发布时间:2023-12-27 15:47:59
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《建筑防火》课程的教学目标是使学生熟练掌握与建筑学专业相关的防火设计理论知识与国标规范;能够运用所学理论解决典型的防火安全问题;在方案设计中具备实际操作能力。作为建筑学专业的重要课程,《建筑防火》针对应用型人才培养的总目标,制定切合实际的课程教学任务,在结合理论授课的基础上,适当增加开放式教学以及案例教学内容[1]。
如图1所示,整个教学过程划分为四个阶段:1)理论讲授阶段;2)参观调研阶段;3)实践设计阶段;4)总结强化阶段。《建筑防火》课程的平均课时为34学时,这样保证理论授课与实践教学的课时比例为4:5。实践环节的教学内容主要包括实践参观调研与案例设计两个方面:一是通过参观调研既有建筑,使学生将理论知识、国标规范与工程实际现状相联系。二是从方案设计阶段开始,通过对具体建筑方案的防火设计项目,进一步强化学生工程意识及提高分析问题、解决矛盾的能力。
2 实践教学过程介绍
2.1 实践参观调研
在完成理论授课内容后,结合建筑防火设计理论,要求学生对既有大型公共建筑进行专项调研。学生分成4-6人的调研小组,编写PPT调研报告,并以课堂讨论的形式进行交流与学习。专业调研过程一般需要以下几个方面:
1) 对既有建筑方案的理解过程与空间重构
在实际调研中,学生往往要将实际使用的建筑空间进行图纸化模型化的反构过程。如图2所示,这一过程既有助于学生充分理解和解读建筑方案,又为后期进行防火设计调研打下基础。
2) 建筑专业防火设计的考察
为了更好的结合理论授课内容进行调查研究,将调查参观的逻辑顺序与理论授课相统一,即总平面防火设计调研、防火分区设计调研等七部分内容。具体参观调研分项穿插与七大内容中,如表1所示。
表1:参观调研具体内容一览表
建筑防火设计调研内容
建筑基本情况
总平面防火设计
平面防火设计
安全疏散设计
地下层防火设计
内部装修防火设计
防排烟设计
简易消防设备
建造年代
建筑造型
耐火等级
基本功能
使用人群
建筑分类
防火间距
消防车道
设计概况
防火分区
分区构造
中庭防火
疏散方向线路
安全出口
疏散楼梯
楼梯的类型
疏散设施
消防电梯
安全分区
分区构造
停车空间
设备间
房间功能
使用人群
装修情况
装修材料
个人评价
排烟口设置
排烟管道
排烟方式
排烟设备
消火栓位置及数量
灭火器的位置及数量
自动喷淋灭火系统
3) 防火设计问题总结与分析
学生通过现场调研这一学习过程,一方面,加深理论知识的了解,强化理论学习成果;另一方面,也可对既有空间防火设计进行成果评价,总结经验与教训,并通过对问题深入的分析理解,提出改进措施。例如学生发现某商业卖场为多层建筑,防火设计可按《建筑设计防火规范》标准执行,可实际参观却发现其按照《高层建筑防火设计规范》标准执行,反思不得其解,原来该卖场为家具卖场,多数存储物品属与易燃、可燃材料,故其标准提高,而这也是性能化防火设计的一部分内容,学生由此也对这一概念有了更深层次的理解。
2.2 案例设计
案例设计亦分两个阶段,第一阶段结合理论授课安排分项设计,如在平面防火设计理论授课结束后,随即安排平面案例要求学生进行防火分区设计;第二阶段在学生参观调研既有建筑以后,安排对已有的建筑方案完成防火专业设计图纸。此类教学的最大优势是让学生理解理论设计与实际方案的区别,并训练学生逐渐掌握理论与实际结合的设计技巧。具体教学计划如表2所示。
3 教学实践的思考与体会
实践教学的具体操作仍是较难把握的一个问题,如何保证每个学生都完全参与到实践教学环节,达到预期的教学要求,是教学实践中的需要进一步细化的内容[2]。通过笔者所讲授的建筑学专业05-08四个年级8个班次以及环境艺术专业07-09三个年级10个班次的授课经历结果表明,实践教学环节的设置对本课程的教学效果具有重要的影响作用。在教学实践过程中应注意的几个问题有:
