地下公共建筑消防设计

摘 要:二十一世纪，随着城市化进程的不断加快，土地资源的日渐短缺，城市建设者把目光纷纷转向地下空间的开发上，综合开发地下空间将是今后城市发展的一大特色。地下公共建筑由于其功能复杂，通风采光排烟差，人员疏散和火灾扑救困难大等特点，决定了其一旦失火，容易导致人员和财产的大量损失，因此，建立消防安全评估体系，对地下公共建筑进行消防安全评估，可以有效地预防和控制建筑火灾事故的发生，对地下建筑的防火具有重要意义。通过对地下公共建筑现状及火灾特点的分析, 结合工作实际, 具体的提出了地下公共建筑的消防电气设计对策。

关键词：地下公共建筑;电气；消防设计；火灾；特点；现状

一、地下公共建筑

（一）地下公共建筑的概述

随着城市化水平的不断提高，城市空间拥挤、交通阻塞、环境恶化、资源匾乏等问题愈演愈烈。而在考虑到美观、采光等因素以后，在很多已经密集开发的地区很难有向高空发展的机会，而只能向地下发展，这已成为增强城市功能，改善城市环境的必要手段。建设地铁已成为许多国家缓解城市交通矛盾的重要手段;城市中心区的立体化开发已成为解决城市中心区空间拥挤、地面环境恶化的重要方法;建设地下管线综合管廊成为增强城市功能、提高城市抗灾能力的重要途径。城市地下空间作为城市空间资源的重要组织部分，己越来越受到人们的关注。在开发城市地下空间的过程中，以地下交通、商业、文化、娱乐休闲为主要功能的城市地下公共建筑在改善城市整体功能结构和优化城市风貌中的作用也日渐显现出来。

（二）地下公共建筑的现状

1、使用功能复杂

目前, 许多地下公共建筑集中了商场、超市、餐厅、办公、娱乐、交通于一体, 形成人流、车流纵横交错, 如西安骡马市地下商业街。

2、建筑规模大

近年来, 在我国不少城市都建有数万至几十万平方米的地下公共建筑, 如北京中关村广场, 地下建筑面积50万平方米。

3、人员密度大

主要集中在歌舞娱乐放映场所, 特别是近年来,出现的 慢摇吧! 在高峰期, 人员拥挤, 人员密度远远超过有关规定。

二、地下公共建筑火灾

（一）地下公共建筑火灾特点

地下建筑，是指建造在岩石和土层中的比附近地面标高低2 m以上的用于商业目的的建筑。就其建筑形式而言， 可分为附建式和单建式两大类。附建的地下建筑都是附建在高层或多层建筑的地下， 其层数有1 层、2 层、3 层甚至更多层。

1 、照明不足， 发烟量大， 人员疏散困难

地下建筑完全靠人工照明，地下人工照明比地上建筑的自然采光差， 加之火灾时， 普通照明电源切断， 仅依靠应急照明， 人的视觉完全靠应急照明和疏散标志指示灯保证。由于火灾时发烟量与可燃物物理化学特性、燃烧状态和供气程度有关， 而地下建筑一般供气不足， 因此阴燃时间较长， 故发烟量较大。如果没有应急照明，建筑内将是一片漆黑， 人员根本无法逃离火灾现场。再加上烟雾，人员疏散更为困难。

2 、火灾燃烧状态受出入口的供气状态影响大

当火灾时就进只有一个出口， 在火灾初期， 与地面唯一的连通口就成为外部空气的进入口和内部烟气的排烟口， 随着火灾的扩大，烟与空气的中性面逐渐降低， 最后成为烟筒。当附近有两个或两个以上的出口时， 自然排烟与空气的进入口是分开的， 火灾时一个出口可能是进气口，另一个可能是排烟口， 依风向而定。

3 、火场温度高

地下商业建筑发生火灾时热烟气很难排出， 散热缓慢， 内部可燃物多， 空间温度上升快。多次研究比较表明， 地下商业建筑火灾会较早地出现“ 爆燃” 现象。火灾房间空气的体积急剧膨胀，CO、CO2等气体浓度迅速增加，温度也会急剧升高。

4 、较易出现“ 轰燃” 现象， 且出现时间较早， 泄爆能力差

因为地下商业建筑的排热性差， 热量积累较快， 地下商业建筑火灾比地面建筑火灾更易发生“ 轰燃” ， 且出现的时间更早。由于地下商业建筑基本上是个封闭体，易燃易爆物品发生爆炸时， 泄爆能力很差。

