大空间建筑的防火分区设计方法

辛瑞东

（黑龙江省消防总队牡丹江消防支队西安消防大队，黑龙江 牡丹江 157000）

引言

近年来随着经济建设的发展和建筑技术的不断进步，一批大空间建筑在全国各地相继投资建设，且有进一步增长的趋势，对于这些大型建筑，如大会堂、体育馆、展览馆、候机厅等，单层建筑面积超大，楼层超高，内部空间不能分隔，其特殊使用的要求使建筑设计方案与现行防火规范相矛盾，套用现行防火设计规范无法解释及确定出完善的防火分区的设计方案，而这类大空间建筑又都存在着危险等级高、火灾水平蔓延速度快的特点，近年来全国各地的大空间建筑也多次发生重、特大火灾事故。大空间建筑火灾之所以迅速发展为大火并造成巨大损失，主要原因是没有进行有效的、必要的防火分隔，因此研究大空间建筑的防火分区问题是预防火灾事故的一个重要方面。

1 大空间建筑的火灾特性

由于建筑结构上的特殊性和使用方面的复杂性，大空间建筑的火灾预防与普通建筑有着明显的区别，主要表现在以下几个方面：

1.1 不易进行防火分隔

在建筑物内设置防火防烟分区是控制烟气蔓延的主要方法，但是对于大空间建筑，由于建筑结构、生产工艺、使用功能等方面的影响，特别是一些大型体育场馆、工业厂房，很难利用防火墙、防火卷帘等有效防烟隔烟措施进行防火分隔。

1.2 普通火灾探测技术无法及时发现火灾

目前在普通建筑中广泛使用的火灾探测器大都是以烟气浓度或温度为信号进行探测的，且探测器大多安装于顶棚之下。普通建筑的楼层高度多数在6m以下，火灾烟气能够很快到达顶棚，因此这类探测器对普通建筑是适用的。另外，由于建筑物内部热风压的影响，大空间上部常会形成一定厚度的热空气层，它足以阻止火灾烟气上升到大空间的顶棚，从而影响火灾探测器的工作。

1.3 常用的自动喷水灭火装置不能有效发挥作用

在普通建筑中，洒水喷头通常是按一定间距沿顶棚分布安装的。当顶棚附近的温度达到喷头的启动温度后，洒水喷头便开始洒水。另一方面，普通喷头喷出的水滴从十几米乃至几十米的高度落下来，往往到达不了燃烧物的表面就失去了水滴的浓度和灭火范围，即失去了有效的灭火作用。

1.4 人员的安全疏散相当困难

大空间建筑一般都是人员高度集中的场所，常常有成千上万的人，而且这些人来到这里通常是没有组织的(例如剧场、体育馆等)，一旦发生火灾，在较短的时间内将人们迅速疏散到外界是一个极为困难的问题。

2 合理的大空间建筑防火分区设计方法

2.1 利用防火墙进行防火分隔

防火墙应直接设置在基础上或钢筋混凝土的框架上。防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构，且应高出非燃烧体屋面不小于40cm，高出燃烧体或难燃烧屋面不小于50cm。当建筑物的屋盖为耐火极限不低于0.5h的非燃烧体时、高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于1h的非燃烧体时，防火墙可砌至屋面基层的底部，不高出屋面。防火墙中心距天窗端面的水平距离小于4m，且天窗端面为燃烧体时，应采取防止火势蔓延的设施。建筑物的外墙如为难燃烧体时，防火墙应突出难燃烧体墙的外表面40cm；紧靠防火墙两侧的门窗洞口之间最近的水平距离不应小于2m，如装有耐火极限不低于0.9h的非燃烧体固定窗扇的采光窗，可不受距离的限制。设计防火墙时，应考虑防火墙一侧的屋架、梁、楼板等受到火灾的影响而破坏时，不致使防火墙倒塌。

2.2 利用防火卷帘进行防火分隔

当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时，其耐火极限不应小于3h，如双轨、双帘无机防火卷帘和气雾式等特殊防火卷帘。当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时，其防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护，系统喷水持续时间不应小于3h，喷水强度不应小于0.5L/som，喷头间距应为2m～2.5m，喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5m。

2.3 用水幕进行防火分隔

喷头布置应为3排，防火水幕带的有效宽度不应小于6m。供水强度不应小于2L/som，喷水延续时间不应小于3h。水幕上部不应有可燃构件和可燃物。自动扶梯、开敞式楼梯和防火墙上根据需要开设的孔洞均应设置防火卷帘或水幕进行分隔。

2.4 高层建筑中庭防火分区面积应按连通的面积叠加计算。

当超过一个防火分区的面积时，应符合下列规定：

房间与中庭回廊相连的门，应设能自动关闭的乙级防火门；与中庭相连的过厅、通道应设防火门或防火卷帘。

2.5 利用增加火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统，达到防火分区增加一倍面积的目的。

一般的，对于大空间建筑宜采用非接触式火灾探测器，主要是光束对射式或图像式探测器，自动喷水灭火系统喷头采用大水滴快速反应喷头或远程数控水炮。从而达到满足大空间探测和扑救火灾的需要。

2.6 利用性能化设计方法进行防火分区设计

在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”防火设计的方法，可以解决“处方式”设计安全性不确定的问题，使大空间建筑的消防安全性得到有效的保证。对大空间建筑进行“性能化”防火设计，首先必须要设计火灾——即建立火灾场景模型。在建立火灾场景模型之前，应首先判断不同区域的火灾类型，火灾类型不同，燃烧速度、放热量及火灾的时间就不同，那么数学模型也不同。火灾荷载的大小、可燃物的性质、通风条件是决定火灾严重性的三个重要因素。大空间建筑的火灾模型要考虑到空气供给速度及材料的分布情况。由于这种建筑的空间较大，较易获得建筑物外环境风量补偿，因此空气供给速度也较快。而材料的分布与建筑的使用功能有着直接关系。通过对火灾的模拟，即放热量大小和持续时间的确定，可以得出对整个建筑各个部分构件耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面的要求。对耐火性能、防火分区、防排烟、安全疏散等各方面进行安全检验，若不符合防火要求，应反复进行校对，直到满足安全性的要求为止。从“性能化”设计的步骤可以看出：“安全检验”是“性能化”设计区别于“处方式”设计的一个重要方面，因此，在大空间建筑的防火设计中应用“性能化”的设计方法，可以使建筑的消防安全性得到更有效的保证。

3 结束语

对于大空间建筑，由于其使用功能的复杂性和不确定性、人员密度及火灾荷载都较大的特点，所以合理进行防火分区十分必要。在一般大空间建筑中，常规的防火分隔物还是可以适用的。在实际工作中，还必须结合实际，根据建筑空间的特点灵活利用以上六种方法进行防火分区的划分。由于大空间建筑与一般建筑在火灾现象方面存在较大差异，因而必须从整体分析大空间建筑发生火灾时所具有的性能特性为出发点，进而实施防火安全综合设计。

[1]中华人民共和国公安部.《建筑设计防火规范》GB50016-2006.

[2]中华人民共和国公安部.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95.

[3]《消防科学与技术》.

[4]DBJ50-054-2006，大型商业建筑设计防火规范[s].

[5]李引擎.建筑防火工程[M].北京：化学工业出版社，2004.