大空間建筑的防火分區設計方法

辛瑞東

（黑龍江省消防總隊牡丹江消防支隊西安消防大隊，黑龍江 牡丹江 157000）

引言

近年來隨著經濟建設的發展和建筑技術的不斷進步，一批大空間建筑在全國各地相繼投資建設，且有進一步增長的趨勢，對于這些大型建筑，如大會堂、體育館、展覽館、候機廳等，單層建筑面積超大，樓層超高，內部空間不能分隔，其特殊使用的要求使建筑設計方案與現行防火規范相矛盾，套用現行防火設計規范無法解釋及確定出完善的防火分區的設計方案，而這類大空間建筑又都存在著危險等級高、火災水平蔓延速度快的特點，近年來全國各地的大空間建筑也多次發生重、特大火災事故。大空間建筑火災之所以迅速發展為大火并造成巨大損失，主要原因是沒有進行有效的、必要的防火分隔，因此研究大空間建筑的防火分區問題是預防火災事故的一個重要方面。

1 大空間建筑的火災特性

由于建筑結構上的特殊性和使用方面的復雜性，大空間建筑的火災預防與普通建筑有著明顯的區別，主要表現在以下幾個方面：

1.1 不易進行防火分隔

在建筑物內設置防火防煙分區是控制煙氣蔓延的主要方法，但是對于大空間建筑，由于建筑結構、生產工藝、使用功能等方面的影響，特別是一些大型體育場館、工業廠房，很難利用防火墻、防火卷簾等有效防煙隔煙措施進行防火分隔。

1.2 普通火災探測技術無法及時發現火災

目前在普通建筑中廣泛使用的火災探測器大都是以煙氣濃度或溫度為信號進行探測的，且探測器大多安裝于頂棚之下。普通建筑的樓層高度多數在6m以下，火災煙氣能夠很快到達頂棚，因此這類探測器對普通建筑是適用的。另外，由于建筑物內部熱風壓的影響，大空間上部常會形成一定厚度的熱空氣層，它足以阻止火災煙氣上升到大空間的頂棚，從而影響火災探測器的工作。

1.3 常用的自動噴水滅火裝置不能有效發揮作用

在普通建筑中，灑水噴頭通常是按一定間距沿頂棚分布安裝的。當頂棚附近的溫度達到噴頭的啟動溫度后，灑水噴頭便開始灑水。另一方面，普通噴頭噴出的水滴從十幾米乃至幾十米的高度落下來，往往到達不了燃燒物的表面就失去了水滴的濃度和滅火范圍，即失去了有效的滅火作用。

1.4 人員的安全疏散相當困難

大空間建筑一般都是人員高度集中的場所，常常有成千上萬的人，而且這些人來到這里通常是沒有組織的(例如劇場、體育館等)，一旦發生火災，在較短的時間內將人們迅速疏散到外界是一個極為困難的問題。

2 合理的大空間建筑防火分區設計方法

2.1 利用防火墻進行防火分隔

防火墻應直接設置在基礎上或鋼筋混凝土的框架上。防火墻應截斷燃燒體或難燃燒體的屋頂結構，且應高出非燃燒體屋面不小于40cm，高出燃燒體或難燃燒屋面不小于50cm。當建筑物的屋蓋為耐火極限不低于0.5h的非燃燒體時、高層工業建筑屋蓋為耐火極限不低于1h的非燃燒體時，防火墻可砌至屋面基層的底部，不高出屋面。防火墻中心距天窗端面的水平距離小于4m，且天窗端面為燃燒體時，應采取防止火勢蔓延的設施。建筑物的外墻如為難燃燒體時，防火墻應突出難燃燒體墻的外表面40cm；緊靠防火墻兩側的門窗洞口之間最近的水平距離不應小于2m，如裝有耐火極限不低于0.9h的非燃燒體固定窗扇的采光窗，可不受距離的限制。設計防火墻時，應考慮防火墻一側的屋架、梁、樓板等受到火災的影響而破壞時，不致使防火墻倒塌。