5 、可燃物量大、火灾危险性高

由于地下商业建筑可燃物多、量大， 因此很容易发生火灾， 并且一旦火灾发生， 燃烧猛烈且燃烧持续时间长。

6 、扑救困难

地下商业建筑的火灾比地面建筑的火灾扑救要困难得多， 由于地下商业建筑构造复杂， 烟多温高， 视线差， 导致火情侦察、指挥员决策、火场通讯指挥都很困难。

（二）火灾及其危害

火灾对人类和社会造成的破坏非常巨大。其造成的损失大大超过其直接财产损失。直接和间接财产损失、人员伤亡损失、消防扑救费用、保险管理费用以及投入的火灾防护统称火灾代价。根据世界火灾统计中心以及欧洲共同体研究的结果，大多数发达国家每年火灾损失占国民经济总产值2%左右，而整个火灾代价约占1%。根据联合国世界火灾统计中心提供的资料，近年来，在全球范围内，每年发生的火灾就有600一700万起，有65000一75000人死于火灾。由此可见，火灾防治是人类社会的一项长期的艰巨任务。最近一、二十年来，我国正处于火灾形势比较严峻的时期，火灾的次数和损失均居高不下，尤其是发生了多起特大和重大火灾，有的还造成了严重的群死群伤事件。例如新疆克拉玛依友谊馆火灾、河南东都商厦火灾中的死亡人数均超过300人，衡阳特大火灾死亡消防队员20人，其影响震惊中外。

三、地下建筑消防电气设计

随着国家经济的发展, 人们的生活环境也发生着重大的变化, 建筑也向着功能化、智能化的方向发展着。在地下建筑中, 固定消防设施的安装也提升了建筑本身的安全系数。完善的消防电气系统是保障建筑物内各种消防用电设备及时可靠运行, 有效地进行人员疏散、物资保护和控制火势的蔓延。

（一）确定消防用电负荷

建筑的消防用电负荷分为一级、二级、三级,地下建筑的消防用电负荷分为一级、二级。在对建筑进行消防电气设计时, 应根据《建筑设计防火规范》、《火灾自动报警系统设计规范》等相关消防技术规范来确定，地下公共建筑的消防用电负荷确定后方可进行后面的电气设计。

（二）、充分保证消防供电、配电系统的自主性

消防供电及其他防灾系统用电, 当建筑物为高压受电时, 宜从变压器低压母线处分回路自成供电体系, 即独立形成消防供电系统。消防系统电源的供电负荷等级, 在建筑工程供电系统中应处于最高供电等级, 自成供电体系是为了保证消防供电的可靠性。在实际应用中, 常会出现一些手动与自动的问题, 例如在一级负荷的供电系统中, 双重电源供电的高压单元回路在任一回路故障时,其高压侧母联开关不能联锁投入工作; 一路高压供电而另一路为自备发电机供电的一级负荷系统, 高压故障而发电机不能自动投入到低压侧母线上供电。这些情况的出现, 为消防供电系统的安全造成了隐患, 因此对于应自动联动的一定要保证其工作状态的可靠性。消防配电线路与一般配电线路应严格分开, 但在有的设计中, 往往是注意从配电室引至消防控制室配电箱这一段的供电可靠性, 而忽视了各层消防用电设备供电的可靠性, 如电动防火门、防排烟风机等, 并没有形成消防专用供配电系统。

（三）消防用电设备的配电线路应有足够的安全性

消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要, 其敷设应符合下列规定: 暗敷时, 应穿管并应敷设在不燃烧体结构内且保护层厚度不应小于 30mm, 明敷时,应穿有防火保护的金属管或有防火保护的封闭式金属线槽;当采用阻燃或耐火电缆时, 敷设在电缆井、电缆沟内可不采取防火保护措施;当采用矿物绝缘类不燃性电缆时, 可直接敷设; 宜与其它配电线路分开敷设; 当敷设在同一井沟内时, 宜分别而置在井沟的两侧。”消防电气线路在施工中属于隐蔽工程, 因此在设计时, 线路的安全性是应该从重考虑的, 只有这样方能使消防用电设施在火灾时能够正常进行工作。在消防验收时, 建计单位应将消防电气的隐蔽工程材料进行送审, 这是验收工作的一个重要环节。

地下建筑防火要求很高，发生火灾时，应自动启动相应区域的应急照明，强行关闭一般照明回路。应急照明可选择仅用消防中心的计算机控制而禁止用监控计算机或现场控制，也可选择都有控制权。另外，控制系统要具有良好的可扩展性、开放性和电磁兼容性。

（四）火灾自动报警系统

1、火灾探测器的设置

地下汽车库的火灾探测器选择感温探测器，其他场所选择智能型光电感烟探测器。封闭的楼梯间单独划分一个探测区域，并每隔 3 层设置一个智能型光电感烟探测器。消防电梯与防烟楼梯间合用的前室分别单独划分探测区域。由于前室与电梯竖井、疏散楼梯间及走道相通，是人员疏散和消防扑救的必经之地，且火灾时烟气容易聚集，故在电梯前室设置智能型光电感烟探测器。备用柴油发电机房采用气体灭火装置配套的感烟、感温探测器及气体灭火控制盘。气体灭火控制系统的报警、放气、故障等信号要反馈给大厦的火灾自动报警系统。

