省材科院消防科技有限公司 东南大学 四川消防总队 西南交通大学