地下建筑防火設計的研究

趙宇 唐超

摘要：本文針對地下建筑火災的特點，闡述了地下建筑所存在的問題及安全隱患，進而對地下建筑提出了合理的防火設計，即從設置排煙口、自然排煙、機械排煙及防煙樓梯間等解決地下建筑的排煙問題，從疏散時間、疏散速度、疏散標志等解決了地下建筑的安全疏散的問題，這些都為地下建筑的消防安全提供了重要的應用價值。

關鍵詞：地下建筑 ;防火設計 ;消防安全

隨著社會經濟的快速發展，地上建筑越來越不能滿足人們的需求，于是地下建筑的開發儼然成為主流，地下超市、地下車庫、地下娛樂城等商業服務類建筑大肆興起，與地面上的建筑相比，地下建筑是通過對地下的開挖、修筑所形成的建筑空間，其外部不能開設窗戶且通道少。一旦發生火災，火災所帶來的危害和危險性是無法估量的。為了解決地下建筑的消防安全問題，這就需要對其做好防火設計。

一、地下建筑火災的特點

（一）地下建筑火災的燃燒特點

（1）出入口少。與地上建筑相比，地下建筑的施工困難且工程造價高，這就使得與外部建筑相連的出入口少，且高度、寬度也較小。

（2）溫度高。發生火災后，煙氣和熱量不能及時的排出地下建筑，使火災溫度很快就能達到800℃以上。

（3）有毒氣體增加。由于通風不足，氧氣含量少，燃燒不充分，CO、CO2等有毒氣體的濃度增加。

（4）可見度低。地下建筑一旦發生火災，煙霧迅速彌漫，再加上斷電和無自然采光的情況下，就會導致疏散通道的可見度低。

（5）出現中性面。由于地下出入口，既是煙氣的排煙口，也是新鮮空氣的輸入口，從而形成了中性面，其位置會隨著火勢的增大而逐漸降低。

（二）人員疏散困難

（1）地下建筑由于條件的制約，出入口少且疏散的步行距離較長，對于突發火災，人員疏散只能通過限定的出入口，一旦遇到人流量大的情況，人員疏散會更加困難。

（2）發生火災時，煙氣的流動方向與人員的疏散逃生方向相一致，而煙氣的擴散速度要快于人員的疏散速度。實驗證明：煙氣的垂直上升速度大約是3m/s-4m/s，水平的流動速度大約為0.5m/s-0.8m/s。當火源較大時，煙氣的流動速度可以達到3m/s。由此可見：人是無法跑過煙氣的。

（3）地下建筑無自燃采光，一旦停電，漆黑一片，國際上研究論證：只要人的視覺距離降到3m以下，對于疏散逃生就不可能。

（4）地下建筑發生火災，由于通風不足導致嚴重缺氧，進而會產生大量的有毒有害氣體，極易對人員造成傷害。

（三）撲救困難

（1）消防救援人員不能預測地下建筑的起火具體位置及燃燒情況，很難對現場進行指揮;

（2）消防救援人員在高溫濃煙下，無法接近現場;

（3）地下建筑本身的出入口少，而這些出入口又是煙霧的出口，極易形成煙筒;

（4）地下建筑可以使用的滅火劑較少，毒性大易腐蝕的滅火劑是不能使用的，尤其對于人員量大的地下公共建筑。

二、地下建筑的防火設計

地下建筑的防火設計，要堅持一個基本方針，即：預防為主，防消結合。樹立正確的防火設計觀念，建立完善的防火滅火設施，合理的利用地下建筑空間。

（一）地下建筑的使用功能

（1）對于人員密集的地下公共建筑應該設置在地下一層，比如：地下商場、地下娛樂城、地下戲劇院等，這樣對于發生火災后，人員可以快速疏散，可以縮短疏散時間。另外，從人員的安全疏散的理念出發，人員量大的建筑要淺埋，對于超過兩層的地下建筑，應該設置防煙樓梯。

