地下空间商业建筑的安全疏散设计

地下空间商业建筑的安全疏散设计

目前，地下商场的开发呈现出区域扩张的趋势，员工密度高。作为一个相对封闭的空间，其内部环境复杂，大量类型的商品，使地下商场起火风险很大。相对于地面建筑,地下商场依靠应急照明和疏散指示标志引导紧急疏散,火灾发生时,处于密闭空间的地下商场产生的烟气量大,并持续高温,给安全疏散造成了困难。因此,在地下商场的安全疏散设计中,要逐步完善安全疏散距离的计算、确定安全出口的数量等。国家相关技术标准对地下商场的安全疏散进行了明确规定,在严格执行规范的同时,针对其相关技术规范的差异,应仔细研究和探讨。1地下商场安全对策的差异1.1采用离散宽度计算1.1.1安全出口宽度的确定GB50016-2006《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)中第5.3.17条对疏散宽度的规定为:地下建筑中上层楼梯的总宽度应按其下层人数最多一层的人数计算。而针对高层建筑的地下室及半地下室等的疏散宽度设计,GB50045-2005《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称“高规”)第6.1.12条,每个防火分区的安全出口不应少于2个,每层疏散楼梯总宽度计算时应考虑影响因素,下层疏散楼梯总宽度应按上层人数最多的一层计算。“建规”和“高规”对疏散总宽度计算标准的不同,因此计算标准应按某一层为单元进行计算。而针对地下商场等建筑的安全疏散计算,按照GB50098-2009《人民防空工程设计防火规范》第5.1.5条,每个防火分区安全出口和相邻防火分区之间防火墙上防火门的总宽度,在计算时应按该防火分区设计容纳总人数与疏散宽度指标的乘积计算确定。从中可以看出,GB50098-2009以防火分区为单元对疏散总宽度进行计算。1.1.2按规范计算疏散总宽度,根据其规定,分按照“高规”的计算方式,疏散出口总宽度应按照通过人数满足每100人不小于1.00m的标准计算。再由“建规”和GB50098-2009,计算标准分为两种方式:(1)当防火分区被限定在室内地坪与室外出入口地面高差不大于10m,疏散宽度指标应为每100人不小于0.75m。(2)当防火分区限定在室内地坪与室外出入口地面高差大于10m时,指标应为每100人不小于1.00m。计算中应保证楼梯的宽度不小于对应的出口宽度。地下商场的面积呈现扩大化的趋势,面积的增大使地下商场在划分防火分区时,为了满足规范要求,增多了防火分区的数量,有的大型地下商业街甚至达到了几十个。根据规范的计算顺序,即整层的疏散宽度→每个防火分区的疏散宽度,整层疏散宽度应涵盖每层楼梯的宽度,并纳入计算数值;对防火分区的疏散宽度的计算,应将如相邻防火分区之间防火墙上的防火门宽度、借用相邻防火分区之间防火墙上防火门的疏散宽度的比例等因素纳入其中,在规范中未进行明确的规定。而GB50098-2009中,对整层的疏散总宽度是不计算的,在设计中保证每个防火分区设置一个安全出口,且安全出口必须采用直通室外的方式,当单个防火分区疏散宽度不满足要求,由相邻防火分区之间防火墙上防火门的疏散宽度来达到要求。假定某车站(以下简称“案例A”)两侧的地下商场建筑面积为15500m2,由于该地下商场承担商业用途的同时,担负地下过街通道等功能,在消防设计中,将防火分区划定为10个。根据规范计算该地下商场的疏散总宽度为69.17m,需直通室外的疏散楼梯的数量按照每个楼梯间的宽度为1.4m计算,为49座。但按照GB50098-2009规范的要求,不计算每层疏散总宽度,该地下商场只需按照划定的10个防火分区,设计10个直通室外的疏散楼梯即符合条件。由于要求不同,计算出的数值存在巨大差异。1.2营业面积的算式地下商场的人员数量计算,按照GB50098-2009中的要求,地下商场营业部分疏散人员时,应以营业厅面积及服务顾客占用空间的面积总数为基础,具体计算方式未采取明确性规定。参照“建规”的计算方式,即:每层营业厅面积与面积折算率(不小于70%)和疏散人数换算系数的乘积,规范中对营业厅的建筑面积进行了说明,包括营业厅范围内的柜台、展台、货架以及走道等场所,这些场所都是在人员流动的区域,计算的面积值甚至包括卫生间、楼梯间、自动扶梯等的建筑面积。地下商场采取防火分隔的区域较多,这些涉及的区域经实际论证,可不计入建筑面积内,确定商店营业厅疏散人数时的计算面积与建筑面积的定量关系对计算较为有利,在实践中也较为常用。2地下商场安全配置工程的要点分析2.1安全疏散的需求地下商场人员的安全疏散,对于保证人员在火灾发生时及时有效地撤离至关重要,由于受封闭环境的影响,地下建筑的排烟能力较差,火势蔓延速度快,一旦发生火灾,扑救难度大,易造成持续火灾。安全疏散的实现,要求内在人员距离室外地面较近。因此,对地下商场的耐火等级进行提升尤为重要,在对地下商场内的商品种类、人员荷载量、产品数量进行限定的同时,还应提升疏散通道墙壁的耐火等级。