基于性能化质量评估提升大型综合体安全疏散对策研究

李剑 王政锦

摘要：现阶段，大型综合体单体空间和人员密度不断增加，这给火灾情况下人员安全疏散提出了新的挑战。以百佳城某大型综合体为例，通过分析建筑特点、功能要求、人员状况和消防设施情况，运用性能化分析方法对城市综合体的安全疏散系统进行了综合评估，完善了大型综合体的安全疏散措施。

关键词：安全疏散;大型综合体;性能化防火评估

近年来发生的大型综合商业体火灾事故中，80%以上火灾与安全疏散不利有直接联系，不完善的安全疏散条件造成的人员伤亡较大。分析灾害事故如何发生、发展过程及人员疏散行为是建筑物安全疏散设计的关键[1-2]。本研究实例是基于实体火灾实验进行分析，以现场观测、实地实验和数据研究为手段，对大型综合体疏散环境和疏散主体进行分析，研究其火灾特点和主体内人员情况，证明实例中的大型综合体满足安全疏散要求。

1  大型综合体发生火灾时人员疏散影响因素

百佳城为某市中山北路一家大型综合体，一层为品牌服装部，高5.4m，夹层为餐饮，二层和三层为超市，高4.5m，超市面积为4350m2。我们选择人流量相对较多的周末进行实地调查，采用现场记录客流量的方法，检测点为二层进出口断面和三层断面。

该建筑耐火等级为一级，框剪结构，消防设施包括火灾自动报警、自动喷水灭火、防排烟以及火灾广播等系统，并设有室内消火栓、疏散指示标识，三层厨房设干粉灭火系统。

当发生火灾后，人员首先会评估火灾危险是否对自己构成威胁、威胁程度有多大、是否需要采取行动等。能否做出正确行动选择，将会导致人员成功逃离、局部成功逃离或逃离失败的结果[3]。影响人员安全疏散的另一重要因素是建筑构件耐火极限及装修材料的耐火性能，当火灾发生时通过疏散通道到安全场所的人流量又和楼层最大疏散距离以及疏散总宽度有直接关系，因此人员能否安全疏散关键在于疏散通道、安全出口是否畅通。

2  大型综合体性能化防火评估

本研究根据建筑内部结构、用途和可燃物分布等情况，对大型综合体安全疏散进行性能化分析，为审定大型综合体是否满足人员安全疏散提供科学依据。

2.1  消防安全目标及疏散性能指标

百佳城属于公共聚集场所，火灾危险性高，人员密度大，消防安全极其重要。针对百佳城有以下消防安全目标，如表1所示。

根据百佳城建筑结构和使用功能特点，确定人员安全疏散性能指标为将烟气层安全高度设置为2m，在烟气层安全高度处烟气平均温度不大于180℃，同时烟气层安全高度以下空间内空气温度不超过60℃，商场内能见度设定为10m，折算成减光度为0.1m-1，当CO浓度达到3000ppm时疏散失败。

2.2  火灾场景设置

选取的火灾场景应具有代表性，火灾场景参数设定如下：商场内设有自动报警系统、自动喷淋系统和机械防排烟系统，排烟量为120m3/（h·m?）;设计火灾类型为快速火，最大规模为5MW。室内环境温度设置为20℃、室内相对湿度为50%;大气压力1atm;风速0m/s;天花板、墙面材质为石膏板;地板材质为复合板。

2.3  疏散人数调查

2.3.1  客流量数据

对百佳城人流量密度进行实地调查，分节假日（2021年6月14日）、平时（2021年6月16日）、周末（2021年6月19日）三种情况。调查方法采用现场监视记录客流量方法，检测点为二层进出口断面和三层断面。节假日和周末客流量观测，从9时～23时进行分时段统计分析;对平时客流量的观测调查，以营业高峰时间段（17时～23时）计算楼层某段时间滞留人数（楼层某时段滯留人数=上一时段滞留人数+本时段进入人数-本时段离开人数）。分别计算出二、三层每小时人数，如图1～6所示。

2.3.2  调查结果与计算结果的对比

商场内滞留人数即火灾时需要疏散的人数，对疏散人数进行计算，计算公式为：

（1）

式中：P为商场内理论疏散人数;S为商场各层建筑面积;a为商场营业部分所占建筑面积比例（根据《商店建筑设计规范》第3.1.2条规定为0.34～0.55;而在《建筑设计防火规范》对商店建筑营业厅面积折算值为0.5～0.7）。b为商场营业部分人员密度（人/m2），根据《建筑设计防火规范》第5.5.21条规定，第一、二层为0.43～0.60，第三层为0.39～0.54。确定人员密度值时，当建筑规模较小（营业厅的建筑面积小于3000m2）时宜取上限值，当建筑规模较大时，可取下限值。对商场实测人数最大值和理论计算人数对比，如表2所示。

