大型商业建筑消防设计研究

沈传军

（山东省聊城支队，山东　聊城）

摘要：改革开放以来，在建筑领域，建筑科技、建造技术的水平大幅提高。与此同时，大空间、功能多样化的形态变化丰富的现代大型商业建筑应运而生。然而，其火灾隐患也大幅提升，火灾危害更加严重。大规模、大空间、多功能等新的特点给建筑的防火和安全疏散设计带来更多的困难。除了现行防火规范之外，现代商业建筑的防火设计还需要结合性能化消防设计新思路来进行完善。因此，本文针对上述问题进行研究：①介绍了我国大体量的商业建筑在近些年的建设情况以及建筑本身的发展特征；透过近期大体量商业建筑的火灾实例中人员和财产的损失情况，分析了商业建筑的火灾后果及火灾的危害性。②分析了商业建筑的防火分区设计要求、商业内部人员疏散的特点以及人员在疏散过程中所面临的诸多不利因素。③阐述了我国现在实行的防火设计规范的内容及要求，分析了现阶段各种设施器材在消防设计中的应用。

关键词：商业建筑；火灾危害；安全疏散；消防设计

1　大型商业建筑消防设计研究的意义

1.1　大型商业建筑消防设计研究的背景

近几年，大型商业建筑的建设速度快，建筑规模越来越庞大，建筑功能也逐渐多样化，这给建筑内部的安全疏散带来了更大的困难。火灾发生以后，人们为了保证自身的安全，需要在最短时间内，通过疏散楼梯或安全通道等疏散设施，快捷、迅速、并且安全地疏散到安全地带。随着大型商业建筑的跨越式发展，安全疏散也面临了更多的新的特征。

（1）建筑规模大，功能复杂^［1］。为了满足人们购物、休闲、娱乐、餐饮、展示等功能的需要，购物中心往往规模巨大。其规模一般都在10万～20万平方米之间，大的达到40万～50万平方米甚至更多。

（2）中庭空间大，通常跨越两层及以上楼层的共享空间。中庭能够增加建筑内部各区域的交流，使建筑内部的环境更加通透、自然，人们在其中行走更具有趣味性，轻松自如。

（3）交通组织复杂，大型购物中心由于体量较大，其垂直交通及水平交通组织非常复杂，又由于划分了不同的功能分区，更增加了建筑内部交通组织设计的难度，致使疏散出口个数、疏散宽度、疏散距离等易与现行规范要求发生冲突^［2］。

（4）火灾荷载比较大，高档的大型商业设施，内部装修也是非常的奢华，所用的装饰材料以及摆设的多样化的商品，都有很多的易燃物品，火灾荷载巨大。

大型商业设施本身规模庞大，内部人员众多，而且大都对环境陌生，不熟悉疏散路线，如果发生火灾，人员疏散难度增加，火灾危险性增大^［3］。所以说，研究大型商业防火设计的方法和效果有着非常重要的理论价值和现实意义。

1.2　消防设计研究的现实意义

1.2.1　性能化设计方法的基本概念

目前，我国主要是按照各种建筑设计防火规范来进行防火设计指导。相关规范是由专项研究部门通过各种火灾实验和实际发生的火灾案例，参考国外的有关规范，制定出的统一标准，也就是常说的处方式设计方法。处理方式规范中的大多数规定是按照建筑物的用途、结构形式和规模大小提出的，建筑防火设计的具体要求都要按照规范中的要求进行，即能满足消防部门的要求投入使用。但是，进入21世纪，我国经济及技术飞速发展，城市化进程逐年加快，很多大型或特大型城市逐渐兴起，建筑形式也越来越复杂和多样性，其中大型商业建筑尤为突出。

1.2.2　大型商业建筑的火灾危害及后果分析

吉林商业大厦始建于1987年，1992年改制为民营企业。该建筑占地面积1.34万平方米，总建筑面积4.2万平方米，共分5层，每层分3个经营区，主要经营家电、服装、鞋帽、家具等。火灾前，大厦内共有经营业户64户，管理人员49人，经营人员325人。2010年11月5日9时17分，位于吉林市船营区珲春街12号的吉林市商业大厦发生火灾，共造成19人死亡、24人受伤，过火面积约15830m²。吉林省政府副秘书长张大松介绍，吉林市商业大厦火灾事故是近五年该省发生的最为严重、人员伤亡最多的一次火灾事故，也是今年以来中国发生的最为严重的一次火灾事故，教训十分惨痛。