1)实践调研对象的把握;既有建筑的类型、规模、建造时间、地理区位等条件的限制,对其防火设计的标准有一定影响。如图3所示,首先,所调研的既有建筑全部为公共建筑,公共建筑的内部空间较为复杂,人流量较大,因而防火设计标准较高;其次,公共建筑中商业/综合体类既有建筑占较大数量,主要原因是其内部功能的多样化和空间最大限度的处于开敞状态,对调研最为有利。因此,为了强化考查理论学习的效果,并结合实际调研的可行性综合考虑,应尽量选取城市内新建的具有一定规模的公共建筑作为调研对象。
2)学生个人素质能力的把握;主要包括两个方面:其一是监督学生组织人员配置合理的调研团队,把握好学生个体的学习特点和素质能力,并指导调研小组结合自身条件选择适宜的调研对象。其二是保证调研报告正确反映学生能力。由于调研报告与理论教学作业完成方式有所不同,而学生感觉较为陌生,往往调研过程挺全面,报告深度却表达不足。因此,指导好学生如何进行调查与研究,通过对调研过程全面深入的整理,以合理的逻辑顺序反映调研过程,发现并深入分析问题,总结研究结论等,帮助学生通过实际观察顺利过渡到理论研究。
3)实践教学效果评估;实践教学环节结束后,通过学生的各项作业把握本次教学效果,对比前次教学分析和总结经验,为指导下一次教学做准备。力求通过不断积累摸索出以适合本专业特色,提高学生实际应用能力为宗旨的教学方式。
总之,实践教学是建筑学专业《建筑防火》课程中的重点教学环节,其灵活多样的教学特点,也要求教师在按照教育部“卓越工程师培养计划”,不断提高应用型设计类专业人才培养质量的前提下,探索符合专业特色、教学条件与学生实际情况的教学方式。
中图分类号:TS958文献标识码: A
伴随着商业建筑的发展,其火灾的发生也呈现出上升的趋势,大规模、大空间、多功能给商业建筑的防火和安全疏散设计带来更多的困难。建筑防火设计能够从本质上减少和防止建筑物火灾的发生,即使建筑物就算发生火灾时,也可以把火灾造成的损失降低到最小限度,做到财产损失和人员伤亡的最小化。因此,研究建筑防火设计具有重要的现实意义。
1公共建筑防火设计存在问题
1)商业建筑防火设计的难点商业建筑的空间复杂多样,简单地可以分为受限空间和非受限空间。进入大空间的复杂环境中,一般人难于对室内环境有清晰的辨别,不得不依靠各种指示标志进行引导, 也就是说复杂的大空间方位的可识别性不高。商业运营时,不同业态的商家要求不同规模的商业面积和交易展示界面,往往与防火规范规定的水平分区面积不相符。如果按防火规范的要求分隔大空间商场,往往影响商业业态的布局,制约商业的运作。在大空间的商业建筑中,一旦发生火情,烟气就会大范围的蔓延开,由于新风不断进入,烟气上升到高处时,温度和浓度都会下降,但大空间顶棚下如果有热气层,就会 阻止烟气的上浮,而在水平方向弥漫开。
2)烟气对安全疏散的影响。人们在火灾中受到的生命威胁主要有烟雾带来的缺氧、有毒烟气和烟尘颗粒导致的窒息,火焰的高温威胁,烟雾造成的不能识别所处的方位和判断正确的火灾形势以及建筑结构构件的倒塌等。影响室内人员安全疏散的因素还有室内人群的密度,疏散通道的尺度,建筑构件的耐火性能,疏散出口的条件及人员的行为心理反应等。
3)人员流动群集因素对安全疏散的影响。火灾时人员的行为反应也影响着疏散的速度和疏散时的安全性。在安全疏散中,人群在恐慌、向光、向阔、随从以及不熟悉环境等火灾中人员心理行为的驱使下,常使疏散呈现无序混乱的局面,易在安全疏散通道中造成大量伤亡。
4)其他影响安全疏散的因素。疏散通道的尺度与出入口条件直接影响室内人员的疏散时间和通过疏散通道疏散到安全场所的人流量。房间、走道、门厅中的内装修材料的耐火性能,是影响室内人员安全疏散的一个重要因素。在内装修设计中,不能只追求装修的效果,而不考虑防火的要求;或在施工中为了降低造价而不进行建筑材料的防火处理。这些都是在我们日常生活中经常出现的人为的增加火灾隐患的现象。
