大型建材家居类商场的人员安全疏散研究

赵 军，石 凯，姚 斌

（1.内蒙古自治区公安消防总队，呼和浩特市，010010；

2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥，230026）

大型建材家居类商场的人员安全疏散研究

赵 军1，石 凯2，姚 斌2

（1.内蒙古自治区公安消防总队，呼和浩特市，010010；

2.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥，230026）

大型建材家居类商场存在建筑面积大，人员密度小，所需疏散宽度小等特点，这类商场往往存在两方面问题：①为满足2层以上楼层对疏散距离的需要，致使首层部分楼梯的疏散出口不能直通室外以及疏散距离过长；②为满足疏散出口直通室外，楼梯沿建筑外墙布置，致使某些楼层的一些区域的疏散距离过长。对比了国家规范和地方规范对人员密度规定的差异，提出了系统的解决方案：① 对于设有中庭的商场，应控制人员数量，强化中庭的消防安全设计将其设置为“准安全区”，严格控制中庭以及消防通道的可燃物量，保证疏散通道顺畅；②对于楼梯沿建筑外墙布置的商场，应控制人员数量，设置借用出口，发生火灾的防火分区的人员通过相邻防火分区进行疏散。采用数值模拟方法验证了解决方案的合理性。

大型建材家居商场；建筑面积大；人员密度小；准安全区；借用出口

0 引言

由于城市化建设的飞速推进，以及房地产事业的蒸蒸日上，买房的人原来越多，加之人们审美观的改变，装修房子的人越来越多，从而带动了大型建材家居类商场的不断涌现。这种大型建材家居类商场与传统意义上的一般大型商场相比较而言，既有与传统意义上一般大型商场相同的特点，又具有其不同于传统意义上一般大型商场的特点。

大型建材家居类商场具有以下特点：

1.建筑面积大。建材家居类商场建筑面积都在几万平方米以上，更有甚者能够达到十几万平方米。

2.人员密度小。由于此类商场销售的商品主要涉及家庭装修所需要的建材和家居，购买的实际人数较少，如果发生火灾有利于人员的疏散。

3.火灾荷载分布不均匀。建材家居类商场一般根据市场的需要和业态的要求，将营业区域划分成面积不等的单独店铺，每个店铺的面积从十几到几百平方米不等。店铺里面销售的商品主要有卫浴，瓷砖，陶瓷，橱柜厨电，壁纸，家具，软床，沙发，地板，窗帘布艺等。

4.常设有中庭。大型商场，为了营造商业氛围，多采用中庭布局，以增加商场的通透性和宽阔舒适性。

大型商场在改变了传统商业模式，减少商品流通中间环节，给消费者带来便利的同时，也带来了日趋严重的火灾形势，一旦发生火灾，会产生大量的有毒有害气体，如果不能安全有效的将人们疏散到安全区域，势必会给人们的生命财产安全带来了巨大的威胁。

近15年来，我国大型商场发生了数十起火灾［1］，造成了群死群伤事故时有发生，如表1所示。

鉴于国内大型商场的严峻火灾形势，国内许多专家学者对国内大型商场的火灾危险性、商场消防设计、人员安全疏散进行了研究。李英辉［2］等人利用性能化设计方法对大型商业建筑的火灾载荷、火灾热释放速率、以及建筑内的消防安全措施进行了评估，利用FDS火灾模拟软件进行了火灾模拟以及烟气运动，并与消防演习中的人员疏散时间进行了对比；魏文君［3］等人对商业综合体的人员疏散进行了模拟分析。国内一些发达省市，根据近几年有关大型商场人员疏散的研究进展以及大型商场的实际情况，纷纷出台了更符合实际情况的标准规范［6－8］。

