摘要：随着建筑业的不断发展，建筑设计变得越来越重要，特别是在高层建筑尤其是地下室设计，对于防火以及防排烟设计要求越来越高。在地下建筑发生火灾的情况下，如果不能够有很好的逃离通道、合理的逃跑路线以及高效的排烟系统，很可能会造成巨大的人员伤亡。因此，在实际的地下建筑防火及防排烟设计过程中，相关工作人员应该对现场进行认真的考察，在此基础上设计出最佳的消防方案。本文主要对地下建筑防火及防排烟设计进行分析和探讨。
关键词：地下商业建筑；防火；防排烟；设计
0前言
随着城市化进程的加快，城市用地变得越来越紧张，在此情况下，地下建筑为城市经济建设带来了新的希望。然而，地下商业建筑中经常发生的火灾以及造成的人员伤亡、财产损失，给人们特别是建筑设计人员敲响了警钟。因此，如何提高地下建筑防火以及防排烟设计水平，已经成为相关工作人员面临的重要课题。
1地下商业建筑的防火设计
地下商业建筑的防火设计是建筑设计的重要组成部分，其设计质量直接关系到地下建筑的使用水平和安全。下面以某地下商场防火设计及相关计算为例，重点探讨防火设计的方案选择问题。
1.1地下商场基本概况
某地下商场位于建筑物负一层位置，总建筑面积为3389㎡，净层高为5.5m。该地下商场存在两个方面的消防设计问题：一方面，整个地下商业建筑的防火划分区域面积超出消防设计规范相关标准，超限部分为1389㎡；另一方面，整个地下商业建筑人员安全疏散距离设计存在超限问题，超限部分为4m。
1.2防火设计方案
针对该地下商场在消防安全设计方面存在的问题，有两种优化方案。方案一：以强化地下商场防火措施为主，整个消防安全优化方案平面示意图如图1所示。在该优化方案中，一方面将地下商场原有普通型自动喷水灭火系统喷头改建为快速响应式喷头，在响应火灾烟气的第一时间做出自动喷淋反应，另一方面在防火分区Ⅱ以及Ⅶ直通室外联出口位置增设两个带有疏散功能的防火卷帘装置，强化防火分区V的人员疏散性能。方案二：以优化整个地下商场防火划分区域为主，整个消防安全优化方案平面示意图如图2所示。在该优化方案当中，选择地下商场中心位置增设一套防火卷帘门装置，使整个地下商场分为V防火分区以及X防火分区两个部分。但与之相对应的是以上两个防火分区仅余一个联通室外空间的人群疏散通道。
1.3烟气发展模拟计算分析
从烟气温度以及烟气能见度两个方面对上述两个方案加以分析比较。首先，从烟气温度的发展模拟计算角度来说，方案一维持一个防火划分区域的方式使得烟气在发展过程当中的可扩散及填充区域均比较大，这也正是在火灾事故发生状态下，方案一当中烟气层厚度多保持在3m以上的最直接原因。并且受到防火分区面积较大的因素影响，同火源相隔位置较远的机械排烟风机无法在第一时间启动，从而对地下建筑中人员的安全疏散造成极为严重的威胁。方案二将整个防火区域划分为两个防火区域的方式使得在火灾事故发生的情况之下，900s以内3m以下的区域温度始终维持在60℃以下。特别值得注意的是：在该种方式作用下，地下建筑顶部烟气层的温度较方案一建筑的顶部烟气层温度更高。其次，从烟气能见度的发展模拟计算角度上来说，方案一与方案二在火灾持续900s以内状态之下仅在地下商场顶棚位置出现能见度低于10m的情况，能见度发展模拟计算结果基本一致。还有一点：在方案一作用之下，地下建筑边缘位置的烟气发展呈现出一定的沉降趋势。
1.4人员安全疏散模拟计算分析
假定在火灾发生状态之下整个地下建筑中的人员构成占建筑总面积50%比重，且按照0.85/m2的密度进行均匀性分布。由此可得知整个地下商业建筑当中需安全疏散总人数为1477人。考虑商业建筑中人流的恒定疏散速率为每1s对应1m，且联通室外疏散楼梯装置的疏散速率为每1s对应0.6m。考虑火灾事故发生在最严重也是最危险的位置──防火分区Ⅶ位置疏散楼梯附近，模拟计算得出方案一与方案二之下地下商业建筑当中待疏散人员通过疏散楼梯所需的时间（如表1与表2所示）。由图中所示数据人们不难得知：在方案一作用之下，各个疏散出口人员的安全疏散时间平均，整体用时较短，安全性高；在方案二作用之下，受到联通室外疏散楼梯及疏散出口大大减少影响，可运行疏散装置的运行压力较大，进而导致各出口疏散时间明显大于方案一所需时间，安全性较低。
