暖通工程师关于地下商业建筑防火及防排烟设计初探

在火灾人员伤亡的各类因素中，烟气是一个主要因素。诸多火灾实例显示，烟毒致死人数在火灾人员伤亡总数中所占比重约为1/2～1/3，且剩余的直接被灼烧致死的遇难者大部分是因烟毒侵袭不支倒地而罹难。所以对于地下商业建筑而言，防火与防排烟系统的设置是消防安全管理中不容忽视的关键环节。

一、地下商业建筑防火与排烟的研究现状

随着城市建设的发展，土地利用越来越紧张，我国许多城市都结合实际，在工程建设时对地下空间进行了充分的开发利用，致使地下建筑呈现出功能复杂化和空间形式立体化的特点。某火车站北广场是一个集地铁、城际铁路出站、地下汽车库、地下商业等多种功能为一体的综合交通枢纽项目。该项目建设分三期进行，一期为地下仓储卸货区及超市;二、三期为汽车库、电影院、餐饮等其他功能用房，使该工程成为一个地下空间各功能区连接为一体的商业综合体。地下建筑中商业体位置的合理确定、消防车与地下消防设施的连接、疏散出口的位置、防火分区的划分、消防车道的设置等，必须在规划建设中与其他建设项目相结合。而且地下商业建筑的平面设计存在差异性，内部空间缺乏导向性和识别性，当出现火情时，撤离人员容易在其中迷失方向，不利于火灾救援工作的展开。当前，关于地下商业建筑的设计规范还不完善，所以地下商业建筑在设计中会遇到很多问题，主要有以下几方面的表现。

(一)地下商业建筑的商业效果与防火设计的矛盾

地下商业建筑设计时，建设单位注重的是商业使用效果，如何处理好商业与防火安全之间的矛盾问题，应值得注意。设计中常遇到的问题有下沉式广场中防火隔间的面积、形式以及位置的确定问题;疏散楼梯的设置问题;风雨棚在下沉广场中的安放;防火隔间中的正压送风系统如何设置的问题。

(二)地铁与地下商业等开发区域的防火分隔

GB50157-2003地铁设计规范中明确规定:如果地铁与地下建筑物存在连结情况时，必须在两者之间采取防火分隔措施。是采用防火墙还是防火卷帘进行分隔，当采用防火卷帘分隔，卷帘的控制是由商业部分消防系统控制，还是属地铁部分的消防系统控制;对于使用敞开楼梯或自动扶梯的地铁站厅层的开口位置，以及商业区与中庭的共享空间之间的连通区该如何进行防火分隔等等。

(三)地下商业功能向综合性服务发展

综合性商业的服务发展方向，包括:美容方面、饮食、停车库、西餐厅、美容健身场所、大型影院以及ATM自助银行等，商用地下建筑的规模性和综合性的特点已经逐步形成。餐饮、健身俱乐部等功能的增加，对地下商业场所防火分区的划分提出不同的要求;当停车场、办公附属用房、商店、电影院等总建筑面积超过20000m2时，不开设门窗洞口的防火墙分隔方式是否应该得到采用;地下餐饮场所对天然气该如何使用。

(四)地下商业建筑的疏散通道设计

娱乐和购物人员在格局较为复杂的地下商业建筑中会出现迷路情况。当地下商城呈环形结构时，这种方向性模糊感会更加严重。当地下商业建筑的出入口位于地面建筑的内部时，疏散楼梯间在首层设置直通室外出口的问题该如何解决。商场出口和安全通道一般会采用单向或尽端型设计，还会增设临时促销货架和柜台，对出口和通道进行挤占，对安全疏散构成威胁，采取什么措施对此类问题彻底清除。

二、地下商业建筑防火及防排烟设计策略

(一)防火、防烟分区

建筑物在设计过程中应确保防火分区设计的正确性与合理性，以有效控制火势蔓延以及烟气扩散，从而为加快人员疏散、控制火灾损失以及赢取扑救时间创造有利前提。不合理的防火分区设计以及不严密的防火分隔设计往往是导致火灾蔓延甚至失去控制的重要原因，所以对于地下商业建筑而言，其在划分防火分区时应严格遵循消防技术规范相关标准，以功能分区为参考来设计防火分区。