表1 近15年我国商场火灾损失情况Table 1 Fire losses of China shopping malls in last 15years

目前，这一类大型商场长宽尺度要超过100米，致使商场某些防火分区的某些区域的疏散距离和疏散楼梯的位置布设超过现行防火规范［4－8］对疏散的要求。为了使高层商业建筑二层以上楼层防火分区的疏散距离满足规范要求，需要在商场的中间部位布设一些疏散楼梯，但是会造成这些疏散楼梯在首层的疏散出口不能直通室外和部分疏散出口的疏散距离过长。如果将疏散出口沿商场外墙布置，就会造成多层商业建筑的某些楼层的部分防火分区的疏散距离过长，超过现有规范的要求。本文针对目前大型建材家居商场普遍存在的这两方面问题，进行了如下分析研究，提出了切实可行的解决方案。

1 疏散距离和人员密度在规范中的规定

1.1 疏散距离在规范中的规定

《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95 2005版）［4］对疏散距离有明确规定，如：第6.1.5条规定：高层建筑的安全出口应分散布置，两个安全出口之间的距离不应小于5.00m；第6.1.7条规定：高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近的疏散出口的直线距离，不宜超过30m，其它房间内最远一点至房门的直线距离不宜超过15m；第6.2.6条规定：除通向避难层错位的楼梯外，疏散楼梯间在各层的位置不应改变，首层应有直通室外的出口。

《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）［5］对疏散距离有明确规定，如：第5.3.13.3条规定：楼梯间的首层应设置直通室外的安全出口或在首层采用扩大封闭楼梯间。当层数不超4层时，可将直通室外的安全出口设置在离楼梯间小于等于15m处；第5.3.13条规定：一、二级耐火等级的建筑物内的观众厅、多功能厅、餐厅、营业厅和阅览室等，其室内任何一点至最近安全出口的直线距离不大于30m，建筑物内全部设置自动喷水灭火系统时，其安全疏散距离可按第5、3、13条规定增加25%，即37.5m。

江苏省工程建设标准《商业建筑设计防火规范》（DGJ32／J67-2008）［6］对疏散距离有明确规定，如：第6.5.1.1规定：多层一、二级耐火等级的建筑物内，柜架式营业厅室内任何一点至最近安全出口的直线距离不宜超过30米，当室内全部设置自动喷水灭火系统时，其安全疏散距离可以增加到37.5米；第6.5.1.2规定：高层建筑物内，柜架式营业厅内任何一点至最近疏散（安全）出口的直线距离不宜超过30米。

上海市消防局文件《大中型商场防火技术规定》（沪消发［2004］352号）［7］对疏散距离有明确规定，如：第3.4.1条明确规定：多层商场的营业厅符合双向疏散条件的，其最大允许的直线距离不宜大于30m，最多不应大于35m，行走距离不应大于45m；符合单向疏散条件的，其最大允许的直线距离不应大于15m，行走距离不应大于18m；第3.4.1条规定：高层商场的营业厅符合双向疏散条件的，其最大允许的直线距离不应大于30m，行走距离不应大于45m，符合单向疏散条件的，其最大允许的直线距离不应大于15m，行走距离不应大于18m。

重庆市地方标准《重庆市大型商业建筑设计防火规范》（DBJ50-054-2006）［8］对疏散距离有明确规定，如：第6.2.1条规定：商业营业厅内采用柜架式营业区域的布置方式时，室内任何一点到最近安全出口的距离，符合双向疏散条件的最大直线距离为37.5m，最大行走距离为45m，符合单向疏散条件的，其最大允许的直线距离为20m，最大行走距离为25m；第6.2.2条规定：商业营业厅内采用商铺式营业区域的布置方式时，符合双向疏散条件的，疏散通道上的任何一点到最近安全出口的行走距离37.5m，商铺内任何一点到疏散出口的直线距离15m。

1.2 人员密度在规范中的规定

根据《建筑设计防火规范》（GB 50016-2006）第5.3.17条之规定［5］、江苏省工程建设标准《商业建筑设计防火规范》（DGJ32／J67-2008）第6.1条和第6.2条之规定［6］、上海市消防局文件《大中型商场防火技术规定》（沪消发［2004］352号）第3.2条之规定［7］以及重庆市地方标准《重庆市大型商业建筑设计防火规范》（DBJ50-054-2006）第 6.5.3条之规定［8］，分别对商场的人员密度［5－8］有着明确的规定，人员密度统计如下表2所示。

