摘要：分析某体育建筑场馆间联系平台的消防安全，针对存在的问题提出了相应的消防措施。考虑不同的火源位置、火灾规模、灭火系统及排烟系统有效性设定一系列火灾场景，利用ＦＤＳ对各火灾场景的烟气流动进行数值模拟，分析烟气蔓延过程及其原因，分析消防措施的有效性。结果表明，在采取相应的消防措施后，该体育建筑场馆间的联系平台在火灾条件下可保持安全的疏散环境，可作为人员疏散的临时安全区。
关键词：体育场；体育馆；联系平台；消防安全；亚安全区；建筑防火；数值模拟；安全疏散
中图分类号：Ｘ９１３．４，ＴＵ２４５文献标志码：Ｂ文章编号：１００９－００２９（２０１５）１２－１６１３－０４
１建筑概况
１．１平面布置
某体育建筑主体由体育馆、体育场两部分组成，总用地面积１１０５１４ｍ２，占地面积５０５８６ｍ２，总建筑面积４２７９７ｍ２，其中体育场建筑面积１８４９５ｍ２，体育馆建筑面积２４１６９ｍ２。体育场二层，体育馆二层，局部三层，建筑高度为２４．３０ｍ。体育场分为东、西两处看台，东看台通过架空的二层平台与体育馆相连。１．２主要分析内容因体育馆和体育场东看台通过顶棚和６ｍ标高的联络平台相连，体育场东看台和体育馆应视为一个建筑。体育馆和体育场的人员需要通过联络平台疏散，但联络平台属室内空间，人员需疏散至室外才安全。体育馆内人员疏散距离过长，最大疏散距离为９６ｍ，不能满足ＧＢ５００１６－２０１４《建筑设计防火规范》的要求。主要采取性能化的方法对建筑消防设计方面的问题进行分析。
２解决方案
为解决体育馆内人员安全疏散问题，拟将±０ｍ标高通道和＋６ｍ标高联系平台作为亚安全区。亚安全区是建筑内的临时安全区域，其可在较长的时间内为建筑内的人员提供不受火灾和烟气影响的安全环境，确保人员可安全疏散至室外。为了使±０ｍ标高通道和＋６ｍ标高联系平台能够作为亚安全区，两者需要满足一定的防火要求。（１）通道和＋６ｍ标高平台间的镂空区域应采用耐火极限不低于１．５ｈ的防火玻璃进行分隔；（２）该通道内的装修材料燃烧性能等级应为Ａ级；（３）通道内不应放置任何可燃物；（４）通道应设置消火栓（消防软管卷盘）、应急广播系统和消防专线电话；（５）该通道地面上增设能保持视觉连续的灯光疏散指示标志，指示标志间距不大于３．０ｍ，地面最低照度不应低于５ｌｘ，且连续供电时间不应少于６０ｍｉｎ；（６）该通道两侧的商铺应设火灾自动报警系统、机械排烟系统和自动喷水灭火系统，喷头宜采用快速响应喷头；（７）该通道两侧的商铺面向走道一侧采用玻璃分隔时，应采用耐火极限不低于２ｈ的防火玻璃，并在玻璃分隔处设置特级防火卷帘；（８）其他区域通向该通道的门应采用甲级防火门；（９）该通道内应设机械排烟系统，排烟系统排烟量经计算确定；（１０）＋６ｍ标高平台内的顶棚和侧壁应设电动排烟窗，排烟窗有效排烟面积经计算确定。
３解决方案的可行性分析
３．１火灾场景的选择
３．１．１火源位置
根据分析内容，共设置３个火源位置。火源位置Ａ位于体育场东看台，为看台上的座椅发生火灾，主要考察看台发生火灾时＋６ｍ联系平台自然排烟系统的有效性及火灾烟气对＋６ｍ联系平台的影响。火源位置Ｂ位于＋６ｍ平台左侧商业用房内，为商店内物品发生火灾，主要考察烟气蔓延出商店后对＋６ｍ平台人员疏散的影响及自然排烟系统的有效性。火源位置Ｃ位于０ｍ通道左侧商业用房内，为商店内物品发生火灾，主要考察火灾烟气蔓延出商店后对通道人员疏散的影响及该通道内机械排烟系统的有效性。可燃物为商品。
３．１．２火灾热释放速率
（１）火灾增长系数的确定。工程应用中一般用Ｑ＝αｔ２表示火灾热释放速率。根据火灾增长系数α的值定义了４种标准ｔ２火灾：慢速火、中速火、快速火和超快速火，分别在６００、３００、１５０、７５ｓ时达到１ＭＷ的火灾规模。对于此工程，座椅火灾和商店火灾均参考相关试验资料，火灾增长系数分别取０．０２４４、０．０４６９。
