高层医院厂房建筑安全疏散系统设计

高层医院厂房建筑安全疏散系统设计

一、医院火灾隐患仍然浚难近年来，中国医院火灾频发，发生了多起恶性火灾。2005年12月15日,吉林辽源中心医院发生特大火灾,造成重大人员伤亡和财产损失,给全社会敲响“警钟”。同时在各地消防部门的监督检查中发现,医院火灾隐患仍然触目惊心,出现防火门形同虚设,疏散通道堵塞等现象。陈家强少将在其撰写的关于辽源医院火灾的论文中指出,根据对火灾事故的具体调查,其主要启示除了要加强监督管理力度,充分调动人的主观能动作用外,更强调指出,加强医院防火硬件设备建设,提高建筑物的耐火性能,完整有效的防火预警系统,是预防和减少医院火灾的根本保证。二、安全疏散困难高层医院建筑同时具备高层建筑与医疗建筑的共同特征,同时也由于其使用群体的特殊性,呈现较为特殊的火灾危险性。高层医院建筑一般而言高度大,层数多,人员集中,来医院看病、住院的人,每天都川流不息,陪护或探望者也络绎不绝,另外医院中还有大量的医护管理和科研人员,人员庞杂,将使火灾时的安全疏散产生很大困难。高层医院病房楼与普通高层建筑相比,其楼内人员多为体弱病残人员,大多行动不便。即使建筑内部疏散通道畅通,防排烟设施以及自动排水灭火系统完善,发生火灾时,相当部分患者必须在医护人员保护帮助下才能进行疏散,病残人员不仅在生理上存在缺陷,心理也较为脆弱,在遇到紧急情况时更易出现心理和行为的异常,增大了疏散与救援的难度,因此,其允许疏散时间就要比一般高层建筑的允许疏散时间要长,从而在防火设计方面产生差异。三、安全性、信赖感高层医院建筑是患者治疗、修养的主要场所,安全性、信赖感是其最基本的要求。安全疏散和避难设计攸关人员生命安全,要求高,难度大,无疑是高层医院建筑防火设计中的重点和难点。1、疏散阶段的计算在设计安全疏散设施时,首先应考虑到安全疏散时间,即允许疏散时间。从实际和理论分析看,影响疏散时间的因素主要有:人的密集程度、楼梯的形式、疏散通道的条件、疏散路线的合理性、火灾时烟的浓度和毒性、内装修材料的耐火能力等。一般的说,人员越密,则疏散越慢,所需的时间越长。据测定,当人流密度为0.25m(人/m2)时,人的步行距离为零,通过速度为零。如果疏散线路不简捷、通畅,走道内有死角和门槛等障碍物,则势必要影响疏散速度。如表3.1~3.2所示为日本和美国方面的人员密度统计。则允许疏散时间按照其疏散路线分为四个疏散阶段:第一疏散阶段的疏散计算:第一疏散阶段就是在房间内的疏散,当最后一名(即离房门最远者)跨出房门进入走廊时,第一疏散阶段完成。第一疏散阶段的疏散时间T1,就是离门最远者(距离为L)以自身疏散速度(V),走到房门所需要的时间(Tm)。若在房门内侧发生了滞留现象,此人的疏散时间Tn,取决于室内人数(Q)、房门宽度(B)和房门的通行系数(N),如果知道房间面积(A)和人员分布密度(ρ),将两种不同情况的计算结果进行比较,其中数值较大的,为第一疏散阶段的疏散时间T1。第二疏散阶段疏散计算:第二疏散阶段疏散就是从房间门外侧至楼梯间入口处的疏散,即在走廊内的疏散。这时,如果最后一股人流里的最后一个人能够顺利进入楼梯间而无需等待的话,则第二疏散阶段的疏散时间T2就等于最后到达楼梯口的人在走廊内步行所需要的时间,式中,L2i是最后到达楼梯口的人所在房门至楼梯口的距离。该房间并不一定是离楼梯口最远的房间,到底属于哪个房间门,需要连同第一疏散阶段考虑。但由于第一股人流NB1到达楼梯口,由于它的集结速度NB1小于楼梯口的流出速度NB,它到楼梯口时便能立即通过。第二股人流NB2到达楼梯口,它与NB1合并,如果NB1+NB2≤NB,第二股人流也能立即通过。如此下去,直到某一股人流到达使这个平衡打破,这时便发生滞留现象,打破平衡的这股人流的到达时间即是滞留的开始时间TS。最后一个人离开楼梯口时,疏散中最重要的两个阶段便告完成。共两个疏散阶段共用去的疏散时间,T1,2,第三疏散阶段即在楼梯间内得垂直疏散,第四疏散阶段即从楼梯间出口至室外安全区域的疏散。这两个阶段的疏散较为简单,可直接利用公式当需要对所有楼层进行核算时,笔者认为可将全楼层视为一个空间,把每层的全体看作一室,楼梯的宽度为出口宽度,利用求第一疏散阶段计算方法来进行求解,从而近似得出允许疏散时间。因为高层病房楼人员大多行动不便,所以要比一般高层建筑允许疏散时间长,因此其安全疏散设计比一般高层建筑复杂。2、安全出口宽度为确保高层医院建筑,特别是高层病房楼的人群在发生火灾时,能在允许疏散时间内安全撤离,就必须有较为明确的安全疏散设计,包括房间的疏散设计、水平疏散设计以及垂直疏散设施设计等。(1)房间的疏散设计考虑病人平时的休养治疗和应急情况时的安全,高层病房楼每个病房宜设两个门,一个开向走道,经走道可到达疏散楼梯间,这扇门应有一定的耐火能力,最好是不低于乙级的防火门;另一个开向室外阳台或屋顶平台,阳台或平台既可供临时避难之用,而当其设计成连通阳台或环通阳台形式时,则又可通过它进入疏散楼梯或其他辅助避难设施(如避难滑梯等)之中,最终达到安全疏散。