摘 要：大型商业综合体的出现给按传统规范进行防火设计带来新的难题和挑战，性能化防火设计是解决这一问题的可行方法。万达商业综合体即是具有代表性的商业综合体模式，采用性能化防火的方法对其进行分析，可以突破现行规范的桎梏，解决实际消防难题。
关键词：万达商业；指标；性能；场景；参数
中图分类号：TU247 文献标识码：A
中国经济的高速发展引起了商业业态的深刻变革，各种大型商业综合体如雨后春笋般地出现。此类建筑发生火灾时容易导致人员伤亡多，经济损失大，而现行建筑规范的适用范围已经无法涵盖这种新的建筑形式。
目前尚未针对商业综合体制定专门的规范，由于我国规范内容的滞后性不能适应新形势的发展，局部进行简单的修订也很难适应建筑的多样化的需求，探索合理的建筑设计和技术支持是当前面临的主要课题。国内外已经在这方面做了大量的研究和应用工作，并且在许多大型建筑中得到初步实践取得很好的效果，这就是以性能为基础的消防设计，简称性能化防火设计。
性能化防火设计是一种新型的防火设计思路，它不是根据固定的模式进行，而是一种更为理性的方法。首先运用消防安全工程学的原理和方法制定整个防火系统应达到的性能目标针，然后对特定的建筑功能，火灾荷载和火灾场景进行分析，利用工程分析工具对火灾的危险性和后果进行定性、定量的预测与评估，最后得到最佳解决方案，该方案不是特定的解决方案，只需根据指标要求确定具体的工程措施，但是需要证明其所选择的工程解决方法或措施是安全可靠性，取得审核人员的认可。
万达商业综合体的商业业态根据项目所在地理位置，结构形式，功能组合及人员构成等方面不同特点和消防设施的配置情况，决定其使用功能复杂，造型体量独特，在消防设计方面面临巨大的难题。
首先，室内防火分区的划分面积超过标准，而且划分措施难以保证实效。为了保证室内步行街与两侧精品店使用功能和空间的完整，两者不划分防火分区，导致该区域的建筑面积远远超过规范规定的防火分区最大允许建筑面积。中庭等共享空间跨越几层，防火分区需叠加考虑，即便叠加也难以保证分隔严密，造成防火分隔漏洞。
其次，室内的疏散距离无法满足现有规范要求。防火规范对于营业厅等大空间的行走距离未做要求，而是由当地消防部门确定一个参考值。另外室内步行街往往超出现有规范对疏散距离的要求，无法保障在火灾发生时人员能否依据消防设施的参与救援，快速而有效地通过消防路径到达安全区域。
再次，主要营业大厅和步行街的疏散楼梯无法直通室外，形成有效的疏散安全出口。该类建筑由于在外墙设置楼梯难以满足疏散距离要求，只能在商业空间内部区域布置疏散楼梯，导致疏散楼梯在首层的出口将设在室内，人员需要通过室内公共区域才能到达室外，期间过程曲折，容易消耗宝贵的逃生时间。
最后，各层疏散走道和楼梯的宽度均小于按照规范要求计算所得数值。疏散宽度直接影响人员的疏散时间，而疏散时间又直接关系疏散人员的生命安全。由于设计时未考虑实际使用时可能遇到的最不利情况以及室内疏散路径的不确定性，实际所需的疏散宽度小于规范要求所需宽度的情况经常出现。
针对这些消防设计的难点，万达商业综合体结合不同形式的火灾荷载分布，火灾和烟气蔓延情况以及人流疏散等特点，在确保消防安全目标达到规范要求的基础上，采用创新的思路用性能化防火设计的方法来解决以上问题。性能化防火设计总体设计思路是：根据工程性质确定安全目标和性能指标，利用收集的性能参数设计火灾场景，建立火灾模型，模拟计算后分析结果，由此判断是否满足指标，若不满足则进行修改设计回到流程起点，多次往返后直到最终满足指标。
下面我们将对性能化防火设计的工作步骤进行讨论。涉及的内容包括：安全目标的确定，安全性能的选择，火灾场景的设计，关键参数的确定与计算。
一、安全目标的确定
安全目标对商业建筑而言主要是保护人员生命的安全，保护财产的安全，保护建筑本身的安全。从三个安全目标具体分析包括防火分区扩大，疏散和防火分隔几个问题。
首先是防火分区面积过大问题，防火分区面积超出规范的要求是大型商业建筑中经常出现的问题，设置防火分区的目的是为了控制火灾的规模，限制火灾的大面积蔓延，从而减少由此而来带来的财产损失和人员伤亡。因此，针对防火分区扩大问题，应该从保证人员疏散，控制火灾规模和防止火灾大面积蔓延方面进行分析，并采取必要的消防措施，以保证人员生命安全，尽可能减少财产损失。
其次是疏散问题，疏散设计能否满足规范对疏散距离和疏散宽度的要求，这是商业建筑消防设计中最典型的问题。人员安全疏散要保证建筑中的所有人员能够在危险到来之前到达安全地点，这时疏散时间及危险来临时间则成为判定人们能否安全疏散的主要参数。疏散时间小于或等于危险来临时间则疏散就是安全的，二者差值越大则安全度越高。疏散时间的决定因素一般包括探测报警时间，疏散通道维护结构和构件的耐火性能，火灾烟气的温度，能见度与毒性的影响以及疏散人员的心理承受能力。
