大空间人员密集场所消防性能化技术研究

郑 丹

（安阳市公安消防支队，河南安阳455000）

消防性能化设计是建筑防火领域较先进的设计方法。笔者在消防性能化设计已有研究成果的基础上，以实际工程为研究对象，采用软件模拟方法，分析了消防性能化设计的思路和步骤，给出了大空间人员密集场所建筑物消防性能化设计的步骤和方法，以期为消防领域合理利用消防性能化设计技术提供参考。

1 某IMAX影厅工程概况

研究的IMAX（Image Maximum，巨幕电影）影厅位于某高层综合商场的四、五层，共设置4个影厅，每层各设两个安全出口，安全出口总宽度为6.0m。其中一个IMAX观众厅的面积为585㎡，净空高度12.7m，设置固定座位370个。

2 消防设计难点

《建筑设计防火规范（GB 50016-2014）》第5.4.8条规定：高层建筑内的观众厅、会议厅、多功能厅等人员密集的场所，宜布置在首层、二层或三层。确需布置在其他楼层时，除本规范另有规定外，尚应符合下列规定：一个厅、室的疏散门不应少于2个，且建筑面积不宜大于400㎡；应设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统等自动灭火系统；幕布的燃烧性能不应低于B1级[1]。研究的IMAX影厅的布置存在违反上述设计规范要求之处：①布置在建筑物的四、五层，与“宜布置在首层、二层或三层”的规定相冲突。②其中一个厅的建筑面积为585㎡，超出了“建筑面积不宜大于400㎡”的规定。鉴此，只能通过消防性能化设计，采取科学的消防安全策略，以确保观众等所有在厅人员在发生火灾事故时能及时疏散到安全区域[2]。

3 大型观众厅消防安全策略

消防安全策略是在不降低建筑内消防安全水平的前提下[3]，根据待分析建筑的平面布局、实际使用功能等，充分考虑建筑的实用性和外观，对建筑物各部位可能发生火灾的危害特点进行的分析研究和采取的最优方案[4]。本文为保证大型观众厅的消防水平和项目的后期管理运营，依据建筑的实际情况提出了合理化建议。①通过限定影厅内的座位数，达到控制影厅内人数的目的。②增加IMAX影厅安全出口数量和疏散宽度。《电影院建筑设计规范（JGJ 58-2008）》规定观众厅最少两个安全出口[5]，该IMAX影厅将疏散出口由2个增加到4个，同时也增加了疏散宽度，保证观众在短时间快速疏散。③加强IMAX影厅的防火分隔，将IMAX影厅设计为一个独立的防火分区单元，以阻止火灾发生时烟气顺着走道的蔓延，保证人员疏散到相对安全的区域[6]。④该IMAX影厅为净空高度12 m的室内大空间，超过现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范（GB 50084-2005）》第6.1.1条规定的可以设置喷淋系统的高度[7]，以增设大空间智能型主动喷水灭火系统解决这个问题。⑤在适当的位置设置火灾场景及人员疏散场景，模拟发生火灾后观众厅内人员疏散的场景及火灾烟气的蔓延状况，提高在厅人员的消防安全意识和水平。⑥按照现行规范严格执行其他消防设施安装标准。

3.1 火灾场景和疏散场景的设定

3.1.1 火灾场景

结合IMAX影厅的功能布局及可燃物的分布特点，在影厅第一排座位的中间位置和后排座位靠近安全出口附近共设置两个火灾场景，如表1、图1所示。位置1处所产生的烟气卷吸量最大，因而为检验排烟系统设计的最不利点；位置2靠近安全出口，人员疏散时封堵该处出口，能够相对准确地分析人员逃生到安全区域的时间。

表1 IMAX影厅火灾场景设定

图1 IMAX厅火灾位置设置示意图

3.1.2 设定疏散场景

对应IMAX影厅的火灾设计场景，并考虑管理疏忽或偶然发生的障碍物堵塞等不利因素，在观众厅外的候场区封堵出口，为考察发生火灾后对人员疏散路径和疏散时间的影响，增设场景S3、S4，见表2、图2。采用Pathfinder人员紧急疏散模拟软件对观众厅及所在防火分区的人员疏散行动进行模拟。