由表2可知，按照现行规范计算理论人数比正常营业状态下实际人数大，理论上相对安全。

2.4  综合体内疏散中所需时间（TRSET）计算

疏散时间由三部分组成：火灾探测报警时间、人员响应时间和疏散时间。

2.4.1  火灾报警时间

对于大型综合体内常规空间，点型感烟火灾探测器一般设在高度为3.5～4.5m的吊顶天花板上，探测到火灾并启动报警。根据火灾蔓延速度计算[4]，百佳城内常规空间高度为4.4m，将常规空间内火灾报警时间取1min。

2.4.2  人员响应时间

人员响应时间与很多因素有关，统计结果表明[5]：发生火灾时，人员的响应时间与建筑内采用的火灾报警系统的类型有直接关系，百佳城属于大型综合体，设有火灾现场广播、火灾探测器和自动喷淋灭火系统，设定所有人员处于清醒状态，对突发事件有快速判断能力，人员响应时间取1min。

2.4.3  疏散行动时间

计算疏散运动时间所需参数主要包括：人员荷载、水平方向通行速度和通行流量，楼梯通行速度和通行流量，如表3所示。

2.4.4  允許疏散时间

根据火灾发展蔓延规律，从火灾烟气层高度、烟气上下层温度、CO浓度、能见度等，计算出允许疏散时间。安全疏散必须根据百佳城建筑结构和使用功能特点确定人员安全疏散性能指标进行。

由火灾场景设计规律研究烟气特性模拟结果统计表明[6]，如表5所示。

综合烟气温度、沉降高度、CO2浓度、CO浓度、能见度分析，火灾发展致使环境条件达到人体耐受极限的时间（TASET）为450s，大于人员总疏散时间（TRSET）246s。

基于安全考虑，本研究认为实际疏散时间应为计算人员总疏散时间乘以安全系数[7]，采用安全系数1.2，即TASET ≥1.2TRSET，如表6所示。

3  结论

文章根据百佳城建筑特点和人员状况，运用性能化分析方法对安全疏散系统进行全面评估，在现有疏散条件下，假设火灾场景情况烟气层高度、烟气上下层温度、CO浓度、能见度等，计算火灾发展致使环境条件达到允许疏散时间TASET大于从火灾发生直至人员全部疏散到安全地点的安全疏散总时间TRSET，且安全余量有204s。结果表明，在消防设施均正常的情况下，百佳城现行设计能够满足人员安全疏散要求。

参考文献：

[1]潘晓菲，吕品.凹型建筑外立面火灾烟气蔓延特性研究[J].中国安全生产科学技术，2018，14（2）：45-51.

[2]张立茂，吴贤国，李博文，等.基于火灾模拟器和Pathfinder的地铁车站人员疏散[J].科学技术与工程，2018，18（4）：203-209.

[3]汪敬.高层建筑防火中性能化设计方法的运用[J].建材与装饰，2017（47）：69-70.

[4]柴相文.高层建筑防火中性能化设计方法的应用分析[J].价值工程，2019，38（13）：164-167.

[5]汪金辉，陆守香，黄昌兵.火灾时人员疏散预动作时间的CDF表征法研究[J].中国安全科学学报，2012，22（01）：58-64.

[6]祁晓霞.大型商场安全疏散研究[D].重庆：重庆大学，2005.

[7]Hurley M J，Gottuk D T ，Hall J R ， et al. SFPE Handbook of Fire Protection Engineering || Modeling Fires Using Computational Fluid Dynamics （CFD）[J].2016，10.1007/978-1-4939-2565-0（Chapter 32）：1034-1065.

Research on the safety evacuation countermeasures of large scale complexes based on performance-based quality assessment

Li Jian，Wang Zhengjin

（Nanning Municipal Fire and Rescue Brigade of Guangxi，Guangxi  Nanning  530000）

Abstract：At this stage， the single space and personnel density of large scale complexes are increasing， which brings new challenges to the problem of personnel safety evacuation under fire conditions.Taking a large-scale complex in Baijia city as an example， by analyzing the building characteristics， functional requirements， personnel conditions and fire-fighting facilities. the performance-based analysis method is used to comprehensively evaluate the safety evacuation system of the urban complexes， and improve the safety evacuation measures of the large scale complexes.

Keywords：safety evacuation; large scale complex; performance-based fire protection assessment