基于性能化的大尺度公共建筑防火策略研究

摘要：隨著城市化進程的加快，大尺度公共建筑的數量不斷增加，如何有效防范火災風險，確保公眾安全已成為亟待解決的重要課題。本文以性能化理念為基礎，對大尺度公共建筑防火特性與性能化防火設計理論框架及其具體策略進行了深入剖析和探討。結合案例分析，提出了適合大尺度公共建筑的防火措施與優化方案，以期為提升建筑防火性能提供參考。

關鍵詞：大尺度公共建筑；防火設計；性能化設計；防火風險評估；安全疏散

引言

隨著城市化進程的加快，大尺度公共建筑（如大型商場、體育場館、會展中心等）的數量不斷增加，這些建筑的特點是空間大、人流密集、功能復雜，對消防安全提出了更高要求。傳統的防火設計方法往往依賴規范和標準，難以全面考慮建筑的特定需求和復雜性。本文旨在通過系統研究大尺度公共建筑的防火特性、性能化防火設計理論和具體應用策略，以期為建筑設計和管理提供技術參考。

一、大尺度公共建筑的防火特性分析

（一）大尺度公共建筑的定義與分類

大尺度公共建筑是指規模較大、功能較為復雜的公共建筑，通常包括大型商場、體育場館、會展中心、劇院、寫字樓等，建筑規模較大，建筑功能較為復雜。大尺度公共建筑一般是指以空間開闊、人流密集、功能多樣為特征，建筑面積在10000m2以上或單層面積在2000m2以上的建筑。大尺度公共建筑可以根據用途和功能進行分類。商業建筑如大型商場、購物中心，主要用于商業活動和消費服務；文體建筑如體育場館、會展中心、劇院，主要用于文化、體育和娛樂活動；辦公建筑如大型辦公樓、商務中心，主要用于辦公和商務活動；交通建筑如機場航站樓、火車站、長途汽車站，主要用于交通運輸和服務；醫療建筑如大型醫院、醫療中心，主要用于醫療服務和健康保健。

（二）防火設計的基本要求

1.樓體結構防火

選用耐火等級較高的建筑材料，在發生火災時保證建筑結構的穩定性。設置防火墻、防火門，對防火分區進行劃分，并對火勢蔓延進行限制。

2.配備滅火設施

在發生火災時，配備自動噴水滅火系統、火災自動報警系統、滅火電梯和滅火泵房等完善的滅火設施，確保能夠很快撲滅火災并報警。

3．設計和疏散

在火災發生時，要設置足夠數量和寬度的安全出口、疏散通道和疏散樓梯，保證人員迅速、安全疏散。同時，對疏散指示標志、應急照明燈進行明確設置，對人員進行疏散引導。

4.火災危險性鑒定

定期開展火險評估，對火險隱患點位進行甄別，防患于未然。考核內容包括建筑材料的可燃性、電氣設備的安全性、消防設施的有效性等，主要考核建筑材料的可燃性、電氣設備的安全性和消防設施的有效性[1]。

5.管理制度

建立完善的消防安全管理制度，明確各級管理人員的職責權限，定期開展消防安全培訓和演練，提高人員的消防安全意識和應急處置能力。

二、防火性能化設計的基本原則

防火性能化設計是通過對建筑物的結構、材料、使用功能、環境等因素的綜合評價，確定火災潛在危險點，從而為設計提供科學依據的一種基于科學評估和優化的防火設計方法。采用耐火極限、疏散時間、火災蔓延速度等指標量化的方法對建筑物進行防火性能評估，確保設計措施科學有效，并對建筑防火性能進行科學評估。靈活調整設計措施，根據建筑物的具體需要和特點，保證設計方案的合理性、可行性。在滿足安全要求的前提下，允許對建筑物進行優化設計，減少施工和運行費用[2]。

三、大尺度公共建筑防火策略研究

（一）火災發生的潛在風險

大尺度公共建筑由于其規模大、功能復雜、人流密集等特點，存在多種潛在的火災風險。第一，建筑材料的可燃性。使用易燃或可燃材料的裝修和裝飾，如木材、塑料等，增加了火災的危險性。一旦發生火災，這些材料會迅速燃燒，產生大量煙霧和有毒氣體，影響人員疏散和救援。第二，電氣設備故障。大尺度公共建筑中使用的電氣設備眾多，如照明、空調、電梯等，若維護不當或老化失修，容易引發電氣火災。電氣設備的短路、過載和接觸不良是常見的火災原因。第三，人為因素。人員的不當行為，如吸煙、違規使用電器、堆放易燃物品等，是火災頻發的重要原因，特別是在人員密集區域，如商場、劇院等，人為因素導致的火災風險更高。第四，消防設施不足或失效。消防設施配置不足或維護不當，如自動噴水滅火系統、火災自動報警系統、消防電梯等，會導致火災無法得到有效控制，延誤滅火時機。第五，疏散路徑不暢。疏散通道和出口的設計不合理或被占用，如疏散通道被雜物堵塞、安全出口被鎖閉等，會影響人員的快速疏散，增加人員傷亡風險[3]。