方案一与方案二均有着一定的应用优势，对于地下商场这类综合性地下建筑而言，应当依照实际情况，应当综合方案一与方案二关键设计思想，关注建筑空间当中烟气控制系统以及疏散楼梯的合理设置，最大限度地确保整个地下商场人员的安全性。
2地下商业建筑的防排烟设计
地下商业建筑的排烟是防火设计中的重要内容，应该对排烟设计及其系统进行认真的分析和研究，进行采取最合理的设计方案。
2.1自然排烟
2.1.1排烟井自然排烟
独立建造的地下商场，其上部如是城市广场或者公园等，有条件设自然排烟竖井的可考虑采用自然排烟方式，但要满足自然排烟要求，还必须注意排烟竖井开口面积的总和应不小于地下商场总面积的2%，且排烟口的位置距地下商场内最远点的距离不大于30m。如图3所示。
2.1.2采光窗井自然排烟
附件式的地下商场，可通过开启采光的窗户进行自然排烟。但需要注意的是这种排烟方式需在室外风速小于室内热烟气压时，才会有良好的排烟效果。如开启窗户设在迎风面，不但会降低排烟效果，有可能还会出现烟气倒灌现象；如开启的窗户处在背风面，风压呈负压作用，那将十分有利于热烟气的排出。另外还应注意这种排烟方式，当会出现火势有蔓延到上层区域的危险时，要采取必要的保护措施。
2.2机械排烟
2.2.1大开间式商场的排烟设计 （1）防烟分区划分
机械排烟系统的数量应根据防火分区来设定，当商场整个空间是连通的，中间没有墙隔断时，每个防火分区还需设挡烟垂壁或者利用梁高划分成为若干个防烟分区，防烟分区面积应满足不大于500m2的规范要求。每个防烟分区内设一个板式排烟口，但需注意排烟口距离本防烟分区最远点不大于30m，排烟口与排烟口之间距离不大于60m，排烟口应设有手动和自动开启装置。
（2）排烟量计算
当负担两个或两个以上防烟分区排烟时，排烟风机排烟量应按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算，还应考虑1.1～1.2的漏风系数；同时设置机械补风系统，补风量不小于50%的排烟量。这种大开间的商场基本都设有中央空调系统，因此可以充分利用空调送风机作为火灾时补风机用。笔者在多年的设计发现，由于空调送风口数量比较多且布置分散，利用空调送风口作为火灾补风口时，要充分考虑火灾时气流组织问题，避免短路。
（3）排烟控制
当火灾确认后，同一排烟系统中着火的防烟分区中的排烟口应呈开启状态，其他防烟分区的排烟口应呈关闭状态。笔者认为，由于负担两个或者两个以上防烟分区时，排烟风机的排烟量是按最大防烟分区面积每平方米不小于120m3/h计算，而每个防烟分区排烟口的排烟量是按防烟分区每平方米不小于60m3/h计算，如果只开启着火的防烟分区的排烟口，可能导致排烟口的排烟风速大于规定的10m/s。因此笔者认为应开启着火防烟分区及其相邻防烟分区的排烟口，即至少开启两个防烟分区的排烟口。
2.2.2商铺式商场的排烟设计
当商场由隔墙隔断成多个商铺式经营，且隔墙隔到顶时，防烟分区应根据商铺大小和人员通道划分防烟分区。笔者认为当地下商铺面积大于50m2时，应把排烟管升至商铺内，独立设置一个排烟口；小于50m2的商铺和人员通道一起划分防烟分区，排烟口设在人员通道内。防烟分区面积应尽量均匀，不应悬殊太大。如果层高受到限制，每个排烟系统可多划分几个防烟分区，以减小排烟风机排烟量，从而降低排烟管的高度，满足层高要求。商铺式商场排烟量计算及排烟控制同大开间式商场。当隔墙未隔到顶，排烟设计参照大开间式商场排烟设计。
结束语
地下商业建筑一般都具有较大的客流量、较多的物资以及较大的空间，因此，一旦发生火灾，其产生的危害是不可估量的，造成的经济损失也非常巨大。因此，在实际的地下商业建筑设计施工过程中，相关工作人员应该切实做好相关的调查研究工作，在此基础上，制定出防火排烟优化方案，只有这样，才能够最终确保地下建筑的整体质量水平，从而也促进我国城市经济的进一步发展。
参考文献
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