表2 规范规定的人员密度值（人／m2）Table 2 Personnel density in standards

2 工程案例存在的疏散问题

2.1 工程案例1：大型高层建材家居类商场

工程案例1是一座以销售建材、家居为一体的综合性商业广场，建筑层数为六层，建筑高度为30.85m，中庭高度为29.5m，项目占地面积约为43000m2，总建筑面积约为150000m2，工程东西向长度为197m，南北向长度为136m，一层～五层的层高为4.8m，六层层高为5.25m。建筑分类为一类高层，抗震设防烈度为八度，火灾危险性为丙类，建筑结构为框架结构，地上耐火等级为一级。商场销售的商品主要包括陶瓷，卫浴，壁纸，地板，软床，吊顶，橱柜厨电，灯具等等。

整个工程设有6个共享空间即中庭，该工程首层平面中间位置有一条东西方向的消防通道，与共享空间一（16m×24.6m）、二（16m×24.6m）、六（16m×16.4m）相连通，并且这条消防通道还有共享空间一、二、六分别与室外相连通。二层至六层的共享空间（中庭）四周设有防火卷帘，首层共享空间一、二、六不设置防火卷帘，见图1。

图1 首层平面示意图Fig.1 Plane distribution of the first floor

该工程建筑体量较大，每层建筑面积近25000m2，为了尽量满足二层至六层疏散距离的要求，在建筑中间位置设置了部分疏散楼梯间，导致这些楼梯间在首层不能直通室外，并且在首层部分疏散楼梯与疏散出口的距离不符合规范要求，见图2，超标距离见图2中阴影所示。该项目共设有33部楼梯，直通室外的楼梯数量为20部，非直通室外的楼梯为13部。

图2 首层平面疏散距离示意图Fig.2 Plane distribution of evacuation distance in the first floor

2.2 工程案例2：大型多层建材家具类商场

工程案例2是一座家具建材城，该项目总建筑面积约为110000m2，建筑基地面积约为45000m2，分A、B两栋楼；A栋楼两层，建筑面积约为33000m2，B栋楼三层局部六层，建筑面积约为72000m2。

A、B两栋楼沿街为两层商业网点，中间为家具建材大卖场，B栋东北角转角为六层办公楼（每层面积约为1300m2），整个建筑平面呈梯形，北边长度达218m，南边长度达178m，西边长度达230m，大卖场一层层高5.4m，二、三层层高5.0m，室外地面至办公六层顶保温层建筑总高度为23.0m。工程建筑平面示意图如图3所示。

由于该家具建材城A、B栋楼，长宽方向上的纵深距离较大。各个楼层的防火分区的疏散宽度满足规范［5］要求，为了保证疏散楼梯在首层直通室外，疏散楼梯沿建筑外侧布置，导致建筑一、二、三层楼层的中间区域的安全疏散距离超出规范的规定，最长疏散距离达到了45m。其中一层疏散距离超标示意图如图4所示。

3 疏散问题的解决方案

图3 工程案例2的建筑总平面示意图Fig.3 Plane distribution of the total construction in case 2

本文在建立火灾计算模型时，在参考上海市工程建设规范［9］的基础上，综合考虑实际情况下的物品堆积情况，对模拟区域的火灾火源功率进行设定，采用美国NIST开发的CFD软件FDS对火灾场景下的烟气蔓延情况进行模拟分析。采用国际上通用的由英国格林尼治大学开发的Building EXODUS软件，模拟各个疏散区域的人员疏散情况。确定疏散人员密度时，选用符合实际情况的地方标准中的较大值，因此本文选用江苏省工程建设标准《商业建筑设计防火规范》［6］中规定的人员密度值，可以计算出模拟计算区域的疏散人数。工程案例1对商场整体进行疏散，疏散人数为21220人；工程案例2中，只对进行防火分区3内的人员进行疏散，疏散人数为1657人。

图4 工程案例2的一层疏散距离示意图Fig.4 Plane distribution of evacuation distance in the first floor in case 2

