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甘肃会展中心建筑群项目（展览中心）人员疏散的性能化分析来源：陇原消防网添加人：admin添加时间：2008-5-2618:07:11甘肃会展中心建筑群项目（展览中心）人员疏散的性能化分析（甘肃省公安消防总队王均亮）内容摘要：建筑物的性能化防火设计是近年来国际火灾安全科学研究中心中发展较快的学科领域。它运用消防安全工程学的原理，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况和建筑的各个不同空间条件、功能条件及其他相关条件，自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施，构成该建筑的总体防火安全设计方案，然后用已开发出的工程学方法，对建筑的火灾风险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑提供最合理的防火保护。本文试图通过对甘肃会展中心建筑群项目（展览中心）人员疏散的性能化分析，为大空间展厅类建筑设计提供一个新的探索方向。关键词：性能化防火设计人员疏散大空间建筑近二十年来，之所以在世界范围内兴起了一场以发展性能为基础的建筑规范的运动，主要是基于三个方面的原因：（1）加快技术革新;（2）节省建筑防火设计和其他方面的投资;（3）促进国际贸易和技术交流，提高本国产品的竞争力。如美国每年在新建和改建建筑上的花费高达700亿美元，其中20%是用在确保建筑消防安全上，不能不说这是一个巨大而缺乏理性的投资，而这在一些还没有实行性能化规范的国家更是司空见惯。另一方面，世界范围内一些发展中国家建筑市场的蓬勃发展也为消防新产品和新技术的开发提供了机遇和动力。为此，英国等国家从20世纪80年代就开始以建筑规范和建筑消防安全为研究对象，对其规范模式和规定内容进行革新和修改，建立性能化规范体系，开发相关的设计指南和评估方法。同样，我国的防火设计规范与目前特殊建筑设计之间的矛盾在上个世纪90年代就已经引起了人们的关注，而最近几年随着我国经济的快速发展以及人们观念的更新，性能化建筑防火设计正引起越来越多人的兴趣和参与。为此，本文试图通过对甘肃会展中心建筑群项目（展览中心）人员疏散的性能化分析，为大空间展厅类建筑的消防设计提供一个新的探索方向。一、基本情况（一）工程概况甘肃会展中心建筑群项目位于兰州市城关区盐场堡中心滩中段。北侧为北滨河路，东西两侧为市政规划路，南临黄河。其展览中心设计1200个国际标准展位及地下配套公共服务设施，主要以满足举办“兰洽会”、“乡洽会”以及同等规模国际、国内综合性展览为主，兼顾其他大、中、小型专业性展览的综合性展览场馆。在非会展期间，用于市民网球、羽毛球、乒乓球等全民健身活动场所。表1展览中心的建筑设计参数表地上建筑面积43732㎡地下建筑面积19920㎡建筑层数地上2层(包括夹层为4层)建筑高度29.5m建筑类别二类（民用公共建筑）建筑防火分类等级二级建筑耐火等级（柱、梁、楼板、楼梯等主要构件的耐火等级均为一级）屋面防水等级Ⅱ级结构类型和结构体系筋混凝土框架结构+钢结构（下部主体结构采用现浇钢筋混凝土框架结构体系；上部屋盖为钢结构）抗震设防烈度8度人防等级甲类核6级（暂分人员隐蔽及物资库两类）地下建筑耐火等级一级地下建筑防水等级二级建筑合理使用年限50年（二）消防设计概况展览中心的总高大于24米，设计按照《高层民用建筑设计防火规范》GB5004516-2005（以下简称《高规》）进行设计。建筑的消防分类为二类，建筑的耐火等级不低于二级，考虑到建筑特殊性，柱、梁、楼板、楼梯等主要构件的耐火等级均为一级。展览中心和其他建筑的间距均大于13米。建筑周边设四周环通消防车道，宽度大于4米，和建筑的距离大于5米，道路的内圈半径大于10米（保证消防车13米的转弯半径），并设大于15×8米的消防登高场地（消防登高场地设在建筑的北面）。建筑总长度234米，按照《高规》4.3.1条的条文解释，展馆建筑四周设置环形消防车道，可不做消防车道穿越。