北京市隆福商业大厦位于东城区隆福寺95号，占地12500m²。该大厦是在原东四人民市场的基础上改建的一座综合性商业大厦，由新旧两部分组成，新楼8层，旧楼4层，旧楼与新楼毗连，共有7处相通。旧楼的一层、二层经营家电、文具、百货，三层经营金银首饰并设有卡拉OK厅，四层为办公室。1993年8月12日22：00左右，隆福商业大厦旧楼一层礼品柜台处起火，并迅速蔓延。大火历经7个小时才被扑灭。大火烧毁后楼共3层，西部平房2000m²营业厅全部烧毁，新楼有2层不同程度过火，直接经济损失预计2150万元。

根据上面的商业火灾案例，可知火灾最直接的影响就是导致财产损失和人员伤亡。现代商业设施，建筑体量非常巨大，所能容纳的人员众多，财产和人员的集中度非常高。近十年来，我国正处于火灾形势比较严峻的时期，商场建筑火灾的次数和损失均呈上升趋势，如果发生重大火灾，势必会造成后果严重的财才损失，和造成后果严重的群死群伤事件。

火灾往往会造成人员的重大伤亡。设想作为一个家庭的经济基础的家庭成员伤亡，严重的会导致这个家庭的崩溃，进一步影响社会的稳定^［4］。所以建筑火灾已经是最严重的公共危害之一，是全世界防灾减灾的重大研究课题。

2　商业建筑的防火分区与安全疏散

2.1　建筑防火的设计内容

建筑防火设计是一种工程行为，它是结合建筑物的火灾防治要求，才用一定的科学方法、按照一定的步骤确定建筑物防火措施的行为。建筑防火主要内容包括建筑火灾的成因、被动防火的措施以及主动防火的措施三个方面。

2.2　商业建筑的防火分区

现行《建筑设计防火规范》已经明确了防火分区的定义，即在建筑内部采用防火墙、耐火楼板及其他防火分隔措施分隔而成，能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部空间。

现代商业建筑往往都是综合性建筑，用途广泛，业态丰富，火灾荷载大，内部人员数量大，起火后，火势蔓延速度快，产生的有毒有害气体和烟雾扩散速度快，很容易造成重大群死群伤事件，财产损失往往也是重大的。

对于建筑高度大于24m的商业建筑，按照《建筑设计防火规范》进行建筑设计。高层建筑根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度等分为一类建筑和二类建筑，高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积，不应超过规范规定^［5，6］。

对于高级旅馆、图书馆、医院、商业楼等一类高层建筑，以及高度超过50m的普通旅馆、办公楼等，其内部一般都有空调系统，装修标准比较高，火灾荷载较大，如果发生火灾，危险性往往大于普通二类建筑^［7，11］。所以，规定了一类高层建筑防火分区的最大允许建筑面积为1000m²。普通的二类高层建筑，如普通住宅、办公楼、旅馆等，其防火分区最大允许建筑面积为1500m²。地下室每个防火分区的最大允许建筑面积为500m²。对地下室要求更为严格主要是因为地下室一般没有对外开窗，疏散通道单一，人员疏散时更容易慌乱，火灾扑救更加困难^［8］。

2.3　商业建筑的安全疏散

建筑发生火灾时，最重要的是让室内的人尽快疏散逃离到室外安全的地方。人们需要通过一定的安全路径及安全出口逃离。《建筑设计防火规范》中规定“安全出口”是指：“供人员安全疏散用的楼梯间、室外楼梯的出入口或直通室内外安全区域的出口”。而《高层民用建筑设计防火规范》中规定“安全出口”是指：“保证人员安全疏散的楼梯或直通室外地平面的出口。”

对于建筑高度小于等于24m的多层公共建筑或建筑高度大于24m的单层公共建筑，建筑防火设计都要遵循《建筑设计防火规范》内容来进行设计。

商业建筑中安全出口、疏散楼梯、疏散走道以及房间疏散门的各自总宽度的计算原则为：每层安全出口、疏散楼梯、疏散走道以及房间疏散门按照每100人净宽度不小于表1的规定；当每层人数不等，疏散楼梯的总宽度可以分层计算，地上建筑中下面楼层楼梯的总宽度应该按照其以上楼层中人数最多一层的人数来计算；地下建筑中上面楼层楼梯的总宽度是按照其以下楼层中人数最多楼层的人数来统计；首层外门的总宽度应按该层或该层以上人数最多的一层人数计算确定，不供楼上人员疏散的外门，可按本层人数统计确认等。

