室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷后的安全性研究

金鑫

（中聯(lián)科銳消防科技有限公司，長沙 410004）

1 引言

在中國南方城市已建成投入使用的室外步行商業(yè)街，冬冷夏熱，且雨雪大風(fēng)天氣較多，導(dǎo)致招商困難，大部分室外步行商業(yè)街營業(yè)商戶寥寥，行人稀少，這不僅不便于周邊區(qū)域人們的日常生活，而且還造成了資源浪費，給城市形象帶來了負面影響。由此，對于室外步行商業(yè)街運營環(huán)境的提升已經(jīng)迫在眉睫。楊旭坤[1]對步行街由室外變室內(nèi)引發(fā)的消防安全問題進行分析并提出了解決對策；陳湘華[2]對加蓋室外步行街的消防安全性進行了分析。目前，國內(nèi)學(xué)者針對室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷采用的技術(shù)措施研究主要基于GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(2018 年版)（以下簡稱《建規(guī)》）第5.3.6 條對于有頂步行街的相關(guān)規(guī)定，但在實際的改造過程中，由于各方面的原因，完全按照《建規(guī)》第5.3.6 條規(guī)定存在較大的困難，導(dǎo)致提出的相關(guān)技術(shù)措施難以實施。由此，本文結(jié)合實際的工程案例，通過數(shù)值模擬方法，對步行街兩側(cè)商鋪發(fā)生火災(zāi)時，加蓋防風(fēng)雨篷不同敞開率對排煙效果影響、加蓋防風(fēng)雨篷對步行街內(nèi)火災(zāi)煙氣蔓延進行研究，以期提高步行街的安全性。

2 室外步行街按有頂步行街改造存在的難點

既有室外步行商業(yè)街按有頂步行街改造存在以下難點：

1）防火間距。有頂步行商業(yè)街兩側(cè)建筑相對面的最近距離應(yīng)不小于《建規(guī)》對相應(yīng)高度建筑的防火間距要求，且應(yīng)不小于9.0 m。對于為多層建筑的室外步行商業(yè)街，其防火間距要求應(yīng)不小于6.0 m，多層建筑的室外步行商業(yè)街間距難以滿足9.0 m 的要求。

2）臨街商鋪面積控制。有頂步行商業(yè)街臨街商鋪面積宜不大于300 m2，對于已經(jīng)招商運營的場所，調(diào)整商鋪面積，難以實施。

3）防火分隔。有頂步行商業(yè)街臨街商鋪與街區(qū)之間采用耐火極限不低于1.00 h 的防火隔墻或防火玻璃進行防火分隔，對于已經(jīng)營業(yè)的商鋪，改造難度很大。

4）消防設(shè)施的設(shè)置。有頂步行商業(yè)街街區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)消火栓、自動滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、疏散照明、燈光疏散指示標(biāo)志和消防應(yīng)急廣播，對既有室外步行商業(yè)街，施工難度較大。

3 室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷解決思路

3.1 既有建筑改造防火原則

依據(jù)住建部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于開展既有建筑改造利用消防設(shè)計審查驗收試點的通知》，室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷的改造，屬于不改變其使用功能，受條件限制執(zhí)行現(xiàn)行國家工程建設(shè)消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確有困難，其建筑的消防安全性在不低于建成時依據(jù)的消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)水平的基礎(chǔ)上，提出加強技術(shù)措施，并進行專家咨詢論證。

3.2 參考規(guī)范依據(jù)

由于運營環(huán)境和防雨雪需求，通常在街區(qū)頂部加蓋防風(fēng)雨篷，兩側(cè)的建筑不會因建筑之間設(shè)置了防風(fēng)雨篷而明顯增大火災(zāi)蔓延的危險，這類似于下沉廣場的形式，《建規(guī)》6.4.12條規(guī)定：“下沉式廣場確需設(shè)置防風(fēng)雨篷時，防風(fēng)雨篷不應(yīng)完全封閉，四周開口部位應(yīng)均勻布置，開口的面積應(yīng)不小于該空間地面面積的25%，開口高度應(yīng)不小于1.0 m；開口設(shè)置百葉時，百葉的有效排煙面積可按百葉通風(fēng)口面積的60%計算”。

