摘要：大型商业综合体建筑属于城市中的人口密集场所，人流复杂，系统复杂，其防火设计难度大。文章结合工程实例，根据该商业综合体的防火设计存在的问题及难点，在分析现有消防设计的基础上，利用消防安全工程学原理，采用性能化的设计方法，提出了防火设计优化措施，并验证了其有效性和合理性，可供类似商业综合体的防火设计提供参考。
关键词：商业综合体建筑；设计规范；防火优化设计；技术措施
近年来，随着我国市场经济的快速发展，城市规模的不断扩大，传统商业建筑在功能和形式上发生了巨大的变化，各地市相继建成了一定数量的大型商业广场。这些商业广场的建筑规模大，功能复杂、人员密集、火灾危险性大，设计难度高。其防火设计要从全局出发，统筹兼顾，结合各地标准要求，针对大型商业综合体的特点进行优化设计，做到安全适用、技术先进、经济合理，防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，为广大群众营造更好的生活购物空间。本文以某大型商业综合体为例，分析讨论存在的消防设计问题并提出具体解决措施。
1 工程概况
某商业综合体由购物中心、写字楼及地下车库等组成，地下2层，地上35层，建筑高度136.50m，建筑设计使用年限50y，耐火等级为一级。购物中心内设一条“U”字型的室内步行街，步行街的功能为商铺、餐饮，共3层；位于“U”字步行街内侧的商业部分位于整个建筑的北侧，包含百货楼、影城、KTV娱乐、儿童活动中心等业态，共5层；“U”字步行街东侧设有对外的1拖2商铺，共2层，南侧、西侧设有对外的分层商铺，共2层。裙楼上设有2座高层塔楼，功能为写字楼。
2 消防设计存在的问题
2.1 室内步行街的防火设计问题
目前，商业综合体采用室内步行街的设计理念在国内外得到广泛应用，室内步行街担负着串联各店铺的作用，为了保证其使用功能，确保空间的连贯和完整性，步行街与两侧的精品店之间通常不划分防火分区。但该区域的建筑面积往往远超规范规定的每个防火分区的最大允许建筑面积，给消防设计带来难题。
本工程的室内步行街长约320m，宽9～15m，高15.9m，由若干开口和回廊组成，两侧为小型精品店铺。若按照普通商业进行设计，则需要在步行街内设置大量的实体墙、防火门和防火卷帘等防火分隔构件，不但影响其正常的商业使用功能，难以实现特定的采光需求、空间效果及构造需求，而且在步行街主动线上进行防火分隔不利于人员的疏散。同时，由于建筑平面尺寸较大，部分疏散楼梯在首层不能直通室外，而是设置在步行街内，因此对步行街的防火设计提出了更高的要求。
《建筑设计防火规范》GB50016－2006［8］和《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005年版）均未明确规定室内步行街的防火设计，为了适应工程建设的现实需要，《建筑设计防火规范》GB50016－2014首次补充了有顶商业步行街两侧利用该步行街进行安全疏散时的防火要求。“新建规”将多年来性能化防火设计的经验纳入规范，它的实施为有顶步行街的设计提供了规范依据。本项目存在的问题拟采用有顶步行街的方式解决，但规范对有顶步行街的部分具体实施方法并未明确，如采用耐火完整性不低于1.00h的非隔热性防火玻璃墙进行防火分隔的具体做法，而且规范要求“步行街的长度不宜大于300m”，本项目步行街长约320m，为了确保该项目的消防安全，对其开展防火设计优化研究。
2.2 IMAX影厅的面积超规问题
标准的IMAX银幕长22m、高16m，银幕尺寸较大，同时为了满足良好的视听效果，IMAX影厅建筑面积一般都大于400m2。而为了提高建筑的使用效率，影院通常设在建筑顶层，因此IMAX影厅大多设在4层或4层以上。这样就超出了规范的要求。因为不管是《高层民用建筑设计防火规范》GB50045－95（2005年版），还是《建筑设计防火规范》GB50016－2014，都要求4层及以上楼层的观众厅建筑面积不宜大于400m2。但是，若按不超过400m2进行防火分隔，将难以满足IMAX影厅的特殊使用功能。本项目的电影院也设在4层，IMAX影厅面积约为640m2，需要进行防火设计优化处理。
3 防火设计优化
3.1 室内步行街的防火设计
对于大型商业综合体的室内步行街在消防设计中存在的上述问题，目前常用的做法是采用“亚安全区”的设计理念，提出一系列加强措施，同时通过性能化评估的方法对其火灾危险性进行定量分析，并采用火灾动力学及人员疏散模拟软件进行数值模拟，通过模拟结论判断是否能够达到合理的消防安全水平。
也就是说，商业综合体的店铺采用防火墙和防火门等分隔构件使之成为独立的“防火单元”，即使店铺内部发生火灾，设置的自动喷水灭火系统和机械排烟系统发挥作用，可将火势及产生的烟气控制在该店铺内，不会影响室内步行街。而室内步行街内仅用作人员通行，火灾荷载小，发生火灾的可能性小，同时在该区域内设置自动灭火系统和排烟系统，可进一步确保控制火灾和保障人员安全疏散。通过采取上述措施，使室内步行街成为相对安全的“亚安全区”。
基于以上设计理念，结合实际情况，本项目提出了以下防火设计优化措施，并采用数值模拟方法进行分析论证。
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（1）防火分隔
