大型公建中庭性能化排烟设计分析

陈正东

（苏州恒基机电工程有限公司，苏州 215021）

大型公建中庭性能化排烟设计分析

陈正东

（苏州恒基机电工程有限公司，苏州 215021）

近年来，一些规模巨大、结构繁琐、功能复杂、个性鲜明的新型建筑物大量涌现。我国现行的建筑中庭防火排烟设计因其局限性已不能满足新型建筑的防火防烟设计需求。性能化防火排烟设计作为一种更为先进的设计方法应运而生，极大地解决了新型建筑的防火排烟设计难题。本文对性能化防火排烟设计的工作原理进行了系统论述，并做了模拟案例分析。

公建 室内步行街 中庭 性能化 防火排烟设计

近年来，我国大型公共建筑的设计理念已经从单一建筑设计转为结构功能复杂的复合型设计。规模巨大、结构繁琐、功能复杂是当今大型公共建筑的共同特征。由于这类新型建筑的独有特点，特别是带有中庭结构的建筑，若按现行的建筑中庭防火排烟设计和消防规范要求划分若干个防火分区，在连通各层的中庭开放处都设置防火卷帘的话，就会阻断人流的通行空间，在实际操作中困难重重，不仅不利于问题的解决，还会适得其反，带来更多的麻烦。这就需要用性能化评估的方式对这类新型建筑的防火排烟设计来进行评估和调整。

一、性能化防火排烟设计工作原理

性能化防火排烟设计起始于上世纪80年代，它是“一种新型的防火系统设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。它是运用消防安全工程学的原理和方法首先制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法对建筑物的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量的预测与评估，以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。从根本上说，性能化设计是一个描述能够达到某种规定性能水平的设计过程的术语。”[1]

性能化防火排烟设计应遵循三个基础：一是具备统一的消防目标及防火排烟功能目标；二是对火灾等消防事故场景的概率进行评估和确定；三是比照统一的消防目标及防火排烟功能目标而展开设计方案定量评估。在遵循以上三个基础的前提下，主要按照七个分析设计步骤来展开：第一步，了解建筑工程的具体内容和建筑的设计结构等信息；第二步，确定统一的消防目标、防火排烟功能目标及性能要求；第三步，确定性能指标及设计标准；第四步，假设火灾场景及设定火灾；第五步，根据建筑物内的空间特征和可燃物特性，确定建筑物内的初期火灾增长方法；第六步，提出具有针对性防火排烟措施，并对措施进行评估；第七步，完成整个设计的书面报告。另外，在进行性能化防火排烟设计时，还应充分考虑火灾事故现场的关键因素，包括火灾的引起和发展，烟气、火灾的蔓延及控制，火灾的探测和扑灭，对建筑物内人群的通知及疏散，消防部门是否接警和响应时长等。

目前，“性能化防火排烟设计在我国还不能随便使用，必须是超出国家现行的消防安全标准适用范围时，按照国家现行的消防安全标准难以满足建筑工程项目需求时才能使用。且从事性能化防火排烟设计的单位还必须具备相应的资格才可以进行。”[2]虽然性能化防火排烟设计将会成为未来建筑物消防设计的发展趋势，但仍需遵循国家的政策和规范，不能随意打破国家出台的相关标准。

二、某建筑物步行街中庭性能化防火排烟设计模拟案例分析

为了形象地展现性能化防火排烟设计的工作步骤和工作原理，以某大型商业综合建筑物为例，对其展开中庭性能化排烟设计分析。假设该建筑物包括地上12层、地下2层，总建筑面积360000m2，地上1层—5层设有户内步行街，由若干中庭连通。步行街43411m2，其中首层15922 m2，步行街净宽14m。

假定该建筑除了步行街，其他防火防烟设计均符合国家《建筑设计防火规范》另外，为了节省篇幅，假设在此案例中，性能化防火排烟设计必经的七个步骤中前三个已经完成，在本案例中，笔者重点分析第四、第五、第六等3个步骤的细节，具体如下：

