民用建筑设计中的被动防火系统设计要点

2023-01-08许捷

工程建设与设计 2022年6期

许捷

（昆明合创建筑设计事务所，昆明 650000）

1 引言

建筑消防设计可分为被动防火和主动防火系统。被动防火系统在建筑物建成时已基本成形，如建筑的相邻间距、建筑材料、安全疏散出口及疏散路径等。主动防火系统是指发生火灾时能采取相应措施的系统，如喷淋系统、防排烟系统、火灾自动报警系统、应急照明系统等。本文主要对建筑被动防火系统的设计进行研究。

2 被动防火系统分类

从建筑整体性质、建筑外部、建筑内部3方面进行分类。

建筑的整体性质主要包括建筑定性、建筑结构体系、建筑材料、建筑耐火等级、墙体与门窗围护系统、各建筑构件。

建筑外部需考虑的要素有：总平面图中单体建筑的位置、消防通道、消防救援场地、所处区域内市政条件。

建筑内部需考虑的要素有：建筑功能房间设置安排、建筑内部房间分隔、防火分隔、疏散路径、安全出口。

3 建筑整体性质

根据现行国家设计规范，按照建筑的功能、层数、建筑高度、组合形式等确定建筑物的性质[1]。确定建筑性质后，根据不同的性质确定相应的设计标准。如根据建筑高度划分为多/低层、高层建筑，高层建筑又分为一类高层建筑、二类高层建筑、超高层建筑，可据此确定建筑的高度性质。还可根据建筑使用功能确定建筑性质，如公共建筑、居住建筑，组合建筑等。居住建筑的功能较为单一，为纯居住功能或者居住功能加小规模商业服务网点。公共建筑有单一功能，也存在较多的功能组合，如超大体量的商业综合体内，存在商业、餐饮、电影院、歌舞娱乐场所、办公、汽车库、库房等功能组合，此类建筑需要从整体考虑建筑性质，也需要关注建筑内各个细分功能区划及组合方式。建筑性质确定后，据此确定建筑的各种设防标准[2]，如防火分区、防火分隔、疏散楼梯的形式、建筑构件相应的耐火等级等。此定性方式适用于大部分民用建筑。常见的民用建筑一般有低限要求，如高层建筑耐火等级不低于二级，地下建筑耐火等级不低于一级等。设计标准、设防要求也随着建筑的重要性、人员密集程度、建筑高度等地提高而相应提高。

4 建筑外部要素

4.1 建筑防火间距

建筑防火间距主要根据建筑高度和耐火等级确定。根据建筑高度划分为地下建筑、多/低层、高层、超高层，耐火等级分为一级、二级、三级、四级，建筑高度与耐火等级组合据此确定相应的防火间距，规范中防火间距为最小值。不同的建筑形式有具体的规定，如多/低层耐火等级不低于二级的数座办公、住宅建筑组合，可分组布置，当每组总体占地面积不超过2500 m2时，防火间距可缩小至4 m，组与组之间不低于6 m。建筑也可以按外墙开窗洞口面积大小、位置关系等特定条件相应地减小防火间距，但超高层建筑即使满足特定条件也不允许缩小防火间距。对于地下建筑，需关注地下建筑在地面开口处与地面建筑的防火间距。此外，还要考虑同一栋建筑中下层屋顶的天窗开口、“U”形建筑两翼、“回”形建筑相对面、建筑内天井等位置防火间距。

4.2 消防通道

消防通道是在发生火灾时消防车救援使用的道路，消防车需要快速、准确、安全地到达着火建筑周围进行救援。主要根据建筑高度、功能性质设置消防通道，需确定道路的位置、路宽、路高、道路形式、转弯半径、消防车荷载、道路坡度，市政开口、消火栓保护半径等。国家规范对消防通道的设置要求有明确的规定，但不同的地域、不同的建筑可能会有一定的差异，例如，高层、多/低层消防通道的转弯半径以及回车场大小差别较大；国家规范规定消防通道的坡度不大于8%，但是，对于云南等多山区域，自然地形坡度较大，坡度最大可设置到12%，但有坡长的要求，并需要设置缓坡和防滑处理。设计时，可按国家规范并结合当地情况设置消防通道。有些地方采用植草砖或半幅绿化的隐形消防车道，由于消防车荷载较大，尤其对于高层建筑需要举高的消防车荷载更大，应保证宽4 m的硬化消防车道。