3.3 需要進分析論證的問題

（1）步行街頂部加蓋防風(fēng)雨篷，防風(fēng)雨篷的敞開率應(yīng)滿足的條件。（2）步行街頂部加蓋防風(fēng)雨篷，商鋪火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣是否會在步行街公共區(qū)內(nèi)滯留或沉降。

4 室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷后的安全性分析

以南方某城市室外步行商業(yè)街加蓋防風(fēng)雨篷為例，防風(fēng)雨篷距地高度為18 m，為確保加蓋防風(fēng)雨篷后步行街的安全性，各層商業(yè)能夠通過步行街疏散，根據(jù)商業(yè)的火災(zāi)危險性和空間特性等，設(shè)定相應(yīng)火災(zāi)場景，研究火災(zāi)發(fā)展和煙氣的運動規(guī)律，獲得兩側(cè)商業(yè)火災(zāi)時相應(yīng)范圍內(nèi)蓋下區(qū)域的火災(zāi)煙氣參數(shù)，進而定參數(shù)，定量評價加蓋雨篷后步行街的安全性。

4.1 防風(fēng)雨篷敞開率分析

4.1.1 火災(zāi)工況設(shè)置

室外街頂部增設(shè)了防風(fēng)雨篷，根據(jù)火災(zāi)發(fā)生可能性以及煙氣蔓延特性，選取了首層步行街商鋪設(shè)置火源，火災(zāi)增長系數(shù)取0.046 89 kW/s2[3-4]，火源功率根據(jù)GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》表4.6.7 規(guī)定的類似場所分析，確定為10 MW，防風(fēng)雨篷敞開面積取步行街公共區(qū)首層地面面積的5%~30%，共6 種情況，對應(yīng)雨篷敞開面積分別為225 m2、450 m2、675 m2、900 m2、1 125 m2、1 350 m2。以防風(fēng)雨篷下方聚集煙氣的二氧化碳濃度、溫度以及能見度為主要研究對象，每隔5 m 設(shè)置一個溫度、能見度以及二氧化碳濃度測點，每隔5 m 設(shè)置一個煙氣層高度測點。

4.1.2 結(jié)果分析

圖1 為火災(zāi)發(fā)展穩(wěn)定后防風(fēng)雨篷下方距火源不同位置處二氧化碳濃度、溫度、能見度變化規(guī)律，從圖1 中可以看出，距火源不同位置處二氧化碳濃度、溫度隨防風(fēng)雨篷敞開面積增大而減小，能見度隨防風(fēng)雨篷敞開面積增大而升高。防風(fēng)雨篷敞開面積由5%增加至20%時，二氧化碳濃度減小最大值分別約2 846 mg/m3、736 mg/m3、643 mg/m3，溫度減小最大值分別約10 ℃、3 ℃、2 ℃，減小幅度相對較大；由20%增加至30%時，二氧化碳濃度、溫度基本維持不變。防風(fēng)雨篷敞開面積由5%增加至20%時，能見度升高最大值分別約為6 m、7 m、12 m，升高幅度相對較大，由20%增加至30%時，能見度基本維持不變。

圖1 火災(zāi)發(fā)展穩(wěn)定后距火源不同位置處二氧化碳、溫度、能見度變化規(guī)律

在設(shè)置的火災(zāi)工況情況下，當(dāng)防風(fēng)雨篷敞開面積增加至步行街公共區(qū)首層地面面積的20%后，再增加防風(fēng)雨篷敞開面積對于建筑之間的排煙效果影響不大。參考《建規(guī)》對類似場所自然排煙開口面積的要求，結(jié)合項目實際情況，為保守起見，考慮1.5 倍安全系數(shù)，要求該項目室外街頂部防風(fēng)雨篷敞開面積應(yīng)不小于步行街公共區(qū)地面面積的37%。

