防火隔离带取代防火卷帘的设计探讨

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1、陈雪文(福州市消防支队 ,福建 福州 350001)摘 要 :依据国家现行规范关于防火分区最大允许面积规定 ,某地下商业广场需设置大量的防火卷帘 。分析地下商业广 场采用防火卷帘的弊端 ,提出以防火隔离带代替防火卷帘并适当扩大防火分区面积的优化设计 ,通过性能化方法分析论证该优化设计是可行的 。主题词 :地下商业广场 ; 防火卷帘 ; 防火隔离带 ; 性能化 设计2地下商业广场采用防火卷帘的弊端(1) 防火卷帘的可靠性不高 ,使用比例受限 。从实际 消防监督检查和验收的情况看 , 防火卷帘的可靠性并不高 。某地曾对三年内安装的防火卷帘进行抽测 , 功能完好的卷帘所占的百分比不到 40 % 。G

2、B 50098 - 2009人 民防空工程设计防火规范第 4 . 4 . 3 条及修订中的建筑设计防火规范第 6 . 5 . 2 条对防火卷帘的设置宽度和比例做出限制 ,就是基于防火卷帘的可靠性的考虑 。( 2) 防火卷帘的结构 特点 难 以 将其 计 入 疏散 宽 度 。 地下商业广场由于疏散难度大 , 其疏散设计本身就是一个设计难题 。依据建筑设计防火规范第 5 . 3 . 17 条规 定 ,地下商业广场的疏散宽度指标 1 m/ 100 人 ,面积折算中图分类号 : X924 . 4 , TU922文献标志码 :B文章编号 :1009 - 0029 (2011) 10 - 0927 - 0

3、41 某地下商业广场工程概况及防火分区问题某地下商业广场分为 3 个功能区 7 个功能分区 , 最 大功能分区 8 098 m2 ,如图 1 所示 ,各功能分区均设有火 灾自动报警系统 、自动喷水系统 、自动排烟系统 。按现行GB 50016 - 2006建筑设计防火规范第 5 . 1 . 13 条规定 , 当地下商店设有火灾自动报警系统 、自动喷水系统 ,且建 筑内部装修符合现行国家标准 GB 500222建筑内部装修设计防火规范有关规定时其营业厅每个防火分区最 大允许面积可增加到 2 000 m2 。依据此规定 , 该工程防 火分区如图 2 所示 , 图中短划线部分表示防火卷帘 。从图 2

4、 可以看出 , 为满足现行规范关于防火分区最大允许 面积的规定及满足建设单位商业连续性的使用要求 , 工 程需采用大量防火卷帘 。2系数 70 % ,疏散人数换算系数 0 . 85 人/ m 。以防火分区22面积 2 000 m 计 算 , 需 要 的 总 疏 散 宽 度 为 2 000 m 270 % 0 . 85 人/ m 1 m/ 100 人 = 11 . 9 m , 这给设计人员带来很大的设计压力 , 所以当规范允许开向相邻防火 分区 的门 计 入总 疏 散 宽度 30 %时 , 设 计 人员 势 必 会 将30 %充分利用上 。当防火分区间连续采用防火卷帘时 ,其开向相邻防火分区门的

5、设计则成为问题 。防火卷帘门 因自身结构特点不宜作为疏散门 , 建筑设计防火规范第 7 . 4 . 11 条规定 ,楼梯间 、前室不应设置防火卷帘门 ,即是基于这一点 。当防火卷帘门设帘中门时 , 依据公安部 公消 1999 313 号关于对帘中门式防火卷帘在高层建筑合用前室应用问题的复函精神 ,其帘中门可以作为疏散门 ,但帘中门的疏散指示标志设计又成为问题 。因自 身结构问题 ,帘中门上方无法设置灯光疏散指示标志 ,而在地下场所疏散条件恶劣的环境下设蓄光型疏散标志难以发挥作用 ,这意味着帘中门在地下商业广场难以发挥 疏散门的作用 。因此 , 地下商业广场疏散设计中防火卷帘门难以计入疏散宽度

6、。(3) 防火卷帘的突然降下引起心理恐慌 。防火卷帘 平时隐蔽在吊顶内 , 顾客进入商业广场时并没有意识到防火卷帘的存在 , 这也正是防火卷帘的优势所在 。但当发生火灾时 ,作为防火分隔物的防火卷帘的突然降下 ,易 给顾客造成更大的心理恐慌 ,感觉受困 ,难以冷静地做出正确判断 ,难以迅速找到安全出口离开危险场所 。另一方面 ,由于心理恐慌导致呼吸局促 ,处于起火区的人员可 能因此吸入更多有害气体 ,增加了烟气中毒伤亡的风险 。(4) 防火卷帘的视觉障碍导致难以判别起火区 。大规模的地下商业广场往往防火分区较多 ,火灾发生时 ,防之下可能会转移到离起火区更近的防火分区 。另外 , 救援人员在现