设计人员应充分考虑地下工程特点，确保防火分区设计的合理性，并确定其最大面积限制，同时根据性质不同来划分防火分区:

1.对于大型建筑地下部分而言，在防火分区划分时可根据功能首先分片，然后再行分区，例如停车库、人防工程、公共场所以及设备用房等，同时彼此之间还应设置防火墙。

2.对于用途不同的房间，如配电室、空调机房以及水泵房等可设计为单独的防火分区。

3.固定灭火设施应配备齐全，由此确保发生火灾时可有效扑救，同时也使防火分区面积得以扩大。

(二)防火水幕系统

在地下商业建筑中，水幕系统在火灾防控中主要发挥如下作用:

1.稀释隔烟以及防火降温效果。水具有较大的汽化热以及比热容，所以水幕系统能够在火场中吸收高温火烟热量，使火场内温度相对减低;水汽化后释放出水蒸气充斥在火场空间内部，从而降低氧分子在燃烧区域内空气的比重，使燃烧物因缺氧而熄灭，以发挥防火功用。除此之外，水蒸气在凝结过程中能够将火灾释放出的一氧化碳、二氧化硫等有毒气体溶解在水珠中，从而对烟气中有毒成分予以有效稀释。而水幕在火场空间内从上往下流动，从而将非火灾区以及火灾区相互分隔开来，避免烟气扩散，发挥隔烟效果。

2.地下人员在通过地下疏散通道疏散过程中能够穿越水幕，降低衣物燃点;同时消防人员也可穿越水幕开展扑救作业，避免了其他消防设计方案中将扑救通道以及疏散通道隔断的弊端，从而更具优越性。

(三)设置排烟天井及排烟中庭

在有条件允许并不影响城市整体建设的情况下，在地下商业街设置排烟天井和排烟中庭，是一种很好的排烟方法。在排烟中庭和排烟天井的设计上，一是要设置在火灾时热烟气容易达到的位置，有利于集中排烟。二是采用自然排烟或是机械排烟的方法进行排烟，如果采用自然排烟的方式，则要根据规范的要求合理设置天井尺寸和中庭可开启开窗的面积。三是要根据地域差异进行天井和中庭的设置，北方城市冬季寒冷，适合设置排烟中庭，而南方温度适宜，较适合建造排烟天井。如果排烟中庭为钢结构的，则必须做防火处理以确保耐火强度。当天井跨越几个楼层时，为防止火灾情况下热烟气蔓延，应在每个楼层的楼板处设置防火分隔。另外壁面和维护结构也要使用难燃或不燃材料建造，四周应砌1.2m高的防火墙。

(四)疏散通道的防排烟设计

火灾情况下，疏散通道是地下商业街烟气蔓延的主要途径，有的地下商业街在走道中设置了通风竖井和排烟天窗来解决排烟问题。通风竖井一般应布置在防火防烟分区的中央，并应与防烟分隔结合起来，位于同一排烟分区的垂直通风竖井的总流通截面积不应小于该防烟分区地面面积的2%，材质要采用不燃或难燃材料。还可以设置可开启开天窗，以解决地下商业街疏散通道的天然采光问题，同时也可以实现烟气的自然排出。可开启开窗应为装有感烟装置常闭式天窗，在火灾产生烟气时能够自动开启。

结束语

城市建设发展越来越注重地下商业的开发利用，随着建设规模的扩大，购物场所的功能增加，使得趣味性和体验性于一体。增加人口稠密度的同时，也使得发生火灾的隐患上升，导致人员疏散和火灾扑救的难度加大。所以，要对商业建筑进行合理布局、有效的防火分隔和和消防设施的有效设计，保障地下商业建筑的消防安全，对地下商业建筑防火设计的研究任重而道远。

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