关于超大型商业综合体安全疏散情况的探讨

●刘 静

(天津市消防总队，天津 300090)

随着社会经济水平的提高和人民消费水平的增强，大型的商业综合体在我国大中型城市如雨后春笋般出现。这种大型的商业综合体由于功能复杂、体量巨大，给其建筑的火灾防控出了一道难题，特别是不能按照一般城市建筑消防设计标准来衡量其消防安全建设，这就需要对此类超大型商业综合体的火灾防控体系进行进一步的研究，以确保其消防安全。下面就以天津SM广场为例，探讨该类建筑在安全疏散方面需要建立的火灾防控体系。

1 天津SM广场建设工程的消防设计难点

1.1 项目情况

天津SM城市广场为全球单体纯商业面积最大的购物中心，建筑面积为398 115m2，主要功能为商业百货、旗舰店、大型超市、电影院、保龄中心、餐饮、美食广场及配套服务设施，由3个椭圆形环状建筑物组成，建筑总长约700m，宽约500m，3个单体建筑均为地上3层，中心圆环建筑4层，顶层主要功能为餐饮。在建筑中心区设置一个面积为6 692m2的内庭院，在建筑主入口处设1处穿过建筑进入内庭院的消防通道，消防通道净宽净空均不小于4m。

1.2 消防设计难点

该项目地上三层，局部四层，建筑面积398 115m2，建筑高度23.95m。根据现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB50016－2006，以下简称《建规》)，该建筑属多层建筑。

1.2.1 防火分区。本建筑中各层环廊和椭圆A、椭圆B、椭圆C区中的中心中庭连通，建筑面积96 513m2，如图1所示。由于视觉需要和建筑结构的特点，上述连通区域设防火卷帘和防火墙划分防火分区存在困难，不满足《建规》第5.1.7条的规定。

图1 环廊及中心中庭示意图

1.2.2 安全疏散。由于本建筑进深较大，造成建筑内最不利点至最近安全出口的直线距离达70m;且建筑中部的部分疏散楼梯在首层距离直通室外安全出口的距离大于15m，不满足《建规》第5.3.13条的要求。

1.2.3 防排烟。本建筑椭圆A、椭圆B和椭圆C中各设有1个中庭，环廊区域上下连通，开口相对复杂，不同功能区相互串通，确定排烟方式及设计参数存在困难。因此，需研究不同区域的可燃物类型和建筑特点，合理确定防火分隔方式，并在此基础上确定建筑内的烟气控制方案。

2 初步解决方案

本文仅对疏散距离超长部分进行进一步探讨，从以下几个方面提出建议:

2.1 临时安全区

本建筑中部的疏散楼梯不能直接通向室外，且部分区域的疏散距离偏长，鉴于各层环廊宽10m～16m，能起到一定的防火作用，建议将各层环廊设计为临时安全区域，为建筑内的人员疏散提供更充足的可用疏散时间;同时加强疏散指示系统的设计，引导人员快速疏散到室外。主要措施为:(1)加强环廊两侧商铺的防火分隔，如限定商铺的面积、商铺间设防火隔墙等;(2)环廊内不设固定摊位;(3)环廊内设视觉连续的疏散指示标志;(4)环廊内设机械排烟系统。

2.2 防火分区的疏散出口

由于建筑分为椭圆A、椭圆B、椭圆C和中心椭圆4部分，造成部分区域形成袋形走道，因此，在分隔处的走道或防火墙上应设火灾时能自动关闭的常开甲级防火门，而且建筑中沿外墙布置的疏散楼梯，不应向环廊疏散，应调整为直接通向室外。同时，由于部分防火分区的安全出口宽度不能满足规范要求，考虑到相邻防火分区着火的可能性较小，建议向相邻防火分区增设甲级防火门作为人员疏散的辅助安全出口，以保证每个防火分区(区域)的疏散出口宽度和疏散距离满足规范要求。辅助疏散出口的设置应待业态确定后，布置在人流通道上或人流通道的两侧，且采用火灾时能自行关闭的常开式甲级防火门，关闭信号能反馈到消防控制室。

2.3 疏散通道及出口宽度的一致性核算

部分疏散楼梯在首层不能直接通向室外，先疏散到环廊内再向室外疏散，使得环廊的宽度、环廊到室外的出口宽度不足。如中心椭圆中有10部疏散楼梯不能直接通向室外疏散，总宽度为37.6m，而中心椭圆3个直通室外的出口总宽度为21.6m，因此，将中心椭圆的出口宽度调整为不小于13m，总宽度为13×3=39m＞37.6m。

经核算，椭圆A、椭圆B和椭圆C的环廊内需要设置总宽度不小于30.4m的出口。因此，椭圆A、椭圆B和椭圆C中的2个通道宽度和出口的宽度应调整为不小于15.2m，以保证疏散宽度的要求。

2.4 应急照明和疏散指示

为提高疏散出口的利用效率，快速引导人员疏散，各层环廊和电影院、游戏厅、网吧等娱乐场所内设置智能疏散指示系统，疏散指示标志的间距不大于5.0m，并确保这些区域地面最低水平照度不低于5Lx。消防应急照明和疏散指示标志的备用电源的连续供电时间不应少于60min。

3 火灾场景分析

运用目前消防安全工程界常用的火灾动力学模拟软件FDS(Fire Dynamics Simulator)以及计算机人员疏散模拟软件对建筑内的火灾及烟气蔓延情况和人员疏散情况进行模拟计算，确保人员能够进行安全疏散。