7、场不易立即找到起火区 ,需消控中心的指引 ,影响灭火作业的及时展开 。(5) 防火卷帘的开启操作延误灭火时机 。防火卷帘 降下后 ,在现场要开启防火卷帘 , 首先需找到卷帘按钮 。火灾发生后 ,正常照明被切断 , 地下空间自身无法采光 ,现场照度不足 ,若疏散照明没有起作用 ,现场更是漆黑一 片 ,而卷帘按钮自身未设发光标志 ,要找到卷帘按钮并非易事 。找到卷帘按钮后 ,要动作按钮 ,需要用钥匙打开按钮盒 ,或用硬物击碎按钮盒 ,这在现场照度严重不足的情 况下也非易事 。即使按下按钮 , 防火卷帘从地面上升到允许人员通过的高度也需要时间 , 当灭火救援人员需穿过多重防火卷帘时会严重延误灭火救援

8、时机 。3 地下商业广场采用防火隔离带的优化设计3 . 1防火隔离带概念 防火隔离带是在不同的功能区域之间设置预定宽度的空白区域 ,该区域内严禁放置任何可燃物 ,并通过辐射 模型计算隔离带需要的有效宽度以保证火灾时一侧的火 焰不会辐射蔓延至另一侧 。通过设置防火隔离带可以避免按照规范设置防火墙 、防火卷帘等严重影响建筑的功 能和效果的物理措施 。这种防火分区的划分方法虽然没有使用物理的防火分隔物 , 但仍能达到阻止火灾蔓延的 目的 ,可以视为一种逻辑的防火分区划分方法 。防火隔 离带不影响疏散和灭火救援 ,没有上述防火卷帘的弊端 。图 3 为防火隔离带示意图 。图 4防火隔离带的分隔宽度原理示

9、意图X r Q( 1)qf = 2R2式中 : Q 为火源热释放速率 , k W ; X r 为热辐射系数 , 表示火源热释放速率中辐射部分所占的比例 ; R 为可燃物距 火源中心 的 距 离 , m ; qf 为 可 燃 物 接 收 到 的 火 源 辐 射 ,k W/ m2 。对于一般的可燃物形成的火源 , 热辐射系数取 1/ 3 , 即火源产生的热量中有 1/ 3 的能量以热辐射的方式传播 出去 。因此 ,式 ( 1) 可以转化为式 ( 2) 。X r Qqf =( 2)12R2英国建筑研究院 (B R E) 对相邻建筑火灾蔓延的研究2指出 ,引燃可燃物的最小辐射热流为 12 . 5 k

10、W/ m , 这一辐射通量通常假定为引燃木质或纸张等可燃物所需要的 最小值 。在展厅区域 , 参考国内外相关实验数据和类似 工程经验 , 保守考虑火灾规模为 20 M W , 引燃可燃物的 最小辐射热流为 10 k W/ m2 , 根据式 ( 2) 计算出防火隔离 带的理论最小宽度应不低于 7 . 29 m ,保守考虑取不低于8 . 0 m ,可以满足防火隔离带的宽度要求 。3 . 3 防火分区优化设计工程中取消图 2 所示位置的防火卷帘 ,在台湾馆 、家 居市场相应位置设置不少于 8 . 0 m 宽防火隔离带以防止 火势在层内蔓延 ,具体设置位置 ( 虚线部分) 见图 5 所示 。图 3 防

11、火隔离带示意图3 . 2防火隔离带辐射引燃计算 火源生成的火焰锋面在几何形状上呈不规则状 , 很难使用经典的辐射换热计算公式确定精确的计算模型 。在消防安全工程领域通常假设成一个具有辐射发射性的 几何点 ,称之为点火源 ,这种假设可以大大简化火源辐射 的计算模型 ,并且认为可以被控制在工程计算所接受的 精确度内 。图 4 为防火隔离带的分隔宽度原理示意图 。 美国消防协会 N F PA 92B 中给出距离火源中心距离R 处的可燃物接收到的火源辐射和火源热释放速率的关 系可以表示为式 ( 1) 。928图 5 地下商业广场防火隔离带位置示意图4性能化安全分析4 . 1火灾场景的设置 火源位置是设