最后是防火分隔问题，规范规定应采用防火墙等划分防火分区，在设置防火墙有困难的场所可采用防火卷帘作防火分隔。为了实现通透、自然和互动的目的，大型商业建筑多数采用透明的玻璃等材料作为空间的分隔物以取代传统的实体墙，实测表明这种防火分隔措施并没有达到耐火极限要求。但如果能够判断火灾持续时间小于1.5小时或2小时，则防火分隔措施能够起到隔火隔烟作用，达到分隔防火分区的目的。
二、性能指标的选择
性能指标是针对分析问题提出的，不同的问题提出的性能指标不同，针对相同的问题由于要求的安全等级不同，性能指标也会不同。商业建筑常用三类性能指标：人员安全疏散的性能指标，火灾蔓延的性能指标和钢结构的临界温度指标。
首先，人员安全疏散的性能指标主要涉及烟气。当烟气层位于临界温度以上和以下时，分别通过热辐射和直接的热作用对人产生影响。烟层温度高低决定在此环境中的坚持时间的长短。疏散通道中烟气能見度在小空间小于大空间，对于烟气的毒性一般认为在可接受的能见度范围内都很低，不会对人员疏散造成影响。
其次，火灾蔓延的性能指标主要涉及火源和起火物与相邻可燃物之间的距离以及相邻可燃物的临界点燃辐射强度。火灾首先由火源引起，随着火灾的增大，火灾烟气和火焰辐射不断增加，增至一定值后会导致相邻可燃物被引燃。
最后，关于钢结构的临界温度取决于是否有防火保护。钢结构的失效源于火灾的热作用，随钢结构温度升高其强度和刚度有所减弱。通过采取外包不燃材料或喷涂防火涂料，或设置自动喷水灭火系统保护等防火保护措施，可以使其达到规定的耐火极限要求。
三、火灾场景的设计
为了辨识危险源，预测可能发生的火灾及所产生的后果，在进行消防安全评估时需估计火灾产生的部位，规模以及环境条件等，称之为设计火灾场景。设计火灾场景涉及以下内容：
首先是火灾发生的位置，选择位置时应该考虑火灾频率高，发生火灾后危害大以及特殊的区域。对于商业建筑应考虑厨房或操作间，主要疏散出入口处，地下商场以及家具展示厅等特殊区域。
其次是火灾增长速率，不同性质可燃物的火灾增长时间常数不同，按热释放速率增长的快慢通常分为超速火，快速火，中速火和慢速火四类。对商业建筑而言，由于可燃物数量和种类较多，通常选择快速火或超快速火进行分析。
再次是火災最大规模，安全目标不同则确定最大火灾规模的方法也不同。火灾规模是性能化设计中的重要参数，工程通常参考三种方法综合确定火灾的规模：相关设计规范或指南，喷淋启动确定火灾规模和通风与燃料控制型火灾。
四、关键参数的确定与计算
关键参数包括火灾探测时间，疏散准备时间，疏散开始时间，人员数量，人员行进速度，流动系数和安全裕度。
火灾探测时间可以通过火灾产生烟气的减光度，温度或火焰长度等特征参数来预测，另外火灾探测器的类型和探测方式不同，探测到火灾的时间也不同。疏散准备时间与人的疏散方式，建筑物的功能和室内环境有关。疏散开始时间由火灾探测时间和疏散准备时间两部分时间组成，这可以根据前面的分析结果相加得到。
人员疏散数量通常由火灾发生地的面积和该区域内的人员密度的乘积来确定，有固定座椅时可按座椅数确定。人员行进速度与人员密度，年龄和灵活性有关。流动系数是单位时间内通过单位宽度的人流数量，在数值上等于人员密度与对应的人流速度的乘积。
安全裕度是考虑到在人员疏散时间和危险来临时间分析过程中存在的不确定性，需要增加一个安全余量，计算参数选取为相对保守值时，安全裕度可以取小些，否则取较大值。
万达商业综合体通过性能化设计引入“亚安全区”用于解决消防问题，此区域可对可燃物进行控制，与周围进行严格的防火分隔，形成逃生暂时过渡空间，并为火情侦察和扑救提供暂时安全场所。
性能化设计对万达商业综合体的火灾危险源特性进行研究，结合防火设计方案，建立火灾场景，利用人员疏散模拟软件进行模拟，得到人员疏散时间，利用场模拟软件进行烟气蔓延模拟，得到危险来临时间，最后通过计算和分析论证“亚安全区”的安全可行性，以确保在采取一定消防措施的条件下能达到设定所需的消防安全目标，保障人员生命安全，并且限制火灾的蔓延。
需要说明的是性能化防火设计并非抛弃常规设计，也不是与现行消防规范相对立。性能化设计与常规设计两者在消防系统的安全目标和功能目标上应该是相同的。因此，性能化设计应该从这两个方面出发分析常规设计背后的根本目的，而不是简单地以规范的条文作为性能化设计的目标。
参考文献
[1] GB50016-2014，建筑设计防火规范[S].
[2]李引擎.建筑防火性能化设计[M].北京：化学工业出版社，2005.
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