3.1 工程案例1的解决方案

针对类似于工程案例1这样设有中庭的商业建筑，若存在首层疏散楼梯间不直通室外以及部分疏散楼梯的疏散距离超标的问题，可以通过强化共享空间一、二、六的消防安全设计而将其设置为“准安全区”，形成“准安全区”过渡空间，从而缩短人们疏散的距离，保证人们的疏散安全。

所谓“准安全区”，是指介于室外绝对安全场所和室内火灾隐患场所之间，本身无较大火灾危险且在火灾时供人员短暂停留而不至于受到火势影响的场所。［10］将“准安全区”的安全时间界定为30分钟，即在火灾发生30分钟内能保证火灾烟气不影响人员安全疏散的场所即可按照“准安全区”概念进行设计。［10］

目前，国内许多专家学者针对不同具体工程实例对“准安全区”进行了论证，如肖春花［10］等人提出了“准安全区”的设计原则和评估流程，王蔚［11］等人对带有大中庭的建筑进行了“准安全区”设计，安庆新［12］根据济南奥体中心体育场存在的消防安全设计问题进行了“准安全区”设计。

对于10m高大空间类建筑，满足以下条件时，可作为“准安全区”设计：1）尽量避免在准安全区设置固定可燃物；2）顶部自然排烟口面积占地板面积的比例不得小于5%；3）相邻自然排烟口的间距不得超过60m；4）单个自然排烟口的面积不应小于4m2。［10］10m高准安全区设置原则可普遍用于高度≥10m的高大空间建筑。［10］

为了将共享空间一、二、六设计成“准安全区”，应强化共享空间一、二、六的消防设施，如设置机械排烟系统，并补充设置自然排烟系统（仅在机械排烟系统失效时启动）；与中庭相邻近的商铺内设置快速响应喷头以降低火灾危险；设置自动消防水炮系统来扑救中庭中发生的火灾；设置明显的疏散指示标志（特别是地面疏散指示标志），疏散路线上应急照明系统要保证足够的照度，保证人员迅速准确找到安全出口进行疏散。

3.1.1 “准安全区”安全性研究

本文以工程案例1中的共享空间一和共享空间二为研究对象，设定火源功率为4MW，8MW。模拟时间为1800s。分别选取首层共享空间一、二，在分别考虑灭火系统失效，自然排烟有效以及失效，自然排烟口有效开启面积不应低于地面面积的20%，机械排烟有效以及失效工况进行模拟研究，机械排烟量不应低于7.0×104m3／h，火灾场景设置表3所示。疏散场景设置情况如表4所示。

表3 火灾场景设置情况Table 3 Fire scenarios

表4 疏散场景设置情况Table 4 Evacuation scenarios

3.1.2 计算结果及分析

采用FDS软件对以上设计的各个火灾场景进行了烟气模拟计算，模拟总时间设定为1800s。部分计算模拟图如图5所示，火灾场景A中，自然排烟有效，自动灭火系统失效工况下，距离地面2.5m处的能见度未降至危险临界值，所以可以认为该场景在1800s时间内是安全的；相反，在火灾场景C排烟失效，自动灭火系统失效的工况下，在525s时间时，距离地面2.5m处的能见度降至危险临界值，在1800s时间内是不安全的。

按照相同的分析方法，根据温度，能见度和一氧化碳浓度的安全判据，得到的各个场景在1800s内的烟气模拟计算结果如表3所示。

图5 计算模拟结果能见度示意图Fig.5 Calculated results of visibility

采用Building EXODUS软件对两种场景情况下的人员疏散进行模拟。疏散场景1模拟的是火灾场景A、B、C情况下的人员疏散情况，疏散场景2模拟的是火灾场景D情况下的人员疏散情况。在场景A中，商场整体疏散完毕的时间为在723s时，在疏散场景B中，商场整体疏散完毕的时间为785s，选取火灾探测报警系统的报警时间为60s，人员疏散开始前的预动作时间为60s，疏散时间统计如表5所示。