2、建筑防火设计应对措施
2.1平面布局防火
公共建筑的种类很多,有办公建筑、商业建筑、旅游建筑、科教文卫建筑、通讯建筑和交通建筑等。在进行各类型公共建筑的总体布局时,除须考虑一般的要求外,在防火设计上还应保证方便直捷的交通联系,处理好主体与裙房的关系,保持与其他各类建筑的防火间距,合理安排广场、空地及绿化,并提供消防车顺利接近建筑物的良好条件。1)重要的公共建筑不宜布置在火灾危险性为甲、乙类厂(库)房,甲、乙、丙类液体和可燃气体储罐以及可燃材料堆场附近。
图1 高层民用建筑防火间距示意
2)根据建筑的用途、重要性、规模等,按照建筑设计防火规范的规定合理设置消防车道。穿过建筑物的消防车道的净宽和净高,都不宜小于 4 m。消防车道下的管道和管沟,应有承受大型消防车重量的能力。为避免死巷不利于消防车的活动,至少应于巷尾预留回旋的空地。3)在高差较大的地区布置建筑物时,应充分考虑地势条件对相邻建筑物消防安全所构成的威胁。
2.2防排烟系统
防烟分区的设置原则最重要的是合理的设置防烟分区,并应注意遵循以下原则:防烟分区不应跨越防火分区。对安全程度不同的场所,如疏散走道的走廊、前室、楼梯间等,应划作不同的防烟分区。可燃物多、火灾时发烟量多的商场、室内停车场、大型厨房等,应划作独立的防烟分区,以防向其他空间扩散烟气。
2.3建筑的耐火等级
国内外建筑火灾案例说明,只要建筑主体承重构件耐火能力高,即使着火后室内装修、物品、陈设、家具等被烧毁,其建筑主体也不致垮塌。选定建筑物耐火等级应考虑的因素,如国家机关重要的办公楼、中心通信枢纽大楼、中心广播电视大楼、大型影剧院、礼堂、大型商场、重要的科研楼、藏书楼、档案楼、高级旅馆等建筑,其耐火等级应选定一级、二级。此外,商业建筑、学校、食堂等人员较为密集的建筑,在设计时应尽可能采用较高耐火等级的建筑。
2.4防火分区关键设计
防火分区是指采用防火分隔措施分出的,能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的空间单元。《高层建筑防火设计规范》GB50045-95 规定的每个防火分区的最大面积。也应按照不同用途相应独立划分。《公共娱乐场所消防安全管理规定》明确指出,娱乐场所应当成为独立的防火分区。也就是说,只要建筑内部出现歌舞娱乐游艺场所,不管面积大小,都应将其作为一个独立的防火分区对待。
1)防火墙设计。防火墙根据需要既独立设置,也可把其他隔墙、围护墙按照防火墙的构造要求砌筑而成。在U、L形等建筑的内转角处,防火墙一侧发生火灾,火焰突破窗后很容易破坏另一侧的门窗,形成火势蔓延的条件,因此,U、L型建筑内转角不宜设置防火墙。
2)屋盖系统的防火设计。对于大型的公共建筑而言,大跨度钢屋架体系和大型钢结构网架体系或钢悬索结构屋盖体系是少数可行屋盖防火方案。钢材重量轻,容易实现大跨度体系,但是钢结构在高温情况下钢材的屈服强度大大降低。高温条件下屋盖结构软化变形将失去支承能力,导致整个屋盖系统坍塌。通常钢制屋盖防火处理做法是采用外包敷不燃材料,在钢屋架杆件上外包装饰性防火板材。钢结构防火涂料可采用的原料是保温隔热骨料、无机胶结材料和性能调节剂等,具有良好的防火性能,重量轻,对人体无害,不会造成对环境的污染等优点。3)防火分隔物设计。防火门具有防火、隔烟的功能,设置部位主要在防火墙上、楼梯间出人口或者管道开口部位,防火门开启后不应跨越变形缝(沉降缝、伸缩缝、抗震缝等)。防火卷帘在设计时候要注意在卷帘落下后其帘片上部与梁底之间必然会留下一定的空间,应采用和卷帘主体耐火极限相同的固定帘片对这一空间进行防火分隔,否则烟气和火势会从这里蔓延,使其失去防火分隔作用。
2.5内装修防火设计