（２）火灾最大热释放速率。火灾能够达到的最大热释放速率一般考虑两种情况：一种是自动喷水灭火系统控制下的火灾热释放速率；另一种是自动灭火系统失效，室内发生轰燃后所能达到的最大热释放速率，或火灾未发生轰燃，而消防队将火灾控制的情况。对于体育场座椅火灾，由于该看台西侧露天，所以看台未设自动灭火系统，分析时主要考虑消防队控火的情况。根据相关资料，将看台火灾最大热释放速率设为８ＭＷ。对于商店火灾，当自动灭火系统有效启动时，认为热释放速率将不再变化，利用相关软件预测自动灭火系统启动时间为１２７ｓ，根据Ｑ＝αｔ２计算的最大热释放速率为１．２ＭＷ。当灭火系统失效时，火灾热释放速率通过托马斯轰燃公式计算。
３．１．３排烟条件
该联系平台南北两端为敞开环境，屋顶设自动排烟窗，初步设定屋顶排烟窗的开口面积为联系平台地面面积的５％。
３．１．４室外环境
联系平台采用自然排烟，易受室外风速影响，模拟时分别考虑室外无风和风速为最大频风向的平均风速。根据气象资料，该地区最大频风向为西北风，平均风速为５．５ｍ／ｓ。
３．１．５火灾场景的选择
具体火灾场景设，其中机械排烟系统考虑了不同的排烟量。
３．２火灾烟气流动数值分析
３．２．１模拟软件
采用ＦＤＳ进行数值分析，所建立的物理模型。经计算，体育场东看台和＋６ｍ平台商铺分别发生火灾时，在不利风向作用下，火源产生的烟气虽然会蔓延扩散至６ｍ平台区域，但自然排烟口开启后，大空间区域有利于热烟气的扩散，火灾产生的热烟气对６ｍ平台区域空间以及体育场观众区的能见度、温度等影响较小。能见度基本保持在２０ｍ以上，温度均在４０℃以下。±０ｍ标高通道区域发生火灾时，火源产生的烟气逐渐蔓延至此通道内，机械排烟系统有效情况下，在模拟时间内，通道内整体的温度上升幅度较小，除火源附近及其上空外，通道内温度基本保持在４０℃以下，能见度基本保持在１５ｍ以上。但因为产烟量大且不能及时排除，烟气影响蔓延范围较大。体育场东看台和＋６ｍ平台商铺发生火灾时，不论灭火系统是否有效，在疏散平台顶部及侧壁自然排烟窗有效开口面积不小于地面面积５％的情况下，自然排烟系统均能有效排除火灾产生的烟气，＋６ｍ平台能够一直维持安全的疏散环境。当室外平均风速为５．３ｍ／ｓ（西北风）时，部分火灾烟气会侵入＋６ｍ标高平台，但由于该平台的通透性，且室外风对烟气的稀释和降温作用，该平台仍能维持安全的疏散环境。±０ｍ标高通道发生火灾，单个系统排烟量担负多个防烟分区，排烟量按最大防烟分区的１２０ｍ３／（ｍ２·ｈ）计算时，在灭火系统和排烟系统有效的情况下，烟气虽然会维持在清晰高度之上，但蔓延范围过大。当排烟系统排烟量按最大防烟分区的１８０ｍ３／（ｍ２·ｈ）计算，在机械排烟系统有效动作的情况下，该通道可在较长的时间内维持安全的疏散环境。
３．３安全疏散判定
针对火灾场景设置了相应的疏散场景。可以看出，在采取此设计方案的情况下，人员可安全疏散。
４讨论
采用性能化设计的方法对某体育场馆的联系通道进行了消防安全分析，分析了在不同火灾规模、不同室外环境、不同排烟量情况下的联系通道的安全特性。在设定火灾场景下，在满足所提的消防要求的情况下，＋６ｍ标高平台及其下部的±０ｍ标高通道在发生火灾时能够保持安全的疏散环境，可作为人员的临时安全区。对于采用自然排烟的建筑，进行性能化分析时考虑外界风速的影响十分重要。外界风有可能促进自然排烟，也有可能阻碍自然排烟，形成烟气倒灌。对于此体育场馆，外界风会使烟气入侵至联系平台，但由于该平台的通透性，进入平台的烟气会从另一侧排出室外，不会对人员疏散造成影响。
参考文献：
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作者：何汶静 单位：天津市消防总队
