大型地下空間消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估案例分析

一、情景描述

某商務(wù)核心區(qū)(圖3-45-1)地下一層建筑面積約為102951m2，主要功能為：①人行交通系統(tǒng)。是聯(lián)系公共區(qū)與二級(jí)地塊的人行通道，為在地下車庫(kù)停車的使用者提供了清晰和便捷的快速通道，呈“井”字形分布于地塊內(nèi)。快速通道的凈寬度為14m，建筑面積約為52529m2，與各二級(jí)地塊均有出人口，行人可通過清晰的標(biāo)志系統(tǒng)找到相應(yīng)的樓座;②商業(yè)功能。包括品牌主力店、餐飲區(qū)、影劇院、超市等，建筑面積約為50422m2。商業(yè)西側(cè)室外設(shè)置有從南至北、完全開敞的下沉廣場(chǎng)，既為商業(yè)增加了室外景觀，又改善了采光通風(fēng)及疏散條件。為了滿足商業(yè)店鋪的有效布局，并解決商業(yè)疏散問題，在商業(yè)區(qū)域中間設(shè)置了南北長(zhǎng)約200m，東西寬度為14m的室內(nèi)步行街(圖3-45-2)，周圍的商業(yè)店鋪通過步行街進(jìn)行疏散，步行街設(shè)置有多個(gè)直通下沉廣場(chǎng)的出口，還設(shè)置有多部直通室外地坪的疏散樓梯。該建筑除室內(nèi)步行街的防火分區(qū)劃分、借用室內(nèi)步行街進(jìn)行疏散等問題以外，其他消防設(shè)計(jì)均滿足現(xiàn)行有關(guān)國(guó)家工程消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

在消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估中，通過隔離室內(nèi)步行街中的商業(yè)火災(zāi)荷載，限制室內(nèi)步行街內(nèi)部的火災(zāi)荷載，設(shè)置有效的火災(zāi)探測(cè)、自動(dòng)滅火、防排煙等消防措施，將步行街設(shè)置為“臨時(shí)安全區(qū)”，以解決步行街防火分區(qū)面積超大、借用步行街疏散等問題。與此同時(shí)，通過設(shè)置下沉廣場(chǎng)，引導(dǎo)步行街人員首先疏散至開闊的下沉廣場(chǎng)，有效解決地下商場(chǎng)疏散樓梯不足的問題。

二、案例說(shuō)明

本消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估案例包含或涉及下列內(nèi)容：

1)人員的耐受性指標(biāo)的選取。

2)煙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其量化指標(biāo)。

3)性能化設(shè)計(jì)評(píng)估對(duì)室內(nèi)步行街排煙的要求。

4)性能化設(shè)計(jì)評(píng)估對(duì)用于防火分隔的下沉廣場(chǎng)的要求。

三、關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)

(一)人員的耐受性指標(biāo)的選取

人員的耐受性指標(biāo)，是指計(jì)算危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間時(shí)應(yīng)考慮火災(zāi)時(shí)建筑物內(nèi)影響人員安全疏散的因素，包括煙氣層高度、熱輻射、對(duì)流熱、煙氣毒性和能見度。

這些因素可以通過對(duì)建筑內(nèi)特定的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行火災(zāi)與煙氣流動(dòng)的模擬得到。各因素應(yīng)按以下要求確定：

1)在疏散過程中，煙氣層應(yīng)始終保持在人群頭部以上一定高度，人在疏散時(shí)不必要從煙氣中穿過或受到熱煙氣流的輻射熱威脅。

2)人體對(duì)煙氣層等火災(zāi)環(huán)境的輻射熱的耐受極限為2.50kW/m2，即相當(dāng)于上部煙氣層的溫度約為180～200℃。

3)高溫空氣中的水分含量對(duì)人體的耐受能力有顯著影響。人體可以短時(shí)間承受100℃環(huán)境的對(duì)流熱，當(dāng)溫度低于60℃(水分飽和)時(shí)可以耐受大于30min。

4)火災(zāi)中的熱分解產(chǎn)物及其濃度與分布因燃燒材料、建筑空間特性和火災(zāi)規(guī)模等不同而有所區(qū)別。在設(shè)計(jì)和評(píng)估時(shí)，可簡(jiǎn)化為：如果空問內(nèi)煙氣的光密度不大于0.10D/m，則視為各種毒性燃燒產(chǎn)物的濃度在30min內(nèi)達(dá)不到人體的耐受極限，通常以一氧化碳的濃度為主要定量判定指標(biāo)。在設(shè)計(jì)與評(píng)估中，應(yīng)根據(jù)空間高度與大小以及可能的疏散時(shí)間來(lái)確定該光密度的大小。

5)能見度的定量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)的空間高度和面積大小確定。對(duì)于小空間，能見度指標(biāo)取5m;對(duì)于大空間，能見度指標(biāo)取10m。

(二)煙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其量化指標(biāo)

煙控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)目標(biāo)是：

1)為人員疏散提供一個(gè)相對(duì)安全的區(qū)域，保證在疏散過程中不會(huì)受到火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣的傷害。

2)為消防救援提供一個(gè)救援和展開滅火作業(yè)的安全通道和區(qū)域，免受火災(zāi)的影響。

3)及時(shí)排除火災(zāi)中產(chǎn)生的大量熱量，減少對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損傷。

