某商業(yè)綜合樓改建工程消防性能化分析

董明華

（東莞公安消防支隊(duì)政治處，廣東　東莞）

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活需求不斷提高，為適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)人們的娛樂需求，提高商場(chǎng)功能的多樣化，往往需要在原有設(shè)計(jì)上對(duì)商業(yè)綜合體進(jìn)行改建。當(dāng)前商業(yè)綜合體一般通過性能化防火設(shè)計(jì)方法解決防火分區(qū)面積過大、疏散距離過程等問題，一旦改建需要論證改建工程對(duì)原性能化評(píng)估結(jié)論的影響。本文以某商業(yè)綜合體為研究對(duì)象，結(jié)合圖紙，依據(jù)相關(guān)消防技術(shù)規(guī)范，對(duì)其五層宴會(huì)廳改建成溜冰場(chǎng)的可行性進(jìn)行研究。依據(jù)消防安全設(shè)計(jì)原則，考慮火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和蔓延基本規(guī)律，針對(duì)改建后存在的建筑高度局部加高至8m，不能依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）進(jìn)行審核及其對(duì)原建筑設(shè)計(jì)的影響等問題，進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，并運(yùn)用火災(zāi)模擬軟件FDS 5.0和疏散軟件building EXODUS v4.0對(duì)火災(zāi)煙氣流動(dòng)和人員疏散進(jìn)行模擬，最后說明該改建工程的可行性。

關(guān)鍵詞：人員疏散；性能化消防設(shè)計(jì)；火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)；FDS

1　引言

近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展以及人們生活需求的不斷提高，集餐飲，購物，娛樂功能于一身的新興商業(yè)綜合體迅速崛起，由于其符合現(xiàn)代城市居民的消費(fèi)主張，迅速成為拉動(dòng)城市經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。目前商業(yè)綜合體由于其特殊使用功能的需要，存在防火分區(qū)面積過大、疏散距離過長(zhǎng)、部分疏散樓梯不能直通室外等問題，一般通過性能化防火設(shè)計(jì)方法論證分析，探討其消防解決方案^［1～3］。

在項(xiàng)目的性能化評(píng)估報(bào)告中，一般都會(huì)特別說明報(bào)告研究?jī)?nèi)容僅針對(duì)目前的建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、功能、人員密度火災(zāi)荷載及消防設(shè)施進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)及評(píng)估分析研究，一旦對(duì)原建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整，則原性能化評(píng)估報(bào)告不再適用。對(duì)于大型多功能商業(yè)綜合體，如若需對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行修改調(diào)整，導(dǎo)致其建筑結(jié)構(gòu)或功能用途發(fā)生改變，則針對(duì)改建后工程重新進(jìn)行性能化評(píng)估，分析論證模擬結(jié)果，確定改建工程是否可行是保證工程消防安全的途徑。

本文的研究對(duì)象為某商業(yè)綜合體，針對(duì)其設(shè)計(jì)中存在的防火分區(qū)面積過大、疏散距離過長(zhǎng)、部分疏散樓梯不能直通室外等問題已開展性能化評(píng)估，并召開了專家論證會(huì)，確定了該建筑的消防設(shè)計(jì)方案。

為適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)人們的娛樂需求，提高商場(chǎng)功能的多樣化，現(xiàn)該工程欲將五層中餐廳改為溜冰場(chǎng)。溜冰場(chǎng)對(duì)整體形象的提升和人氣的積聚等具良好的效果。但更改的設(shè)計(jì)方案即溜冰場(chǎng)本身是否安全，以及是否會(huì)對(duì)原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論造成影響都需進(jìn)一步研究探討，為了保證更改方案的消防安全，需重新對(duì)該工程進(jìn)行性能化評(píng)估。

2　項(xiàng)目概況

某商業(yè)綜合樓主體結(jié)構(gòu)為地上五層、地下一層（包括2座室外商鋪、室內(nèi)商業(yè)街商鋪及商場(chǎng)區(qū)域），主體原設(shè)計(jì)建筑高度為23.75m，改建后溜冰場(chǎng)局部高度加高到26.5m，總建筑面積為126438.6m²，地上建筑面積為94174.34m²、地下建筑面積為32264.3m²，效果圖如圖1所示。其中地下一層為Ⅰ類汽車庫及超市，地上一至五層商業(yè)部分包含百貨商場(chǎng)及商鋪，地上四層、五層設(shè)置營業(yè)性健身場(chǎng)所及娛樂放映場(chǎng)所。