（一）假设火灾场景及设定火灾。从火灾的最坏处做打算，假设的火灾场景为最严重的情形，一方面火灾场景能描述火灾引发（着火点的位置和起火空间的构造）、扩展和被控制等环节的特征、烟雾和火势蔓延的预计途径，应考虑配备的灭火设施的作用以及火灾场景的预计后果。另一方面，疏散场景应考虑建筑内部构造，在起火时对人员疏散的影响。

（二）确定建筑物内的初期火灾增长方法。因条件有限，本案例采用t2 火灾模型来确定该建筑物内的初期火灾增长方法，计算出火灾发展系数。根据火灾发展系数数值，对比《火灾发展系数与NFPA标准中示例材料的对应关系表》[3]，推定火灾初期的发展速度，假设本例中为“快速”。

表1 火灾发展系数与NFPA标准中示例材料的对应关系表

（三）提出具有针对性的防火排烟设计意见。不同的建筑实体其可燃物和火灾荷载的分布特性、烟火的蔓延属性及人流疏散特点都不同。本案例中，步行街由形式各异的中庭、公共走道及其两旁的建筑物组成。中庭和走道等公摊区域占了很大面积，这部分区域火灾荷载密度较低，主要用于人流的通行。故针对该建筑物的以上特征，将中庭两侧的每个建筑空间设置成独立的防火片区，把步行街设定成临时安全区，从消防分隔、防烟和排烟、人流疏散、自动灭火系统等各方面综合考虑制定防火排烟设计方案，具体如下：一是步行街两旁建筑的耐火等级要大于二级。步行街两侧每隔40m设置一个DN65消火栓、喷水灭火系统以及烟感器等火灾报警设备。二是步行街两旁建筑相对面的距离要大于防火间距。三是相邻建筑之间要设置高于2.00h的防火隔墙。四是步行街中庭的顶棚要采用防火材料，且所用材料要先进行防火处理再安装施工。承重结构的耐火极限至少高于0.50h。顶棚必须安装若干排烟口和排烟设施。五是步行街内部不能放置易燃易爆物品。六是疏散通道要靠外墙设立，还应直接通往室外。当设计确实有困难的时候，至少应保证在首层能直和步行街相衔接。另外，步行街两旁的建筑要设置疏散门，其疏散门必须直接连通步行街。步行街内所有到达周围最近的户外安全地点的距离应小于80m。七是步行街、中庭里要设置大量消防指示照明灯、发生险情时的人员疏散指示牌、以及广播波音设备等。

四、结语

性能化防火防烟设计虽然比中庭防火防烟设计起步晚，但对复杂新型建筑的适用性更好，能帮助复杂新型建筑防火排烟设计达到预计的消防目标，对于提高新型建筑物的消防水平和防火排烟的专业化都有着重要意义， 可作为我国现行的建筑中庭防火防烟设计的重要补充来进行推广。“但性能化防火防烟设计也有自身的不足，这种方法的设计周期比较长，设计步骤相对复杂，对设计人员的知识技术要求也比较高。另外，性能化防火排烟设计对建筑物的使用性质的稳定性要求较高，若用途改变，将会导致原有设计数据实效。”[3] 所以当前，我国建筑物消防设计必须中庭与性能化兼用，才能够最大范围地满足所有建筑的防火防烟设计需要。

[1]熊伟荣．建筑中庭防排烟性能化设计初探[J].井冈山师范学院学报（哲学社会科学），2014，25，（12）:150-152

[2]李亚清，张善竹，马玲芝.性能化防火设计方法及其展望[J].消防技术与产品信息，2012，（4）:45-48

[3]闫玉娟.高层建筑防排烟设计中常见问题分析及对策[J].江西建材，2015，4（4）:10-11

TU7

B

1007-6344（2015）11-0143-01

陈正东,男,1985年10月,江苏扬州,四川大学,消防水、电或防排烟。