4.3 消防救援场地

救援场地的主要设计参数有长、宽、与建筑退距、坡度、硬化方式等。需要注意的是，与救援场地相对应的位置需要设置建筑的出入口、消防救援窗口、避难层（间）。场地坡度不大于3%，因救援场地长度至少等于一个建筑长边，宽度不小于10 m，占地较大，有项目因高差较大，场地设置较大变坡点，建成后救援场地高低起伏不均匀，可能造成消防车辆举重不稳固，因此，应尽量考虑场地坡度的连续性与均匀性。

4.4 市政条件

项目设计之初，需要收集周边的市政条件，包括市政水源、电源来源，供水、供电线路，供水、供电的方式及可靠性。有些项目未收集市政资料，按照经验设置消防设施，在项目验收交付时极易带来不可逆的问题。如按两路供水设计，可以减小消防水池的容积，但验收交付时，只有一路可靠供水，消防水池容积不够，出现问题时再来解决此类问题难度极大；市政电源未建设好，只有临时供电等问题都将影响项目建成后的交付使用，业主单位、设计者应重视现状资料收集。

5 建筑内部要素

5.1 建筑功能

建筑功能是建筑物最直观的反映，有的建筑功能单一，有的功能众多，常见较为复杂的民用建筑是商业综合体和医院门诊综合楼。设计时，需要根据使用者的要求、行为方式对不同的功能区域进行设计。从建筑物横向（本层内）、纵向（上下楼层）划分，尽量把相同功能、相同行为模式的部分划分在一个区域内，才能有针对性地划分防火分隔，组织交通，引导疏散等。功能区确定后，可根据规范确定各区域之间的分隔措施，发生火灾时，能有效控制火势，避免火势蔓延到其他区域和楼层。

5.2 房间布置

房间的落位布置基本形成了建筑内部的平面布局，各房间的形状、大小、体量、高度、空间关系等需要从基本使用要求出发，又要满足相应的技术要求。从技术要求角度考虑，需要关注各使用房间的面积、高度等。房间的面积大小与使用人数有关，使用人数确定后才能确定本房间疏散门的位置、宽度，疏散路径、距离，以及门的开启方向。房间的高度主要与排烟、开窗有关系，如房间较高，需要考虑烟气的收集以及开窗高度。房间在建筑平面中所处的位置，是位于两个安全出口之间还是尽端位置，位于两个安全出口之间意味疏散可靠性更高，到安全出口的疏散距离相应较长；处于尽端两侧，尤其是尽端房间时，相应的疏散距离要求要短，还需要控制房间的面积以及疏散门的宽度，以保证疏散的可靠性。此外，房间的位置靠外廊还是内走道双面布置，或为无法设置外窗的黑房间，分隔围护、门窗开启措施均不一致。

