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摘要：近年来，室内商业步行街大量涌现，其火灾载荷大、人员相当密集，一旦发生火灾将会造成恶劣的社会影响，其消防安全性面临着严峻挑战。本文以某典型室内步行商业街为研究对象，设置3个典型火灾场景，运用FDS数值模拟软件定量测试步行街内烟气温度、浓度及能见度变化规律，分析其烟气运动过程，最终总结提出室内步行商业街烟气控制的强化措施和消防安全建议。
1. 引言
随着我国经济发展和城市化程度的不断加深，为了满足人们的生活需要，城市中出现了越来越多的室内商业步行街。其两侧设置不同业态商铺，并与中庭等大空间连接，结构功能复杂、火灾荷载大、人员密集且流动性大，火灾危险性大大增加，一旦发生火灾将会造成严重的人员伤亡和经济财产损失还会带来恶劣的社会影响。统计资料显示，建筑火灾事故死亡人数中，70%以上的死亡是由火灾烟气窒息所致。因此，本文以某典型室内步行商业街为研究对象，设置3个典型火灾场景，运用FDS数值模拟软件定量测试步行街内烟气温度、浓度及能见度变化规律，分析其火灾烟气运动过程，最终总结提出室内步行商业街烟气控制的强化措施和消防安全建议。
2. 步行商业街防火难点
室内商业步行街一般为两层或两层以上通高空间，步行街的建筑格局一般为：首层通道较宽，两侧为商业用房，二层以上中间为通高空间，局部相连，两侧为单面走道和商业用房。建筑物中存放着大量的可燃物，火灾荷载大，火灾事故频发，其防火设计难点主要有：建筑规模大，功能复杂、防火分区要求难落实；交通组织复杂、疏散设计困难；中庭类建筑防火分隔措施难落实；新颖的结构形式和新技术的应用，建筑耐火等级难以保障。而步行商业街的结构特点及防火设计难点导致其烟气蔓延和烟气控制比普通建筑更复杂，因此研究其烟气运动规律，提出烟气控制措施对提高步行商业街消防安全性有着重要意义。
3. 某典型室内步行商业街FDS烟气控制模拟
3.1项目概况及火灾场景选取
本项目用地面积98335.14m2，属一类高层综合楼。建筑类型包括大型商业、写字楼、家庭式办公、公寓式酒店和超高层住宅及部分底商。裙楼为商业综合体，内设商业、餐饮、溜冰场、电影院和美食广场，主楼为写字楼，地下室为商业、餐饮、机动车库、非机动车库和设备用房。为了研究室内步行商业街火灾烟气的运动规律，本文选取了该项目的地上步行街区域进行了烟气模拟，二层平面图见图1。
根据步行街区域火灾发生可能性及其危害性，选取3不同火源位置设置火灾场景，具体设置情况见表1所示，火灾场景示意图见图2，各场景物理模型详见图3所示。
表1设定的火灾场景
编号
火灾场景 火源功率 喷淋方式 排烟方式 机械排烟量
（m?/h）
1 防火单元2-b（商业） t2－快速增长火，
火源功率2.0MW 快速响应喷淋
机械排烟 43200
2 防火单元2-d（商业） t2－快速增长火，
火源功率2.0MW 快速响应喷淋
机械排烟
自然排烟 43200
3 步行街内走道 t2－快速增长火，
火源功率2.0MW 快速响应喷淋
机械排烟
自然排烟 43200
3.2 火灾危险性判据
无数的火灾案例和科研结果表明，影响人员安全疏散的主要因素有烟气层高度，热辐射，烟气毒性，火场能见度等。
根据安全判断目标为ASET>RSET，即人员可用安全疏散时间大于人员必需安全疏散时间(在人员可用安全疏散时间内，人员应该安全撤离)，对于人员可用安全疏散时间，主要通过对烟气层高度、温度、空间能见度、CO浓度等指标随火灾发展的空间、时间变化情况决定；有关这些指标的量化取值情况如下：
针对保证人员安全的防火安全目标，本文提出了以下的性能判据，在人员疏散过程中，在疏散路径上：
1）如果烟层下降到距离人员活动地板高度2.0m以下，空气温度不应超过60℃；
2）距离人员活动地面高度2.0m以下，能见度不小于10.0m。
以上各标准中最先达到危险的时间作为可用的疏散时间。
