地下建筑消防安全问题及对策研究

●唐 勇，季蓉蓉

(苏州市消防支队，江苏 苏州 215002)

在城市化迅速扩展、城市规模迅速膨胀的同时，现代城市空间与城市功能之间的各种矛盾也日益尖锐起来，出现了城市建筑密度过高，地价高涨等矛盾。如我国上海市区人口密度平均为2.22万人·km－2，局部地区高达16万人·km－2，生活空间极为紧张。为了解决这些问题，许多城市建筑不得不向地下发展。在地下建筑的防灾设计中，火灾是威胁人类生命安全的最主要因素。因此，如何有效的对地下建筑进行消防安全规划和设计已经成为当前地下建筑内部防灾设计的重要内容。

一、地下建筑的火灾特点

从耐火极限及防火间距两个角度考虑，地下建筑与地面建筑相比不易受到火灾的危害。大多数的地下建筑都是用混凝土建造在土中或岩石中，结构材料具有防火性能，能够防止火灾向其他建筑物蔓延，也可防止外部火灾的波及。但是一旦发生火灾，封闭的地下空间具有疏散困难、救援困难、排烟困难和从外部灭火困难等问题，因此地下建筑相对地面上部同类建筑的防火要求更为严格。与地上建筑物相比，地下建筑有其自身的火灾特点。

(一)高温烟气排放困难

由于缺少直通室外的窗口，氧气量小，火灾发生时极易产生大量烟雾，且烟气不能像地上建筑那样有80%的烟可由破碎的窗户自然排烟到大气中。以一家地下人防旅馆中一间15m2的房间为例，其火灾荷载约为25kg·m－2(折合木材)，温度在300℃时，燃烧发烟量可达1 300 000m3。

(二)工程改建造成先天性隐患

人防工程改建为地下民用建筑，加大了火灾危险性。多数地下人防空间存在出入口小且少，通道坡度大，多数没有垂直的运输设施，布局不合理，工程质量低等问题，这就成为地下空间使用和消防安全设计的关键。

(三)人员疏散心理行为的不确定性

地下建筑的消防安全疏散受到主观、客观等多方面因素的制约，心理恐惧是安全疏散的主要障碍。封闭的地下建筑无法利用日光的变化形成时间概念，从而引起人们的不安。再者，个人体验、文化背景的影响也会使人产生死亡、坍塌等负面想法，在火灾时难免产生紧张情绪。在日本长堀地下街，就特别考虑了心理恐惧在安全防灾方面的影响，在宽11m的公共地下步道的上方，设置了8个天窗，呈波浪形连接在一起，长达260m，将太阳光直接引入地下空间。

二、地下建筑的消防安全设计及对策

(一)地下建筑的消防安全疏散设计

为避免在发生火灾时需要紧急疏散，出现人流过分集中或堵塞、烟火封堵出口，安全出口宜按不同方向分散均匀布置，且数量符合规范要求。紧急疏散的路线与进入和离开该建筑的路线尽量一致。安全疏散距离要满足两个距离:第一，房间内最远点到房间门口的距离不能超过15m;第二，房间门至最近安全出口的距离不应大于表1的要求。在国际上，对于地下建筑的安全疏散出口也有明确的规定，表2就列出了日本一些地下商业建筑的安全出口情况。

表1 安全疏散距离

表2 日本1万m2以上地下商业街的安全出口布置情况

在消防建筑审核中，有关地下建筑安全疏散的审核也存在着一些难以解决的问题。目前地下建筑大多数位于城市的中心区域，地面多为黄金地段，调整安全出口的难度很大。因此，应解决安全疏散出口与地面景观的冲突，建立更为安全更为复杂的消防安全体系，同时保证建筑物的消防安全和地面景观的整体效果。再者，在地下建筑中，往往集商业、餐饮、地铁、地下人行通道、公共汽车站于一体，因此不同的功能区相互渗透，疏散宽度的取值很难界定。对于建筑面积较大的地下建筑，尤其是商业，很难使每个防火分区的疏散宽度和总疏散宽度都符合规范的要求。城市地下人行通道的疏散宽度计算和公交车候车区内人员密度国内也没有现行的规范作为依据，一般都参照其他国家的规范。

