既有建筑改造利用下沉庭院疏散消防安全性研究

作者簡介：

周峰（1989— ），男，漢族，湖北襄陽人，本科，研究方向：特殊消防設(shè)計(jì)、消防設(shè)計(jì)咨詢。

摘要：既有建筑改造中多個(gè)防火分區(qū)利用同一下沉庭院疏散時(shí)，無法嚴(yán)格參照現(xiàn)行規(guī)范中關(guān)于下沉式廣場的要求改造調(diào)整。本文從提高既有建筑消防安全性能角度，對(duì)下沉庭院采取措施，如合理地開口布置、限制蓋下回廊凈深、疏散設(shè)計(jì)調(diào)整等，并結(jié)合具體的工程案例借助FDS作出了進(jìn)一步研究分析，以期為相似的工程提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：既有建筑改造；下沉庭院；疏散；FDS

引言

對(duì)于地下既有建筑而言，下沉庭院可為地下建筑疏散減輕較大壓力，但在建筑改造過程中若下沉庭院統(tǒng)一依照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，建造難度、成本均可能是較大挑戰(zhàn)，因此應(yīng)從提升其消防安全性能的角度來采取合理措施^[1]。

一、既有建筑下沉庭院消防設(shè)計(jì)

現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（2018年版）》（GB 50016—2014）第6412條對(duì)下沉式廣場用作防火分隔時(shí)提出了相應(yīng)要求，當(dāng)涉及到僅利用下沉庭院疏散時(shí)，該條關(guān)于下沉式廣場的要求無法完全覆蓋，主要體現(xiàn)在以下兩方面。

下沉庭院僅用作疏散時(shí)頂板開口尺寸如何明確無規(guī)定。若依照不小于13m×13m的要求設(shè)置，僅開口區(qū)域地面面積已經(jīng)達(dá)到不小于169m2。但對(duì)于既有地下空間改造，往往受限于建筑原有結(jié)構(gòu)而出現(xiàn)空間較為局促，提供此種大面積范圍的下沉庭院區(qū)域可能存在困難。

下沉庭院開口周圍的回廊凈深如何控制無明確規(guī)定。地下面向下沉庭院的外墻與下沉庭院頂板開口邊緣之間的間距影響著火災(zāi)煙氣的蓄積及排除^[2]，該間距控制在何種范圍對(duì)人員安全疏散影響較小，需要深入分析。

在既有建筑改造過程中確需利用下沉庭院疏散時(shí)，從提高既有建筑防火性能的角度采取措施，確保下沉庭院區(qū)域安全性能盡可能接近于架空層等半室外敞開空間^[3]，以提高人員在下沉庭院區(qū)域疏散時(shí)的安全性^[4]。

筆者將通過具體的既有建筑改造工程案例對(duì)下沉庭院消防設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，并進(jìn)一步運(yùn)用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS進(jìn)行數(shù)值模擬驗(yàn)算。

二、既有建筑利用下沉庭院疏散案例

（一）工程概況

某商業(yè)改造提升項(xiàng)目是在原商場基礎(chǔ)上進(jìn)行的內(nèi)部布局重新調(diào)整、地下室外擴(kuò)、外立面拆改、四層屋面加建及五層上部夾層拆除等。下面分析改造后建筑地下2層地上5層。

（二）工程分析及消防設(shè)計(jì)方案

該項(xiàng)目地下一層商業(yè)防火分區(qū)B1-6、商業(yè)防火分區(qū)B1-7部分出口無法直通室外，需要先疏散至與下沉庭院連接的回廊，而部分回廊凈深過長（最遠(yuǎn)點(diǎn)距開口邊緣長度接近43m），將其及下沉庭院定義為室外安全區(qū)存在疑問，如圖1所示。

從提高回廊及下沉庭院區(qū)域排煙排熱條件、減少人員在有頂回廊區(qū)域的行走距離、降低商鋪等功能區(qū)域?qū)乩扔绊懙慕嵌?，主要采取以下措施以提升人員疏散的條件，如圖2、圖3所示。