4.2 環(huán)境溫度對防風(fēng)雨篷自然排煙效果的影響分析

4.2.1 火災(zāi)工況設(shè)置

為了研究該項目步行街防風(fēng)雨篷下方煙氣層是否會在空中滯留或沉降，在首層商鋪設(shè)置了火源位置，考慮最不利情況時即自動噴水滅火系統(tǒng)失效，防風(fēng)雨篷敞開率為37%，環(huán)境溫度分別在當(dāng)?shù)仄骄鶞囟?4.0 ℃、最高溫度39.7 ℃、最低溫度-11.3 ℃條件下對煙氣沉降的影響。

4.2.2 結(jié)果分析

經(jīng)火災(zāi)模擬計算得出，在自動滅火系統(tǒng)失效的情況下，不同環(huán)境溫度時防風(fēng)雨篷開口處的煙氣流速分別為1.373 m/s、1.059 m/s、1.125 m/s，煙氣能夠從防風(fēng)雨篷開口順利排出，不會在防風(fēng)雨篷下滯留或沉降。

4.3 擬采取的加強性消防技術(shù)措施

1）建筑之間設(shè)置防風(fēng)雨篷有效敞開的凈面積應(yīng)不小于步行街地面面積的37%，開口應(yīng)向外敞開，不應(yīng)封閉。

2）防風(fēng)雨篷應(yīng)采用不燃或難燃材料，承重結(jié)構(gòu)的耐火極限不低于1.00 h。

3）室外步行商業(yè)街各層樓板開口面積應(yīng)不小于室外街地面面積的50%，且開口應(yīng)盡量均勻布置。

4）各層室外街端部應(yīng)設(shè)置不小于該部位外墻面積50%的開口，當(dāng)采用可開啟外窗時，應(yīng)具備手動和自動開啟功能，并能一鍵全部開啟；當(dāng)采用格柵或裝飾性構(gòu)件時，應(yīng)滿足有效通風(fēng)面積要求。

5）步行街兩側(cè)之間設(shè)置的連廊及步行街不得設(shè)置任何可燃物，僅用于人員通行疏散，不能作為其他功能使用。

6）兩側(cè)不同樓棟建筑應(yīng)分別設(shè)置疏散設(shè)施，人員疏散應(yīng)互不影響。

7）步行街首層應(yīng)能滿足消防車通行要求，其凈寬度和凈空高度應(yīng)不小于4 m，在室外步行街首層端部消防車進入的位置應(yīng)敞開設(shè)置，不應(yīng)設(shè)門。

5 結(jié)語

1）步行街兩側(cè)的商鋪或步行街內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時，當(dāng)增設(shè)的防風(fēng)雨篷敞開率達到20%時，再增加防風(fēng)雨篷敞開面積對于建筑之間的排煙效果影響不大。

2）在不同環(huán)境溫度下，商鋪火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣均能夠通過防風(fēng)雨篷的開口蔓延至室外，不會在防風(fēng)雨篷下滯留或沉降。

考慮1.5~2.0 倍的安全系數(shù)，建議室外步行商業(yè)街增設(shè)防風(fēng)雨篷敞開面積應(yīng)不小于步行街公共區(qū)地面面積的37%。在室外步行商業(yè)街街區(qū)頂部設(shè)置敞開率不低于37%的防風(fēng)雨篷，不會明顯增大火災(zāi)蔓延的危險，也不會導(dǎo)致火災(zāi)煙氣在該空間內(nèi)明顯積聚沉降不散，說明設(shè)置防風(fēng)雨篷的街區(qū)仍可作為人員疏散的安全區(qū)域。