商業綜合體建筑的中庭及高大空間防火分隔措施分析

宋蕾蕾 宋雨芊

摘要：根據商業綜合體建筑中庭及高大空間區域的不同防火要求，以某商業綜合體建筑項目的挑空區域為例，分別分析對比了四種防火分隔設置形式，即A類防火玻璃、雙軌防火卷簾、C類防火玻璃，結合防護冷卻系統以及單軌防火卷簾，結合防護冷卻系統的形式，通過對比消防水量、設備造價，同時考慮美觀等方面需求，進行方案比選及分析并得出結論，從而對商業綜合體建筑中庭及高大空間區域的防火設計提出建議，以期為今后商業綜合體建筑中庭及高大空間的防火分隔設置方案提供參考。

關鍵詞：中庭；高大空間；防火玻璃；防火卷簾；防護冷卻

中圖分類號：TU998.1? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）01-0083-04

大型城市綜合體的功能復雜、占地面積大、火災荷載高、人員數量多，發生火災后，火災蔓延速度快、人員疏散逃生難、滅火救援難度大，極易造成重大人員傷亡和財產損失。為了保障商業綜合體建筑的消防安全，維護人民群眾生命財產安全，合理的消防系統設計尤為重要。不同于其他類型的建筑，商業綜合體建筑在建筑空間上通常會存在較高的挑空區域，這些挑空區域從定義上一般分為中庭及高大空間兩種形式，此兩類不同的空間定位存在防火分隔設施設置的差異。這些差異對于建筑精裝效果、機電系統配置及成本方面均有影響。因此，在商業綜合體建筑的消防系統設計中，中庭及高大空間防火分隔設施的設置形式，是值得討論的一個問題。

1 商業綜合體建筑中庭及高大空間的定義

商業綜合體建筑中庭為商業環境中非營業性的開放空間，其連接多層的商業空間，中庭及各層環廊區域按同一防火分區計，且按《建筑設計防火規范》5.3.2條[1]要求，中庭內不應布置可燃物。中庭及環廊示意圖見圖1。

高大空間從建筑空間形式上與中庭類似，區別在于高大空間下方有使用功能業態，會布置有可燃物。

2 商業綜合體建筑中庭及高大空間的防火分隔措施

2.1? 防火分隔的作用

防火分隔是把整個建筑內部空間劃分成若干個較小的防火間，在建筑物一旦發生火災時，防火分隔設施可以有效地把火勢控制在一定的范圍內，能在設定時間內阻止火焰蔓延至相鄰建筑或建筑內的其他防火分隔區域。

2.2? 防火分隔的方式

商業綜合體建筑的中庭及高大空間應根據防火分區的劃分與周圍空間進行防火分隔。針對不同的防火分隔設施，在耐火穩定性和隔熱性等方面具有不同要求。結合中庭及高大空間的防火分隔設置要求，現討論以下四種主要的防火分隔形式。

A類防火玻璃：即隔熱型防火玻璃。A類防火玻璃既可以滿足耐火完整性，也可以滿足耐火隔熱性要求。采用A類防火玻璃作為防火分隔時，不需要設置防護冷卻系統。

雙軌防火卷簾：雙軌防火卷簾一般是無機布制作而成的，有多層的防火材料，有較好的隔熱及防火性能。總厚度450～500mm，占地較大。采用雙軌防火卷簾作為防火分隔時，不需要設置防護冷卻系統。

單軌防火卷簾：單軌防火卷簾采用的是一般的耐火耐高溫材料制作而成，單軌防火卷簾的耐火時間比雙軌防火卷簾短。占地相對于雙規防火卷簾較小。采用單軌防火卷簾作為防火分隔時，需要設置防護冷卻系統加以保護。