表5 计算模拟结果及分析Table 5 Simulation results and analysis

图6 工程案例2一层借用出口示意图Fig.6 Plane distribution of borrowed exits in the first floor in case 2

从表5分析可知，火源功率较小时，在自动灭火系统失效情况下，自然排烟或者机械排烟其中有一种排烟系统有效，可以保证中庭作为“准安全区”的使用功能，有助于人们的安全疏散。在排烟系统失效，自动灭火系统失效的工况下，中庭在不足9分钟的时间内就达到危险状态了。在自动灭火系统失效的情况下，尽管机械排烟有效，但是由于火源功率比较大，中庭在不足11分钟的时间内就达到了危险状态。

小结：将中庭设计成“准安全区”，以用来供人们在疏散过程做一个危险的缓冲带，减少火灾危险对人们的伤害，缩短人们的疏散距离。在强化中庭的消防设施的同时，应该严格控制中庭以及消防通道等用于人们疏散部位的可燃物量，并且禁止摆放任何可以阻挡人员疏散的固定可燃物和影响疏散的设施。

3.2 工程案例2的解决方案

针对类似于工程案例2疏散楼梯沿建筑外侧布置的商业建筑，若存在某个或者某些楼层疏散距离超标的问题，可以通过强化各个防火分区之间的防火分隔的同时，在防火分区之间的防火分隔处开设甲级常闭式防火门，以连通两个防火分区。这样在某个防火分区发生火灾时，处于发生火灾的防火分区内的人员可以借用防火分区之间的防火门即借用出口进入相邻防火分区，使自己避免火灾的危害，从而拥有更充分的时间用来疏散，保证人们的疏散安全。以一层为研究对象，一层借用出口示意图如图6所示，图6中深色箭头为此防火分区专用疏散通道，浅色箭头为此防火分区借用疏散通道。

3.2.1 借用出口安全性研究

本文以工程案例2中的一层防火分区3为研究对象，火灾发生在其中的某一个店铺，如图7所示。设定火源功率为3MW，6MW。模拟时间为1800s。选取一层防火分区3为研究对象，在分别考虑自动喷淋灭火系统有效与失效，机械排烟有效的工况下进行模拟研究，火灾场景设置情况如表6所示，疏散场景设置情况如表7所示。3.2.2 计算结果及分析

表6 火灾场景设置情况Table 6 Fire scenarios

表7 疏散场景设置情况Table 7 Evacuation scenarios

采用FDS软件对以上设计的各个火灾场景进行了烟气模拟计算，模拟总时间设定为1800s。部分计算模拟图如图8所示，火灾场景A中，机械排烟系统有效，自动喷淋系统有效工况下，在292s时间时，着火店铺距离地面2.3m处的能见度降至危险临界值，在596s时间时，整个防火分区距离地面2.3m处的能见度降至危险临界值。从而可以得到各个场景在1800s内的烟气模拟计算结果如表8所示。

采用Building EXODUS软件对一层防火分区3内的人员进行疏散，在52s时，店铺区域的所有人员疏散完毕，在71s时，一层防火分区3所有人员疏散结束，选取火灾探测报警系统的报警时间为60s，人员疏散开始前的预动作时间为60s，疏散时间统计如表8所示。

图7 工程案例2的火灾场景设置Fig.7 Fire scenarios in case 2

表8 计算模拟结果及分析Table 8 Simulation results and analysis

图8 计算模拟结果能见度示意图Fig.8 Calculated results of visibility

从表6分析可知，针对类似于工程案例2疏散楼梯沿建筑外侧布置的商业建筑存在的疏散距离超标的问题，将相邻防火分区之间的防火门作为借用出口，可以有效的进行人员疏散，在发生火灾时，可以保证人员的安全，从而解决了疏散距离超标的问题。

4 结论

通过对工程案例1和工程案例2中疏散距离超标问题的火灾安全研究和分析，对大型建材家居商场普遍存在的这两种疏散距离超标的问题，提出了系统的解决方案，解决了高层商业建筑和多层商业建筑因疏散距离超标的而带来的人员安全问题。