（2）根據我國現行的建筑防火規范的規定：對于甲、乙類的物品不應該設置在地下建筑物內，地下建筑一旦發生爆炸，其消防救援非常困難，而且爆炸沖擊波會摧毀與其相鄰的建筑物，后果相當嚴重。

（二）地下建筑的防火分區設計

對于人員集中的大型地下建筑，應該設置若干防火分區。地下建筑防火分區劃分的要求要比地上建筑的更加嚴格，主要是根據建筑物的使用功能來確定，防火分區的面積一般≤500m2，對于建筑物中設有安全可靠滅火設施的，防火分區可以適當放寬，但要≤1000m2。而對于商業的展覽廳、游戲廳、網吧等特殊使用功能空間的地下建筑，若其內部的裝修材料符合規范要求且設有防排煙設施時，其防火分區的最大面積可以達到2000m2。

（三）地下建筑的防排煙

（1）地下建筑的防煙分區

地下建筑的防煙分區與防火分區相同，其面積也不大于500m2，且不能跨越防火分區，當地下建筑物中出現交叉路口時，其兩條街道的防煙分區不能混合，如下圖1所示。這樣會更好的達到排煙效果。通常，地下建筑的防煙分區都是用擋煙垂壁來形成，其蓄煙量小，一般與感煙探測器聯動的排煙設備配合使用。

圖1 交叉路口的防煙分區

（2）排煙口與風道

地下建筑的任何一個防煙分區都應設置不少于1個的排煙口，位置應設置在排煙效果較好的部位。

（3）自然排煙和機械排煙

設置自然排煙時，應該使排煙口高出地面之上，用以增加拔煙效果，同時要做成不受外界風力影響的形狀，這樣對人員疏散和消防救援是極其困難的。其構造設計如下圖2。若對于不能使用自然排煙系統的，采用機械排煙系統，可以防止煙氣的迅速擴散。

圖2 自然排煙設計

（4）防煙樓梯間

當地下建筑為3層以上時，或地下建筑物室內地面與室外地坪高度差>10m時，應設防煙樓梯間，并在其內部設置獨立的進風及排風系統。

（四）地下建筑的安全疏散

（1）人員密度

人員密度是決定地下建筑中疏散設計的一個基本要素，人員密度大，疏散速度慢。地下建筑在設計安全出口時要保證數量滿足建筑防火規范，且不能隨意的上鎖或阻塞。

（2）疏散時間

疏散時間作為安全疏散的基本指標，人員逃生疏散的最佳時間為90s，確保地下建筑的疏散時間要控制在3min之內。

（3）疏散速度

目前，對于地下建筑火災疏散的數據還不是很明確，但根據人員的流通能力，對于階梯式出口的地下建筑，單股人流寬度依照0.6m計算，一般取20-25人/（股）。對于水平出口和坡道出口的地下建筑，單股人流寬度按照0.6m計算時，一般取40-50人/（股）。

（4）疏散距離與出入口數量

對于一般的地下建筑，必須設置兩個以上的安全出口，而對于規模較大的地下建筑，要設置兩個或兩個以上的防火分區，且保證相鄰的防火分區的墻上設置帶有甲級防火門的防火墻作為第二個安全出口。

（5）疏散標志

疏散標志對于地下逃生來說至關重要，原則上，疏散標志的高度要距離地面0.3m-1.0m。設置太高，容易被煙氣阻擋，設置太低，影響逃生的疏散時間。另外，人員在逃生時為了躲避煙氣的濃度而降低重心，這時，最好用高強度玻璃在地板上設置發光疏散型的疏散標志，即使煙氣濃度很高，在相當長時間也是可以看清楚的。

三、結語

地下建筑空間的不斷發展，其合理的防火設計是必要和及時的。根據地下建筑不同的使用功能來設計合理的防火措施，通過地下建筑的防火分區、防煙分區、自然和機械排煙和防煙樓梯間等措施來解決地下建筑的防火設計。這樣不僅保證了人們的人身財產安全，還能確保地下建筑在使用過程中的安全性能。

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