3　存在的消防安全問題

某商業(yè)綜合體1號(hào)樓的設(shè)計(jì)中存在室內(nèi)步行街防火分區(qū)面積過大、部分影廳面積過大等不符合現(xiàn)行國家消防技術(shù)規(guī)范要求等問題，已通過性能化防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行論證解決^［4，5］。

為適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)人們的娛樂需求，提高商場(chǎng)功能的多樣化，現(xiàn)該工程欲將五層中餐廳改為溜冰場(chǎng)。溜冰場(chǎng)對(duì)整體形象的提升和人氣的積聚等具良好的效果但工程中由于將中餐廳改建成溜冰場(chǎng)，局部建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，另因溜冰運(yùn)動(dòng)的特殊性，在溜冰場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的人員都穿冰鞋增大了人員安全疏散的難度。由于冰上運(yùn)動(dòng)要求有足夠的活動(dòng)空間，溜冰場(chǎng)的真冰區(qū)域800m²建筑面積不符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）（以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》）第5.1.15條要求的每個(gè)廳、室的建筑面積不大于200m²的規(guī)定。

此外，還需對(duì)改建溜冰場(chǎng)后涉及的溜冰場(chǎng)本身是否安全、是否會(huì)對(duì)原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論造成影響、建筑高度超過24m依照《建規(guī)》要求設(shè)計(jì)是否可行等問題進(jìn)行分析，具體如下。

（1）溜冰場(chǎng)的防火設(shè)計(jì)方案。目前還未有規(guī)范對(duì)溜冰場(chǎng)的性質(zhì)和防火設(shè)計(jì)進(jìn)行規(guī)定，因此，需明確溜冰場(chǎng)的使用性質(zhì)，確定疏散人數(shù)和安全系數(shù)，從而進(jìn)一步確定其應(yīng)采取的防火設(shè)計(jì)方案，確保溜冰場(chǎng)本身的消防安全。

（2）溜冰場(chǎng)改建工程對(duì)原性能化設(shè)計(jì)的影響。原設(shè)計(jì)中餐廳為公眾聚集場(chǎng)所，其疏散人數(shù)按照可提供用餐座位數(shù)加服務(wù)人員并考慮一定安全系數(shù)進(jìn)行確定，而更改設(shè)計(jì)后的疏散設(shè)計(jì)是否合理需要根據(jù)溜冰場(chǎng)的性質(zhì)進(jìn)行確定。同時(shí)，由于五層疏散人數(shù)的變化，對(duì)整棟樓的必需安全疏散時(shí)間將產(chǎn)生影響，從而可能影響原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論。

（3）溜冰場(chǎng)局部高度超過24m的可行性。該建筑原設(shè)計(jì)高度23.75m，屬于低多層民用建筑，溜冰場(chǎng)位置原設(shè)計(jì)使用性質(zhì)為宴會(huì)廳，為滿足人們對(duì)運(yùn)動(dòng)、娛樂的更高需求，將原設(shè)計(jì)變更為溜冰場(chǎng)，同時(shí)為滿足溜冰場(chǎng)對(duì)層高的要求，溜冰場(chǎng)冰面上空鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部加高，高度達(dá)到26.5m，由于其高度超過24m，應(yīng)按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求設(shè)計(jì)，但如此會(huì)帶來整棟建筑消防設(shè)計(jì)的改變，使改建工程大大復(fù)雜化。是否可在不改變?cè)摻ㄖ性O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，局部加高溜冰場(chǎng)高度，需對(duì)其可行性進(jìn)行論證。

4　消防設(shè)計(jì)方案的可行性論證

4.1　溜冰場(chǎng)使用性質(zhì)的確定

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，人們生活水平的逐步提高，為滿足人們對(duì)運(yùn)動(dòng)、娛樂的更高需求，許多商業(yè)中心紛紛修建了室內(nèi)真冰溜冰場(chǎng)，這無疑豐富了人們的休閑娛樂生活，但也對(duì)商業(yè)中心的消防安全提出了更高的要求，但該類溜冰場(chǎng)主要用于娛樂和健身。

根據(jù)《中華人民共和國消防法》、《公共娛樂場(chǎng)所消防安全管理規(guī)定》（公安部第39號(hào)令）、《消防監(jiān)督檢查規(guī)定》（公安部第120號(hào)令）等對(duì)人員密集場(chǎng)所、公眾聚集場(chǎng)所及公共娛樂場(chǎng)所的定義對(duì)溜冰場(chǎng)的性質(zhì)進(jìn)行明確。