2.2防火分区的面积防火分区的设计是建筑整体消防设计的基础要素,是指在建筑物内部划定独立的防火隔离区,其分隔方式为防火墙、耐火楼板及其他防火分隔设施,在限定的时间内,对火势向其他区域的蔓延形成阻止和限制,从而形成相互独立的防火空间。国家相关规范针对地下商场的特殊性,要求设有自动喷水灭火系统的地下商场内,防火分区的面积可达2000m2。但是,在实际的设计中,由于地下商场的封闭性,为了满足防火分区的最大面积,往往采用大开间设计方式,这种设计方式,满足最大防火分区的要求,通常采用防火卷帘进行分隔,却对商场内的货架、陈设等对疏散的影响忽略不计。从规范角度考虑,防火分区面积符合要求,疏散的有效性却无法保证,建筑内的某一处发生火灾时,应满足当建筑物的某一个房间失火时,采取防火分隔措施防止燃烧产生的热和烟通过楼板、门窗洞口、楼梯间或建筑构件烧损处水平及垂直扩散、蔓延。地下商场的防火分隔措施要在考虑消防安全的同时,将投入成本和功能要求等因素也纳入考虑的范畴,不宜过多划分防火分区,增加投入成本,也不应为了经济利益而忽视疏散要求,应结合实际,形成科学统筹的设计方式,达到能够安全疏散人员的目的。2.3防火门及防火门地下商场的安全疏散设计要求既要满足规范要求,同时也应兼顾商场的使用功能,在对于相邻防火分区的设计中,可在每个防火分区满足必须有1个直通室外的安全出口的情况下,将防火墙上的防火门作为第二个安全出口。这种设计方式,既满足了必须设置2个安全出口的要求,也极大地节约了空间,保障了商场使用功能。2.3.1疏散总宽度的计算在地下商场的疏散宽度计算中,“高规”、“建规”与城市整体规划的要求存在矛盾,按照规范的计算方式,从案例A可以看出,需要设置的直通室外楼梯数值很大(案例A中为49个),在具体的工程中是无法满足的。有的设计者认为,采取这种计算方式不科学,可采用GB50098-2009的要求,疏散总宽度的计算范围应为相邻防火分区之间防火墙上防火门的疏散宽度,计入方式应为无限的纳入法,室内安全区域内对相邻防火分区进行限定,假定这种设计成立,地下商场发生火灾初期,人员的安全疏散第一步是从着火区域转向有防火分隔的隔离区域、与其相邻非着火区域内,人员疏散不会形成障碍,对于这些未影响疏散的区域视为安全区域,在相邻的安全防火区内转移至室外,相邻防火分区之间防火墙上防火门的疏散宽度在计算过程中,可以部分计入疏散总宽度。笔者根据这一情况建议地下商场在明确规定相邻防火分区之间防火墙上防火门的疏散宽度占总疏散宽度的百分比,且不超过总疏散宽度的30%的前提下,疏散总宽度应以防火分区为单元计算。2.3.2不确定性操作的不确定性地下商店的面积折算值的确定,按照规范的要求“每层营业厅和为顾客服务用房的使用面积”存在着实际操作的不确定性。因此,应考虑营业厅面积的变化,由于人员的空间流动性,使用面积的值为可变动的取值范围,“建规”中对于地下商场的面积折算值不应小于70%的规定,适用于地下商场面积折算值的确定,建议采用“建规”的要求计算,以减少和避免面积的变化对人数和疏散宽度的影响。2.3.3内地下主副产物ls,地下主动扶梯疏散宽度无高在现行消防设计标准中,地下商场自动扶梯的疏散宽度建议纳入疏散总宽度的计算。其主要原因是自动扶梯的疏散功能是客观的,在火灾情况下,直通室外的自动扶梯已停止运行时的疏散功能等同于疏散楼梯。根据自动扶梯承载的功能性来看,将地下商场直通室外的自动扶梯疏散宽度计入总疏散宽度是必要的。两种疏散方式的功能一致,但在实际中仍存在差异,自动扶梯的疏散宽度可折算计入总疏散宽度系数的90%,这种计算方式满足疏散宽度要求的同时,也体现了节能的建筑理念。2.4安全出口的设置地下商场的安全出口设置,应结合工程实际情况对安全出口的位置进行路径上的测算,根据内部防火分区的要求,安全出口的设置应为不少于两个,且不设置在同一方向上通往相邻防火分区,避免人员疏散分布不均发生拥挤,从而影响疏散。以案例A为例,在设置安全出口时,其数量大于2个,因为该商场担负着过街通道的功能,联通至各个方向。2.5安全疏散设计分析仍以案例A为例,其两侧建筑面积为15500m2的地下商场,划分为10个防火分区,其安全出口的宽度为69.17m。进行消防设计时,通过对该建筑火灾危险性的分析,可得疏散楼梯为34部,由于火灾荷载相对集中,燃烧蔓延较为迅速,计算所得安全疏散出口宽度42.6m,且通往相邻防火分区的疏散出口宽度为25.2m,依照安全出口折算宽度的30%计算,应为20.8m。采取自动喷水灭火系统确定商场内的火灾按t2火计算,火灾增长系数取0.04689kW/s2,最大热释放速率3MW。自动喷水灭火系统和机械排烟系统应在该建筑内设置,可以有效保障安全疏散效果。日常应用时,应保证系统的正常运行,确保其发挥作用。根据案例中对安全出口的计算,应将消防设施纳入计算的考虑因素,地下商场安全疏散对应急照明和疏散指示标志的依赖性较强,在实际的设计中,应采取模拟的方式,对可行的安全疏散方式进行分析。模拟过程中应考虑烟气的扩散及对建筑物内部商品和结构进