本文研究的创新性在于研究了大型建材家居类商场首层或其它楼层存在的疏散距离超标问题，并对解决方案进行了可行性论证。

（1）针对设有中庭结构的商业建筑存在首层疏散楼梯间不直通室外以及部门疏散楼梯的疏散距离超标的问题，可以通过强化中庭的消防安全设计将其设置为“准安全区”，形成“准安全区”过渡空间，缩短人们的疏散距离，保证人们的疏散安全。在强化中庭的消防设施形成“准安全区”的同时，应该严格控制中庭以及消防通道等用于人们疏散部位的可燃物量，中庭的排烟量要足以保证中庭可以提供至少30分钟的安全时间，并且禁止摆放任何可以阻挡人员疏散的固定可燃物和影响疏散的设施。

（2）针对疏散楼梯沿建筑外侧布置的商业建筑，若存在某个或者某些楼层疏散距离超标的问题，如果商场不设有中庭或者无法将中庭改造成为“准安全区“，可以采用借用出口，将发生火灾的防火分区的人员临时疏散到相邻防火分区内，从而避免火灾危险给人员造成伤害。

［1］李钰.大型商业建筑性能化防火设计研究［D］.西安：西安建筑科技大学，2005.

［2］李英辉，等.某大型商业建筑火灾危险性评估［J］.中国安全生产科学技术，2009，5（2）：117-120.

［3］魏文君，等.某商业综合体人员疏散的模拟分析［J］.研究探索，2011，2，9-12.

［4］GB 50045-95（2005版），高层民用建筑设计防火规范［S］.

［5］GB 50016-2006，建筑设计防火规范［S］.

［6］DGJ32／J67-2008，商业建筑设计防火规范［S］.

［7］沪消发［2004］352号，大中型商场防火技术规定［S］.

［8］DBJ50-054-2006，重庆市大型商业建筑设计防火规范［S］.

［9］DGJ08-88-2006，建筑防排烟技术规程［S］.

［10］肖春花，等.城市综合交通枢纽内消防“准安全区”设置原则和评估流程研究［J］.火灾科学，2010，19（4），198-204.

［11］王蔚，等.大中庭建筑的性能化防火设计初探［J］.建筑学报，2006（7），48-49.

［12］安庆新.以济南奥体中心体育场为例谈超大型平面的建筑消防设计［J］.华中建筑，2007，25（9），124-163.

Study on safety evacuation in Large-scale malls for building materials and furnitures

ZHAO Jun1，SHI Kai2，YAO Bin2

（1.Fire Protection Bureau of Inner Mongolia Autonomous region，Huhhot，010010，China；
2.State Key Lab.of Fire Science，University of Science and Technology of China，Anhui Hefei，230026，China）

The large-scale malls for building materials and furnitures genearlly involve large construction area，small personnel density and small evacuation width，leading to some safety problems.For example，for the need of evacuation distance in floors above the second layer，the evacuation exits of some stairs in the first floor cannot be designed to be directly in the face of the outside，and usually the first floor involves too long evacuation distance.In other cases，in order to make the evacuation exits of the stairs directly face the outside，the stairs are sometimes arranged along the exterior walls，causing excessive evacuation distance in some areas.This paper compares the different provisions of personnel density between national standards and local regulations，and then proposes systematic solutions.Firstly，for the malls with atriums，we should control the personnel number，strengthen the fire safety design of atrium by designing it as a quasi-safety zone.The amount of combustible in the atrium and fire channel should also be controlled strictly.In this way，it is easily to make the evacuation routes be unobstructed.Secondly，for the stairs along the exterior walls，we should control the personnel number and design the borrowed exits between the neighboring fire districts.By this means the people in the fire district can be evacuated to the neighboring fire districts.The solutions are also verified by numerical simulations.

Large-scale malls for building materials and furnitures；Large building area；Personnel density；Quasi-safety Zone

TU247，X932

A

1004-5309（2011）-0206-10

2011-09-08；修改日期：2011-09-21

赵军（1974-），内蒙古消防总队防火监督处处长，工程师，专业为消防工程，研究方向为建筑防火与人员疏散安全研究。