既有建筑改造利用下沉庭院疏散消防安全性研究

作者简介：

周峰（1989— ），男，汉族，湖北襄阳人，本科，研究方向：特殊消防设计、消防设计咨询。

摘要：既有建筑改造中多个防火分区利用同一下沉庭院疏散时，无法严格参照现行规范中关于下沉式广场的要求改造调整。本文从提高既有建筑消防安全性能角度，对下沉庭院采取措施，如合理地开口布置、限制盖下回廊净深、疏散设计调整等，并结合具体的工程案例借助FDS作出了进一步研究分析，以期为相似的工程提供经验借鉴。

关键词：既有建筑改造；下沉庭院；疏散；FDS

引言

对于地下既有建筑而言，下沉庭院可为地下建筑疏散减轻较大压力，但在建筑改造过程中若下沉庭院统一依照现行标准执行，建造难度、成本均可能是较大挑战，因此应从提升其消防安全性能的角度来采取合理措施^[1]。

一、既有建筑下沉庭院消防设计

现行《建筑设计防火规范（2018年版）》（GB 50016—2014）第6412条对下沉式广场用作防火分隔时提出了相应要求，当涉及到仅利用下沉庭院疏散时，该条关于下沉式广场的要求无法完全覆盖，主要体现在以下两方面。

下沉庭院仅用作疏散时顶板开口尺寸如何明确无规定。若依照不小于13m×13m的要求设置，仅开口区域地面面积已经达到不小于169m2。但对于既有地下空间改造，往往受限于建筑原有结构而出现空间较为局促，提供此种大面积范围的下沉庭院区域可能存在困难。

下沉庭院开口周围的回廊净深如何控制无明确规定。地下面向下沉庭院的外墙与下沉庭院顶板开口边缘之间的间距影响着火灾烟气的蓄积及排除^[2]，该间距控制在何种范围对人员安全疏散影响较小，需要深入分析。

在既有建筑改造过程中确需利用下沉庭院疏散时，从提高既有建筑防火性能的角度采取措施，确保下沉庭院区域安全性能尽可能接近于架空层等半室外敞开空间^[3]，以提高人员在下沉庭院区域疏散时的安全性^[4]。

笔者将通过具体的既有建筑改造工程案例对下沉庭院消防设计进行研究，并进一步运用火灾动力学模拟软件FDS进行数值模拟验算。

二、既有建筑利用下沉庭院疏散案例

（一）工程概况

某商业改造提升项目是在原商场基础上进行的内部布局重新调整、地下室外扩、外立面拆改、四层屋面加建及五层上部夹层拆除等。下面分析改造后建筑地下2层地上5层。

（二）工程分析及消防设计方案

该项目地下一层商业防火分区B1-6、商业防火分区B1-7部分出口无法直通室外，需要先疏散至与下沉庭院连接的回廊，而部分回廊净深过长（最远点距开口边缘长度接近43m），将其及下沉庭院定义为室外安全区存在疑问，如图1所示。

从提高回廊及下沉庭院区域排烟排热条件、减少人员在有顶回廊区域的行走距离、降低商铺等功能区域对回廊影响的角度，主要采取以下措施以提升人员疏散的条件，如图2、图3所示。

下沉庭院范围内的顶板增加2处开口，开口尺寸均为21m×465m^[5]。回廊区域部分位置上方为一层空调机房，利用一层空调机房多余空间开设对外开口，具体为对应范围内的回廊顶板开设尺寸为31m×29m的开口，空调机房外墙开设尺寸为385m×53m的对外开口。增设前述开口后，下沉庭院及回廊区域开口面积比例占该区域地面面积可达到25%。回廊区域取消吊顶，净高升至57m，提升回廊区域的通风条件及蓄烟空间。取消商业防火分区B1-5、B1-7商铺开向回廊区域的开口，杜绝商铺火灾对下沉庭院的影响。商业防火分区B1-6开向回廊区域的门向下沉庭院方向移动，形成一段长度约3m的走道，以减小开向回廊的疏散门至下沉式庭院楼梯、顶板开口的距离（另一短回廊也同时移动疏散门）。面向回廊区域的门全部调整为甲级防火门。回廊区域、下沉庭院处不得布置任何可燃物及阻碍人员疏散的设施，并采用不燃材料装修。

在采取上述措施后，利用数值模拟方式分析回廊自身的排烟排热情况，即考虑当商铺功能区火灾烟气蔓延进入该回廊后，回廊区域是否具备可供人员通行的条件。

（三）数值模型建构及工况设计

1.数值模型建立

采用FDS软件进行烟气模拟研究，设定火源位于建筑地下一层防火分区B1-6内与室外走道连通的门厅附近，考虑商铺发生火灾时烟气蔓延进入回廊及下沉庭院后，其是否具备可供人员通行的条件。

2.工况设计

设定下沉庭院周围商铺发生火灾，共设立2个工况进行计算分析，详见表1。

（四）结果分析

从模拟结果可以看出，商铺发生火灾后烟气较快下沉至清晰高度以下，由于火灾场景考虑门厅处的门处于开启状态，烟气快速通过门厅处开口蔓延至回廊区域，然后从回廊区域顶板开口直接排入大气或继续蔓延至下沉庭院，工况一、二均显示火灾烟气温度、烟气浓度或清晰度、CO浓度变化不大，均在人员可接受限值内，对人员安全疏散影响不大，如图4、图5所示。

结语

针对既有建筑改造需利用下沉庭院进行疏散时，不可一味依照下沉式广场的相关的参数要求进行设计，考虑到既有建筑自身的先天建筑结构条件，并从改造经济性角度出发，应采取消防措施确保下沉庭院能够作为人员疏散的安全区。本文针对下沉庭院作为疏散使用时提出了相应的消防设计要求，并结合工程案例进行了具体的研究分析，研究结果表明。第一，既有建筑改造时有条件情况下，下沉庭院开口应尽量依照下沉式广场设计。第二，受既有建筑条件限制，下沉庭院顶板开口设计依照开口总面积占下沉庭院区域地面面积的25%时，下沉庭院内排烟排热效果相对较好，可供人员过渡、停留或疏散。第三，下沉庭院非开口部位即回廊内任一点距开口距离不超过15m时，下沉庭院内火灾烟气不至于在顶板下方蓄积，并可相对较好地控制开口布置的均匀度。第四，下沉庭院作为人员安全疏散的安全区，应避免疏散楼梯受周围影响，疏散楼梯应布置于下沉庭院开口处保持完全敞开。第五，从人员安全疏散角度出发，为减少人员在下沉庭院的驻留集聚，建议控制下沉庭院区域任一点距疏散楼梯距离不超过30m。参考文献

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