精品店与室内步行街公共区之间采用耐火极限不低于1.0h的C类防火玻璃进行防火分隔，并应满足下列要求（相关参数根据实验结果确定）：
①防火玻璃的高度不宜大于4.m；
②店铺的店招采用不燃材料，布置在防火玻璃的外侧；
③玻璃的上檐至楼板处采用不燃材料封堵，玻璃之间（除可开启的玻璃门外）的缝隙采用防火胶封堵；
④设置独立的自动喷水系统对防火玻璃进行冷却保护。
百货商场、主力店等其他大型商业空间与室内步行街之间采用防火墙进行分隔，划分为独立的防火分区。由于人员通行需要必要的开口可采用特级防火卷帘，但每个防火分区与步行街连通开口处的卷帘总宽度不应超过10m。
（2）安全疏散
针对步行街首层任一点到达室外安全地点的步行距离大于60m的情况，在疏散路线上设避难走道确保步行街内任一点到避难走道的步行距离不大于60m。对于部分不能直通室外而需要通过步行街疏散的疏散楼梯，在首层通向步行街的疏散走道两侧应采用实体墙，耐火极限不应低于2.00h。
（3）其他优化措施
为防止移动可燃物发生火灾，步行街内设置自动跟踪定位射流灭火系统。各层回廊内均设置火灾探测器，净空高度大于12.0m的空间采用红外光束感烟探测器。步行街顶部按8.1×105m3/h的排烟量设置机械排烟系统，并设置手动和遥控开启的自然排烟窗作为机械排烟失效时的辅助自然排烟。商业区设置消防应急广播、消防应急照明与集中控制型疏散指示系统。其中，疏散指示系统应具备火灾时优化疏散路径的功能；疏散走道的地面最低水平照度提高至不应低于3.0Lx，持续供电时间提高至不应小于60min。
（4）数值模拟
为了实现人员安全疏散的目标，需要比较TASET与TRSET。其中，TASET为火灾从发生到发展至威胁人员安全的时间，通过火灾动力学模拟软件FDS计算得到；TRSET为人员从火灾发生到疏散至安全区域所需时间，通过式（1）计算得到，其中ts由人员疏散模拟软件Path Finder或FDS+Evac计算得到。如果TASET＞TRSET，认为建筑内的人员能够安全疏散。
TRSET=tb+tc+1。5×ts。（1）
式中，tb为探测预警时间，s；tc为人员响应时间，s；ts为疏散行动时间，s。
数值模拟工况考虑了自动灭火系统和机械排烟系统二者均有效、仅其一有效、二者均失效的4种情况，本工程共设计了47个火灾场景、12个疏散场景，火源设置在各层步行街的主力店、精品店、公共区内，根据各功能区域的可燃物类型，并参考国内外典型可燃物的火灾试验数据作为分析基础，步行街公共区及沿街商铺设计为火灾增长系数α=0.04689kW/s2的t2火，电影院放映厅设计为火灾增长系数α=0.0244kW/s2的t2火，通过美国国家标准技术研究院开发的计算机应用软件DETACT－T2模型确定各火灾场景下的最大热释放速率，步行街公共区为4.0MW，沿街商铺为9MW，电影院为8.8MW。在进行疏散模拟时，假设部分场景中火源附近疏散通道被封堵，以考虑最不利的情况。
而当自动灭火系统或机械排烟系统失效时，对于部分火灾场景，可用疏散时间明显减少。如某火源位于3层电玩城，在自动灭火系统和机械排烟系统均失效时，火势及烟气没有得到有效的控制，在322s时刻，区域内3层电玩城内疏散楼梯口附近2m高度处温度已上升至60℃以上；在1035s时刻，CO浓度上升至375mg/m3以上；293s时刻，能见度降至10m以下，即在293s时，该区域已达到危险状态。
3.2 IMAX影厅的防火设计
影院按不大于2000m2划分防火分区，再将各观众厅用耐火极限不低于3.0h的实体隔墙和甲级防火门进行分隔。影院装修除应满足《电影院建筑设计规范》JGJ－2008的相关要求外，影院部分的座椅材料还应采用阻燃且燃烧产物无毒或低毒的材料。大于400m2的观众厅固定座位数不应大于400座，并设置不少于3个疏散出口。影院设置不少于一部独立的直通室外的疏散楼梯，并确保影院范围内应有不少于2处的楼梯通至屋面。每个观众厅划分为独立的防烟分区，设置机械排烟和补风系统，排烟量按90m3/（m2·h）和13次/h的较大值确定，补风量不小于排烟量的50%。各观众厅设置自动喷水灭火系统，喷水强度提高至8L/（min·m2），并采用快速响应喷头，大于400m2的观众厅内设置自动跟踪定位射流灭火系统。
4 结论
大型商业建筑消防设计是建筑消防设计中的重大课题，必须结合实际，融合规范要求，采用性能化消防安全设计的新思维。针对本商业综合体防火设计存在的主要问题，本文主要提出室内步行街作为人员流动的空间，火灾荷载小，而步行街两侧的精品店可燃荷载密度较大，通过采取可靠的防火分隔措施和消防设施，将步行街区域设计为“亚安全区”、将精品店设计为“防火单元”是可行的。对于大于400的影厅，设计足够疏散出口、疏散楼梯、灭火系统和排烟系统，并做好防火分隔、控制装修材料耐火等级的条件下，可以有效的控制火灾规模、保证人员安全疏散。
参考文献：
[1]靳向斌.大型商业综合体防火设计探讨[J].河南城建学院学报，2012，21（2）：25-28
[2]曹顺学.某大型商业综合体性能化防火设计探讨[J].消防科学与技术，2014（11）：1287-1289
论文作者:谭煜智
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/17
标签：步行街论文; 火灾论文; 综合体论文; 商业论文; 排烟论文; 室内论文; 人员论文; 《基层建设》2016年13期论文;