试论商场建筑防火设计

[摘 要]本文笔者根据自己的工作实践，从防火分隔设计、排烟系统设计、人员疏散安全区的防火设计着三方面探讨了商场建筑防火设计。

[关键词]商场建筑；防火设计

中图分类号：TU78 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）29-0374-02

引言

商场火灾在所有火灾类型中，人员伤亡擞量最多，经济损失较大，群死群伤的恶性事故时有发生，不仅影响到人民的正常生活，严重者甚至会影响到经济的发展和社会的稳定。因此，对商场建筑防火设计的研究非常重要。

一、商铺与室内步行街之间的防火分隔设计

钢化玻璃是经过热处理工艺后的玻璃，其特点是在玻璃表面形成压应力层，机械强度和耐热冲击强度得到提高，并具有特殊的碎片状态。作为一种建筑安全玻璃，钢化玻璃不仅具有很高的力学强度和耐热冲击强度，并且具有良好的视觉通透性和采光性。同时，钢化玻璃的成本较低。因此，随着大型商业建筑的兴起与发展，钢化玻璃被广泛用做室内步行街两侧商铺与室内步行街之间的隔墙，如图所示：

商铺以自动喷水系统保护下的钢化玻璃隔墙作为其与室内步行街之间的防火分隔设计方法的设计主要以下要求。

（1）钢化玻璃的厚度不小于10mm钢化玻璃窗（门）框上檐与楼板处采用耐火极限不小于2.00h的不燃材料进行封堵，封堵材料在商铺内侧宜与钢化玻璃平齐以保证在钢化玻璃表面形成较为均匀完整的水膜。

（2）可采用窗式喷头或边墙型喷头。喷头工作压力不宜小于0.12MPa，喷头溅水盘与钢化玻璃窗（门）框上檐平齐，并且与钢化玻璃隔墙的水平距离不大于200mm，喷头间距不大于2m。持续喷水时间不小于钢化玻璃隔墙设计所需耐火时间。喷头安装位置上方需设吊顶，吊顶与喷头距离为150-300mm。当采用边墙型喷头时，可考虑增大边墙型喷头的安装密度。

（3）开式自动喷水系统与闭式自动喷水系统均可在火灾发生后迅速启动喷水，有效保护钢化玻璃隔墙。开式自动喷水系统动作时，若干喷头同时启动而导致用水量较大，容易造成水渍损失：而闭式自动喷水系统动作时，不需要同时启动若干个喷头，用水量少。因此，宜优先选用闭式自动喷水系统。

（4）针对边墙型喷头和窗式喷头进行了冷喷布水试验。结果表明：当边墙型喷头和窗式喷头的间距为2m，距离钢化玻璃水平距离为200mm时，在喷头工作压力为0.12MPa，溅水盘与钢化玻璃窗（门）框上檐平齐时，能够获得较好的布水效果。其中，边墙型喷头在钢化玻璃上部两侧角落处存在较小范围没有被水覆盖的盲区：窗式喷头能够在钢化玻璃上形成覆盖其表面的均匀水膜，布水效果更好。

（5）根据冷喷布水试验结果，设计了自动喷水系统。针对有无自动喷水系统保护钢化玻璃隔墙进行了火灾模拟试验。结果表明：

①开式自动喷水系统以及采用边墙型喷头和窗式喷头的闭式自动喷水系统均能对钢化玻璃隔墙进行有效保护，显著降低受火钢化玻璃表面的温度和温差，阻止钢化玻璃发生破裂。其中，边墙型喷头对于距离较近的火源还具有一定的灭火作用。

②自动喷水系统可以有效阻隔热量向钢化玻璃背火面的传播，显著降低穿过其背火面的辐射热流。

③在不同火灾环境下，没有自动喷水系统保护时，8mm厚和10mm厚的钢化玻璃会在着火后4min-13min破裂。

④不同厚度的钢化玻璃其耐火性存在差异。火源条件相同的情况下，8mm厚钢化玻璃比10mm厚钢化玻璃的破裂时间更短。

⑤采用防火胶条密封的钢质窗（门）框时，在火灾中，其防火胶条会发生膨胀、软化和脱落，窗（门）框会产生严重变形和破坏。

⑥自动喷水系统的延迟启动会造成钢化玻璃的迅速炸裂。因此，自动喷水系统必须在发生火灾后及时启动。

二、室内步行街排烟系统的设计

1、人员可用疏散时间主要影响参数的确定

（1）烟气层高度

火灾中，烟气层伴有的一定热量、胶质以及毒性分解物等是影响人员疏散与救援行动的主要障碍。疏散过程中，烟气层只有保持在人群头部以上一定高度，使人员在疏散时不必从烟气中穿过或受到热烟气流的辐射热威胁。对于大空间建筑，烟气层应能在人员疏散过程中保持在距离地面2m以上的位置。