建筑中所用的材料直接关系到建筑物火灾危险性的大小和火灾发生后破坏的程度,因此,用不燃或难燃性装修防火材料是内装修防火设计的关键。建筑防火材料要具有难燃性甚至阻燃能力,能在初期延缓燃烧,阻止火势蔓延扩大。可通过难燃或不燃性的涂科将可燃物表面封闭起来阻隔其与空气接触,使可燃物表面变成难燃或不燃的表面或者将难燃或不燃的阻燃性物质添加到材料中去,实现材料自身的难燃性或不燃性。或者在材料的表面形成保护层,隔绝氧气或者降低热传导,或者利用某些材料在高温下发生的化学吸热反应及熔融、蒸发等物理吸热反应降低材料表面的温度,以达到延缓或阻止火势蔓延的作用。
4结语
总之,建筑防火设计应该对建筑火灾全面、到位的研究,但是在实践中还是暴露出了性防火设计存在的一些问题,因此,为了加强性能化防火设计的质量,应该充分考虑各方面不利因素,更好地保护人的生命安全。
4参考文献
一
随着地方经济发展对人才的需求增加,为培养更多高素质的人才,各地大力发展教育事业,各高校招生规模不断扩大,引发了高校新校区和大学城的大规模开发建设,建设了很多的学生宿舍楼,较高程度地改善了学生的住宿条件,满足了学生需求。特别是高等学校在近几年有了长足的发展,各学校为提高后勤服务质量,促成大量学生公寓的建造,在遵循规范的前提下,设计方案尽量做到以人为本,方便生活,安全,实用,节约节能。然而,由于现行的《建筑防火设计规范》和《高层民用建筑防火设计规范》中涉及学生公寓的条款不完善,使得我国目前大学学生公寓在实际设计方案上,简单地沿用普通的民用住宅的防火设计规定,脱离了大学公寓的实际特点,导致学生公寓存在诸多不安全因素。因此,笔者针对学生公寓普遍存在的防火设计问题,经过对华东地区多所本科院校的调研,发现已经使用中的学生公寓较之以前的学生宿舍,在功能上有了很大变化,内部设施增加许多,住宿条件更加舒适、方便,但潜在的火灾诱因更大,各院校在公寓设计方案上大同小异,均存在以下几方面缺陷。
1.学生公寓设计都是钢筋混凝土结构,但大量的室内设施和陈设用具,如电脑,台灯,风扇等电器,储物柜和床板等木制家具,棉、麻、丝、纸制品,还有许多私人物品,这些都是易燃物,增加了建筑物内的火灾荷载。特点一:可燃物多。
2.学生公寓内,一般一个房间最少住4名学生,最多达到8名学生,一幢8层公寓楼往往住三百多名学生,发生火灾时,由于烟雾弥漫,人员心理紧张,很容易引起混乱,造成重大伤亡。特点二:人员密集,事故损失重大。
3.通过调研华东地区的高校,发现很多学校为了方便对学生的住宿管理,在公寓的楼梯通道处或对外出口均设置了铁栅栏门,使出现火情等突发事件时安全疏散通道不能保持畅通,给学生安全逃离火场和及时组织救援将会带来很大困难。特点三:住宿管理和消防要求之间的矛盾突出。
4.灭火设施配备简单,只有局部监控,没有整体监控和自动消防设施,且学生缺乏基本的灭火逃生常识。消防部门提供的实际调查表明,我国高校大部分学生消防意识淡薄,由于从小到大从未接触过消防工作,对消防常识知之甚少,如何正确拨打火警电话都不知道,对一些常见的灭火器材有的看都没看过,更别谈如何使用。加上学生的好奇心强,学校在学生公寓配备的灭火器材,往往得不到有效保管,经常发现被人为随意挪动导致损坏。很多学校在公寓建设初期本身就缺少自动消防设施的投入,一旦不慎发生火灾后,常常导致扑救不及时,使小火酿成大灾。特点四:防控等级低,好奇误报多,管理不到位。
二
从学生公寓原建筑设计上看,特别是属于二类高层的建筑,都是按照普通住宅的标准,仅仅设计了室内外消防给水系统,走廊过道上安装有应急照明及疏散标志,配备了灭火器和(沙箱)室内消火栓系统。防火设计简单,尽管不违反规范,但从已发生案例来看,防火设计有缺陷。学生公寓应属于公共建筑,与一般的居住公寓有所不同,它是学生生活和活动的公共场所,从卧室可直接到走道,没有更多的隔墙进行隔断,而且从单位面积上的人数来说,其是属于人员高度集中的场所,所以不能简单按照普通住宅的标准进行防火设计。另外,由于学生这个特定的人群,有其好动、自控能力较差等特点,因此,笔者认为从学生公寓的使用性质及火灾危险性来看,其防火设计应该从以下几方面加强。
