案例分析：大型地下空間消防性能化設(shè)計評估

　　一、情景描述

　　某商務(wù)核心區(qū)(見圖3-45-1)地下一層面積約為102951┫，主要功能為：①人行交通系統(tǒng)。是聯(lián)系公共區(qū)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”字形分布與地塊內(nèi)?？焖偻ǖ赖膬魧挒?4m，面積約為52529┫，與各二級地塊均有出入口，行人可通過清晰的標(biāo)識系統(tǒng)找到相應(yīng)的樓座。②商業(yè)功能。包括品牌主力店、餐飲區(qū)、影劇院、超市等，面積約為50422┫。商業(yè)西側(cè)室外設(shè)置有從南至北、完全開敞的下沉廣場，既為商業(yè)增加了室外景觀，又改善了采光通風(fēng)及疏散條件。為滿足商業(yè)店鋪的有效布局，并解決商業(yè)疏散問題，在商業(yè)區(qū)域中間設(shè)置了南北長約200m，東西寬度為14 m的室內(nèi)步行街(見圖3-45-2)，周圍的商業(yè)店鋪通過步行街進(jìn)行疏散，步行街設(shè)置有多個直通下沉廣場的出口，還設(shè)置有多部直通室外地坪的疏散樓梯。該建筑除室內(nèi)步行街的防火分區(qū)劃分、借用室內(nèi)步行街進(jìn)行疏散等問題以外，其他消防設(shè)計均滿足現(xiàn)行有關(guān)國家工程消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

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

　　關(guān)鍵知識點：

　　(一)人員的耐受性指標(biāo)的選取

　　人員的耐受性指標(biāo)，是計算危險來臨時間(ASET)時應(yīng)考慮火災(zāi)時建筑物內(nèi)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。

　　這些參數(shù)可以通過對建筑內(nèi)特定的火災(zāi)場景進(jìn)行火災(zāi)與煙氣流動的模擬得到。各因素應(yīng)按以下要求確定：

　　1.在疏散過程中，煙氣層應(yīng)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(zāi)環(huán)境的輻射熱的耐受極限為2.50kW/┫，即相當(dāng)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(huán)境的對流熱，當(dāng)溫度低于60℃(水分飽和)時可以耐受大于30min。

　　4.火災(zāi)中的熱分解產(chǎn)物及其濃度與分布因燃燒材料、建筑空間特性和火災(zāi)規(guī)模等不同而有所區(qū)別。在設(shè)計和評估時，可簡化為：如果空間內(nèi)煙氣的光密度不大于0.1OD/m，則視為各種毒性燃燒產(chǎn)物的濃度在30min內(nèi)達(dá)不到人體的耐受極限，通常以CO的濃度為主要定量判定指標(biāo)。在設(shè)計與評估中，應(yīng)根據(jù)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(biāo)準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)建筑內(nèi)的空間高度和面積大小確定。對于小空間，能見度指標(biāo)取5m;對于大空間，能見度指標(biāo)取10m。

　　(二)煙控系統(tǒng)的設(shè)計及其量化指標(biāo)

　　煙控系統(tǒng)的主要設(shè)計目標(biāo)是：

　　1.為人員疏散提供一個相對安全的區(qū)域，保證在疏散過程中不會受到火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣的傷害。

　　2.為消防救援提供一個救援和展開滅火戰(zhàn)斗的安全通道和區(qū)域，免受火災(zāi)的影響。

　　3.及時排除火災(zāi)中產(chǎn)生的大量熱量，減少對建筑結(jié)構(gòu)的損傷。

　　在性能化的煙控系統(tǒng)設(shè)計中，排煙量一般采用以下三種方法之一進(jìn)行計算：

　　1.排煙量大于火災(zāi)時產(chǎn)生的煙氣量。

　　2.排煙量等于火災(zāi)時產(chǎn)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(zāi)時產(chǎn)生的煙氣量，但是煙層的高度下降到臨界高度時，人員已經(jīng)疏散完畢。