12、定火灾场景的重要参数 , 在设定火灾场景时 ,一般可以根据建筑的几何特征和火灾危险性分析结果 ,遵循“最不利原则”,考虑该工程建筑结构的对称4 个火源位置 ,如图 6 所示 。影响人员可用疏散时间的主要性能参数包括烟气层高度 、对流热 、能见度和一氧化碳浓度等 。应用火灾动力 学模拟软件 FDS 第五版对设定的 9 个火灾场景进行火灾 烟气运动模拟计算 ,得到人员可用疏散时间 A SE T ,如表3 所示 。表 3各场景可用疏散时间t - 快速t - 快速图 6 地下商业广场火源位置示意图由于消防设备本身可能存在质量问题和日常管理方 面的失误等原因 ,在建筑发生火灾时 ,消防系统会存在一 定的

13、失效概率 ,按照“最不利原则”进行火灾场景设置 ,有 必要 对 主 要 消 防 系 统 的 有 效 性 进 行 分 析 。英 国 BS DD240建筑消防安全工程应用指南对于不同消防设施 失效概率的相关统计数据如表 1 所示 。表 1 不同消防设施失效概率4 . 3人员必需疏散时间 RSE T 的确定应用人员疏散模拟软件 Buil di ng EXODU S 对各个典 型区域的人员安全疏散进行分析研究 , 得到火灾时人员必需安全疏散时间 RSE T ,如表 4 所示 。表中 RSE T 已包 含报警时间 60 s ,预动作时间 120 s 。表 4 各场景必需疏散时间由表 1 可以得出 :发生

14、火灾后 ,自动喷水灭火系统和防排烟系统同时有效的事件概率最大 ,为 ( 1 - 0 . 05) ( 1- 0 . 10) = 0 . 855 ; 自动喷水灭火系统和防排烟系统同时 失效的时间概率最小 , 为 0 . 05 0 . 10 = 0 . 005 。通过分 析 ,该工程火灾危险性研究的火灾场景设置如表 2 所示 。表 2火灾场景设置功率/ M Wt - 快速地下一层家居市场 12t - 快速4 . 4性能化分析的结论与建议各火灾场景下 A S E T 与 RSE T 的比较结果如表 5 所 示 。由表 5 可以得出结论 : 该工程功能分区取消防火卷 帘 、设置防火隔离带并适当扩大防火分

15、区面积的优化设 计 ,在排烟系统或喷淋系统失效的不利情况下仍可以满 足消防安全要求 ,达到消防安全设计目标 ; 在排烟系统与 喷淋系统同时失效情况下 , 会出现不满足消防安全要求 的情况 ; 基于排烟系统与喷淋系统同时失效的统计概率t - 快速t - 快速t - 快速t - 快速929场景编号火源位置可燃物 类型火灾发展趋势系统状态最大火源1 - 1沙发2受控排烟失效 喷淋有效101 - 2t2 - 快速 非受控排烟有效 喷淋失效42 - 1地下一层 台湾馆1 展厅展架t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效202 - 22非受控排烟有效 喷淋失效43 - 1地下一层 台湾馆2 展厅展架t2 -

16、 快速 受控排烟失效 喷淋有效203 - 22非受控排烟有效 喷淋失效44 - 1地下一层 家居市场 2沙发2受控排烟失效 喷淋有效104 - 22非受控排烟有效 喷淋失效104 - 32非受控排烟失效 喷淋失效10场景编号火源位置RS E T/ s1 - 1地下一层 家居市场 13711 - 22 - 1下一层 台湾馆 1 展厅4422 - 23 - 1地下一层 台湾馆 2 展厅2553 - 24 - 1地下一层 家居市场4424 - 24 - 3消防系统失效概率系统类型失效概率自动喷水灭火系统0 . 05防排烟系统 ( 机械排烟)0 . 10防排烟系统 ( 自然排烟)0 . 10场景编号火

17、源位置火灾发展趋势系统状态A SE T/ s1 - 1地下一层 家居市场 12受控排烟失效 喷淋有效6631 - 2t2 - 快速 非受控排烟有效 喷淋失效7752 - 1地下一层 台湾馆 1 展厅2受控排烟失效 喷淋有效9422 - 2t2 - 快速 非受控排烟有效 喷淋失效8533 - 1地下一层 台湾馆 2 展厅t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效8233 - 2t2 - 快速 非受控排烟有效 喷淋失效5904 - 1地下一层 家居市场 2t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效7234 - 2t2 - 快速 非受控排烟有效 喷淋失效5694 - 3t2 - 快速 非受控排烟失效 喷淋失

18、效387表 5 ASET 与 RSET 比较结果t - 快速N F PA 调查了人们在使用凝胶燃料时受伤的相关的危险 ,因此提出了特别的警告 。t - 快速t - 快速t - 快速t - 快速t - 快速Analysis on opt imiz ing the design toreplace f ire resistance roll ing shutter door with f ire resistance shelter根据性能化分析结果 , 建议对该建筑制定使用说明书 ,要求在日常使用中建筑应严格按使用说明书使用 ,使 用说明书中除明确不得变更结构 、使用功能 、火灾荷载等要求外 ,