3.3 模型建立及模拟结果分析
按照上海市工程建设规范《建筑防排烟技术规程》（DGJ 08-88-2006）设有喷淋的商业场所的最大热释速率为3.0MW，设有快速响应喷头的场所折减40%，火源功率为1.8 MW，本次模拟保守考虑火源功率为2.0MW。火源功率增长方式为t2快速增长火。建模时通过启动风机进行机械排烟。模拟时室内的净高度为4.5m，所有门均为开启状态。模型在各安全疏散口Z=2.0m高度处设立监测面，用于监测该处截面温度，能见度的发展变化趋势。火灾场景的物理模型及各场景的温度、能见度临界值截面图见图4~图6所示。
根据对设定的3个火灾场景的计算分析，得出各个火灾场景的可用安全疏散时间(ASET)如表2所示。
表2 各场景可用安全疏散时间
编
号 火灾场景 火源功率 排烟方式 ASET 机械排烟量
（m?/h）
1 防火单元2-b（商业） t2－快速增长火，快速喷头2.0MW 机械排烟 636s 43200
2 防火单元2-c（商业） t2－快速增长火，快速喷头2.0MW 机械排烟+
自然排烟 662s 43200
3 步行街内走道 t2－快速增长火，快速喷头2.0MW 机械排烟+
自然排烟
610s 43200
4 措施及建议
由于步行商业街人员相对密集，流动量大，疏散困难，烟气运动也更为复杂，通过强化措施控制其烟气蔓延速率，将提高其消防安全性能。根据本项目特点和数值模拟计算结果，针对步行商业街烟气控制提出以下强化措施：
（1）
步行商业街火灾控制措施
为降低步行商业街本身的火灾风险，步行商业街装修采用不燃材料；在日常经营中步行商业街应杜绝使用明火，同时建议步行商业街作为禁烟区或单独设置吸烟区，杜绝由于人为原因引起火灾；商业进出货必须经步行商业街中转时，应与营业时间错开。
（2）防排烟控制措施
为了保证人员在步行街区域内不受烟气的侵害，步行街区域周围的防火分区以及与步行街区域相邻的防火单元（无论其面积是否大于100m2）均应设置机械排烟系统，其机械排烟量在规范的基础上增加20%，尽量将烟气控制在防火分区内；室内步行街采用采光顶棚时应设置烟感联动控制的可自动开启的排烟口，并均匀布置，排烟口总面积不应小于步行街首层地面面积的5％；室内步行街采用屋面板时应采用机械排烟系统，两侧商业用房应设置机械排烟系统，步行街餐厅操作间应设置独立的机械排烟系统；楼梯间及前室应设置机械加压送风系统；要求在后期使用过程中，设置了自然排烟和机械排烟的区域应保证自然排烟和机械排烟的各自有效性，防止发生火灾后自然排烟和机械排烟之间产生相互干扰。
（3）
步行商业街防火分隔措施
步行商业街与相邻商业防火分区之间通常采用防火卷帘进行分隔，严格控制火灾和烟气侵入相邻区域内，由此，为人员疏散逃生提供暂时的过渡空间，并为消防扑救力量侦察并展开火情扑救提供暂时安全的场所。要求采用合格的防火卷帘产品，所采用的防火卷帘应提供合格的检测报告给辖区的消防管理部门备案；安装卷帘门的洞口上部不宜设有通风管、水管等，当通风管、水管等必须穿越时应做好防火防烟封堵措施。
（4）
步行商业街电气防火控制及安全疏散措施
室内步行街内所有配电线路应采用阻燃或耐火电缆、电线，确保电气线路安全可靠；供电线和供电电缆，应选用阻燃、低烟、无卤型。消防设备供电干线及分支干线，宜采用矿物绝缘电缆，并进行漏电保护，避免建筑使用年限增加后由于电气线路老化等原因引起火灾的发生；步行商业街是人员疏散主通道，应保证其疏散的有效性，要求其应急照明照度应不低于5LX，在疏散通道的地面上应设能保持视觉连续的疏散指示标志，强化步行商业街疏散指示标志和应急灯配置。
（5）
消防安全管理
在后期使用过程中，应加强步行商业街消防管理，步行街内严禁布置可燃物，并应限制商业活动；组织义务消防队并经常进行消防灭火演练，以保证在消防队到达之前早期投入灭火救援；加强工作人员消防培训，制订应急预案，定期组织疏散演习，以便在发生火灾时可以引导、指挥有关人员快速找到疏散出口并安全疏散。
