杜寶

摘要：本文旨在探究基于性能化防火設(shè)計(jì)的大型商綜防火設(shè)計(jì)方法。通過(guò)對(duì)商業(yè)綜合體建筑的特性分析，結(jié)合性能化防火設(shè)計(jì)方法，探討了在大型商綜建筑中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)施策略。通過(guò)對(duì)火災(zāi)模擬、疏散模擬、結(jié)構(gòu)耐火性能分析以及消防設(shè)施配置的優(yōu)化等方面的研究，為大型商業(yè)建筑的防火設(shè)計(jì)提供了理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：性能化防火設(shè)計(jì)；大型商業(yè)建筑；疏散模擬；消防設(shè)施配置

引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，大型商業(yè)綜合體作為城市的重要組成部分，其建筑規(guī)模和功能日益復(fù)雜，人員密集度高，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增加。傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)方法往往局限于被動(dòng)防火措施，難以全面評(píng)估建筑的防火性能。本文旨在探究基于性能化防火設(shè)計(jì)的大型商綜防火設(shè)計(jì)方法，為商綜建筑的防火設(shè)計(jì)提供新思路和方法。

一、大型商業(yè)綜合體建筑特性分析

（一）建筑結(jié)構(gòu)與布局特點(diǎn)

大型商業(yè)綜合體通常分為地下層、地面層和多層樓層，平面布局呈現(xiàn)出多個(gè)功能區(qū)域，如商業(yè)區(qū)、辦公區(qū)、休閑區(qū)等。這些區(qū)域之間相互連接，形成一個(gè)完整的建筑體系，如表1所示。由于商業(yè)綜合體人流密集，存在大量人員聚集的情況，因此必須合理規(guī)劃出入口布置，確保多個(gè)出入口位置分布合理，便于人員疏散和應(yīng)急救援。同時(shí)，寬敞的樓梯和走廊以及設(shè)置疏散通道指示標(biāo)志也是必不可少的，以保障人員在緊急情況下的安全疏散[1]。由于商業(yè)綜合體內(nèi)部存在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，如廚房、倉(cāng)庫(kù)等易燃區(qū)域，需要加強(qiáng)火災(zāi)監(jiān)測(cè)和防護(hù)措施。此外，考慮到建筑的高度對(duì)火災(zāi)擴(kuò)散的影響，需要采取相應(yīng)的防火分區(qū)措施，將各功能區(qū)域之間設(shè)置為獨(dú)立的防火分區(qū)，以減緩火勢(shì)蔓延速度，最大限度保障人員和財(cái)產(chǎn)安全。

（二）人流與物流特性

在人流方面，商綜體通常吸引大量顧客，尤其是在特定時(shí)段（如節(jié)假日或促銷活動(dòng)期間），人流量會(huì)急劇增加，可能引發(fā)擁堵和安全隱患。因此，需要合理規(guī)劃出入口和通道，以確保人員疏散順暢和安全。同時(shí)，商綜體內(nèi)部的布局設(shè)計(jì)也應(yīng)考慮人流分布，使得各功能區(qū)域之間的連通性良好，便于顧客流動(dòng)和導(dǎo)引。在物流方面，商綜體的物流特性涵蓋了貨物的進(jìn)出、倉(cāng)儲(chǔ)管理和供應(yīng)鏈配送等方面。為了確保物流運(yùn)作高效和順暢，商綜體需要考慮貨物進(jìn)出的便捷性、倉(cāng)儲(chǔ)空間的合理利用以及供應(yīng)鏈的協(xié)調(diào)管理。

（三）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在大型商業(yè)綜合體建筑中，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不僅需要考慮建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，還需要綜合考慮人流量、物流量以及可能存在的火災(zāi)隱患。對(duì)于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)施，通常需要通過(guò)綜合性的調(diào)查和分析來(lái)確定潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素，如建筑結(jié)構(gòu)的材料、布局、消防設(shè)施的設(shè)置和性能等。還需要評(píng)估各個(gè)功能區(qū)域的火災(zāi)隱患，如廚房、倉(cāng)庫(kù)等易燃區(qū)域以及電氣設(shè)備和照明設(shè)備的安全性。火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還應(yīng)考慮建筑的使用情況和人員密度以及可能存在的火災(zāi)蔓延路徑和疏散通道情況。

二、性能化防火設(shè)計(jì)方法

（一）火災(zāi)模擬與模型構(gòu)建

在性能化防火設(shè)計(jì)中，通過(guò)建立火災(zāi)模型，可以模擬火災(zāi)發(fā)生時(shí)的場(chǎng)景，評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下的性能。火災(zāi)模擬通?；谟?jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，通過(guò)求解火災(zāi)動(dòng)力學(xué)方程和熱傳導(dǎo)方程，模擬火災(zāi)發(fā)展的過(guò)程。其中，火災(zāi)動(dòng)力學(xué)方程可表示為：

