探讨大空间建筑性能化防火设计

孙冬云

【摘要】

本文围绕着大空间建筑，分析了大空间建筑性能的设计问题，主要论述了大空间建筑如何进行性能化的防火设计，分析了一些有效的防火设计的方法，以期可以有效提高大空间建筑的防火效果。

【关键词】大空间建筑；性能化防火设计

中图分类号：TU2文献标识码： A

1、前言

对于大空间建筑来说，往往投资大，使用过程中人员密集，其防火性能的好坏直接影响到大空间建筑的使用效果和安全性，为了能够提高大空间建筑实际使用的舒适性和有效安全性，必须对其防火设计进行科学研究。

2、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）占地面积大，空间高，体量大，烟气层化分布，下降速度快，火灾蔓延加快；

（2）普通火灾探测技术无法及时发现火灾；常用的自动喷水灭火装置和防排烟设施不能有效发挥作用；

（3）按照现行的防火规范，难以进行有效的防火分隔和防烟分隔；

（4）人员密集，安全疏散相当困难。

由于以上火灾特性，致使大空间建筑的防火与普通建筑防火相比存在更多难点，必须引起足够的重视和开展研究。

3、大空间建筑防火设计的重要性

针对大空间建筑的防火设计的特点，传统的“规格式”消防设计已经显得势单力薄，难以提供足够的安全保障。而在大空间建筑中，电路设计复杂，电缆铺设更是繁综错节，普通的消防设施常常难以发挥有效地作用，大大贻误救援的及时性，因此如不事先进行科学的防火设计，安全隐患极大。

在其他一些发达国家，早已经突破了“传统式”消防设计的局限，转而在建筑性能化防火设计的研究与发展方向有了可观的成就，其合理性、系统性、科学性大大拓宽了建筑师的发挥空间，促进一些像大空间建筑等特色建筑的发展。我国在建筑性能化防火设计方面也已经开展了约20年，所有业内人员均有共识，建筑性能化防火设计对于提高大空间建筑的安全性尤为重要。

在大空间建筑中，传统的消防模式是人们总结长期以来对火的了解以及控制，结合以往与火灾斗争的经验和教训的基础上，利用现代的科学技术合理控制，总结和归纳而成的。这样的模式有着长期的应用经验，固然有它的好处，比如它得可操作性比较强，可以以强制性的指令和参数对建筑施工过程中的安全隐患加以排查，保证公众的生命财产安全。但是它也有一定的局限性和原则性，不够灵活和变通，不足以应付现代大空间建筑防火设计的安全需求。

大空间建筑不同于一些小规模的住宅与公共建筑，它的使用功能和结构形式有一定的特殊性，一般用作于人员聚集的中心和交通枢纽，像这样的地方电力设施都很复杂，而且耗电量极大，导致电路负荷增加，这样的线路容易造成安全隐患，同时在使用过程中，密集的人群也会对疏散和撤离系统造成很大的压力，稍有不慎就会酿成惨案，这样的教训，近年来在我国屡见不鲜。大空间建筑的防火设计，必须考虑周密，需要建立完善的监视与检查体系，便于管理和及时发现险情，要有操作性强的应对方案，在危险发生时能够合理有效地控制火势，并便于火灾现场人员的安全疏散。

在防火分区中，分为水平分区和竖向分区，分别用于划分同一层和上下层之间的防火面积区域。摘自« 建筑设计防火规范 »（GB50016-2006） ：

表5.1.7 民用建筑的耐火等级、最多允许层数和防火分区最大允许建筑面积

耐火等级 最多允许层数 防火分区的最大允许建筑面积（m2） 备注

一、二级 按本规范第 1.0.2 条规定 2500 1. 体育馆、剧院的观众厅，展览建筑的展厅，其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽。2. 托儿所、幼儿园的儿童用房和儿童游乐厅等儿童活动场所不应超过 3 层或设置在四层及四层以上楼层或地下、半地下建筑（室）内。

注：建筑内设置自动灭火系统时，该防火分区的最大允许建筑面积可按本表的规定增加1.0 倍。局部设置时，增加面积可按该局部面积的1.0 倍计算。

像一些体育馆、剧院的观众厅，展览建筑的展厅这类大空间建筑，占地面积大，空间高，体量大，传统的防火分区的划分受到一定的限制。但此类大空间建筑，必须达到一、二级的耐火等级的要求，在划分防火分区时，规范虽然考虑其实际使用功能的特殊性，允许适当放宽，但对大空间建筑的防火分区进行合理划分，对于遏制灾情有着重要的作用，合理的划分防火分区能够防止浓烟的扩散，控制火势的蔓延，为火灾现场的遇难人员逃生和消防队员救援赢得宝贵的时间，可以大大减少火灾所带来的经济损失，否则，火势难以控制，致使人员伤亡严重，财产损失巨大。

