公共建筑消防设计的分析探讨

花 明

(江西方博建筑工程有限公司，江西 南昌 330000)

在城市化进程加快、建筑业高速发展的时代背景下，现代公共建筑呈现出造型新颖化、高层化、大空间化的发展趋势，在建筑结构性能明显提升、使用功能愈发完善的同时，也对建筑消防设计水准提出了更高要求，并在消防设计过程中暴露出多项问题有待解决。为满足公共建筑消防设计需要，必须探索一套更为符合公共建筑实际情况的消防设计模式，本文就此开展研究。

1 公共建筑火灾发生特征

1.1 火势与烟雾蔓延迅速

在公共建筑中，为满足使用需求和改善装饰装修效果，普遍在结构的电梯井、电缆井等部位采取竖井形式，以及使用木质地板、装饰壁纸等可燃装修材料。在发生建筑火灾时，如果没有在短时间内借助自动灭火系统来扑灭初期火势，将导致火势从着火点部位快速蔓延至其他区域，并在火灾持续期间产生大量有毒有害的烟气，室内受灾人员在摄入过量烟气时出现昏厥等情况，危及人体健康。

1.2 人员疏散困难

一方面，相比于普通多层建筑，多数公共建筑都有着空间大、垂直疏散距离长的特征，室内受灾人员需要经过较长一段时间方可疏散至火场外安全空间，并在疏散过程中可能出现慌乱下错误选择疏散方向、摄入过量有毒烟气等问题，进一步加大了安全疏散难度。另一方面，公共建筑还有着人员密集的特征，当火灾发生后，由于安全疏散通道、楼梯内同时涌入过多人员，可能出现人员踩踏、楼梯拥堵的情况。

1.3 救援难以施展

由于公共建筑的室内空间较大、人员分散和垂直高度大，不便于消防救援工作开展，需要消防员摸清火场情况、锁定着火点与火势蔓延范围、确定受灾人员主要分布点位后，再针对性开展救援工作。同时，由于公共建筑火势蔓延迅速，对消防救援行动时间有着严格要求，唯有在第一时间发现、上报火情，迅速开展救援行动，才能在火情尚不严重的情况下救援室内受灾人员，避免产生过于严重的损失。

2 公共建筑消防设计的难点问题

2.1 大空间消防分区划分

在公共建筑内部，普遍分布着中庭空间、展厅等大空间场所，如果采取与民用建筑完全一致的防火分区方法，将对公共建筑使用功能的发挥造成一定程度的影响，也不利于提高公共建筑的视觉美观度。同时，在防火分隔形式选择方面，也面临着防火墙分隔形式不适用的问题，对建筑平面效果造成影响，与公共建筑的使用需求相违背，如大型商业综合体建筑不适宜采取防火墙，可选用防火卷帘、防火水幕等其他分隔形式。

2.2 超大中庭空间排烟

对于酒店、商业综合体等公共建筑而言，为体现空间视觉通透性、打造上下贯通的空间，普遍在建筑结构中设计超大中庭空间，禁止在中庭空间与外侧环廊部位设置挡烟垂壁，极大削弱了公共建筑的排烟能力，无法有效划分防烟分区，存在消防安全隐患。对此，普遍采取中庭与环廊共用一套排烟系统的补救措施，设计一处涵盖中庭与外侧环廊的大型防烟分区，在排烟风机作用下，持续将中庭、环廊空间内分布的有毒烟气向外排放。但根据实际效果来看，这一排烟模式存在中庭向上蔓延与下层阳台羽流烟气流入环廊内部、易形成排烟短路的局限性，实际排烟效果并不理想[1]。

2.3 相邻防火分区借用疏散出口

对于商业综合体、公寓式酒店、公共停车场等类型的公共建筑，为满足实际使用要求、预留充足的室内使用空间，普遍选择由于相邻多个防火分区借用疏散出口作为第二安全出口的问题，并由此引发安全出口总量过少、形成防火分区薄弱环节、疏散宽度不足等一系列问题的出现。当出现建筑火灾时，有一定可能出现火势通过借用疏散出口蔓延至其他防火分区的问题，并在增加实际疏散距离的情况下加大了室内受灾人员安全疏散的难度。

3 公共建筑消防设计要点

3.1 防火分区设计

为妥善解决大空间防火分区划分难题，有效将火势控制在单个或少数防火分区范围内，设计师必须掌握水平分区划分、竖向分区划分、分隔形式选用、防火分区借用疏散出口有四方面要点，具体如下。