表2 疏散场景设置表

3.2 各疏散场景总时间

一般情况下，人员疏散至楼梯间内即处于安全状态。疏散时间REST为疏散至楼梯间的时间和疏散至地面的时间，得出均小于600 s的结果，即能够保证安全疏散，见表3。

3.3 烟气模拟结果

采用机械排烟自然补风方式。本工程参考《电影院建筑设计规范（JGJ58-2008）》中关于观众厅的排烟量要求进行设计[5]，即以13次∕时换气标准计算，或以90m3∕m2·h换气标准计算，两者取其大者。观众厅建筑面积为585m2，体积7 084.71 m3，分别计算的排烟量为 52 650m3∕h，92 101m3∕h，设计选取较大值，即92 101m3∕h。

按照《建筑设计防火规范（GB 50016-2014）》的要求，担负1个防烟分区的单位排烟量为60m3∕h，担负2个及2个以上防烟分区的单位排烟量应按最大的防烟分区面积确定。经计算，最大的防烟分区面积为239㎡，排烟量为28 680m3∕h。共设置两台排烟风机，一台排烟量为30 000m3∕h，另一台排烟量为 50 000m3∕h，总排烟量为 80 000m3∕h，满足排烟实际需求。在防火分区外墙处设置了外窗，可开启面积为7.26㎡，能保证补风口风速不大于3m∕s。

运用目前消防安全工程领域常用的火灾动力学模拟软件 FDS（Fire Dynamics Simulator）对观众厅内的火灾及烟气蔓延情况进行模拟计算。所有场景的烟气计算结果表明，烟气仅蓄积于着火区域附近一定范围内，其他区域则为无烟环境，因而影厅及等候区的疏散环境较好。

图2 IMAX影厅疏散场景设置示意图

表3 疏散总时间（RSET）统计

4 结论及建议

针对IMAX影厅建筑面积超出规范限值及设置在四层、五层的问题，本文从人员安全疏散时间、火灾烟气蔓延情况等几个方面进行综合研究，并根据相关规范要求，采取严格消防安全措施后得出结论，观众厅的安全性达到了与国家标准规定同等的消防安全水平，认为该观众厅在消防设施的有效保护下，可达到设计规范要求的安全程度。对研究的IMAX影厅消防性能化技术提出以下建议。

4.1 防排烟设计

通过对火灾场景的烟气计算及疏散分析，可知排烟设计方案能够保证观众厅内发生热释放速率2.5MW规模火灾情况下的人员安全疏散。火灾发生时，该IMAX影厅大空间的排烟设施正常运作时能确保烟气顺利排出。

4.2 人员疏散

由于研究的IMAX影厅与其他单位共用楼梯，因而楼梯的状态对人员能否快速疏影响甚大。楼梯在首层必须保持开敞状态，影院营业期间不得锁闭；观众厅应至少设置一部由影院单独管理的直接对外出口的疏散楼梯，且至少有一个疏散出口距该专用楼梯间前室门的距离不大于15m；增加IMAX观众厅的疏散出口（本项目由2个到4个），供IMAX厅人员在短时间快速疏散。

4.3 灭火系统设计

该IMAX厅是净空间高度超过现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范（GB 50084-2005）》[7]规定的可以设置喷淋系统的场所。工程实践证明，大空间智能型主动喷水灭火系统是大空间场所行之有效的灭火设施。IMAX观众厅采用该灭火系统装置，可很好地解决高大空间的防灭火难题。

4.4 电气系统设计

火灾报警探测器选用线型光束感烟火灾探测器，在各出入口设置火灾报警按钮。观众厅出入口、疏散走道等处设置自带镉镍电池的灯具，火灾情况下应急照明照度不小于5 lx。各出入口、疏散走道装设疏散指示灯，指示灯采用带镉镍电池的灯具。带镉镍电池的灯具应急工作时间均不小于40min。

本文通过消防性能化设计，根据IMAX厅的人员疏散需求和烟气蔓延特点等具体情况，按照现行国家标准的规定，提出了大空间人员密集场所消防安全策略，通过消防性能化设计解决了大型观众厅的消防设计难题，为高大空间建筑物的消防安全奠定了基础，也为消防建审工作人员开展此类高大空间建筑物的审核工作提供了依据和参考。