1.从建筑本身的性质上,应按公共建筑来确定,超过24米归为高层建筑,超过50米或每层面积超过1500平方米就属于一类高层建筑。这样进行定性后,再按现有的《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》的规定,合理地在消防总体布局、消防供水,整体监控和自动消防设施、消防供电、疏散通道等方面进行具体设计,不能简单套用普通住宅的条款。
2.自动灭火系统的设置。自动喷水灭火系统是一种经济、实用的灭火系统,在火灾中,实际使用效果往往比室内消火栓系统有效。因此,在高层学生公寓的房间及走道上,均应设置自动喷水灭火系统,在火灾发生时,自动喷淋系统启动,延缓火势的蔓延速度,为学生逃生争取更多时间,确保(火灾突发时)学生的生命安全。
3.公寓的防排烟设施。人员密集场所引发火灾导致重大伤亡的,一般都是由于人吸入了空气中的有毒烟气窒息而死。学生公寓人员密集的特点,使我们必须在建筑的防、排烟的设计上重点考虑。现在很多高校学生公寓的内走道一般都比较长,每层房间数量超过10间,如果不设置自动的机械防、排烟设施,一旦发生火灾、走道上必然烟雾弥漫,严重影响学生的迅速疏散,特别容易导致大量伤亡。因此,笔者认为设置自动机械排烟,在学生公寓建筑设计过程中,应当作为重点设计项目考虑。同时在设计时考虑系统的测试和试验的便利性,确保防排烟设备的完好性及可靠性。
4.增设火灾监控和报警设施。从省消防部门提供的学生宿舍火灾发生情况看,大多数火灾都是在学校晚间熄灯后发生,火灾发生时,绝大部分学生已入睡,故火灾不容易被及早发现。为此,笔者认为利用监控和火灾报警系统来探测火灾和及时报警,是预防火灾,减少损失非常有效的方法。火灾探测器设置的位置应考虑到探测火灾的有效性,每个宿舍单元均应设置。学生公寓的走廊过道如装修应该选用阻燃材料或增加防火涂料,保证(无可燃物)装修材料达到防火的安全等级。
5.公寓内部设施的安装。笔者认为学生公寓在设计中应更加人性化,既能方便学生的使用,又能保证安全。从学生公寓火灾发生原因看,很多火灾都是由于学生违反学校的规定造成的,如电线乱拉乱接,使用大功率电器等。随着目前学生家庭经济条件的提高,对在校学习生活的条件有了更高要求,很多用电设备成为学生在校必不可少的家具。针对这些情况,在建筑的电路设计和电器配置上,可以考虑调整用电负荷和调节用电时间,使每位学生都能有专用的足够的供学习、生活使用的电源接口。
6.加强疏散通道的管理应从消防角度出发。学校为方便管理,选择将疏散通道锁闭的做法非常错误,针对这个问题,笔者认为不论是从防盗还是从人员进出管理上说,都不能疏忽涉及大多数学生安全的消防疏散问题。解决好这个问题的关键,就是要合理地设计疏散通道和楼梯的布局,确保每个分隔区域都有两个楼梯能够通达地面,公寓出口处人员值班必须24小时在位,同时借助一些先进的监控和报警设施,保证在紧急情况下,能迅速开启通往室外出口处的紧急消防通道门。并且在所有楼层的消防设施上,悬挂设备的名称及使用方法(醒目位置挂放消防知识宣传展板),方便学生在紧急状况下也能使用消防设备(让学生时时不忘消防安全)。
学生的学习生活必须有消防安全保障。“预防为主、防消结合”、“防患于未然”是做好消防工作的基本方针,做好学生公寓的建筑防火设计,可从源头减少火灾发生的隐患,让学生在学习之外有一个安全、方便、舒适的生活环境。
参考文献:
[1]高层民用建筑设计防火规范.(GB50045―95)(2005年版).
[2]建筑防火设计规范.(GB50016―2006).
[3]消防给水及消火栓系统技术规范.(GB50974―2014).