(2)水平疏散设计为了使人能尽快逃离着火房间,建筑设计时要对房间的面积和安全出口的数目有所规定。对于高层病房楼,每个防火分区出口不应少于两个,同时高层病房楼应采用双向疏散,但由于设计中因多方面的影响,有时难免出现袋形走道。而袋形走道通向楼梯间的唯一出口被烟火封住,其中的人便很难逃离险境。所以应在袋形走道尽端设置辅助的出口,如疏散用阳台、垂直疏散口或缓降器等,以配合楼梯形成另一方向的疏散路线。在设计中,安全出口的宽度也是决定人员疏散快慢的一个因素。为便于设计,一般都以“百人宽度指标”作为简捷的计算方法来确定安全出口宽度,式中:N是疏散总人数;t是允许疏散时间,min;b是单股人流宽度,m;A是单股人流通行能力,人/min。(2)疏散走廊设计A)疏散走廊的构造要求:火灾情况下,缺乏自理能力的病人需要借助医护人员进行疏散,考虑多人并排行进以及病床、担架、轮椅的通行,其走道净宽在单面布房时宜大于1.80m,最小不得小于1.40m;双面布房时宜大于2.10m,最小不得小于1.80m。仅作应急疏散使用的环形外廊可适当降低宽度(如天津第一中心医院外廊宽为0.8m),走道两侧宜设高度为1.0m的扶手,可供伤病员使用,同时,扶手最好为石制,这样可以保证火灾情况下不传热,例如新建的无锡市第一人民医院的走道就采用了石质扶手。B)疏散走廊的形式和平面布局:在病房楼设计中,为满足功能使用和安全疏散的双重需要,可采取内、外廊混合布置的方式,内走廊为主要交通联系也是作为水平疏散空间,外走廊(连通阳台)为疏散、避难、休息和观光空间,这样内外走道形成两条疏散路线,大大提高了疏散的安全性,如天津第一中心医院病房楼等。疏散走廊的平面布置既要便利使用,也要注意不同布置形式对安全疏散的利弊影响。不论是采用线形、环形还是混合形,都必须注意简捷流畅、导向明确,并具有良好的采光通风条件,应优先设计自然采光、通风走廊,尽可能多地增大自然通风、采光口,这不仅经济安全,也是医院绿色生态化的要求。布置安全出口时,应严格控制袋形走道,尽量避免图3形式的走道设计。(3)垂直疏散设施的设计(1)疏散楼梯:高层病房楼必须采用防烟楼梯间,可取自然排烟或机械排烟方式。当采用自然排烟楼梯间时,因楼梯间须靠外墙布置,则可以利用阳台、凹廊等作为防烟前室,这不仅有较好的排烟效果,还利于同时沟通内外走道,增大了设计的灵活性。疏散楼梯还须满足一定的构造要求,如足够的宽度、合理的坡度、安全防护以及无障碍设计等。(2)疏散电梯:对于高层医院来说,由于其层数较多,而且楼内大多是行动不便的患者,甚至有的病人只能依靠担架和轮椅行动,这就使得他们很难通过楼梯疏散,往往只能借助电梯实施疏散。在这种情况下,为数不多的消防电梯是满足不了要求的。因此,可根据病房楼规模对一两部客梯或其它功能用梯(如医疗抢救专用电梯、污物梯等)进行必要的防火处理。使其在平时正常工作,在火灾情况下作疏散电梯使用,以解决紧急情况下疏散电梯不够用的问题。疏散楼梯同时还要考虑到救护伤员时使用担架出入的需要,疏散电梯前室短边宽度不宜小于2.4m。(4)避难设施安全疏散设计《高规》中规定高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间间隔不宜超过15层。但高层病房楼内人员大多是行动不便的患者,因此高层病房楼两个避难层之间,应不宜超过8-10层。同时高层病房楼一般层数小于30层,高度在100米以内,如此设置1-2个中间避难层,再加上屋顶避难层也可基本实现满足人员安全疏散的要求。高层医院病房楼中避难层面积的确定,主要考虑两个因素:一是该避难层可能的避难人数。这可以由医院的人员密度而定。二是每个避难人员应占有的最小面积。伤病人员可能取卧姿、坐姿或立姿,因此人员面积应至少取0.5-0.6m2。(5)辅助安全疏散设施设计因为高层医院中的患者大多行动不便,疏散速度慢,所以在高层医院中除必须设有楼梯、电梯等安全疏散设施外,还应适当配备一些辅助安全疏散设施及应急救生设备,以保证人员的疏散安全。目前高层建筑中可采用的辅助安全疏散设施种类有限,而避难滑梯则是一种非常适合病房楼建筑的辅助疏散设施。避难滑梯作为一种设置在建筑物内的辅助安全疏散设施,是主要疏散设施的必要补充,因此它的平面设置应充分考虑疏散楼梯、电梯在平面中的布局,以使整个建筑平面的疏散体系更趋完善。另外,它也可以用来改造安全疏散设计有缺陷的建筑物。图4即是对图3病房楼平面的改进设计。除避难滑梯外,垂直下降救助袋也比较适合高层病房楼使用。同时缓降器也是一种构造简单使用方便的空中救生装置,它可使被困于大楼上部的人员迅速脱险。今后,随着技术的发展进步,将会产生更多简单方便又适合高层医院建筑使用