5.3 防火分隔

防火分隔是指对房间、区域进行的分隔；目的是控制火势向相邻的房间或区域蔓延。在设计中，尽量将功能一致的区域或房间布置在同一区域或楼层，不同区域考虑防火分隔措施。水平向常见的分隔方式主要为隔墙、防火卷帘等；纵向常见分隔有楼板、屋面、防火卷帘、喷淋水幕等。相关规范对分隔位置的材料、燃烧性能、耐火极限等有详细的要求。防火分隔中有防火分区的规定，防火分区主要控制区域面积大小，一般来说不同功能区划为不同的防火分区，或者同一使用功能面积太大，划分成若干个防火分区防止火势蔓延。除上述所说不同功能区、上下楼层的防火分隔外，建筑内设备用房如排烟、空调机房，配电间、水泵房等，使用时存在危险的房间，如储油间、明火厨房、修车位、住宅内的停车位等，存放物品的房间如民用建筑内的库房、储藏室等，安全通道出口如楼梯间、前室、疏散走道、避难间等，上下层开洞位置如排气道、设备井道、检修口、电梯井道、中庭中空等均需要有防火分隔措施。分隔位置有开口时，需要采用防火门、防火卷帘、喷淋水幕等可靠的构件连接。有的建筑房间内的隔墙没有分隔到顶，只是形成隔断，常见于大型商业中的铺面隔断，医院门诊的诊室隔断等，此类分隔不能视之为有效的防火分隔，还有一些房间的围护材料不能达到耐火极限、燃烧性能的规定，也不能形成有效的防火分隔，在防火分区、排烟分区划分中视作一个区域。

5.4 疏散路径

各功能房间落位后，确定交通组织。功能复杂或者使用人员不同的建筑交通组织或许不一致，如人流量大的建筑以及高层建筑以电梯、自动扶梯、自动坡道等作为正常使用的交通方式组织交通，但发生火灾时，上述交通设施均不能作为疏散撤离使用，只能通过安全出口进行疏散，故对于大型功能复杂或较高的建筑，交通组织需要考虑日常使用与疏散路径的有机结合，此类建筑一定要做好疏散引导，避免在火灾撤离紧张的情况下走错通道，错过疏散时机。对于功能简单人流较少的建筑物，日常使用与疏散路径基本一致，可结合在一起设置。对于疏散路径的交通组织，需要畅通简明、覆盖均匀、导向明确，尽可能缩短距离，常见的疏散通道有双面布房形成的内走道，单面布房的走道、外走道，结合大厅、凹廊、中庭等空间形成有开有合界定不明确的厅廊，无论是哪种形式，都需要从建筑使用人数需要的宽度、引导、排烟、通风、可见度方面等做好交通组织。避免通道迂回，通道内不要设置凸出物，如柱子、踏步等，有高差变化时，尽量以坡道的形式连接过渡。尽量不出现尽端掉头的疏散通道，不能出现需要穿越其他功能房间才能到达安全出口的疏散通道。

5.5 安全出口

建筑内的安全出口是火灾、地震等紧急情况下的生命通道，应结合结构体系、构件材料、消防设施共同打造为建筑内最为可靠安全的区域。根据国家规范对安全出口的定义，建筑内安全出口主要为疏散楼梯间、通往室内外安全区域（室内安全区域为避难层、避难走道等）的疏散门。根据建筑的性质和高度需设置不同的楼梯形式。在设计中需要注意楼梯使用时的实用性和有效性。楼梯的位置一般靠外墙，有些建筑梁较宽，可能达到400 mm，在计算楼梯宽度时，楼层位置的楼梯有效宽度被侵占了200 mm。另外，疏散门开启、柱子剪力墙、消火栓管道外凸也存在占用楼梯宽度的问题，设计时需要加以考虑。楼梯栏杆扶手的设置也是普遍存在的问题，目前双跑楼梯与剪刀楼梯的栏杆扶手基本设置在内侧，靠外墙一侧可能有开窗等，加之规范规定楼梯宽度应达到能够同时容纳3股人流以上（上限值2100 mm以上）才需要设置双侧扶手，在疏散状态下，常规从上层向下层疏散，按照行人靠右侧的行为特点，外侧扶手的设置很有必要，建议在有条件的情况下尽量设双侧扶手。在楼梯平台设置一步、两步台阶时需要注意，在紧急状态下人们的心理特征不同于平时，加之断电后可视条件差，极易出现踩空摔倒的情况，一般不允许在平台位置加设踏步。直通室内外安全区域的疏散门，主要注意门宽、数量、开启方式、开启方向、门的材料特性等。门宽与数量根据使用人数确定，疏散门开启方式基本均为平开门，不能采用推拉门、转门、吊门、卷帘门等，方向朝着疏散侧开启。