2.2 利用防火卷簾進行防火分隔

當采用以背火面溫升作耐火極限判定條件的防火卷簾時，其耐火極限不應小于3h，如雙軌、雙簾無機防火卷簾和氣霧式等特殊防火卷簾。當采用不以背火面溫升作耐火極限判定條件的防火卷簾時，其防火卷簾兩側應設獨立的閉式自動噴水滅火系統保護，系統噴水持續時間不應小于3h，噴水強度不應小于0.5L/som，噴頭間距應為2m～2.5m，噴頭距卷簾的垂直距離宜為0.5m。

2.3 用水幕進行防火分隔

噴頭布置應為3排，防火水幕帶的有效寬度不應小于6m。供水強度不應小于2L/som，噴水延續時間不應小于3h。水幕上部不應有可燃構件和可燃物。自動扶梯、開敞式樓梯和防火墻上根據需要開設的孔洞均應設置防火卷簾或水幕進行分隔。

2.4 高層建筑中庭防火分區面積應按連通的面積疊加計算。

當超過一個防火分區的面積時，應符合下列規定：

房間與中庭回廊相連的門，應設能自動關閉的乙級防火門；與中庭相連的過廳、通道應設防火門或防火卷簾。

2.5 利用增加火災自動報警系統和自動噴水滅火系統，達到防火分區增加一倍面積的目的。

一般的，對于大空間建筑宜采用非接觸式火災探測器，主要是光束對射式或圖像式探測器，自動噴水滅火系統噴頭采用大水滴快速反應噴頭或遠程數控水炮。從而達到滿足大空間探測和撲救火災的需要。

2.6 利用性能化設計方法進行防火分區設計

在大空間建筑的防火設計中應用“性能化”防火設計的方法，可以解決“處方式”設計安全性不確定的問題，使大空間建筑的消防安全性得到有效的保證。對大空間建筑進行“性能化”防火設計，首先必須要設計火災——即建立火災場景模型。在建立火災場景模型之前，應首先判斷不同區域的火災類型，火災類型不同，燃燒速度、放熱量及火災的時間就不同，那么數學模型也不同。火災荷載的大小、可燃物的性質、通風條件是決定火災嚴重性的三個重要因素。大空間建筑的火災模型要考慮到空氣供給速度及材料的分布情況。由于這種建筑的空間較大，較易獲得建筑物外環境風量補償，因此空氣供給速度也較快。而材料的分布與建筑的使用功能有著直接關系。通過對火災的模擬，即放熱量大小和持續時間的確定，可以得出對整個建筑各個部分構件耐火性能、防火分區、防排煙、安全疏散等各方面的要求。對耐火性能、防火分區、防排煙、安全疏散等各方面進行安全檢驗，若不符合防火要求，應反復進行校對，直到滿足安全性的要求為止。從“性能化”設計的步驟可以看出：“安全檢驗”是“性能化”設計區別于“處方式”設計的一個重要方面，因此，在大空間建筑的防火設計中應用“性能化”的設計方法，可以使建筑的消防安全性得到更有效的保證。

3 結束語

對于大空間建筑，由于其使用功能的復雜性和不確定性、人員密度及火災荷載都較大的特點，所以合理進行防火分區十分必要。在一般大空間建筑中，常規的防火分隔物還是可以適用的。在實際工作中，還必須結合實際，根據建筑空間的特點靈活利用以上六種方法進行防火分區的劃分。由于大空間建筑與一般建筑在火災現象方面存在較大差異，因而必須從整體分析大空間建筑發生火災時所具有的性能特性為出發點，進而實施防火安全綜合設計。

[1]中華人民共和國公安部.《建筑設計防火規范》GB50016-2006.

[2]中華人民共和國公安部.《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95.

[3]《消防科學與技術》.

[4]DBJ50-054-2006，大型商業建筑設計防火規范[s].

[5]李引擎.建筑防火工程[M].北京：化學工業出版社，2004.