基于性能化防火設計的大型商業綜合體防火設計探究

杜寶

摘要：本文旨在探究基于性能化防火設計的大型商綜防火設計方法。通過對商業綜合體建筑的特性分析，結合性能化防火設計方法，探討了在大型商綜建筑中應用的關鍵技術和實施策略。通過對火災模擬、疏散模擬、結構耐火性能分析以及消防設施配置的優化等方面的研究，為大型商業建筑的防火設計提供了理論支持和技術指導。

關鍵詞：性能化防火設計；大型商業建筑；疏散模擬；消防設施配置

引言

隨著城市化進程的不斷推進，大型商業綜合體作為城市的重要組成部分，其建筑規模和功能日益復雜，人員密集度高，火災風險也隨之增加。傳統的防火設計方法往往局限于被動防火措施，難以全面評估建筑的防火性能。本文旨在探究基于性能化防火設計的大型商綜防火設計方法，為商綜建筑的防火設計提供新思路和方法。

一、大型商業綜合體建筑特性分析

（一）建筑結構與布局特點

大型商業綜合體通常分為地下層、地面層和多層樓層，平面布局呈現出多個功能區域，如商業區、辦公區、休閑區等。這些區域之間相互連接，形成一個完整的建筑體系，如表1所示。由于商業綜合體人流密集，存在大量人員聚集的情況，因此必須合理規劃出入口布置，確保多個出入口位置分布合理，便于人員疏散和應急救援。同時，寬敞的樓梯和走廊以及設置疏散通道指示標志也是必不可少的，以保障人員在緊急情況下的安全疏散[1]。由于商業綜合體內部存在火災風險區域，如廚房、倉庫等易燃區域，需要加強火災監測和防護措施。此外，考慮到建筑的高度對火災擴散的影響，需要采取相應的防火分區措施，將各功能區域之間設置為獨立的防火分區，以減緩火勢蔓延速度，最大限度保障人員和財產安全。

（二）人流與物流特性

在人流方面，商綜體通常吸引大量顧客，尤其是在特定時段（如節假日或促銷活動期間），人流量會急劇增加，可能引發擁堵和安全隱患。因此，需要合理規劃出入口和通道，以確保人員疏散順暢和安全。同時，商綜體內部的布局設計也應考慮人流分布，使得各功能區域之間的連通性良好，便于顧客流動和導引。在物流方面，商綜體的物流特性涵蓋了貨物的進出、倉儲管理和供應鏈配送等方面。為了確保物流運作高效和順暢，商綜體需要考慮貨物進出的便捷性、倉儲空間的合理利用以及供應鏈的協調管理。

（三）火災風險評估

在大型商業綜合體建筑中，火災風險評估不僅需要考慮建筑結構的特點，還需要綜合考慮人流量、物流量以及可能存在的火災隱患。對于火災風險評估的實施，通常需要通過綜合性的調查和分析來確定潛在的火災風險因素，如建筑結構的材料、布局、消防設施的設置和性能等。還需要評估各個功能區域的火災隱患，如廚房、倉庫等易燃區域以及電氣設備和照明設備的安全性。火災風險評估還應考慮建筑的使用情況和人員密度以及可能存在的火災蔓延路徑和疏散通道情況。

二、性能化防火設計方法

（一）火災模擬與模型構建

在性能化防火設計中，通過建立火災模型，可以模擬火災發生時的場景，評估建筑結構在火災條件下的性能。火災模擬通常基于計算流體動力學（CFD）和有限元分析（FEA）等方法，通過求解火災動力學方程和熱傳導方程，模擬火災發展的過程。其中，火災動力學方程可表示為：

ρDvDt-p+2v+fb

Tt=α2T+1ρc（λT）+qρc

式中，ρ是流體密度，v是流體速度，p是壓力，μ是動力粘度，fb是體積力，T是溫度，α是熱擴散率，λ是熱導率，q是單位體積熱源。通過求解這些方程，可以得到火災發展過程中的流場分布和溫度場分布，進而評估建筑結構在火災條件下的受力情況和熱響應情況[2]。

（二）疏散模擬與安全評估

在性能化防火設計中，疏散模擬與安全評估旨在評估在火災發生時建筑內人員的疏散情況以及建筑結構在緊急情況下的安全性能。疏散模擬與安全評估過程通常包括圖1所示的幾個步驟：根據建筑的平面布局和結構特點，利用疏散模擬軟件建立建筑模型，并設置初始條件和火災發生位置。通過模擬人員疏散行為，考慮人員密度、行走速度、疏散路徑等因素，模擬火災發生后人員的疏散過程。評估疏散路徑的合理性和安全性，分析可能存在的疏散擁堵點和瓶頸，提出優化建議。結合疏散模擬結果，進行建筑內部結構和疏散通道的安全評估，包括樓梯寬度、疏散通道長度、出口設置等方面，確保在火災情況下人員能夠迅速、安全疏散。根據評估結果，提出針對性的改進建議，包括優化建筑平面布局、增加疏散通道、設置安全出口指示標識等措施，提高建筑的火災安全性和疏散效率[3]。