中图分类号:TU892文献标识码: A 文章编号:
一.前言
随着我国建筑科技的长足进步,具有新的设计概念和结构形式的大空间建筑开始涌现,随着经济建设和城市化的发展, 大空间建筑还会迅速增多。由于大空间建筑与一般建筑存在较大差异, 因而必须以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。本文对大空间建筑的性能化防火设计进行了探讨,希望对大空间建筑功能化防火设计有所帮助, 以达到其防火性能的总目标。
二.大空间建筑分类及火灾特性
1. 大空间建筑分类
根据其结构形式,大体可分为 3 类:
(一)占地面积很大,但并不很高的建筑,其典型代表是大型购物中心、 商场类建筑。这些商场的建筑面积通常大于 10000m2, 而建筑高度一般在 6m 以下。
(二) 占地面积相当,同时具有一定高度的建筑。面积往往大于 1 000m2, 高度约为10~ 20m。其特点是大空间上部不再有楼层, 而只是在地面上有固定的看台或座位, 或有人员密集活动。
(三) 具有一定面积而且有相当高度的建筑。其代表为超高层建筑的中庭, 面积在 1000平方米以下, 高度可达20m 以上。在中庭的四周或部分侧面是办公或商业用途的楼层。通过以上分类不难发现, 就建筑特性而言, 大空间建筑通常具有很大的开敞式内部空间, 但目前很难从具体几何尺寸的大小对大空间建筑做出定量化规定。此外, 该类建筑大都为人员高度密集场所, 具有区域使用功能统一, 空间无法分隔, 疏散出口距离远等特点。
2. 大空间建筑火灾特性
由于建筑结构的特殊性和使用功能的需要, 大空间建筑的火灾具有很多特殊性。
(一)燃烧特性
大空间建筑内部可燃物多、 火灾荷载大, 而且内部空间大, 空气供应充分, 通风状态及空间内的供氧量已不构成制约燃烧的主要因素, 因而大空间建筑内的火灾可以不受限制地扩大, 通常为燃料控制型燃烧。一旦发生火灾, 火场区的热对流相应加快, 加上楼梯间、 电梯井、 管道井等的烟囱效应和风力的影响, 将使火势迅速蔓延, 对消防灭火扑救工作造成极大困难。
(二)温度场特性
具有复杂结构形式的大空间建筑, 火灾燃烧过程本质上是三维、 多相、 多组分、湍流、热传导、对流换热、辐射换热、化学反应及其相互作用的复杂过程, 具有火焰温度场和烟气温度场这两个特性。可采用场模拟方法研究大空间建筑着火区域的火焰温度场状况, 进而分析建筑结构整体的抗火性能。对于大空间建筑火灾烟气的分析, 现阶段较为有效的研究方法主要是通过场模拟结合足尺寸实体试验进行。
同时, 这些建筑较为广泛地采用新结构、 新工艺、 新材料, 使得建筑设计更轻巧化、通透化,大空间的设置也变得十分方便, 但也加大了这类建筑的防火难度。因此, 迫切需要建立一种更安全、 合理的新型建筑防火设计方法。性能化防火设计方法正是在这种情况下应运而生的。
三.大空间建筑防火设计现状
1. 防火分区难以满足规范要求
把建筑物的内部分隔成若干有限的区域是防止火灾蔓延的基本手段, 它可以把火灾控制在一定的范围内, 从而可以有效地减少火灾损失。为了满足建筑防火规范对防火分区的要求, 通常采用防火墙、防火门、 防火卷帘等防火分隔措施。对于《高层民用建筑防火设计规范》规定的每个防火分区允许的最大建筑面积见表 1。
表 1 每个防火分区的允许最大建筑面积 平方米
可以看出, 现行规范条文已经限制了建筑物的使用功能, 在科学性、 合理性、 经济性等方面都表现出一些弊端。制定防火设计、 规范的目的, 是为了保证建筑物的安全, 防止和减少火灾危害, 而不是限制新型建筑的发展, 因此, 防火设计规范应当通过自身的逐步完善, 以适应不断出现的新型建筑的需要。
2.人员密集、疏散困难大空间建筑大都为公共建筑,人口密度大,经常聚集成千上万的人,他们对安全通道、疏散路线、消防设备、应急措施并不熟悉。这种情况下一旦发生火灾,人们往往容易惊慌失措,辨不清逃生方向,极易造成混乱局面, 这使得人员疏散十分困难。对于大空间建筑,由于受到空气稀释、热风压效应和烟囱效应的影响, 其烟气危害性更为严重。因此, 这类建筑是群死群伤恶性火灾事故的多发场所。在进行这类建筑的疏散设计时,设计者不仅要控制到建筑物内部的最大允许疏散距离, 更要考虑最后一个使用者在逃离建筑物之前建筑物内烟气的扩散程度, 以确保人员安全疏散。