2、手动火灾报警按钮与消火栓按钮的设置

手动报警按钮选用智能型报警按钮 ( 带地址编码 ),含电话插孔。手动报警按钮主要设置在电梯前室、楼梯前室及公共走廊等公共出口部位。设置的手动报警按钮要保证“从一个防火分区内的任何位置到最邻近的一个手动火灾报警按钮的距离不应大于 30m”的规范要求。消火栓按钮既能向消防控制中心报警，同时能直接启动消防水泵。消防水泵启动后点亮消火栓启动指示灯。每个消火栓箱处设置一个消火栓启泵按钮。

3、火灾应急广播扬声器的设置

在合用的电梯前室和公共走廊、大会议室、地下汽车库、大厅等部位设置火灾应急广播扬声器，并遵守规范“从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距离不大于 25m”及“走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于 12.5m”的规定，设置火灾应急广播扬声器，以利于火灾应急播放疏散指令。

4、消防专用电话的设置

消防控制中心设置消防专用电话总机。在消防水泵房、备用柴油发电机房、计算机房、高低压配电房、主要通风与空调机房、排烟风机房、消防电梯机房等部位设置消防专用电话分机。

（五）消防联动控制系统

1、消防水泵的控制

其控制方式有三种：一是通过火灾现场的消火栓按钮直接启动消防泵；二是在消防控制中心通过手动按钮直接启停消防泵；三是消防联动控制器通过总线编码输出模块控制消防泵的启停。消防泵的启动信号的反馈通过一个输入模块进行监测。消防泵的主、备用状况可通过输入模块监控。消防稳压泵的运行、停止、故障状况的监测通过输入模块来进行。

2、自动喷水灭火系统的控制

当火灾发生时，玻璃球喷头熔破，水流通过破裂的喷头向外洒水，随着水的流动及管网压力的降低使水流指示器、湿式报警阀、压力开关相继动作，延时 20s 后，通过输入模块将报警信号传至火灾报警控制器，进行逻辑判断，确认火警后发出声光报警信号，启动喷淋水泵等消防设备。喷淋泵的联动控制，除无现场报警按钮控制外，其他基本上与消防水泵的控制相同。

3、防排烟控制

当火灾报警控制器确认建筑物内某层发生火灾后，由消防控制中心的联动控制系统中装于现场的智能输入输出模块输出电信号，电信号通过继电器接通火灾层及相邻上、下两层的排烟阀、送风阀，并启动相应的排烟风机和正压送风机，停止相应防火分区内的空调风机并切断非消防电源，关闭相应区域内的空调通风防火阀，同时将停止信号反馈至消防控制中心。在消防控制中心内可设置手动启动停止按扭，以便对机械防烟、排烟风机进行应急控制。

4、应急照明控制

应急照明由双电源末端自动切换箱供电，两路市电互为备用，当发生火灾时，火灾应急照明及疏散指示照明应自动点亮。如果两路市电电源完全中断，应急照明及疏散指示照明依靠自带的蓄电池组供电，连续供电照明时间不小于30min。

5、气体灭火系统控制

当气体灭火控制盘监测到任一探测器报警时，启动声光报警器。当感温、感烟探测器同时报警，通过体灭火控制盘延时 30s 后，启动放气阀喷放灭火剂灭火。当控制盘接到喷洒信号后，启动放气门灯，提示柴油发电机房正在自动灭火，切勿入内。同时，通过控制装置的接口，将有关信息传送至消防控制中心。

四、结束语

本文从地下公共的特点着手，具体的分析了地下公共建筑物火灾的特点及现状，结合现实问题，提出了科学的地下建筑物火灾消防设计应注意的几个大的方面，同时仔细的阐述了地下公共建筑防火应对措施。

同时在论文的写作过程中也遇到了无数的困难和障碍，都在同事和老师的帮助下解决了。在图书馆查找资料的时候，图书馆的老师也给我提供了很多方面的支持与帮助。在此向帮助和指导过我的各位老师表示最衷心的感谢！感谢这篇论文所涉及到的各位学者。本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇论文的写作。感谢我的老师和朋友，在我写论文的过程中给予我很多有关素材，还在论文的撰写和排版灯过程中提供热情的帮助。由于我的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和同仁批评和指正！

五、参考文献

[1] 《中国防火业务全书》

[2] 国家标准《建筑设计防火规范》GB J16- 87( 2001版)

[3] 国家标准《人民防空工程设计防火规范》GB50098- 98( 2001版)

[4] 公安部消防局. 中国火灾统计年鉴. 中国人民公安大学出版社,2000版

[5] 李耀明，郝震.谈地下建筑火灾的特点及预防措施[J]. 武警学院学报，2003 ，12 ， 第19 卷第6 期.

[6] 梅秀娟. 地下建筑火灾特点及防火的建议[J]. 西部科技.

[7] 谢景荣. 某地下商场火灾危险性分析及消防对策[J]. 火灾科学与技术， 第26 卷第6期.