（三）結構耐火性能分析

結構耐火性能分析主要是通過對建筑結構材料的火災抵抗能力和耐火極限進行評估，以保障建筑在火災發生時的結構穩定性和安全性。通過對建筑結構采用的材料進行細致的材料性能測試和火災實驗，包括耐火極限、燃燒性能等指標。根據建筑的結構形式和布局特點，利用火災模擬軟件對建筑結構在火災條件下的受力情況進行模擬分析，包括火災熱力作用下的結構變形、溫度分布等[4]。結合建筑結構的設計要求和耐火等級標準，對模擬結果進行評估，判斷建筑結構是否滿足耐火性能要求。根據評估結果提出相應的結構改進方案和防火措施，包括增加防火隔墻、采用耐火建材等，以提高建筑結構的火災抵抗能力和安全性，確保建筑在火災發生時能夠有效承受火災作用。

（四）消防設施配置優化

通過對建筑結構和功能區域的分析，確定消防設施的布置位置和類型，包括滅火器、消防栓、自動噴水滅火系統等。根據建筑的平面布局和火災風險區域，合理設置火災報警系統，包括煙感應器、火災探測器等，確保及時發現火災隱患并采取應急措施。對消防設施的布置密度和覆蓋范圍進行評估，確保各功能區域和樓層均能夠及時獲得消防救援支持[5]。同時，結合建筑結構和人員密集度，優化消防設施的配置方案，提高設備的覆蓋范圍和靈活性，以應對不同火災情況。

三、性能化防火設計關鍵技術

（一）高性能建筑材料應用

在性能化防火設計中，通過使用如耐火混凝土、防火涂料、阻燃劑處理的鋼材以及特種玻璃等高性能建筑材料，有助于提升建筑的防火性能。耐火混凝土能夠在高溫下保持結構穩定性，而防火涂料能在鋼結構表面形成保護層，減緩熱量傳遞，延長構件達到臨界溫度的時間。對于鋼材，采用阻燃劑處理可以減少火災中鋼材的熱膨脹，保持機械性能。同時，特種防火玻璃能夠在一定時間內阻擋火焰和熱量傳遞，為人員疏散和火災撲救贏得寶貴時間。

（二）智能消防系統設計

在性能化防火設計中，智能消防系統的設計是實現大型商業綜合體高效消防安全管理的關鍵環節。智能消防系統的設計以智能消防為核心，涵蓋前端物聯感知接入、穩定可靠的數據傳輸網絡以及功能強大的中心平臺三個關鍵組成部分，如圖2所示。前端部署在商業綜合體消防重點區域及庫房等易燃場所的消防設施，通過物聯技術實現實時狀態監測和異常預警，確保第一時間捕捉火災隱患。傳輸網絡利用運營商的有線和無線網絡，保障報警和監測數據的實時、準確傳輸。中心平臺集成了物聯網報警數據的接收、處置、預警分析及結果展示，通過B/S客戶端、手機APP以及大屏圖墻等多種接入方式，為管理者提供全面的火災防控視圖[6]。智能消防系統還能與建筑內部的其他智能化系統如安防、樓宇自控等進行聯動，形成統一的應急管理網絡，提升火災響應速度和處理效率。

（三）火災探測與報警技術

火災探測與報警技術是保障大型商業綜合體消防安全的重要環節，該技術的核心在于早期發現火情，迅速發出警報，以實現人員快速疏散和火災及時撲救。現代火災探測技術主要包括感煙探測器、感溫探測器、火焰探測器和氣體探測器等，根據火災發生時產生的煙霧、溫度、火焰和特定氣體等特征進行檢測，捕捉異常信號，利用先進的算法進行火情判斷，避免誤報和漏報。報警系統設計需考慮建筑結構、內部布局和人員分布等因素，確保探測器的合理分布和覆蓋。同時，報警系統應與智能消防系統聯動，一旦檢測到火情，立即觸發報警，并通過語音廣播、警示燈和顯示屏等多種方式向建筑內的人員發出疏散指令。報警技術還應包括遠程監控和通知功能，通過無線網絡或有線網絡將報警信息傳輸至消防控制中心和相關人員，實現實時監控和快速響應[7]。隨著技術的發展，圖像識別和人工智能技術也被逐漸應用于火災探測與報警系統中，進一步提高系統的智能化水平和準確性。

（四）應急照明與指示系統

應急照明系統需要根據建筑物的結構和布局進行合理規劃，確保在電源失效情況下，依然能夠提供必要的照明，主要涉及到使用自備電源的應急燈具，如帶有蓄電池的應急燈或與中央電源相連的集中式系統。疏散指示標志的設計需要保證清晰可見，易于理解，并在視線水平上引導人員前往最近的安全出口。現代疏散指示系統采用智能技術，能夠根據火災發生的實時位置動態調整疏散路線，避免人員進入危險區域。應急照明與指示系統應與火災報警系統集成，實現聯動控制。一旦火災報警被觸發，應急照明和疏散指示系統將立即啟動。同時，系統應具備自動和手動兩種啟動方式，以應對不同的緊急情況。在技術層面上，現代應急照明與指示系統采用網絡化控制，通過智能傳感器和控制單元實現對照明狀態的實時監控和調整[8]。系統還能夠記錄和分析疏散過程中的數據，為事后評估和改進提供依據。

結語

隨著城市化進程的加快和建筑技術的不斷進步，性能化防火設計在大型商業綜合體中發揮越來越重要的作用。未來的研究應進一步探索新技術、新材料在防火設計中的應用，完善性能化防火設計的理論體系和方法，為實現建筑的可持續發展提供技術支持。

參考文獻

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