高层建筑内部的商业厅、展览厅、阅览厅、观众厅、宴会厅以及多功能房间等，其室内任何一点到最近的安全出口的直线距离不宜超过30m；其他房间内最远一点到房门的直线疏散距离不宜超过15m。公共建筑中，如果房间的建筑面积不超过60m²，且该房间位于两个安全出口之间，该房间可以设置一个门，门的净宽不应小于0.9m。若房间建筑面积不超过75m²，且位于走道尽端的房间，可设置一个门，单门口净宽不应小于1.4m。高层建筑内走道的净宽，是按照每通过100人，不小于1.0m来计算。高层建筑疏散外门的总宽度，应该是按照人数最多一层每100人不小于1.0m来计算。并首层疏散门和走道的净宽不应小于表2的规定。

每个项目实际设计的时候，防火分区的合理划分是防火设计的重要环节，也是确保人员安全疏散的前提条件，对建筑物防火疏散起着关键的作用^［9］。

3　设施器材在消防设计中的应用

3.1　防火卷帘

喷水灭火系统、防排烟系统、火灾自动探测报警系统等已经在现代建筑中大量应用。主要是系统保养维护好这些设施，否则，在灾情发生时，这些设备不仅没能够发挥应有的功能，反而成为了无情大火的陪葬品。

对于防火分区的分隔设施，已经有了防火门、防火卷帘。现在的防火卷帘又发展出了许多新产品，如水幕防火卷帘、帘中帘等，这些新产品不仅耐火极限大大提高，而且安装、操作都比以前较为方便。这里还应当注意，现在的大型商业综合体中一般都会设置防火卷帘，但是由于柜台的摆放或管理不善，防火卷帘往往不能在火灾时放下，应该严格规定，防火卷帘下方严禁堆放物品。

3.2　消火栓系统

室内消火栓灭火系统是把室外给水系统提供的水量，经过加压（外网压力不满足需要时）输送到用于扑灭建筑物内的火灾而设置的固定灭火设备，是建筑物中最基本的灭火设施。多层商业建筑内的室内消火栓灭火系统的任务主要控制前10min火灾，10min后由消防车扑救；高层建筑消防立足自救，室内消火栓灭火系统要在整个灭火过程中起主要作用。室内消火栓灭火系统一般由消火栓箱、消防卷盘、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵等纽成。

室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分开设置，且应设水泵接合器。除无可燃物的设备层外，高层建筑和裙房的各层均应设室内消火栓。室内消火栓设置应该颜色醒目，有些商家为了装饰美观，常常将室内消火栓与装修背景颜色统一，这样对消防员及找到消火栓并灭火造成一定的困难。

3.3　自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统由水源、加压贮水设备、喷头、管网、报警装置等组成。根据喷头的常开、闭形式和管网充水与否分下列几种自动喷水灭火系统^［10］。

（1）湿式自动喷水灭火系统。为喷头常闭的灭火系统。管网中充满有压水，当建筑物发生火灾，火点温度达到开启闭式喷头时，喷头出水灭火。该系统有灭火及时扑救效率高的优点。但由于管网中充有有压水，当渗漏时会损坏建筑装饰和影响建筑的使用。该系统适用于环境温度适中的建筑。

（2）干式自动喷水灭火系统。为喷头常闭的灭火系统，管网中平时不充水，充有有压空气。当建筑物发生火灾火点温度达到开启闭式喷头时，喷头开启，排气、充水、灭火。该系统灭火时，需要排气故喷头出水灭火不如湿式系统及时。但管网中平时不充水，对建筑物装饰无影响，对环境温度无要求。适用于采暖期长而建筑内无采暖的场所。为减少排气时间，一般要求管网的容积不大于2000L。

（3）预作用喷水灭火系统。为喷头常闭的灭火系统，管网中平时不充水，发生火灾时，火灾探测器报警后，自动控制系统控制闸门排气、充水，由干式变为湿式系统，只有当着火点温度达到开启闭式喷头时，才开始喷水灭火^［12］。该系统弥补了上述两种系统的缺点，适用于对建筑装饰要求高，灭火要求及时的建筑物。

（4）雨淋喷水灭火系统。为喷头常开的灭火系统，当建筑物发生火灾时，由自动控制装置打开集中控制闸门，使整个保护区域所有喷水灭火^［13］。该系统具有出水量大，灭火及时的优点。适用于火灾蔓延快，危险性大的建筑或部位。

（5）水幕系统。该系统沿线状布置，发生火灾时主要起阻火、冷却、隔离作用。该系统适用于需要放火隔离的开口部位，如舞台与观众之间的隔离水帘、消防防火卷帘的冷却等。

3.4　应急照明系统

国家标准《消防应急照明和疏散指示系统》^［14］于2011年5月1日开始正式实施。在该标准中，明确了消防应急照明和疏散指示必须作为一个系统，并把消防应急照明和疏散指示系统分成四类，即自带电源非集中控制型系统、自带电源集中控制型系统、集中电源非集中控制型系统和集中电源集中控制型系统。

传统消防应急照明大部分是自带电源非集中控制型系统，即独立式灯具。传统的消防应急灯具已无法适应现代建筑日常管理和人员疏散的要求，存在以下缺陷：疏散指示方向固定不变，火灾发生时会错将人员引向火灾发生的场所，造成二次伤害；消防应急灯具故障时无报警信号，只能依靠维修人员检查其工作状态，往往会出现检查不及时和漏检等问题，在发生火灾时，可能已经失效，不能起到应急照明和疏散指示的作用；火灾发生时，大量烟雾扩散蔓延，阻碍人员视线，标志灯的透光性在烟雾下不好，指示效果不明显；灯具内置电池，由于电池频繁充放电需要对其定期维护和更换，施工量大，且不环保、不节能等。

智能消防应急照明和疏散指示系统的优点为：利用通信接口电路使系统与消防火灾报警器联动，可以快速准确地获得火灾点的位置信息，计算机自动生成疏散预案，并控制消防应急标志灯指示出最佳疏散路线，实现由就近疏散向安全疏散的转变^［15］；消防应急灯具故障时系统有故障提示，便于检修；疏散指示标志灯在火灾时闪烁发光，透光性好；灯具不再设蓄电池，由系统中集中电源供电，解决了传统应急灯具内部电池长期运行氧化、腐蚀损坏设备和污染环境的问题，避免了电池长期充放电导致其性能衰变而必须及时更换电池、维修灯具等大量繁琐工作，降低日常运营维护成本^［16］；采用LED光源、系统节能等。

通过比较可知，智能消防应急照明和疏散指示系统能够弥补传统消防应急灯存在的缺陷。国内消防应急照明和疏散设备厂家推出了集中电源集中控制型系统，经过几年的应用，产品技术已趋成熟，并代表着技术发展趋势。该系统特别适用于智能建筑，具有便于集中管理、用户自查、消防监督检查、延长灯具寿命、节能等优点，在现代智能建筑中应用广泛，具有很好的发展前景。

4　结论

本文阐述了大型商业建筑消防设计研究的背景及意义；重点阐述了商业建筑的防火分区与安全疏散的内容，详细介绍了防火分区的规范设计内容及安全疏散的要求；阐述了多种设施器材在防火设计中的应用。

综合性商业建筑的防火疏散与防火构造设计，必须遵循“预防为主，防消结合”的消防工作方针，结合实际，融合规范要求，针对大型综合性商业建筑各种业态发展和商场发生火灾的特点，设计合理，措施得当，立足自防自救，做到安全适用、技术先进、经济合理。

参考文献

［1］　杨庆，大空间展览建筑性能化防火设计研究.重庆：重庆大学，2005.

［2］　霍然，胡源，李元洲，建筑火灾安全工程导论.合肥：中国科学技术大学出版社，1999.

［3］　张培红，陈宝智，卢兆明.人员在紧急疏散行动开始前的决策行为.东北大学学报（自然科学版），2005，26（2）：180-182.

［4］　童庆杰，权高峰，邵力.火灾事故中人的心理及行为分析.合肥工业大学学报，2004，8（3）.

［5］　GB 50016—2014.

［6］　范维澄，孙金华，陆守香.火灾风险评估方法学.北京：科学出版社.2004.

［7］　李炎锋，李俊梅.建筑火灾安全技术.北京：中国建筑工业出版社.2009.

［8］　王岚，罗健雄.商业建筑火灾特点.河南消防，2001，（9）.

［9］　张茜，陈涛，吕显智.建筑智能疏散系统架构.消防科学与技术，2011（30）.

［10］　方正，王平，程彩霞.大型建筑防火分区问题的性能化设计探讨.消防科学与技术.2004.

［11］　张璐.超大规模商业建筑的防火设计.建筑学报2006，（7）.

［12］　葛建伟.浅谈消防喷淋灭火系统在火灾中的作用.中国科技信息.2011，（09）.

［13］　GB 17945—2010.

［14］　李引擎.建筑防火工程.北京：化学工业出版社，2005.

［15］　朱海军.火灾应急照明的几种控制方式.建筑电气，2008，（3）.