ρDvDt-p+2v+fb

Tt=α2T+1ρc（λT）+qρc

式中，ρ是流體密度，v是流體速度，p是壓力，μ是動(dòng)力粘度，fb是體積力，T是溫度，α是熱擴(kuò)散率，λ是熱導(dǎo)率，q是單位體積熱源。通過(guò)求解這些方程，可以得到火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的流場(chǎng)分布和溫度場(chǎng)分布，進(jìn)而評(píng)估建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下的受力情況和熱響應(yīng)情況[2]。

（二）疏散模擬與安全評(píng)估

在性能化防火設(shè)計(jì)中，疏散模擬與安全評(píng)估旨在評(píng)估在火災(zāi)發(fā)生時(shí)建筑內(nèi)人員的疏散情況以及建筑結(jié)構(gòu)在緊急情況下的安全性能。疏散模擬與安全評(píng)估過(guò)程通常包括圖1所示的幾個(gè)步驟：根據(jù)建筑的平面布局和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用疏散模擬軟件建立建筑模型，并設(shè)置初始條件和火災(zāi)發(fā)生位置。通過(guò)模擬人員疏散行為，考慮人員密度、行走速度、疏散路徑等因素，模擬火災(zāi)發(fā)生后人員的疏散過(guò)程。評(píng)估疏散路徑的合理性和安全性，分析可能存在的疏散擁堵點(diǎn)和瓶頸，提出優(yōu)化建議。結(jié)合疏散模擬結(jié)果，進(jìn)行建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)和疏散通道的安全評(píng)估，包括樓梯寬度、疏散通道長(zhǎng)度、出口設(shè)置等方面，確保在火災(zāi)情況下人員能夠迅速、安全疏散。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，提出針對(duì)性的改進(jìn)建議，包括優(yōu)化建筑平面布局、增加疏散通道、設(shè)置安全出口指示標(biāo)識(shí)等措施，提高建筑的火災(zāi)安全性和疏散效率[3]。

（三）結(jié)構(gòu)耐火性能分析

結(jié)構(gòu)耐火性能分析主要是通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)材料的火災(zāi)抵抗能力和耐火極限進(jìn)行評(píng)估，以保障建筑在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性。通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)采用的材料進(jìn)行細(xì)致的材料性能測(cè)試和火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，包括耐火極限、燃燒性能等指標(biāo)。根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)形式和布局特點(diǎn)，利用火災(zāi)模擬軟件對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下的受力情況進(jìn)行模擬分析，包括火災(zāi)熱力作用下的結(jié)構(gòu)變形、溫度分布等[4]。結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求和耐火等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，判斷建筑結(jié)構(gòu)是否滿足耐火性能要求。根據(jù)評(píng)估結(jié)果提出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案和防火措施，包括增加防火隔墻、采用耐火建材等，以提高建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)抵抗能力和安全性，確保建筑在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠有效承受火災(zāi)作用。

（四）消防設(shè)施配置優(yōu)化

通過(guò)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)和功能區(qū)域的分析，確定消防設(shè)施的布置位置和類型，包括滅火器、消防栓、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等。根據(jù)建筑的平面布局和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，合理設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，包括煙感應(yīng)器、火災(zāi)探測(cè)器等，確保及時(shí)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患并采取應(yīng)急措施。對(duì)消防設(shè)施的布置密度和覆蓋范圍進(jìn)行評(píng)估，確保各功能區(qū)域和樓層均能夠及時(shí)獲得消防救援支持[5]。同時(shí)，結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)和人員密集度，優(yōu)化消防設(shè)施的配置方案，提高設(shè)備的覆蓋范圍和靈活性，以應(yīng)對(duì)不同火災(zāi)情況。

三、性能化防火設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

（一）高性能建筑材料應(yīng)用

在性能化防火設(shè)計(jì)中，通過(guò)使用如耐火混凝土、防火涂料、阻燃劑處理的鋼材以及特種玻璃等高性能建筑材料，有助于提升建筑的防火性能。耐火混凝土能夠在高溫下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而防火涂料能在鋼結(jié)構(gòu)表面形成保護(hù)層，減緩熱量傳遞，延長(zhǎng)構(gòu)件達(dá)到臨界溫度的時(shí)間。對(duì)于鋼材，采用阻燃劑處理可以減少火災(zāi)中鋼材的熱膨脹，保持機(jī)械性能。同時(shí)，特種防火玻璃能夠在一定時(shí)間內(nèi)阻擋火焰和熱量傳遞，為人員疏散和火災(zāi)撲救贏得寶貴時(shí)間。