（二）性能化防火措施的制定

為確保大尺度公共建筑的消防安全，可以基于科學評估優化防火措施，如圖1所示。

為保證建筑物結構在火災中的穩定性和完整性，選用耐火等級較高的建筑物材料。設置防火分區、限制火災蔓延的防火墻和防火門。配備自動噴水滅火系統、火災自動報警系統、消防電梯和滅火泵房等先進的滅火設施。定期開展維護檢測，確保設施完好有效。在火災發生時，為保證人員疏散迅速、安全，設置了足夠數量和寬度的安全出口、疏散通道及疏散樓梯。設置明顯的撤離指示標識和應急照明燈，做好人員撤離的引導工作。例如，每條撤離通道寬度不能小于1.4m，撤離距離不能大于30m。采用防火阻燃的電線電纜，設置過載保護及短路保護裝置，定期巡視、檢修電氣系統，杜絕電氣火災的發生。定期開展火險評估，對火險隱患點位進行甄別，防患于未然。考核內容包括建筑材料的可燃性、電氣設備的安全性、消防設施的有效性等[4]。

（三）安全疏散策略與路徑優化

通過對疏散路徑進行合理規劃，保證各地區有足夠的安全出口及疏散通道，確保大尺度公共建筑內人員在發生火災時能夠快速、安全疏散。疏散通道寬窄不能少于14m，疏散距離不能大于30m。為確保路徑暢通，應避免設置復雜路徑與障礙物，將明顯的疏散指示牌和緊急照明設置在重點位置，引導人員找到安全出口。定期開展疏散演練、消防安全培訓，提高人員應急反應能力和疏散能力。演練要覆蓋白天和晚上、工作日和節假日等不同場景，確保撤離過程中所有人員都能做到快速反應。引進動態撤離指示系統、語音播報系統等智能撤離系統，對撤離指令進行實時調整，根據火場位置、火情引導人員選擇最佳撤離路徑。系統要與自動化管理的火災報警系統進行聯動。對不同撤離路徑的撤離時間進行評估，通過模擬演練和電腦模擬，確保所有人員在規定時間內安全撤離。要根據評估結果，對撤離路線、出口設置等進行優化，使撤離工作更加高效[5]。應設置緊急避難場所，要有充足的空間和通風條件，并配備必要的搶險物資和醫療器械，在等待救援的同時，保證人員安全。

四、案例分析

（一）大尺度公共建筑案例

某大型購物中心位于市中心，總建筑面積達100000m2，共有5層，包括零售商鋪、餐飲區、電影院和兒童游樂區等多個功能區域。該購物中心日均客流量超過2萬人次，高峰時段可達5萬人次。建筑結構復雜，人流密集，對消防安全提出了極高要求。為了確保顧客和員工的生命安全，購物中心在設計和運營中采用了先進的防火措施，包括性能化防火設計、智能疏散系統和定期的消防安全培訓與演練。然而，由于建筑規模大、功能多樣，仍存在潛在的火災風險，需要進一步優化防火策略。

（二）性能化防火策略的應用

該大型購物中心對建筑物進行了詳盡的風險評估，包括建筑材料的耐火性、內部空間布局、人員密度及活動模式等因素。通過構建三維模型并利用火災動力學模擬軟件（如FDS）對不同場景下的火災蔓延和煙氣擴散情況進行仿真，評估了各逃生路線的安全性和有效性。基于此，項目團隊制定了多項針對性措施，如增設自動噴水滅火系統，以提高初期火災控制能力；優化安全出口設置，確保人群能夠在最短時間內撤離至安全區域；采用耐火等級更高的材料，減緩火焰傳播速度；安裝智能疏散指示系統，動態調整疏散方向，避免擁堵；定期組織消防演練，提升員工應對突發事件的能力。

（三）應用效果評估

性能化防火策略在大型購物中心的應用取得了顯著成效，具體如表1所示。初始火災響應時間從90秒降至30秒，減少了60%，自動噴水滅火系統覆蓋率全面提升至100%，大幅提升了初期火災的控制能力。最大煙霧濃度從600mg/m3降低到300mg/m3，下降了50%，耐火材料使用比例增加至80%，有效減緩了煙氣產生和擴散。同時，平均疏散時間由10分鐘縮短至5分鐘，關鍵路徑疏散效率從50人/分鐘提高到100人/分鐘，分別減少了50%和增加了100%，智能疏散指示系統的全面覆蓋確保了疏散路徑的高效利用。消防演練頻率從每年1次增加到4次，增幅達300%，進一步增強了員工和訪客的應急反應能力。綜上所述，性能化防火策略不僅提高了建筑物的消防安全水平，還為人員的生命財產安全提供了更加可靠的保障。

結語

在大規模的公共建筑中，優化性能化防火戰略的意義重大。通過對防火特點、風險評估以及優化措施的系統分析，本文提出了一系列可行的防火設計和實施策略。這些策略可以有效減少火災隱患、優化安全疏散路徑、增強整體防火性能。未來，需要不斷關注新材料和新技術的應用，為進一步增強公共建筑的防火能力、保護人員生命財產安全提供更加有力的支持。

參考文獻

[1]李彭.大型公共建筑防火安全疏散設計探究[J].今日消防，2022，7（10）：92-94.

[2]許立，宋小凱，李勝才，等.基于FDS的大型公共建筑防火設計研究[J].建筑技術，2024，55（23）：2917-2921.

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[4]蘇鈴筑，彭程，馬燁紅，等.大灣區高層建筑消防規范的差異與整合[J].城市建筑，2022，19（12）：126-135.

[5]王曉琳.大型超市建筑防火設計和消防安全管理研究[J].江西建材，2023（01）：163-164+167.