四.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, 考虑火灾本身发生、 发展和蔓延的基本规律, 结合实际火灾中所积累的经验, 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和由此所造成的火、烟蔓延途径以及人员疏散情况, 来决定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, 而不直接要求设计人员为此必须采用某些特定解决办法。性能化防火设计具有三大特点: 安全目标的确定性、 设计方法的灵活性和评估验证的必要性。
1.性能化防火设计的优势
(一)性能化设计思想强调建筑物消防的整体性,综合考虑消防设计的各个技术要素, 有助于建筑消防设计实现科学化、 合理化和成本效益最优化, 在保证相同火灾安全的基础上降低建筑成本。使消防设计方案更加合理, 能有效地保证建筑设计达到预期的防火安全目标。
(二)设计方法更加灵活, 有利于充分发挥设计人员的才能和创造能力。因为性能化防火设计注重安全目标的达到, 至于采用什么方法则完全由设计人员自主掌握。
(三)为建筑设计及消防监督部门和受保护的居民提供了一个较好的交流渠道。因为性能化防火设计先要预设火灾可能发生的场景, 因此便于管理部门制定防火预案, 有利于社区居民的参加。
(四)有利于新技术、 新材料、 新产品的开发、 推广和利用, 适应现代建筑的高科技化和艺术化的要求。
2.性能化防火设计的展望
性能化消防设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势, 它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、 合理化和成本效益的最优化, 并将产生重大的社会效益和经济效益。我国应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐, 充分发挥性能化设计的优越性。今后应从以下几个方面入手, 促进性能化设计技术的发展:
(一)加强各种火灾预测模型和火灾风险评估模型的研究, 拓展性能化设计方法的应用空间。
(二)加强新材料、 新技术研究, 规范材料性能参数, 建立和完善数据库, 提供准确的性能化指标, 为性能化应用积累基础性数据。
( 三)深入研究火灾规律、 火灾情况下建筑内人员逃生规律和构件变化规律, 为各种火灾模型的建立提供坚实的理论依据, 并拓展计算机技术在消防中的应用。
(四)积极向建筑设计师和建筑管理人员介绍性能化设计方法, 使他们认识、 理解并自觉接受性能化设计方法。
(五) 出台可操作性强的性能化设计指南, 使建筑设计师能尽快地掌握性能化设计方法。
(六 )制定性能化消防设计规范, 为性能化设计方法的应用提供法律依据。
五.结束语
性能化防火设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。我国应尽快发展性能化防火设计的应用研究, 以适应不断发展的建筑功能化设计要求。
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, 2009(2)
前言
现在建筑业的发展日新月异,规模越来越大,大型商业综合体建筑也越来越多。在功能多样化的商业综合建筑中,富于变化的中庭是建筑空间的重要和不可缺的元素,同时各中庭之间的水平延伸和垂直交错,形成建筑中多层立体空间的贯通。但这种设计在给使用者带来感官享受和便利的同时,也给建筑防火和安全疏散带来了难题。如何在现有消防规范框架内,解决大型建筑综合体的防火和安全疏散问题的设计难度也在加大。
在设计实践和研究中,笔者采用一些方法和措施进行防火设计,希望与各设计师交流。
合理布局疏散楼梯
在《建筑防火设计规范》和《高层民用建筑防火设计规范》中,均对建筑物的疏散楼梯的设置有着严格的要求,对于大型商业建筑,这些疏散楼梯往往直接影响到建筑的功能和空间的布局。
以一级耐火极限商业建筑的地上二层和地下一层为例,疏散宽度计算如下:
现全国各地许多十几万、二十万平方米的商业综合体不断出现,如广东省广州市的天河城广场、正佳广场、佛山市保利水城、太古汇等。建筑内每层的建筑面积都达到几万平方米,从表中可见,大型建筑每层通常几个、十几个的防火分区,如果通过中庭几层的防火分区面积叠加计算,数量就更多。因此疏散楼梯宽度和数量对建筑设计的影响非常重要,楼梯的设计直接影响到建筑的功能和空间的布局,同时与商业的有效面积和实用率也有直接的关系。如何合理设计楼梯,既满足设计规范的要求,又满足建筑经济、使用、美观的要求,笔者认为以下两点可以参考:
采用共用疏散出口。若每个防火分区设置了两个以上(不包括两个)疏散出口时,尽量在相邻防火分区的交界处布置疏散楼梯,不同的防火分区共用疏散出口,即可保证商业空间相对集中,又可有效地解决疏散距离可能过远或尽端走道的问题,减少每个防火分区的楼梯数量,避免楼梯对商业空间的消极影响和破坏。(附图1)
设置剪刀式楼梯。在楼梯的面积基本不增加的基础上,通过设置交叉的剪刀式梯段形式,原有楼梯还是作为一个安全出口,并不会增加疏散出口,仅增加了楼梯的有效宽度。相当于在原有楼梯建筑面积不变的情况下,增加近一倍的疏散宽度,从而有效地增加建筑的实用面积,提高实用率。
采用立体式地下园林和露天楼梯
地下商业建筑空间由于疏散宽度和距离的要求,按《建筑防火设计规范》的要求,地上和地下的面积折算系数分别为50%和70%,地下需要的疏散出口多于首层平面40%左右,设计师经常为了这增加的40%的楼梯而绞尽脑汁。为了建筑空间的完美和形式的协调,设计地下露天园林或广场作为疏散出口和采光空间。通过地下露天庭院和利用露天庭院设置露天楼梯和园林景观,结合地面上园林布局,在作为消防疏散出口的之外,既为封闭的地下空间引入空气和自然光,改善了采光和地下商业空间常见的压抑感,又达到节能的效果,功能与建筑空间达到完美结合。(附图2)
本设计方法一举多得,可达到实际使用效果和经济价值的合理结合。首先,很好解决了消防疏散出口的问题;其次,采用自然通风和采光,有效节约了能源,降低了管理成本;再次,由于露天的庭院和楼梯不计算建筑面积,不占用室内空间,相当于增加实际使用面积;另外,所创造的空间效果,大大丰富了地下商业空间,又提高地下空间的经济价值。
设置加压通道
大型建筑,其内部的空间对开敞和开阔的要求较高,按规范,至疏散出口的距离不超过30m,这一距离经常不能满足大型的商业空间的使用要求。为解决疏散距离的问题,在疏散楼梯外设加压通道。
加压通道设置参照人防设计避难走道的做法,在疏散走道设加压设施,并设甲级防火门,消防疏散时通过甲级防火门至加压通道进入消防前室,相当于延长了安全出口,可解决大空间的部分区域疏散距离过远的问题。
使用常开式防火门:
在大中型公共建筑中,为解决消防疏散和使用需要,设计中不可避免的在防火分区之间或疏散通道上设置防火门。但是在实际使用中,因为人流较多,防火门经常频繁开关,也带来一些问题:
首先,防火门经常频繁开关,此种非紧急状态下的使用,影响产品的寿命,造成维护和管理的费用增加。
其次,使用较集中的通道上,有些人为使用方便,会取出闭门器或使用障碍物,使得防火门经常处于常开状态。如万一出现火警,防火门紧急时无法关闭,起不到防火防烟的作用,从而造成火灾蔓延,形成更大的损失。
为解决疏散中的问题,设计中可采用常开防火门。建筑疏散通道中的防火门通过电气控制,通过电磁作用力吸合防火门使其平时处于常开状态,建筑通道畅顺。当发生消防报警时,防火门两侧的感烟和感温探测器任何一个报警动作时,使电磁失电,防火门通过弹簧引力,防火门又可自动关闭,实现防火分隔,达到有效控制火灾蔓延的目的。
本方法的优点很明显,首先,由于常开防火门平时不使用,一直处于保养良好的状态,在紧急状态中更能发挥出最大的作用;其次,建筑内部的交通流畅,使用更方便合理;同时,其做法较简单,成本低,降低了建成使用后的管理和维护费用。
使用折叠无机布特级防火卷帘
对于商业建筑的中庭为保持空间的开阔和连续性,四周一般设计为临空,栏杆或栏板处均不设柱或竖向构件,当采用特级防火卷帘做为防火分区时,常用的特级防火卷帘的垂直导轨无处收口,现如采用折叠无机布特级防火卷帘,就可方便的解决此问题。
此种防火卷帘仅在天花内设轨道,地面和垂直面不设导轨,启动时,卷帘直接从天花内降落至地面。可制作成任意形状,多边形、圆形、弧形等,基本可满足中庭的多种形态。(附图8)
六 结语
以上所述,是笔者在多项商业建筑设计中采用的技术性方式解决常见的消防设计问题,取得了不错的效果,供设计同仁参考。
参考文献: