基于性能化防火设计的大型商业综合体防火设计探究

杜宝

摘要：本文旨在探究基于性能化防火设计的大型商综防火设计方法。通过对商业综合体建筑的特性分析，结合性能化防火设计方法，探讨了在大型商综建筑中应用的关键技术和实施策略。通过对火灾模拟、疏散模拟、结构耐火性能分析以及消防设施配置的优化等方面的研究，为大型商业建筑的防火设计提供了理论支持和技术指导。

关键词：性能化防火设计；大型商业建筑；疏散模拟；消防设施配置

引言

随着城市化进程的不断推进，大型商业综合体作为城市的重要组成部分，其建筑规模和功能日益复杂，人员密集度高，火灾风险也随之增加。传统的防火设计方法往往局限于被动防火措施，难以全面评估建筑的防火性能。本文旨在探究基于性能化防火设计的大型商综防火设计方法，为商综建筑的防火设计提供新思路和方法。

一、大型商业综合体建筑特性分析

（一）建筑结构与布局特点

大型商业综合体通常分为地下层、地面层和多层楼层，平面布局呈现出多个功能区域，如商业区、办公区、休闲区等。这些区域之间相互连接，形成一个完整的建筑体系，如表1所示。由于商业综合体人流密集，存在大量人员聚集的情况，因此必须合理规划出入口布置，确保多个出入口位置分布合理，便于人员疏散和应急救援。同时，宽敞的楼梯和走廊以及设置疏散通道指示标志也是必不可少的，以保障人员在紧急情况下的安全疏散[1]。由于商业综合体内部存在火灾风险区域，如厨房、仓库等易燃区域，需要加强火灾监测和防护措施。此外，考虑到建筑的高度对火灾扩散的影响，需要采取相应的防火分区措施，将各功能区域之间设置为独立的防火分区，以减缓火势蔓延速度，最大限度保障人员和财产安全。

（二）人流与物流特性

在人流方面，商综体通常吸引大量顾客，尤其是在特定时段（如节假日或促销活动期间），人流量会急剧增加，可能引发拥堵和安全隐患。因此，需要合理规划出入口和通道，以确保人员疏散顺畅和安全。同时，商综体内部的布局设计也应考虑人流分布，使得各功能区域之间的连通性良好，便于顾客流动和导引。在物流方面，商综体的物流特性涵盖了货物的进出、仓储管理和供应链配送等方面。为了确保物流运作高效和顺畅，商综体需要考虑货物进出的便捷性、仓储空间的合理利用以及供应链的协调管理。

（三）火灾风险评估

在大型商业综合体建筑中，火灾风险评估不仅需要考虑建筑结构的特点，还需要综合考虑人流量、物流量以及可能存在的火灾隐患。对于火灾风险评估的实施，通常需要通过综合性的调查和分析来确定潜在的火灾风险因素，如建筑结构的材料、布局、消防设施的设置和性能等。还需要评估各个功能区域的火灾隐患，如厨房、仓库等易燃区域以及电气设备和照明设备的安全性。火灾风险评估还应考虑建筑的使用情况和人员密度以及可能存在的火灾蔓延路径和疏散通道情况。

二、性能化防火设计方法

（一）火灾模拟与模型构建

在性能化防火设计中，通过建立火灾模型，可以模拟火灾发生时的场景，评估建筑结构在火灾条件下的性能。火灾模拟通常基于计算流体动力学（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，通过求解火灾动力学方程和热传导方程，模拟火灾发展的过程。其中，火灾动力学方程可表示为：

ρDvDt-p+2v+fb

Tt=α2T+1ρc（λT）+qρc

式中，ρ是流体密度，v是流体速度，p是压力，μ是动力粘度，fb是体积力，T是温度，α是热扩散率，λ是热导率，q是单位体积热源。通过求解这些方程，可以得到火灾发展过程中的流场分布和温度场分布，进而评估建筑结构在火灾条件下的受力情况和热响应情况[2]。

（二）疏散模拟与安全评估

在性能化防火设计中，疏散模拟与安全评估旨在评估在火灾发生时建筑内人员的疏散情况以及建筑结构在紧急情况下的安全性能。疏散模拟与安全评估过程通常包括图1所示的几个步骤：根据建筑的平面布局和结构特点，利用疏散模拟软件建立建筑模型，并设置初始条件和火灾发生位置。通过模拟人员疏散行为，考虑人员密度、行走速度、疏散路径等因素，模拟火灾发生后人员的疏散过程。评估疏散路径的合理性和安全性，分析可能存在的疏散拥堵点和瓶颈，提出优化建议。结合疏散模拟结果，进行建筑内部结构和疏散通道的安全评估，包括楼梯宽度、疏散通道长度、出口设置等方面，确保在火灾情况下人员能够迅速、安全疏散。根据评估结果，提出针对性的改进建议，包括优化建筑平面布局、增加疏散通道、设置安全出口指示标识等措施，提高建筑的火灾安全性和疏散效率[3]。

（三）结构耐火性能分析

结构耐火性能分析主要是通过对建筑结构材料的火灾抵抗能力和耐火极限进行评估，以保障建筑在火灾发生时的结构稳定性和安全性。通过对建筑结构采用的材料进行细致的材料性能测试和火灾实验，包括耐火极限、燃烧性能等指标。根据建筑的结构形式和布局特点，利用火灾模拟软件对建筑结构在火灾条件下的受力情况进行模拟分析，包括火灾热力作用下的结构变形、温度分布等[4]。结合建筑结构的设计要求和耐火等级标准，对模拟结果进行评估，判断建筑结构是否满足耐火性能要求。根据评估结果提出相应的结构改进方案和防火措施，包括增加防火隔墙、采用耐火建材等，以提高建筑结构的火灾抵抗能力和安全性，确保建筑在火灾发生时能够有效承受火灾作用。