（2）烟气层温度

人体呼吸过热的空气会导致热冲击和皮肤烧伤。当烟气层下降到临界高度以下时，人员在烟气层温度小于60℃的环境中可以坚持约30min。

（3）能见度

能见度是反映疏散人群在火灾中经历的烟气浓度的一个指标。在大空间内，确定疏散方向，要求能见度更大。

2、室内步行街排烟系统的设计注意以下几点：

（1）随着机械排烟量的增加，烟气层达到的最低高度增加，能见度10m以下影响区域减小。

（2）对于不同形式的室内步行街，虽然室内步行街形式对烟气蔓延特性有所影响，但对温度分布、能见度分布及人员可用疏散时间的影响不大。

（3）室内步行街的机械排烟量按室内步行街体积的6次/h换气次数设计时，在设定火灾场景下，可满足不同平面形式的室内步行街的排烟需求。当室内步行街采用机械排烟系统时，建议室内步行街内的机械排烟量按不低于室内步行街体积的6次小换气次数设计。

（4）当自然排烟口面积为首层室内步行街地面面积的5%时，人员可用疏散时间相对较小；当自然排烟口面积大于首层室内步行街地面面积的10%时，人员可用疏散时间相对较长。

（5）在外界风的影响下，烟气层的稳定性受到一定的干扰，烟气的扩散范围相对增大。相应地，室内步行街内的能见度受到影响的范围较无风时大。同时，在外界风的影响下，相同自然排烟口面积的自然排烟速度较无风时快，在设定的火灾场景下，可以保证人员安全疏散。

（6）当室内步行街采用自然排烟系统时，建议其自然排烟口面积按不小于首层室内步行街地面面积的10%设计。

三、室内步行街作为人员疏散安全区的防火设计

大型商业建筑发生火灾时，人员从室内步行街两侧商铺或主力店疏散到室内步行街，并通过室内步行街到达室外安全地点。室内步行街作为人员疏散的过渡区域及疏散通道的附加部分，在人员的安全疏散中发挥着至关重要的作用。

1、将火灾和烟气控制在起火店铺内

（1）合理划分防火分区

防火分区是在建筑内部采用防火墙、耐火楼板及其它防火分隔设施分隔而成，能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部空间。划分防火分区能够有效地阻止火灾从建筑物的水平及垂直方向蔓延到其它区域。

大型商业建筑内的主力店具有建筑面积大、人员密集的特点。发生火灾后，容易形成火灾和烟气的大范围蔓延而不利于人员的安全疏散。因此，应考虑将每个主力店划分为一个防火分区，并在防火分区内设置合理的灭火排烟设施，以防止火灾和烟气蔓延到与之相连的其它区域。

（2）合理划分防火单元

当建筑内的可燃物集中分布时，可采用一定耐火性能的实体墙、楼板等防火分隔物将可燃物集中的区域与其它区域分隔。同时，在可燃物集中的区域内设置相应的消防设施，以控制火灾规模、避免火灾烟气蔓延。

2、防止火灾从起火商铺蔓延到室内步行街另一侧的商铺

室内步行街两侧商铺内的火灾还会通过热辐射引燃室内步行街另一侧其对面的商铺内的可燃物，而向室内步行街对面蔓延。为避免这种情况，应使室内步行街具有足够的宽度而形成有效的防火隔离带。

3、控制火灾和烟气在室内步行街蔓延

（1）室内步行街内有时难免存在可燃物，应尽可能减少室内步行街内的火灾荷载。此做法的目的是降低室内步行街内发生火灾或在其它区域发生的火灾引燃室内步行街内的可燃物而引发火灾的可能性。

（2）应在室内步行街内采取主动灭火措施，控制室内步行街内的火灾，防止火灾在室内步行街内蔓延。

（3）应在室内步行街内合理设置排烟设施，控制烟气在其中的蔓延，保证室内步行街内的烟气不影响人员通过室内步行街进行安全疏散。

参考文献

[1]郑雁秋.商业步行街防火设计的研究[J].建筑学报.2009，12.

[2]严晓龙，王伶剑.大型商业建筑防火设计研究与实践[J].消防科学与技术.2007，26