某大型商业综合体人员疏散设计性能化分析

赵承建，于孝红

（山东省青岛市消防救援支队）

1 引言

大型商业综合体建筑规通常集购物、旅店、展览、餐饮、文娱、交通枢纽于一身，规模庞大，人员聚集，业态复杂，致灾因素多。火灾一旦发生，蔓延速度快，人员疏散难、灭火救援难度高，极易造成重大人员伤亡和财产损失，准确客观分析评价该类场所的火灾危险性，采取针对性的管理措施，具有十分重要的意义。

2 工程实例

某大型商业综合体总建筑面积约43.7万m2（不含塔楼），地上7层、地下3层。地下三层为车库；地下一、二层包括车库、设备后勤用房和商业；地下二层夹层为车库；地上一层到七层为商业部分。主体商业部分的主要空间组合形式为步行街加主力店的形式，主要业态有精品店、餐饮、娱乐、百货、超市等。工程效果图(见图1)。

图1 商业综合体效果图

3 消防难点

3.1 建筑面积大，疏散路径复杂

该建筑总建筑面积达436697 m2，防火分区多达97个，各防火分区相互关联，部分防火分区面积超出规范要求见表1。各层建筑面积及防火分区数量见表2。疏散涉及多个地平，建筑竖向东南低，西北高，商业主体南北高差约3.75m，东西高差约10m，设计依据地形特点，在首层至四层设置直接对外疏散出口，部分区域疏散距离超出规范要求。

表1 面积超出规范要求的防火分区

表2 各楼层不同功能区域面积及人员荷载

3.2 人员荷载大

该建筑商业部分和娱乐部分人员载荷的计算确定，分别按照我国《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)中5.3.17条中的第五项和第四项规定。

影城内各放映厅人数根据放映厅的座位数确定。影城大厅人员密度参考日本《避难安全检证法》，取为0.2人/m2。七层影院区域走道及放映室内人员密度参考日本《避难安全检证法》，取为0.125人/m2。经计算，总人数为94624人。各层人员荷载见表2。

首层至六层步行街走道作为一个防火分区，每层步行街走道与两侧店铺利用特级防火卷帘+钢化玻璃+窗式喷淋保护或防火墙的形式分隔开，步行街走道内不布置商业。

影院布置在四层及以上，共11个影厅，其中1#、2#、6#、7#和8#影厅面积超过200m2。

4 设计火灾场景

大型综合体建筑内可能发生的火灾场景是多种多样的，本研究主要安全目标为保证人员安全，火灾场景的选取主要从人员疏散的角度进行，选取了各典型场所最快到达危险状态的火灾场景，首先火灾只发生在有可燃物的地方，其次考虑起火点会直接封堵疏散出口，或者人员因心理作用只往背离起火点的方向疏散的情况。

本研究设定F-1－F-12个火灾场景，并结合实际确定了各火灾场景火灾规模、火灾增长类型、自动水灭火系统和防排烟系统的动作情况见表3。

5 人员安全疏散分析

5.1 人员疏散安全准则

为保证人员安全疏散，建筑内人员疏散时间(RSET)必须小于危险来临时间(ASET)，反之则不安全，即：RSET ＜ASET（见图 2）。

1）探测报警时间(talarm)

火灾发生、发展将触发火灾探测与报警装置而发出报警信号，使人们意识到有异常情况发生，或者人员通过本身的味觉、嗅觉及视觉系统察觉到火灾征兆到的时间。

2）人员响应时间(tresp)

人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始之前的这段时间间隔，它与建筑物所采用的报警系

3）疏散行动时间(taction)

即从疏散开始至疏散结束的时间，它由步行时间ts(从最远疏散点至安全出口步行所需的时间)和出口通过排队时间tq(计算区域人员全部从出口通过所需的时间)构成。

该建筑内内的人员一般处于清醒状态，建筑内部空间通透、视野开阔，并且设置集中控制智能疏散照明系统和导向光流消防应急疏散指示标志，tresp取为60s。

建筑内设有完善的火灾探测报警和监控系统，并配备有经过训练的保安人员，火灾探测或发现时间较短，talarm取为60s。

表3 火灾场景汇总

图2 人员疏散安全准则示意图

4）疏散行动时间（taction）

由人员疏散模拟软件模拟计算获得。

该疏散场景中，发生火灾时，各层人员按照疏散方案中的疏散路线经行疏散。使用Pathfinder对疏散过程进行模拟，疏散行动时间taction安全系数k取为1.5，于是RSET=talarm+tresp+1.5×taction。通过计算最终得到各疏散场景中各考察区域的人员疏散时间（见表4）。