(1)水平分区划分 要求公共建筑的地上、地下部分的防火分区最大面积控制在4 000m2内和2 000m2内， 但需要在各个防火分区内搭建独立的消防报警系统与自动灭火系统。同时，对于展厅等大空间场所而言，可以适当放宽防火分区最大面积要求，按照建筑结构特点进行划分[2]。

(2)竖向分区划分 一般情况下，以楼层为依据来划分，在上下楼层交界处安装防火楼板，将公共建筑各楼层形成一个天然的竖向防火分区，阻隔明火、烟雾向其他楼层蔓延扩散。同时，必须在连通上下楼层的开口部位安装甲级或是乙级防火门，并使用防火阻燃材料来封堵上下楼层穿楼板孔洞等特殊部位。

(3)分隔形式选用 在公共建筑中，设计师可同时选用防火墙、防火水幕、防火卷帘和防火隔离带四种分隔形式。在空间使用功能无特殊要求的情况下，优先选用防火效果最为突出的防火墙，在相邻防火分区交界处设置一定厚度、具备防火阻燃性能的墙体。而对于展厅、中庭空间等对视线通透性有着严格要求的区域，则同时选用防火隔离带、防火水幕等其他分隔形式，防火隔离带是在防火分区边界处使用不燃材料，防火水幕是在边界处安装喷水喷头，当火灾发生后启动喷头向外喷淋水，形成挡火隔烟的水幕。

(4)防火分区借用疏散出口 在公共建筑消防设计期间，如果在特殊情况下必须借用疏散出口时，必须保证所借用疏散出口的实际宽度等于或略小于该分区安全出口的30%总宽度，在疏散出口与防火分区交界处设置防火墙与甲级防火门，要求防火门朝疏散方向开启。

3.2 排烟设计

为取得理想的建筑防排烟效果，设计师需要同步设计自然排烟系统和机械排烟系统，共同将室内有毒烟气排放至室外。其一，自然排烟是在公共建筑靠外墙楼梯间、阳台、凹廊等部位开设门窗洞口，分别在侧风面与背风面设置通风口和排烟口，在室内外空气压差、烟气浮力的共同作用下，从通风口向室内吹入新鲜空气，从排烟口向室外吹出有毒烟气，应合理设计开窗面积，如在建筑内走道长度在60m以内的情况下，要求外窗面积总和不小于2%走道面积。其二，机械排烟是在公共建筑内部划分若干排烟分区，在各分区内安装一套独立的排烟风机、开设排烟口，在中庭空间体积超过和未超过17 000m3时，分别按照按每小时换气6次、4次的标准来计算排烟量，选用适当规格的排烟风机[3]。此外，针对大中庭空间和外侧环廊组合排烟的公共建筑，分别在中庭空间底层与顶层采取自然补风、机械排烟的方式，在其他楼层中庭空间不设置排烟风机，设计挡烟垂壁来分隔中庭、外侧环廊。如此，在发生建筑火灾时，自中庭底层持续吹入室外新鲜空气，一段时间后启动顶层排烟风机，在排烟风机作用下带动室内烟气自顶部向室外排出。

3.3 消防水源设计

在公共建筑消防水源设计环节，首先，根据建筑所处位置、周边城市水环境分布情况来选择消防水源。一般情况下，以市政给水管网作为取水来源，在给水管网中接入DN200或其他规格的引入管，市政给水经过加压、稳压处理后，通过建筑消防给水管网提供给消火栓、喷水喷头等消防设备。而在公共建筑临近城市水环境的情况下，则在天然水源处安装吸水管、修建自流井等取水设施设备，持续从水环境中抽取水流作为消防用水，天然水源可作为一种补充消防供水手段，要求所选用天然水源在任何时期的水位都满足消防用水供应要求。其次，根据火灾持续时间来计算自动喷淋灭火、射流灭火、室内外消火栓等子系统的用水量，将各系统用水量总和作为公共建筑的消防用水量，在计算结果基础上，在建筑屋顶等部位设置消防水箱和储水池，要求水池、水箱的总体容积不得少于建筑发生一次火灾时的实际消防用水量[4]。