下沉庭院范圍內(nèi)的頂板增加2處開口，開口尺寸均為21m×465m^[5]?；乩葏^(qū)域部分位置上方為一層空調(diào)機(jī)房，利用一層空調(diào)機(jī)房多余空間開設(shè)對(duì)外開口，具體為對(duì)應(yīng)范圍內(nèi)的回廊頂板開設(shè)尺寸為31m×29m的開口，空調(diào)機(jī)房外墻開設(shè)尺寸為385m×53m的對(duì)外開口。增設(shè)前述開口后，下沉庭院及回廊區(qū)域開口面積比例占該區(qū)域地面面積可達(dá)到25%?；乩葏^(qū)域取消吊頂，凈高升至57m，提升回廊區(qū)域的通風(fēng)條件及蓄煙空間。取消商業(yè)防火分區(qū)B1-5、B1-7商鋪開向回廊區(qū)域的開口，杜絕商鋪火災(zāi)對(duì)下沉庭院的影響。商業(yè)防火分區(qū)B1-6開向回廊區(qū)域的門向下沉庭院方向移動(dòng)，形成一段長度約3m的走道，以減小開向回廊的疏散門至下沉式庭院樓梯、頂板開口的距離（另一短回廊也同時(shí)移動(dòng)疏散門）。面向回廊區(qū)域的門全部調(diào)整為甲級(jí)防火門?；乩葏^(qū)域、下沉庭院處不得布置任何可燃物及阻礙人員疏散的設(shè)施，并采用不燃材料裝修。

在采取上述措施后，利用數(shù)值模擬方式分析回廊自身的排煙排熱情況，即考慮當(dāng)商鋪功能區(qū)火災(zāi)煙氣蔓延進(jìn)入該回廊后，回廊區(qū)域是否具備可供人員通行的條件。

（三）數(shù)值模型建構(gòu)及工況設(shè)計(jì)

1.數(shù)值模型建立

采用FDS軟件進(jìn)行煙氣模擬研究，設(shè)定火源位于建筑地下一層防火分區(qū)B1-6內(nèi)與室外走道連通的門廳附近，考慮商鋪發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣蔓延進(jìn)入回廊及下沉庭院后，其是否具備可供人員通行的條件。

2.工況設(shè)計(jì)

設(shè)定下沉庭院周圍商鋪發(fā)生火災(zāi)，共設(shè)立2個(gè)工況進(jìn)行計(jì)算分析，詳見表1。

（四）結(jié)果分析

從模擬結(jié)果可以看出，商鋪發(fā)生火災(zāi)后煙氣較快下沉至清晰高度以下，由于火災(zāi)場景考慮門廳處的門處于開啟狀態(tài)，煙氣快速通過門廳處開口蔓延至回廊區(qū)域，然后從回廊區(qū)域頂板開口直接排入大氣或繼續(xù)蔓延至下沉庭院，工況一、二均顯示火災(zāi)煙氣溫度、煙氣濃度或清晰度、CO濃度變化不大，均在人員可接受限值內(nèi)，對(duì)人員安全疏散影響不大，如圖4、圖5所示。

結(jié)語

針對(duì)既有建筑改造需利用下沉庭院進(jìn)行疏散時(shí)，不可一味依照下沉式廣場的相關(guān)的參數(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，考慮到既有建筑自身的先天建筑結(jié)構(gòu)條件，并從改造經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，應(yīng)采取消防措施確保下沉庭院能夠作為人員疏散的安全區(qū)。本文針對(duì)下沉庭院作為疏散使用時(shí)提出了相應(yīng)的消防設(shè)計(jì)要求，并結(jié)合工程案例進(jìn)行了具體的研究分析，研究結(jié)果表明。第一，既有建筑改造時(shí)有條件情況下，下沉庭院開口應(yīng)盡量依照下沉式廣場設(shè)計(jì)。第二，受既有建筑條件限制，下沉庭院頂板開口設(shè)計(jì)依照開口總面積占下沉庭院區(qū)域地面面積的25%時(shí)，下沉庭院內(nèi)排煙排熱效果相對(duì)較好，可供人員過渡、停留或疏散。第三，下沉庭院非開口部位即回廊內(nèi)任一點(diǎn)距開口距離不超過15m時(shí)，下沉庭院內(nèi)火災(zāi)煙氣不至于在頂板下方蓄積，并可相對(duì)較好地控制開口布置的均勻度。第四，下沉庭院作為人員安全疏散的安全區(qū)，應(yīng)避免疏散樓梯受周圍影響，疏散樓梯應(yīng)布置于下沉庭院開口處保持完全敞開。第五，從人員安全疏散角度出發(fā)，為減少人員在下沉庭院的駐留集聚，建議控制下沉庭院區(qū)域任一點(diǎn)距疏散樓梯距離不超過30m。參考文獻(xiàn)

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