6 烟气控制分析

6.1 烟气控制系统性能化设计目标

建筑物内发生火灾后，有效的烟气控制是保护人们生命财产安全的重要手段，烟气控制系统设计所要实现的主要目标为：

表4 各疏散场景人员疏散时间表

①为人员疏散提供相对安全的区域，确保人员在疏散过程中不会受到火灾烟气的伤害；

②为消防救援提供可展开救援和灭火的安全通道和区域；

③及时排除火灾产生的大量热量以减少对建筑结构的损伤；

④控制火灾燃烧和蔓延趋势，以免火灾扩大造成更严重的财产损失。

6.2 人员生命安全的判定标准

人员在火灾中可能受到的危害主要来自火灾产生的烟气，表现为烟气的热作用和毒性，另外对于人员疏散而言，烟气的能见度也是一个重要的影响因素， 本项目烟气控制系统的性能化设计目标是保证危险来临时间大于人员疏散时间，结合《建设工程性能化消防设计与评估导则》，设定安全判据（见表5）。

6.3 用FDS模拟火灾烟气控制

以火灾场景F-1（地下一层防火分区九精品店）为例：

表6给出了火灾场景F-1的FDS模拟参数设置，图3给出了其计算模型和火源位置。

表7给出了火灾场景F-1的模拟结果，可以看到计算时间1200s内，仅有少量的烟气蔓延进入步行街走道区域。除起火精品店外，其他区域能见度、温度和CO浓度均未达到危险值，因此该场景危险来临时间大于1200s。

同理，得出各场景模拟数据（见表8）。

7 结论与建议

7.1 结论

本研究根据大型综合商业体的建筑设计、功能布局、人员分布和消防设计等情况，以保证人员安全和建筑安全安全目标；依据国内外建筑设计防火规范、火灾科学与消防工程学研究成果和业主及设计单位提供的资料数据，运用调查类比、理论分析和数值模拟等手段，针对项目的建筑结构特点以及防火设计方案，共设计了12个火灾场景；通过分析各个火灾场景可燃物情况及火灾发展特性，确定了各个火灾场景的火源功率和增长速率；针对人员与人群特点，利用PathFinder软件进行人员整体疏散模拟，得到了部分疏散设施不能利用的情况下人员整体疏散时间；利用场模拟软件FDS对12个火灾场景分别进行烟气控制模拟计算，得到了各火灾场景的危险来临时间。根据表8，危险来临时间(ASET)与人员疏散时间(RSET)的对比结果表明，设定的火灾场景中RSET ＜ASET，均满足人员安全疏散的要求。

表5 人员生命安全的判定标准

表6 火灾场景F-1 FDS模拟参数设置

图3 火灾场景F-1计算模型和火源位置

7.2 建议

严格落实功能布局、人员分布、火灾荷载及消防设施设计方案，投入使用后，对一定规模改变建筑结构与功能、增加人员密度、增加火灾荷载或改变消防设施等，需要重新开展进一步的研究，对整体安全性进行评估。

制定详尽的消防设施管理和维护计划，加强消防设施管理维护，定期委托具备相应资质的消防技术服务机构，对建筑消防安全情况进行评估，对建筑消防设施进行检测维护，确保消防设施完整好用。加强单位消防安全管理的技术保障力量。消防控制室值班操作人员应持证上岗。

表7 火灾场景F-1模拟结果

表8 各火灾场景人员疏散时间（RSET）

高标准建设微型消防站，组织开展经常性实战训练，分层、分区域设立最小灭火单元，建立应急通讯联络机制，瞄准实战进行拉动训练，提高扑救初起火灾能力，发生火灾时及时有效处置。

制定灭火应急疏散预案，与辖区消防站联合，定期开展联合消防演练。针对营业和非营业时段分别制定应急疏散预案，细化优化疏散路线，明确应急疏散引导员，制定人员疏散应急预案，组织疏散演习，并对工作人员进行消防培训，以便在发生火灾时可以正确引导人员疏散。