4、大空间建筑的性能化防火设计

性能化防火设计,是运用消防安全工程学的原理及方法,根据建筑物的自身特点、人员分布，充分考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律,和人员逃生过程中的各种不利因素，结合实际火灾中所积累的经验和火灾模拟成果，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算,从而确定性能指标和设计指标,然后再预设各种可能起火的条件、研究烟气流动的规律、以及紧急情形下人员逃生的特点,来选择哪一种消防安全工程措施,并加以评估,从而核准预定的消防安全目标是否已经达到，最后再视具体情况对设计方案做出调整及优化。

它的主要思路是在消防设计时仅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指标,并不直接要求设计人员必须采用某些特定解决办法。它采用专用的软件研究大空间建筑的火灾发生与发展过程，研究大空间建筑的烟气、毒气的蔓延规律、火灾自动报警和灭火及防排烟系统的综合作用，研究火灾现场人员逃生和救援人员的路径、特点，最终提出科学的、灵活的消防设计。

4.1、分区的实现：可靠的防火分区，对限制火势的蔓延和减少火灾损失是非常有益的，对于大空间建筑不管是水平分区还是垂直分区，均超过规范规定，而且其大厅、门厅或中庭，贯穿几个楼层有许多开口，如走廊、开敞楼梯、自动扶梯等。如果用防火墙和防火门分隔存在问题时，可采取比较灵活的处理方法，如提高建筑物的耐火等级，设立多层水幕和复合型防火卷帘等，对于大型展览楼，大型商场或综合楼，为保证防火的可靠性，在防火卷帘的两侧，应设自动喷水系统进行防护。

4.2、火灾自动报警系统：目前,火灾报警技术向智能化和网络化形式发展，其结构、形式和报警精度有了很大提高。而新型火灾探测系统的出现，使我们在大空间建筑物的报警系统可靠性、适用性方而有了很大进步，为其实现自防、自救提供了技术支持，目前适于大空间建筑物的报警系统主要有以下几种。一是红外光束感烟探测系统。红外光束感烟探测系统适用于屋顶结构无法设置普通感烟或感温探头或空间过大、高度过高，普通探头不起作用的场合。二是光截面图像火灾探测系统。该系统也可称为智能型火灾探测系统，它是用摄像机对准被保护空间的红外光束源形成的一个多光束的红外截面，通过数码摄像头成像，并利用计算机处理图像，测量红外截面对光的散射、反射和吸收的情况，利用模式识别、持续走势和双向预测的方法，实现对火灾的识别和判断。

4.3、灭火系统的设计：开式大水滴雨淋灭火系统，国内一般是用隔膜开式大水滴雨淋灭火系统，在火灾时首先是通过火灾自动报警控制器，自接打开隔膜雨淋阀上的电磁阀，使压力腔内的水快速排出，其特点是瞬间像下大雨一样喷出大量的水滴形成水覆盖或隔离整个保护区。它适应于火灾蔓延快，火势猛的大空间建筑物。其有效灭火距离为8-12m。远程控制消防水炮系统，该系统主要采用与电视监控技术相类似的能自动跟踪可遥控的新型消防炮灭火系统。该系统具有水流量大，射程远(可大于70m)，可远距离有线、无线和手动控制等特点，该系统是由电控消防水、电控器、电动阀门集中控制装置、无线电遥控器、炮塔和比例混合器等组成。适于机场等大空间建筑物。

【结束语】

总而言之，大空间建筑性能化的防火设计必须要从大空间建筑的特点和使用需要着手，分析其性能化防火设计的相关要素，从而制定可行、合理的防火设计方案，提高防火设计的效果。

【参考文献】

[1]韩新沈祖炎曾杰.大型公共建筑防火性能化评估方法基本框架研究.消防科学与技术,2012(2)

[2]方正,程彩霞,卢兆明.性能化防火设计方法的发展及其实施建议.自然灾害学报,2011(1)

[3]霍然，袁宏永.性能化建筑防火分析与设计[M].安徽科学技术出版社，2013.