C類防火玻璃：即非隔熱型防火玻璃。C類防火玻璃滿足耐火完整性要求，但不滿足隔熱性要求。所以采用C類防火玻璃作為防火分隔時，需要設置防護冷卻系統對其進行保護。

2.3? 防火分隔防護冷卻系統

2.3.1? 防護冷卻系統的定義

防護冷卻系統由閉式灑水噴頭、濕式報警閥組等組成，發生火災時用于冷卻防火卷簾、防火玻璃墻等防火分隔設施的閉式系統。與防火卷簾、防火玻璃墻等防火分隔設施配合使用，通過對防火分隔設施的防護冷卻，起到防火分隔的作用。

2.3.2? 防護冷卻系統的噴頭布置

按《自動噴水滅火系統設計規范》7.1.17[2]要求，當防火卷簾、防火玻璃墻等防火分隔設施需采用防護冷卻系統保護時，噴頭應根據可燃物的情況一側或兩側布置。防護冷卻系統灑水噴頭一側布置見圖2，防護冷卻系統灑水噴頭兩側布置見圖3。

2.3.3? 防護冷卻系統噴頭安裝

以防護冷卻系統灑水噴頭兩側布置為例，防護冷卻系統噴頭安裝見圖4。

3 以某商業綜合體建筑項目為例進行防火系統設計及消防水量計算

3.1? 項目概況及防火系統方案

某商業綜合體建筑項目共5層挑空，層高5.5m，防護冷卻系統保護的長度約22m，位于同一防火分區內。防火系統方案如下：

方案一：采用A類防火玻璃，挑空區無需設置防護冷卻系統。

方案二：采用雙軌防火卷簾，挑空區無需設置防護冷卻系統。

方案三：采用C類防火玻璃，需設置防護冷卻系統。

方案四：采用單軌防火卷簾，需設置防護冷卻系統。

3.2? 防火分隔的防護冷卻系統

方案一和方案二，由于防火分隔可以滿足耐火極限的要求，無需防護冷卻系統保護。方案三采用C類防火玻璃作為防火分隔，方案四采用單軌防火卷簾作為防火分隔，不能滿足耐火極限的要求，因此，需要配合防護冷卻系統進行保護。現針對需要設置防護冷卻系統的情況，分別按照挑空區定義的不同進行分析：

3.2.1? 定義為中庭時的消防水量計算

噴頭布置：因中庭無可燃物，防護冷卻系統灑水噴頭在商鋪一側布置，每層需布置10個噴頭。中庭商鋪防護冷卻系統灑水噴頭一側布置見圖5。

設計參數及水量計算：

按《自動噴水滅火系統設計規范》5.0.15[2]要求，噴頭設置高度不超過4m時，噴水強度不應小于0.5L/（s·m）；當超過4m時，每增加1m，噴水強度應增加0.1L/（s·m）。

本項目噴頭設置高度在4m以內，噴水強度為0.5L/（s·m）。

挑空區為中庭時，商鋪內單側布置噴頭，系統設計流量應按計算長度內噴頭同時噴水的總流量確定，根據《自動噴水滅火系統設計規范》9.1.4[2]規定：保護防火卷簾、防火玻璃墻等防火分隔設施的防護冷卻系統，系統的設計流量應按計算長度內噴頭同時噴水的總流量確定。當設置場所設有自動噴水滅火系統時，計算長度不應小于保護區域的長邊長度。由于商鋪內設有噴淋，因此，計算長度應為不小于作用面積的長邊長度（長邊長度不應小于1.2，S為自動噴水滅火系統作用面積，m2），按22m計算。