（四）消防设施配置优化

通过对建筑结构和功能区域的分析，确定消防设施的布置位置和类型，包括灭火器、消防栓、自动喷水灭火系统等。根据建筑的平面布局和火灾风险区域，合理设置火灾报警系统，包括烟感应器、火灾探测器等，确保及时发现火灾隐患并采取应急措施。对消防设施的布置密度和覆盖范围进行评估，确保各功能区域和楼层均能够及时获得消防救援支持[5]。同时，结合建筑结构和人员密集度，优化消防设施的配置方案，提高设备的覆盖范围和灵活性，以应对不同火灾情况。

三、性能化防火设计关键技术

（一）高性能建筑材料应用

在性能化防火设计中，通过使用如耐火混凝土、防火涂料、阻燃剂处理的钢材以及特种玻璃等高性能建筑材料，有助于提升建筑的防火性能。耐火混凝土能够在高温下保持结构稳定性，而防火涂料能在钢结构表面形成保护层，减缓热量传递，延长构件达到临界温度的时间。对于钢材，采用阻燃剂处理可以减少火灾中钢材的热膨胀，保持机械性能。同时，特种防火玻璃能够在一定时间内阻挡火焰和热量传递，为人员疏散和火灾扑救赢得宝贵时间。

（二）智能消防系统设计

在性能化防火设计中，智能消防系统的设计是实现大型商业综合体高效消防安全管理的关键环节。智能消防系统的设计以智能消防为核心，涵盖前端物联感知接入、稳定可靠的数据传输网络以及功能强大的中心平台三个关键组成部分，如图2所示。前端部署在商业综合体消防重点区域及库房等易燃场所的消防设施，通过物联技术实现实时状态监测和异常预警，确保第一时间捕捉火灾隐患。传输网络利用运营商的有线和无线网络，保障报警和监测数据的实时、准确传输。中心平台集成了物联网报警数据的接收、处置、预警分析及结果展示，通过B/S客户端、手机APP以及大屏图墙等多种接入方式，为管理者提供全面的火灾防控视图[6]。智能消防系统还能与建筑内部的其他智能化系统如安防、楼宇自控等进行联动，形成统一的应急管理网络，提升火灾响应速度和处理效率。

（三）火灾探测与报警技术

火灾探测与报警技术是保障大型商业综合体消防安全的重要环节，该技术的核心在于早期发现火情，迅速发出警报，以实现人员快速疏散和火灾及时扑救。现代火灾探测技术主要包括感烟探测器、感温探测器、火焰探测器和气体探测器等，根据火灾发生时产生的烟雾、温度、火焰和特定气体等特征进行检测，捕捉异常信号，利用先进的算法进行火情判断，避免误报和漏报。报警系统设计需考虑建筑结构、内部布局和人员分布等因素，确保探测器的合理分布和覆盖。同时，报警系统应与智能消防系统联动，一旦检测到火情，立即触发报警，并通过语音广播、警示灯和显示屏等多种方式向建筑内的人员发出疏散指令。报警技术还应包括远程监控和通知功能，通过无线网络或有线网络将报警信息传输至消防控制中心和相关人员，实现实时监控和快速响应[7]。随着技术的发展，图像识别和人工智能技术也被逐渐应用于火灾探测与报警系统中，进一步提高系统的智能化水平和准确性。

（四）应急照明与指示系统

应急照明系统需要根据建筑物的结构和布局进行合理规划，确保在电源失效情况下，依然能够提供必要的照明，主要涉及到使用自备电源的应急灯具，如带有蓄电池的应急灯或与中央电源相连的集中式系统。疏散指示标志的设计需要保证清晰可见，易于理解，并在视线水平上引导人员前往最近的安全出口。现代疏散指示系统采用智能技术，能够根据火灾发生的实时位置动态调整疏散路线，避免人员进入危险区域。应急照明与指示系统应与火灾报警系统集成，实现联动控制。一旦火灾报警被触发，应急照明和疏散指示系统将立即启动。同时，系统应具备自动和手动两种启动方式，以应对不同的紧急情况。在技术层面上，现代应急照明与指示系统采用网络化控制，通过智能传感器和控制单元实现对照明状态的实时监控和调整[8]。系统还能够记录和分析疏散过程中的数据，为事后评估和改进提供依据。

结语

随着城市化进程的加快和建筑技术的不断进步，性能化防火设计在大型商业综合体中发挥越来越重要的作用。未来的研究应进一步探索新技术、新材料在防火设计中的应用，完善性能化防火设计的理论体系和方法，为实现建筑的可持续发展提供技术支持。

参考文献

[1]何辉，黄鑫，阚强，等.基于FDS模拟的大型会展中心展览大厅性能化防火设计研究[J].南开大学学报（自然科学版），2023，56（05）：85-89.

[2]吕艺峰.大型购物中心防火设计研究[J].今日消防，2023，8（07）：73-75.

[3]邢志浩.基于性能化防火设计的大型商综防火设计探究[J].山西建筑，2023，49（14）：187-190.

[4]任菁.大型地下商业建筑防火设计问题探讨[J].消防界（电子版），2023，9（17）：76-78.

[5]王晓琳.大型超市建筑防火设计和消防安全管理研究[J].江西建材，2023（01）：163-164+167.

[6]白悦彤.浅谈大型商业综合体的防火设计[J].居舍，2022（18）：84-86+89.

[7]苏玉美.刍议大型商业综合体建筑的防火设计问题[J].中国建筑金属结构，2022（01）：124-126.

[8]袁振华.大型商场建筑性能化防火设计——以重庆市万达茂项目为例[J].工程技术研究，2021，6（17）：230-231.