　　由于排煙系統(tǒng)的目的是防止人員受到火災(zāi)煙氣的影響，因此排煙系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)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。臨界煙層的計算見公式3-45-1。

　　(公式3-45-1)

　　其中，Hd煙層距離疏散地面的臨界高度; Hc為空間頂棚距離火源位置的高度;h為疏散地面高于火源位置的高度;三者的空間關(guān)系見圖3-45-3。

　　圖3-45-3 煙氣層、清晰高度示意圖

　　火災(zāi)中煙氣運動的一般現(xiàn)象是：燃燒產(chǎn)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(zhì)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(fù)雜或情況特殊的排煙設(shè)計需要進(jìn)行煙氣運動的數(shù)值模擬分析(諸如FDS軟件)分析。

　　(三)性能化設(shè)計評估對室內(nèi)步行街排煙的要求

　　步行街頂棚如設(shè)置自然排煙設(shè)施，自然排煙口的有效面積不應(yīng)小于其地面面積的20%;如采用機(jī)械排煙，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過數(shù)值模擬驗證。

　　(四)性能化設(shè)計評估對用于防火分隔的下沉式廣場的要求

　　1.不同防火分區(qū)通向下沉式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(yīng)小于13m。室外開敞空間除用于人員疏散外不得用于其他商業(yè)或可能導(dǎo)致火災(zāi)蔓延的用途，其中用于疏散的凈面積不應(yīng)小于169┫;

　　2.下沉式廣場等室外開敞空間內(nèi)應(yīng)設(shè)置不少于1部直通地面的疏散樓梯。當(dāng)連接下沉廣場的防火分區(qū)需利用下沉廣場進(jìn)行疏散時，疏散樓梯的總凈寬度不應(yīng)小于任一防火分區(qū)通向室外開敞空間的設(shè)計疏散總凈寬度;

　　3.確需設(shè)置防風(fēng)雨蓬時，防風(fēng)雨蓬不應(yīng)完全封閉，四周開口部位應(yīng)均勻布置，開口的面積不應(yīng)小于室外開敞空間地面面積的25%，開口高度不應(yīng)小于1m;開口設(shè)置百葉時，百葉的有效排煙面積可按百葉通風(fēng)口面積的60%計算。

　　思考題

　　(一)單項選擇題

　　1.清晰高度一般為( )m。

　　A.1m B.1.50m C.2m D.2.50m

　　2.餐飲、商店等商業(yè)設(shè)施通過有頂棚的步行街連接，步行街兩側(cè)的建筑利用步行街進(jìn)行安全疏散，且步行街采用自然排煙設(shè)施。自然排煙口的有效面積不應(yīng)小于其地面面積的( )。

　　A.2% B.5% C.10% D.20%

　　(二)多項選擇題

　　下列哪些描述用于防火分隔的下沉式廣場的語句是正確的?()

　　A.下沉廣場的寬度不應(yīng)小于13m

　　B.下沉廣場的面積不應(yīng)小于169┫

　　C.下沉式廣場內(nèi)應(yīng)設(shè)置不少于1部直通地面的疏散樓梯

　　D.下沉式廣場疏散樓梯的總凈寬度不應(yīng)小于通向下沉廣場的設(shè)計疏散總凈寬度

　　E.防風(fēng)雨蓬開口的面積不應(yīng)小于室外開敞空間地面面積的25%

　　(三)分析題

　　請簡述人員安全疏散計算分析的定量判定標(biāo)準(zhǔn)。

　　【參考答案】

　　(一)1.(C)，2.(D)

　　(二)(CE)

　　(三)答題要點：

　　人員安全疏散計算分析的定量判定標(biāo)準(zhǔn)為空間內(nèi)的火災(zāi)環(huán)境應(yīng)同時滿足以下兩個條件：

　　1.2m以上空間內(nèi)的煙氣平均溫度不大于180℃.

　　2.2m以下空間內(nèi)的煙氣溫度不超過50℃且可視度不小于10m。

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