（二）智能消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在性能化防火設(shè)計(jì)中，智能消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)大型商業(yè)綜合體高效消防安全管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。智能消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以智能消防為核心，涵蓋前端物聯(lián)感知接入、穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及功能強(qiáng)大的中心平臺(tái)三個(gè)關(guān)鍵組成部分，如圖2所示。前端部署在商業(yè)綜合體消防重點(diǎn)區(qū)域及庫(kù)房等易燃場(chǎng)所的消防設(shè)施，通過(guò)物聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和異常預(yù)警，確保第一時(shí)間捕捉火災(zāi)隱患。傳輸網(wǎng)絡(luò)利用運(yùn)營(yíng)商的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，保障報(bào)警和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確傳輸。中心平臺(tái)集成了物聯(lián)網(wǎng)報(bào)警數(shù)據(jù)的接收、處置、預(yù)警分析及結(jié)果展示，通過(guò)B/S客戶端、手機(jī)APP以及大屏圖墻等多種接入方式，為管理者提供全面的火災(zāi)防控視圖[6]。智能消防系統(tǒng)還能與建筑內(nèi)部的其他智能化系統(tǒng)如安防、樓宇自控等進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，形成統(tǒng)一的應(yīng)急管理網(wǎng)絡(luò)，提升火災(zāi)響應(yīng)速度和處理效率。

（三）火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警技術(shù)

火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警技術(shù)是保障大型商業(yè)綜合體消防安全的重要環(huán)節(jié)，該技術(shù)的核心在于早期發(fā)現(xiàn)火情，迅速發(fā)出警報(bào)，以實(shí)現(xiàn)人員快速疏散和火災(zāi)及時(shí)撲救?，F(xiàn)代火災(zāi)探測(cè)技術(shù)主要包括感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、火焰探測(cè)器和氣體探測(cè)器等，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的煙霧、溫度、火焰和特定氣體等特征進(jìn)行檢測(cè)，捕捉異常信號(hào)，利用先進(jìn)的算法進(jìn)行火情判斷，避免誤報(bào)和漏報(bào)。報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)需考慮建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部布局和人員分布等因素，確保探測(cè)器的合理分布和覆蓋。同時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)與智能消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，一旦檢測(cè)到火情，立即觸發(fā)報(bào)警，并通過(guò)語(yǔ)音廣播、警示燈和顯示屏等多種方式向建筑內(nèi)的人員發(fā)出疏散指令。報(bào)警技術(shù)還應(yīng)包括遠(yuǎn)程監(jiān)控和通知功能，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或有線網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息傳輸至消防控制中心和相關(guān)人員，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和快速響應(yīng)[7]。隨著技術(shù)的發(fā)展，圖像識(shí)別和人工智能技術(shù)也被逐漸應(yīng)用于火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)中，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能化水平和準(zhǔn)確性。

（四）應(yīng)急照明與指示系統(tǒng)

應(yīng)急照明系統(tǒng)需要根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和布局進(jìn)行合理規(guī)劃，確保在電源失效情況下，依然能夠提供必要的照明，主要涉及到使用自備電源的應(yīng)急燈具，如帶有蓄電池的應(yīng)急燈或與中央電源相連的集中式系統(tǒng)。疏散指示標(biāo)志的設(shè)計(jì)需要保證清晰可見(jiàn)，易于理解，并在視線水平上引導(dǎo)人員前往最近的安全出口?，F(xiàn)代疏散指示系統(tǒng)采用智能技術(shù)，能夠根據(jù)火災(zāi)發(fā)生的實(shí)時(shí)位置動(dòng)態(tài)調(diào)整疏散路線，避免人員進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。應(yīng)急照明與指示系統(tǒng)應(yīng)與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。一旦火災(zāi)報(bào)警被觸發(fā)，應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)將立即啟動(dòng)。同時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)和手動(dòng)兩種啟動(dòng)方式，以應(yīng)對(duì)不同的緊急情況。在技術(shù)層面上，現(xiàn)代應(yīng)急照明與指示系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)化控制，通過(guò)智能傳感器和控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)照明狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整[8]。系統(tǒng)還能夠記錄和分析疏散過(guò)程中的數(shù)據(jù)，為事后評(píng)估和改進(jìn)提供依據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

隨著城市化進(jìn)程的加快和建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步，性能化防火設(shè)計(jì)在大型商業(yè)綜合體中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步探索新技術(shù)、新材料在防火設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，完善性能化防火設(shè)計(jì)的理論體系和方法，為實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。

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