設計流量：Q＝q0×L×1.3 （1）

將數據代入式（1），Q＝0.5×22×1.3＝14.3L/s

式中：Q——設計流量，L/s；

q0——噴頭噴水強度，L/（s·m）；

L——計算長度，m；

1.3——不均勻系數。

按噴頭流量復核：Q＝n×q×1.3 （2）

q＝K （3）

將數據代入式（3），q＝80×＝80L/min＝1.33L/s

將數據代入式（2），Q＝10×1.33×1.3＝17.3L/s

設計流量取20L/s。

式中：n——噴頭數量，個；

q——噴頭工作流量，L/min；

K——噴頭流量系數；

P——噴頭工作壓力，MPa。

防護冷卻系統作用時間（以設置部位的耐火極限要求為準）：

單軌防火卷簾防護冷卻系統作用時間3h；C類防火玻璃防護冷卻系統作用時間1h。

系統用水量：V＝Q×T×3.6 （4）

將數據代入式（4），

單軌防火卷簾防護冷卻系統用水量：V＝20×3×3.6＝216m3

C類防火玻璃防護冷卻系統用水量：V＝20×1×3.6＝72m3

式中：V——系統用水量，m3；

T——防護冷卻系統作用時間，h。

3.2.2? 定義為高大空間時的消防水量計算

噴頭布置：挑空區下方有可燃物，防護冷卻系統灑水噴頭需兩側布置，每層商鋪側需布置10個，挑空側按部分圖審要求也需要按樓層每層布置，每層挑空側需布置11個，每層共布置21個噴頭。下垂邊墻型噴頭設置于挑空側時，支管需精裝遮擋包裹，且噴頭上方需考慮集熱措施，對建筑效果影響較大。高大空間防護冷卻系統灑水噴頭兩側布置見圖6。

設計參數及水量計算：

挑空區域為高大空間時，按兩側布置噴頭，商鋪內側流量計算同中庭商鋪內單側布置。

挑空區側系統設計流量應按計算長度內噴頭同時噴水的總流量確定，根據《自動噴水滅火系統設計規范》9.1.4[2]規定：保護防火卷簾、防火玻璃墻等防火分隔設施的防護冷卻系統，系統的設計流量應按計算長度內噴頭同時噴水的總流量確定。當設置場所未設置自動噴水滅火系統時，計算長度不應小于任意一個防火分區內所有需保護的防火分隔設施總長度之和。由于挑空區內設置了自動跟蹤定位射水滅火裝置，不屬于自動噴水滅火系統，故計算長度按場所未設置自動噴水滅火系統考慮，應為該防火分區內防火分隔設施的總長度之和，即挑空側各層保護長度總和，按110m（22m×5層）計算。

設計流量：將數據代入式（1），Q＝0.5×110×1.3＝71.5L/s

按噴頭流量復核：將數據代入式（2）、式（3），Q＝11×5×1.33×1.3＝95L/s

設計流量取95L/s。

防護冷卻系統作用時間（以設置部位的耐火極限要求為準）：

單軌防火卷簾和C類防火玻璃防護冷卻系統的作用時間均為3h。

系統用水量：將數據代入式（4），V＝95×3×3.6＝1026m3

4 方案對比分析

通過上述計算，挑空定義為高大空間時，若設置防護冷卻系統，防護冷卻噴頭需兩側布置，防護冷卻系統用水量為1026m?，對精裝效果及機電系統配置有極大影響，不再對此分析。

現按挑空定義為中庭，對四種防火方案進行對比分析，見表1。

5 結語

高大空間區域的防火措施，需避免設置防護冷卻系統。單軌防火卷簾和C類防火玻璃的防護冷卻系統均需儲存大量的消防用水且需增設水泵，投資增加較多，且防護冷卻噴頭設置難度大，管道需包裹遮擋，噴頭需設置集熱罩，會對建筑效果有較大的影響。因此，商業綜合體建筑高大空間區域的防火分隔可采用A類防火玻璃或雙軌防火卷簾，但A類防火玻璃造價較高，建議采用耐火極限不低于3h的雙軌防火卷簾。

商業綜合體建筑中庭區域的防火措施，當建筑條件允許時，建議優先選用雙軌防火卷簾，其造價低，且無需設置防護冷卻系統，節省機房及設備空間。當建筑的防火分隔形式不滿足耐火極限要求，需設置防護冷卻系統時，C類防火玻璃與單軌防火卷簾的造價相差不大，但單軌防火卷簾防護冷卻系統所需消防水量大，需較大的消防水池容積和面積，建議首選C類防火玻璃＋防護冷卻系統的防火設計。

參考文獻：

[1]GB 50016—2014（2018年版） 建筑設計防火規范[S].

[2]GB 50084—2017 自動噴水滅火系統設計規范[S].