從相關(guān)規(guī)定的定義來看，溜冰場(chǎng)應(yīng)屬于營業(yè)性健身、休閑場(chǎng)所，即公共娛樂場(chǎng)所，但溜冰場(chǎng)面積的一半以上為冰面覆蓋，火災(zāi)荷載較小、相比改建前其火災(zāi)危險(xiǎn)性要更小，同時(shí)溜冰場(chǎng)具有相近于體育場(chǎng)館的使用性質(zhì)，因此，按公眾聚集場(chǎng)所對(duì)其進(jìn)行消防設(shè)計(jì)，并且由于其建筑特殊性，局部加高消防設(shè)計(jì)要求是可行的。目前在溜冰場(chǎng)設(shè)計(jì)方面采取的措施如下。

（1）溜冰場(chǎng)的輔助用房（教練室、換鞋室等）設(shè)置自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)及自然排煙系統(tǒng)。

（2）溜冰場(chǎng)的制冰設(shè)備房、空調(diào)機(jī)房設(shè)置自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，采用甲級(jí)防火門。

（3）溜冰場(chǎng)冰面上方設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，設(shè)3個(gè)排煙口，每個(gè)排煙口排煙量為3.14×104m³/h。

同時(shí)，要保證溜冰場(chǎng)本身的安全性，還需通過對(duì)改建工程進(jìn)行分析計(jì)算，將各火災(zāi)場(chǎng)景煙氣流動(dòng)模擬得到的可用安全疏散時(shí)間（ASET）與必需疏散時(shí)間（RSET）進(jìn)行比較，若可用安全疏散時(shí)間大于必需疏散時(shí)間，則溜冰場(chǎng)設(shè)計(jì)是安全的，反之，證明該設(shè)計(jì)無法保證人員安全疏散。

4.2　溜冰場(chǎng)設(shè)計(jì)對(duì)原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論的影響

原性能化設(shè)計(jì)中餐廳為公眾聚集場(chǎng)所，疏散人數(shù)依照《建規(guī)》第5.5.21條計(jì)算。改建成溜冰場(chǎng)后，其疏散人數(shù)必定發(fā)生改變，疏散人數(shù)的變化勢(shì)必造成的必需疏散時(shí)間（RSET）的改變。

因此，需對(duì)原性能化設(shè)計(jì)中疏散場(chǎng)景進(jìn)行重新模擬計(jì)算^［6，7］，即對(duì)改建后的工程重新建立模型，并設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景，將各火災(zāi)場(chǎng)景煙氣流動(dòng)模擬得到的可用安全疏散時(shí)間（ASET）與原性能化得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷更改設(shè)計(jì)對(duì)原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論的影響，若改建溜冰場(chǎng)后其模擬結(jié)果得到可用安全疏散時(shí)間大于必需疏散時(shí)間且大于或等于原性能化評(píng)估得到可用安全疏散時(shí)間，即可證明溜冰場(chǎng)設(shè)計(jì)對(duì)原性能化設(shè)計(jì)無影響，反之，則對(duì)原性能化設(shè)計(jì)有影響。

4.3　溜冰場(chǎng)局部加高的可行性

溜冰場(chǎng)部位原設(shè)計(jì)高度23.6m，為低多層民用建筑，依照《建規(guī)》進(jìn)行審核。為滿足溜冰場(chǎng)對(duì)層高的要求，溜冰場(chǎng)冰面上空鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了局部加高，高度達(dá)到26.5m，超過24m，應(yīng)依照《建規(guī)》進(jìn)行審核。但高度的變化會(huì)對(duì)火災(zāi)煙氣輸運(yùn)規(guī)律產(chǎn)生影響，本文通過設(shè)計(jì)同一區(qū)域不同高度的火災(zāi)場(chǎng)景，即改建前5.1m和改建溜冰場(chǎng)后8m的建筑高度，將煙氣流動(dòng)模擬得到的可用安全疏散時(shí)間（ASET）進(jìn)行比較，分析高度變化對(duì)可用安全疏散時(shí)間的影響，從而確定溜冰場(chǎng)局部加高對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性的影響，進(jìn)而確定依照《建規(guī)》審核的可行性。

4.4　初步解決方案

采用性能化的消防設(shè)計(jì)理念和方法對(duì)該改建工程進(jìn)行評(píng)估，通過對(duì)改建后溜冰場(chǎng)火災(zāi)危險(xiǎn)源、火災(zāi)煙氣流動(dòng)規(guī)律、疏散分析，結(jié)合現(xiàn)行國家規(guī)范及國外權(quán)威文獻(xiàn)資料，分析論證本項(xiàng)目各消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理性，提出對(duì)策方案，以保證項(xiàng)目消防安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