3.4室内外消火栓设计

(1)在设计室内消火栓系统时，重点掌握分区供水、消火栓布置、参数设定三方面要点。其中，对于分区供水问题，考虑到不同楼层的供水压力要求存在明显差异，应在公共建筑内部竖向划分一定数量的供水分区，由消防给水系统直接向高区消火栓供水，对消防用水进行减压后再提供给低区消火栓，确保栓口压力值在0.5MPa以内。对于消火栓布置问题，设计师优先在休息平台、走道等易于取用部位安装消火栓，在地面摆放消火栓箱，或是将消火栓箱内嵌到非承重建筑内墙结构中，在箱内摆放水喉、直流水枪等装置，并要求临近消火栓直线间距在30m以内。而对于充实水柱长度等参数的设定，则将公共建筑净高为设计依据，在公共建筑净高不足和大于8m的情况下，要求水柱长度不小于10m和13m，栓口动压不低于0.25MPa和0.35MPa[5]。

(2)在设计室外消火栓系统时，在建筑外墙间距5m以上、周边道路边缘间距2m以内的部位安装室外消火栓，使用DN300或其他规格的给水管连接市政给水管网，通过室外消火栓，持续从市政管网中抽调水来提供给消防车辆和其他消防设备。同时，根据工程情况来设定供水和接入口的水压值，必要时在室外消火栓上安装加压设备，确保水利最不利点出水流量不少于15L/s。

3.5 安全疏散设计

(1)确定疏散宽度 一般情况下，根据《建筑设计防火规范》(GB50016)对顶，要求公共建筑的疏散楼梯及走道净宽度在1.10m及以上，安全出口和疏散门净宽度在0.90m及以上，在疏散宽度不足时，设计师可采取朝防火分区额外设置防火门、调整公共建筑各楼层直通室外出口净宽值的方法。

(2)确定疏散距离 根据公共建筑的用途、耐火等级来确定室内房间至最近安全出口的直线距离。例如，对于耐火等级为一、二级的教学建筑，要求多层建筑的疏散距离不得超过35m，高层建筑的疏散距离不得超过30m。而对于耐火等级为一、二级的医疗建筑，要求单层与多层建筑疏散距离不超过35m、病房部位疏散距离不超过24m。

(3)设计安全出口 除去建筑面积不足200m2且人数在50人以内的多层公共建筑首层、防火分区面积不超过50m2且停留人数在15人以内的地下/半地下建筑等特殊情况外，要求在公共建筑的各处防火分区内设置2个及更多数量的安全出口。

(4)设置准安全区 对于兼具多项使用功能和大空间的公共建筑，设计师可选择在室外、人员密集区域的间隔部位设置准安全区，发生建筑火灾时，室内受灾人员可临时躲避在准安全区内等待消防人员救援，以此来解决安全疏散距离过长的问题。例如，在公共建筑内部设置避难走道，在走道两侧设置实体防火墙，在走道出入口部位设置甲级防火门。

3.6 消防报警设计

为第一时间发现火情，需要在公共建筑内部设计消防报警系统，在室内各处房间、中庭空间、环廊、楼梯间、设备用房等区域安装探测器，在各个防火分区内安装区域报警器，在消防室内安装总报警器，要求相邻探测器间距略小于有效探测范围，并在顶棚等空旷部位安装探测器，在各层走道靠近楼梯出口部位安装报警器。如此，当发生建筑火灾时，探测器根据空气成分、室内环境温度等参数的监测数值对比结果，判断火灾出现，将信号反馈至区域报警器，由报警器向消防部门、消防室发送火情报警信号，并控制蜂鸣器发出声响，组织室内滞留人员安全疏散。同时，考虑到消防报警系统在使用期间受到探测器老化、探测视线被杂物遮挡等因素影响，有可能出现误报、漏报问题，需要在消防室和建筑室内环境中布置若干手动报警器，在物业人员和室内人员发现火情时，按下手动报警器来发送火警信号。

3.7 自动灭火设计

为快速扑灭初期火势，需要在公共建筑内部搭建具备自动灭火系统，可选用气体灭火系统、自喷淋灭火系统或是射流灭火系统。以自喷淋灭火系统为例，在建筑出入口、各处房间、走道、楼梯间等区域的顶棚处安装68℃直立型喷头等型号喷头，加装水流指示器、报警阀组等装置，根据建筑净高、危险等级来设定流量值、喷水强度等参数，连通喷头与消防给水管网。在建筑环境温度升高至警戒值、或是接到火警信号后，启动喷头，通过喷头向四周喷淋管道内的有压水，迅速扑灭着火点。

4 结 语

综上所述，消防设计是公共建筑设计体系的重要组成部分，关乎着公共建筑使用安全与否。建筑企业与设计师理应对消防设计工作予以高度重视，务必做到对公共建筑火灾发生特征、消防设计难点的全面掌握，充分借鉴消防水源、安全疏散等方面的设计要点，根据建筑情况来制定一套合理可行的消防设计方案。