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　　案例 大型地下空間消防性能化設計評估案例分析

　　一、情景描述

　　某商務核心區(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。是聯系公共區與二級地塊的人行通道，為在地下車庫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。快速通道的凈寬度為14m，建筑面積約為52529m2，與各二級地塊均有出人口，行人可通過清晰的標志系統找到相應的樓座;②商業功能。包括品牌主力店、餐飲區、影劇院、超市等，建筑面積約為50422m2。商業西側室外設置有從南至北、完全開敞的下沉廣場，既為商業增加了室外景觀，又改善了采光通風及疏散條件。為了滿足商業店鋪的有效布局，并解決商業疏散問題，在商業區域中間設置了南北長約200m，東西寬度為14m的室內步行街(圖3-45-2)，周圍的商業店鋪通過步行街進行疏散，步行街設置有多個直通下沉廣場的出口，還設置有多部直通室外地坪的疏散樓梯。該建筑除室內步行街的防火分區劃分、借用室內步行街進行疏散等問題以外，其他消防設計均滿足現行有關國家工程消防技術標準的規定。

　　在消防性能化設計評估中，通過隔離室內步行街中的商業火災荷載，限制室內步行街內部的火災荷載，設置有效的火災探測、自動滅火、防排煙等消防措施，將步行街設置為“臨時安全區”，以解決步行街防火分區面積超大、借用步行街疏散等問題。與此同時，通過設置下沉廣場，引導步行街人員首先疏散至開闊的下沉廣場，有效解決地下商場疏散樓梯不足的問題。

　　二、案例說明

　　本消防性能化設計評估案例包含或涉及下列內容：

　　1)人員的耐受性指標的選取。

　　2)煙控系統的設計及其量化指標。

　　3)性能化設計評估對室內步行街排煙的要求。

　　4)性能化設計評估對用于防火分隔的下沉廣場的要求。

　　三、關鍵知識點

　　(一)人員的耐受性指標的選取

　　人員的耐受性指標，是指計算危險來臨時間時應考慮火災時建筑物內影響人員安全疏散的因素，包括煙氣層高度、熱輻射、對流熱、煙氣毒性和能見度。

　　這些因素可以通過對建筑內特定的火災場景進行火災與煙氣流動的模擬得到。各因素應按以下要求確定：

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

　　2)人體對煙氣層等火災環境的輻射熱的耐受極限為2.50kW/m2，即相當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人體的耐受能力有顯著影響。人體可以短時間承受100℃環境的對流熱，當溫度低于60℃(水分飽和)時可以耐受大于30min。

　　4)火災中的熱分解產物及其濃度與分布因燃燒材料、建筑空間特性和火災規模等不同而有所區別。在設計和評估時，可簡化為：如果空問內煙氣的光密度不大于0.10D/m，則視為各種毒性燃燒產物的濃度在30min內達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。在設計與評估中，應根據空間高度與大小以及可能的疏散時間來確定該光密度的大小。

　　5)能見度的定量標準應根據建筑內的空間高度和面積大小確定。對于小空間，能見度指標取5m;對于大空間，能見度指標取10m。

　　(二)煙控系統的設計及其量化指標

　　煙控系統的主要設計目標是：

　　1)為人員疏散提供一個相對安全的區域，保證在疏散過程中不會受到火災產生的煙氣的傷害。

　　2)為消防救援提供一個救援和展開滅火作業的安全通道和區域，免受火災的影響。

　　3)及時排除火災中產生的大量熱量，減少對建筑結構的損傷。

　　在性能化的煙控系統設計中，排煙量一般采用以下三種方法之一進行計算：

　　1)排煙量大于火災時產生的煙氣量。

　　2)排煙量等于火災時產生的煙氣量，且煙層的高度要大于一個臨界高度，即保證人員安全的

　　高度。

　　3)排煙量小于火災時產生的煙氣量，但是煙層的高度下降到臨界高度時，人員已經疏散完畢。由于煙控系統的目的是防止人員受到火災煙氣的影響，因此煙控系統設計應使煙層維持在距離地面一定的高度以上，這個高度又稱為臨界煙層高度。臨界煙層的計算見式(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。

　　三者的空間關系如圖3-45-3所示。

　　火災中煙氣運動的一般現象是：燃燒產生熱煙氣，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量流量逐漸增加。這些熱煙氣在屋頂形成一個熱煙層，并隨著煙氣的聚集，煙層高度逐漸下降。另外，對于空間形狀復雜或情況特殊的排煙設計需要進行煙氣運動的數值模擬分析。

　　(三)性能化設計評估對室內步行街排煙的要求

　　步行街頂棚設置自然排煙設施，自然排煙口的有效面積不應小于其地面面積的25%。

　　(四)性能化設計評估對用于防火分隔的下沉廣場的要求

　　1)不同防火分區通向下沉廣場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或可能導致火災蔓延的用途，其中用于疏散的凈面積不應小于169m2。

　　2)下沉廣場等室外開敞空間內應設置不少于1部直通地面的疏散樓梯。當連接下沉廣場的防火分區需利用下沉廣場進行疏散時，疏散樓梯的總凈寬度不應小于任一防火分區通向室外開敞空間的設計疏散總凈寬度。

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

　　四、注意事項

　　(一)快速通道區域

　　為了提高通道使用的便利性，局部設置一些簡易商業設施，單個店鋪的面積不超過80m2。商業設施的設置增加了通道區域的火災危險性，因此雖然不劃分防火分區，但是為了減少通道區內的火災荷載，應限制店鋪的面積，如將店鋪面積控制在整個通道面積的6%以內。另外，還應按照規范要求設計防排煙系統，自動探測報警及噴淋滅火等消防設施。

　　(二)步行街區域

　　步行街作為地下商業區域重要的疏散路徑，應確保其在火災時的安全性。因此，為了減少步行街通道的火災危險性，通道區域僅作為人流交通場所，不作為商業用途場所。

　　(三)商業區域

　　地下商業的主要火災危險來源于步行街兩側的營業廳、餐飲區、電影院等。這些不同經營類型的商業區域之間應進行有效的防火分隔。為了安全疏散，連接樓梯間的疏散走道應采用耐火極限不小于1.OOh的實體墻進行分隔。作為人員疏散的主要出口的下沉廣場，應設置不少于1個直通地坪的疏散樓梯，總凈寬度不應小于相鄰最大防火分區通向下沉廣場等室外開敞空間的計算疏散總凈寬度。

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