5.火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)及模擬分析

本項(xiàng)目在評(píng)估過程中采用通常的性能化判定目標(biāo)及判定標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景時(shí)包括火源的位置、火災(zāi)功率、火災(zāi)增長(zhǎng)系數(shù)、消防設(shè)施動(dòng)作情況等，最終設(shè)計(jì)得到的火災(zāi)場(chǎng)景情況如表1所示。之后使用FDS火災(zāi)動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)各個(gè)場(chǎng)景的火災(zāi)及煙氣發(fā)展蔓延情況進(jìn)行了模擬分析，結(jié)合判定標(biāo)準(zhǔn)可以得到可用安全疏散時(shí)間T_ASET。

6　人員疏散分析

6.1　改建工程的人員疏散分析

本建筑五層防火分區(qū)1的主使用性質(zhì)為溜冰場(chǎng)和商場(chǎng)，溜冰場(chǎng)真冰部分疏散人數(shù)按設(shè)計(jì)值確定，同時(shí)根據(jù)冰場(chǎng)人員管理規(guī)定，限制每名滑冰者陪同等候人數(shù)不大于1人，并考慮了一定的服務(wù)人員，確定溜冰場(chǎng)其他區(qū)域疏散人數(shù)；商場(chǎng)部分按《建規(guī)》5.3.17條規(guī)定計(jì)算出的各商業(yè)區(qū)域人數(shù)。疏散人數(shù)見表2。

報(bào)警時(shí)間T_A設(shè)為60s，考慮到溜冰場(chǎng)內(nèi)人員疏散時(shí)需要換鞋，將人員響應(yīng)時(shí)間設(shè)為120s，人員疏散行動(dòng)時(shí)間使用Building EXODUS模擬計(jì)算。

將本項(xiàng)目五層通過計(jì)算機(jī)人員疏散模擬軟件進(jìn)行計(jì)算得到的所需的安全疏散時(shí)間（T_RSET），與各火災(zāi)場(chǎng)景下的環(huán)境可提供安全時(shí)間（T_ASET）進(jìn)行比較，以判斷建筑五層內(nèi)人員疏散的安全性，如表3所示。

模擬結(jié)果顯示，火災(zāi)場(chǎng)景A，在自噴失效、排煙有效以及二者均失效的兩種情況下，必需疏散時(shí)間大于可用疏散時(shí)間，人員無法安全疏散。但綜合A、B兩個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景的模擬結(jié)果，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)中任何一種系統(tǒng)起效時(shí)，都能有效的延長(zhǎng)人員可利用疏散時(shí)間，兩者都失效的情況下導(dǎo)致必需安全疏散時(shí)間與可用安全疏散時(shí)間比較接近，安全余量較小。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)消防系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，以保證火災(zāi)時(shí)消防設(shè)施能有效啟動(dòng)。

6.2　改建工程對(duì)原疏散場(chǎng)景的影響

原設(shè)計(jì)中，宴會(huì)廳疏散人數(shù)按照座位數(shù)加上服務(wù)人員并考慮一定安全系數(shù)確定，確定為580人。更改為溜冰場(chǎng)后，冰面設(shè)計(jì)容納人數(shù)為280人，考慮一定的陪同人員和服務(wù)人員，將所需疏散人數(shù)確定為580人。而本區(qū)域五層防火分區(qū)1其他部分業(yè)態(tài)為商業(yè)，并未有改變，因此這部分疏散人數(shù)不變。從中可以看出，疏散人數(shù)未有變化，疏散路線的變化對(duì)疏散時(shí)間影響不大，不會(huì)影響原性能化評(píng)估結(jié)論。

7　結(jié)論

綜上所述，將商場(chǎng)五層宴會(huì)廳改建為溜冰場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案，經(jīng)論證得出以下結(jié)論。

（1）在當(dāng)前消防設(shè)施設(shè)計(jì)并有效啟動(dòng)情況下，能夠保證本身的人員安全疏散，即改建后建筑的安全性得到保證。

（2）由于設(shè)計(jì)方案的改變并未導(dǎo)致疏散人數(shù)的增加，疏散路線的變化對(duì)疏散時(shí)間影響很小，不影響原性能化設(shè)計(jì)結(jié)論。

（3）將火災(zāi)場(chǎng)景B中的B-1到B-4與B-9到B-12得到的可用疏散時(shí)間T_ASET進(jìn)行對(duì)比，B前者的可用疏散時(shí)間均大于后者，說明溜冰場(chǎng)局部高度的增加，增強(qiáng)了溜冰場(chǎng)上方空間的蓄煙能力，增加了可用安全疏散時(shí)間，降低了火災(zāi)危險(xiǎn)性，建議使用《建規(guī)》進(jìn)行建筑的審核和驗(yàn)收。

因此，將中餐廳改建為溜冰場(chǎng)的設(shè)計(jì)方案是可行的。

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