(二)地下建筑的防火分区设计

防火分区是控制建筑物火灾的基本控制单元，是指采用相应耐火性能的建筑构件或防火分隔物，将建筑物人为划分的，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区域。地下建筑的防火分区设计，同样应考虑人民防空工程的要求，如防火分区应在人民防空工程各出入口最里一道密闭门的范围内划分;水泵房、水库、厕所等不计入防火分区的面积内;当防火分区内设有自动灭火系统时，防火分区面积可增大一倍;局部设置自动灭火系统时，增加的面积可按该局部面积的1倍计算。

防火分区的划分，与安全疏散的消防设计存在同样问题。各种不同使用功能的区域，既独立又相互联系，很难将其简单的按照现行规范要求进行划分。目前对于这类问题一般有两种解决方法:第一，为了不造成使用功能的缺陷，使用防火卷帘、防火水幕等代替防火墙，对各种不同功能的区域进行隔离;第二，对于不能用第一种方法解决的超规建筑，利用性能化防火设计防火，对其进行消防安全评价，确定防火分区。再者，具有地下人流交通体系的地下综合建筑，其市政交通和人行通道部分的防火分区指标，缺少现行规范。

(三)地下建筑的防烟分区设计

地下建筑的地面开口数量少，发生火灾时，大多数可燃物处于不完全燃烧状态，释放出的烟气量大且浓，导致能见度降低。若事故照明在人员疏散时发生故障，就会造成重大的人员和财产损失，因此地下建筑的防排烟设计十分重要。

地下建筑有密闭排烟、自然排烟和机械排烟三种方式。密闭排烟是将火灾房间用墙、门窗等封闭起来，控制烟气扩散。这种方式虽好，但仅适用于人员较少的房间，如《人民防空工程设计防火规范》中规定了“丙、丁、戊类物品库房宜采用密闭防烟措施”。自然排烟需要依靠直通室外的空洞、采光窗等，将烟气排至室外，不适合地下建筑，只能起到机械排烟的辅助作用。地下建筑的主要排烟方式是机械排烟，这是由地下建筑的特点决定的。合理的划分排烟分区，设置排烟设备，是保证人员安全疏散的重要因素。防烟分区的划分不能跨越防火分区，且尽量大小相等，使每个防烟分区的排烟量不要差异太大。《人民防空工程设计防火规范》中规定，每个防烟分区的使用面积不应超过400m2。机械排烟系统担负一个或两个防烟分区排烟时，排烟量不小于60m3·h－1但排烟风机的最小排烟量不应小于7 200 m3·h－1。当1台风机担负3个或3个以上防烟分区的排烟任务时，应按其中最大防烟分区面积每平方米不小于120m3·h－1计算，送风量大于排烟量的50%且小于排烟量，使着火房间处于负压状态。

在地下建筑中，会使用防排烟与消防联动措施，确保建筑物的消防安全，如图1。某防烟分区发生火灾，感温、感烟、红外或可视探头会对火情进行探测，并将信号输送到消防控制中心。消防控制中心，首先会停止空调系统的送风，同时开启排烟设备，迅速排出烟雾，降低火场温度，提高能见度，使人员有效疏散。消防联动起动，开启自动喷水灭火系统，防火卷帘，并向“119”报警及时灭火。

图1 地下建筑防排烟与消防联动控制系统

随着城市人口的增加，建筑功能和建筑设计的日新月异，地下空间的消防安全问题会日益凸显。如何解决地下建筑的消防设计问题，已经引起消防主管部门，专业研究机构和设计单位的重视，应重点解决人员疏散、防火设计和防烟设计。消防工作人员在对地下建筑进行消防安全监督时，不能通过简单的性能化安全设计评估就将建筑物划为安全的范围，而需要对其消防设计进行广泛论证，提出科学合理的消防安全标准，并通过加强监督管理督促单位严格落实，以确保人员在地下建筑活动的消防安全。

［1］GB50045－95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)［S］.

［2］GB50016－2006，建筑设计防火规范［S］.

［3］蒋永琨.高层建筑消防设计手册［M］.上海:同济大学出版社，2001.