在性能化的煙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，排煙量一般采用以下三種方法之一進(jìn)行計(jì)算：

1)排煙量大于火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣量。

2)排煙量等于火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣量，且煙層的高度要大于一個(gè)臨界高度，即保證人員安全的

高度。

3)排煙量小于火災(zāi)時(shí)產(chǎn)生的煙氣量，但是煙層的高度下降到臨界高度時(shí)，人員已經(jīng)疏散完畢。由于煙控系統(tǒng)的目的是防止人員受到火災(zāi)煙氣的影響，因此煙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)使煙層維持在距離地面一定的高度以上，這個(gè)高度又稱為臨界煙層高度。臨界煙層的計(jì)算見式(3-45-1)。

Hd=1.6+0.1(Hc-h)(3-45-1)

式中Hd——煙層距離疏散地面的臨界高度;

Hc——空間頂棚距離火源位置的高度;

h——疏散地面高于火源位置的高度。

三者的空間關(guān)系如圖3-45-3所示。

火災(zāi)中煙氣運(yùn)動(dòng)的一般現(xiàn)象是：燃燒產(chǎn)生熱煙氣，這些熱煙氣上升并在火焰上方形成煙羽流。煙羽流在上升的過程中不斷卷吸空氣，因此隨著高度的增加煙羽流水平斷面的直徑和質(zhì)量流量逐漸增加。這些熱煙氣在屋頂形成一個(gè)熱煙層，并隨著煙氣的聚集，煙層高度逐漸下降。另外，對(duì)于空間形狀復(fù)雜或情況特殊的排煙設(shè)計(jì)需要進(jìn)行煙氣運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬分析。

(三)性能化設(shè)計(jì)評(píng)估對(duì)室內(nèi)步行街排煙的要求

步行街頂棚設(shè)置自然排煙設(shè)施，自然排煙口的有效面積不應(yīng)小于其地面面積的25%。

(四)性能化設(shè)計(jì)評(píng)估對(duì)用于防火分隔的下沉廣場(chǎng)的要求

1)不同防火分區(qū)通向下沉廣場(chǎng)等室外開敞空間的安全出口，其最近邊緣之間的水平距離不應(yīng)小于13m。室外開敞空問除用于人員疏散外不得用于其他商業(yè)或可能導(dǎo)致火災(zāi)蔓延的用途，其中用于疏散的凈面積不應(yīng)小于169m2。

2)下沉廣場(chǎng)等室外開敞空間內(nèi)應(yīng)設(shè)置不少于1部直通地面的疏散樓梯。當(dāng)連接下沉廣場(chǎng)的防火分區(qū)需利用下沉廣場(chǎng)進(jìn)行疏散時(shí)，疏散樓梯的總凈寬度不應(yīng)小于任一防火分區(qū)通向室外開敞空間的設(shè)計(jì)疏散總凈寬度。

3)確需設(shè)置防風(fēng)雨篷時(shí)，防風(fēng)雨篷不應(yīng)完全封閉，四周開口部位應(yīng)均勻布置，開口的面積不應(yīng)小于室外開敞空間地面面積的25%，開口高度不應(yīng)小于1m;開口設(shè)置百葉時(shí)，百葉的有效排煙面積可按百葉通風(fēng)口面積的60%計(jì)算。

四、注意事項(xiàng)

(一)快速通道區(qū)域

為了提高通道使用的便利性，局部設(shè)置一些簡(jiǎn)易商業(yè)設(shè)施，單個(gè)店鋪的面積不超過80m2。商業(yè)設(shè)施的設(shè)置增加了通道區(qū)域的火災(zāi)危險(xiǎn)性，因此雖然不劃分防火分區(qū)，但是為了減少通道區(qū)內(nèi)的火災(zāi)荷載，應(yīng)限制店鋪的面積，如將店鋪面積控制在整個(gè)通道面積的6%以內(nèi)。另外，還應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)計(jì)防排煙系統(tǒng)，自動(dòng)探測(cè)報(bào)警及噴淋滅火等消防設(shè)施。

(二)步行街區(qū)域

步行街作為地下商業(yè)區(qū)域重要的疏散路徑，應(yīng)確保其在火災(zāi)時(shí)的安全性。因此，為了減少步行街通道的火災(zāi)危險(xiǎn)性，通道區(qū)域僅作為人流交通場(chǎng)所，不作為商業(yè)用途場(chǎng)所。

(三)商業(yè)區(qū)域

地下商業(yè)的主要火災(zāi)危險(xiǎn)來(lái)源于步行街兩側(cè)的營(yíng)業(yè)廳、餐飲區(qū)、電影院等。這些不同經(jīng)營(yíng)類型的商業(yè)區(qū)域之間應(yīng)進(jìn)行有效的防火分隔。為了安全疏散，連接樓梯間的疏散走道應(yīng)采用耐火極限不小于1.OOh的實(shí)體墻進(jìn)行分隔。作為人員疏散的主要出口的下沉廣場(chǎng)，應(yīng)設(shè)置不少于1個(gè)直通地坪的疏散樓梯，總凈寬度不應(yīng)小于相鄰最大防火分區(qū)通向下沉廣場(chǎng)等室外開敞空間的計(jì)算疏散總凈寬度。

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