3.1 模拟分析软件FDS

根据建筑结构、火灾危险性大小等实际情况，设定选取7个火源位置，编号如下:

火源位置A，位于椭圆A首层环廊与主疏散出口毗邻的商铺内;火源位置B，位于椭圆A二层环廊端部的商铺内;火源位置C，位于中心椭圆首层主入口毗邻的商铺内;火源位置D，位于中心椭圆首层主入口毗邻的商铺内;火源位置E，位于椭圆B首层主入口毗邻的商铺内;火源位置F，位于椭圆B三层环廊中部的商铺内;火源位置G，位于椭圆A中心中庭内。

3.2 火灾蔓延及烟气流动分析

通过分析预测烟气的流动状态并获得有关火灾的热动力学参数，可以用于验证本建筑内的消防设施能否阻止火灾烟气达到影响人员疏散安全的极限值。针对上文确定的设定火灾场景，运用模拟软件FDS对建筑内烟气运动情况进行模拟预测，在模拟计算时采用如下假设:(1)火源位置:设定火源位置 A、B、C、D、E、F、G;(2)建筑模型:以建筑实际尺寸建模;(3)环境条件:环境初始温度24℃，初始风速0m·s－1;(4)壁面边界条件:绝热;(5)湍流模型:大涡模拟模型;(6)燃烧模型:混合分数模型;(7)假设火源:火灾初期发展规律根据火灾增长规律设定;(8)排烟系统:发生火灾后90s排烟系统启动;(9)燃料类型:木材及复合材料;(10)模拟时间:1 800s。由于建筑内人员在疏散时会向远离火源的方向疏散，因此在确定人员可用疏散时间时，以远离火源的各个安全出口附近区域的各项参数为依据。

表1 人员疏散安全性判定

3.3 人员安全疏散分析

结合上述不同火灾场景下的火灾环境与人员疏散的状况，通过计算机人员疏散模拟软件进行计算得到的所需安全疏散时间(TRSET)，与各火灾场景下的环境可提供安全时间(TASET)进行比较，判断出各区域内人员疏散的安全性，结果见表1。

4 结果分析与建议

4.1 结论

通过对人员的疏散模拟分析，并与火灾烟气模拟计算结果进行比较，可以得到如下结论:(1)在自动喷水灭火系统和机械排烟系统均有效的情况下，对于各个设定火灾场景和疏散场景，建筑内各层人员均能够在危险来临之前，通过邻近安全出口或疏散楼梯疏散至安全区域。(2)椭圆A首层环廊与主疏散出口毗邻的商铺内发生火灾时，当排烟量为60 000m3·h－1时，建筑内一层人员不能够安全疏散，提高排烟量至90 000m3·h－1，可以显著提高人员疏散的可用疏散时间，建筑内一层人员能够在危险来临之前安全疏散;在自动喷水灭火系统失效、机械排烟系统有效的情况下，建筑内一层人员不能够安全疏散。(3)当中心椭圆首层主入口毗邻的商铺发生火灾时，在自动喷水灭火系统和机械排烟系统均失效的情况下，建筑内三层和四层人员的安全疏散将不能得到保证。(4)当椭圆B首层主入口毗邻的商铺内发生火灾时，在自动喷水灭火系统失效、机械排烟系统有效的情况下，建筑内二层和一层人员将不能够在危险来临之前通过邻近的安全出口或疏散楼梯疏散至安全区域。

4.2 建议

通过以上分析证明前文在疏散距离超长这一问题上提出的几条措施是切实可行的，除此之外提出以下几条建议:(1)临时安全区内不应设置商业设施，内环区域在首层不能直接通向室外的疏散楼梯应通向屋面，四层借用三层出屋顶楼梯疏散时，应考虑设置应急照明和指示标志。(2)借用相邻防火分区进行疏散时，借用的疏散宽度不应大于该防火分区所需疏散宽度的30%。(3)应结合日后的景观设置综合考虑消防车道，适当加大消防扑救面设计及水泵接合器数量，结合建筑内功能区的划分增加救援窗数量以利于更大限度进行人员疏散。(4)加强消防疏散走道和安全出口的管理，保证通畅和易于开启，确保发生火灾时所有人员能够安全疏散。

［1］GB50016－2006，建筑设计防火规范［S］.

［2］NFPA101－2009，生命安全规范［S］.

［3］NFPA204－2007，烟和热量的排放［S］.

［4］王志刚，倪照鹏，王宗存，等.设计火灾时火灾热释放速率曲线的确定［J］.安全与环境学报，2004，4(S1):50－54.

［5］公安部天津消防研究所.建筑物性能化防火设计技术导则［R］.国家十五重点科技攻关项目专题四研究报告，2004.

［6］公安部天津消防研究所.火灾增长分析的原则和方法［R］.国家十五重点科技攻关项目专题四研究报告，2004.

［7］公安部天津消防研究所.火灾风险分析和评估［R］.国家十五攻关重点科技攻关项目专题四研究报告，2004.

［8］ISO16734:2006，Fire safety engineering－Requirements governing algebraic equations－Fire plumes［S］.

［9］NFPA92B－2009，Guide for Smoke Management Systems in Malls，Atria and Large Areas［S］.

［10］汪箭，吴振坤，肖学锋，等.建筑防火性能化设计中火灾场景的设定［J］.消防科学与技术，2005，24(1):38－43.