19、尤其应明确以下两点 :一是防火隔离带处应禁止 放置任何可燃物 ,并设置醒目标志以区别于其他区域 ; 二 是消防系统应经常维护保养 , 并定期检查试运行以保证火灾时能够正常可靠有效地发挥作用 , 严禁出现喷淋系 统和机械排烟系统同时失效的情况 。5 结束语在设置自动消防设施及内装修符合国家标准的相同 条件下 ,地下商业营业厅的防火分区最大允许面积 2 000m2 ,较地上商业营业厅 10 000 m2 小得多 ,为保证商业连 续性的使用要求 , 地下商业营业厅需要采用的防火卷帘较地上商业营业厅多得多 , 而地下商业营业厅采用防火 卷帘作为防火分区分隔物存在种种弊端 , 取消部分防火卷帘 、在适当

20、位置设置防火隔离带 、并适当扩大防火分区 面积的设计不失为解决该矛盾的可行办法 。通过性能化分析可知 :该地下商业广场采用优化设计 ,可以满足消防 安全要求 ,达到消防安全设计目标 。C H EN Xue2we n( Fuzho u Fire Detachment , Fujia n Fuzho u 350001 , China) Abstract : Acco r ding to t he cur rent natio nal regulatio n o n t he ma ximized size of fire co mp art ment , a la r ge number of f

21、i re2re2 si sta nce rolling shut ter doo r s a re requi red to be inst alled in an under gro und co mmercial plaza . Thi s a rticle a nal yze s t he di sad2 vantages of t he fire2re si sta nce rolling shut ter doo r installed in under gro und co mmercial plaza , p ut fo rwa rd a n op timal de sign t

22、o replace fire2re si stance rolling shut ter doo r wit h fi re shelter , w hile rea so nably enla r ging fire co mp art ment . The op timal de2 sign i s p ro ved p ractical by perfo r mance2ba sed a nalysi s.Key words : under gro und co mmercial plaza ; fire2resi sta nce roll2ing shut ter doo r ; fi

23、re shelter ; p erfo r ma nce2ba sed design作者简介 :陈雪文 (1971 - ) ,女 ,福建长乐人 ,福州市消防支队防火处高级工程师 ,硕士 ,主要从事建设工 程消防 设计 审 核等 工作 , 福 建 省福 州市 五 一中 路 66 号 ,350001 。手稿日期 :2011 - 06 - 06参考文献 : 1 GBJ 50016 - 2006 ,建筑设计防火规范 S . 2 GB 50098 - 2009 ,人民防空工程设计防火规范 S . 3 霍然 ,袁宏永. 性能化建筑防火分析与设计 M . 合肥 : 安徽科学技 术出版社 ,2003 . 4

24、李引擎. 建筑防火性能化设计 M . 北京 :化学工业出版社 ,2005 . 5 郝爱玲 ,倪照鹏 ,经子彤. 建筑物性能化防火设计的可接受方法研究J . 消防科学与技术 ,2010 ,29 ( 1) :30 - 32 .930科技信息 NFPA 呼吁谨防凝胶燃料火美国消防协会呼吁公众在使用凝胶燃料时需 要格外注意安全 。大量案例 ,发现人们很可能没有意识到和其使用N F PA 警示公众 ,可能有不可见的火苗燃烧 , 这对凝胶燃料火灾是很常见的 ,并且把燃料倾倒 在明火上是极度危险的 。N F PA 还指出 ,重新加 燃料点燃之前保持凝胶燃料设备在 30 45 mi n 内完全冷却是很重要的

25、,因为如果燃料和加热设 备接触 ,可能会泼溅在衣服或皮肤上而导致烫伤 。李艳娜供稿场景 编号火源位置火灾发展 趋势系统状态A S E T/ sRSE T/ s安全 余量/ s结论1 - 1地下一层 家居市场1t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效663371292安全404安全1 - 22非受控排烟有效 喷淋失效7752 - 1地下一层 台湾馆1 展厅t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效942442500安全411安全2 - 22非受控排烟有效 喷淋失效8533 - 1地下一层 台湾馆2 展厅t2 - 快速 受控排烟失效 喷淋有效823225568安全335安全3 - 22非受控排烟有效 喷淋失效5904 - 1地下一层 家居市场22受控排烟失效 喷淋有效723442281安全127安全4 - 22非受控排烟有效 喷淋失效569- 55不 安全4 - 32非受控排烟失效 喷淋失效357file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt涵盖各行业最丰富完备的资料文献，最前瞻权威的行业动态，是专业人士的不二选择。file:/C|/Users/Administrator/Desktop/新建文本文档.txt2012/8/26 12:19:58