建筑内部展厅按照展厅的划分方式为每层四个，两层共计8个防火分区，每个防火分区面积约3900平方米，前厅分二个防火分区（具体参见防火分区划分图纸）。地下室分7个防火分区。每个防火分区布置不小于2个安全出口。防火墙均采用大于3小时的防火隔墙，或甲级防火门和特级防火卷帘分隔（地下部分采用垂直防火卷帘、展厅间采用侧卷防火卷帘）。所有的管井均分别设置其井壁的耐火极限不低于1.00h的不燃体井壁上的门均采用丙级防火门。展厅内任何一点至最近的疏散出口的直线距离小于30米，地下车库的安全疏散距离小于60米。楼梯均采用防烟楼梯，楼梯间的门均为乙级防火门。窗槛墙、窗间墙的填充材料采用不燃烧材料。当外墙采用耐火极限不低于1.00h的不燃烧体时，其墙内填充材料可采用难燃烧材料。无窗槛墙或窗槛墙高度小于0.80m的建筑幕墙，在每层楼板外沿设置耐火极限不低于1.00h、高度不低于0.80m的不燃烧体裙墙或防火玻璃裙墙。建筑幕墙与每层楼板、隔墙处的缝隙，采用防火封堵材料封堵。屋架钢结构部分均采用耐火时间为2小时防火涂料。本项目的火灾报警及联动控制系统、灭火系统、防排烟系统、消防供电系统、安全疏散口数量、疏散距离等均按照《高规》规定进行严格设计。（三）人员疏散设计存在的不足甘肃会展中心建筑群项目（展览中心）设计方案中以《建筑设计资料集》第四册的规定“按每人15平方米设计”为依据来考虑，并考虑我国会展人数较多，且本建筑为双层会展，所以最终确定的设计方案按每人5平方米来计算。由于展览中心的人数目前没有统一的规范规定，现有设计确定疏散人数的方法的是否合理，需要参考国内外相关规范和标准的相关规定，并结合国内外会展建筑人数的统计数据，进行综合考虑，最终确定本项目会展中心的人数，并进一步确定需要的疏散宽度。由于展厅的东侧为入口大厅，南侧为通廊，一层展厅的东侧和南侧的疏散开口，以及二层展厅由疏散楼梯间疏散至一层的出口不能直接对外，不能满足《高规》的规定，需要依据本项目建筑的特点确定合理的疏散策略。针对以上规范不能涵盖的问题，以下将采用基于目标的性能化设计方法进行分析和论证。（四）性能化设计的基本原理性能化设计是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法，它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途、和内部可燃物等方面的具体情况，由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件，自由选择为达到消防安全目的而应采用的各种防火措施，并将其有机的结合起来，构成该建筑物的总体防火安全设计方案，然后用已开发的工程学方法，对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。图1为性能化消防设计流程图。确定工程位置确定消防安全总体目标确定功能目标确定性能指标设计火灾场景进行实验设计评估实验设计选择最后的方案选择的设计是否满足性能要求性能化设计报告说明、图纸和使用、维护手册消防工程设计简介NoYes校正设计目标图1性能化消防设计流程图二、人员疏散性能化设计要求（一）消防安全目标的确定确定分析对象的防火安全目的和目标要求是进行性能化防火分析的出发点。总的来说，基本的防火安全目标可分为两类：与生命安全直接相关的和与其它安全相关的。前者考虑火灾中各类人员的安全，包括居住者、工作人员、顾客、消防人员等，通常这是大部分建筑物防火安全的主要目标。《SFPE性能化消防分析和设计工程指南》列出了四个互相关连的消防安全总体目标：（附表2影响人员疏散的因素）1、保证大众、建筑使用人员和紧急响应人员的生命安全。减少火灾造成的伤亡，预防不必要的生命损失。2、保护财产。减少火灾对财产和文化资源所造成的损害。保护建筑、建筑内部物品和建筑的历史价值特征不受火灾或来自相邻建筑的火灾的损害，或对自相邻建筑的损害。3、保障运行的持续性。保护组织机构的持续性工作、生产和运行能力。减少火灾所造成的不必要的运行和生意收入方面的损失。4、限制火灾对环境造成的影响。表2影响人员疏散的因素“规格式”规范和性能化方法在设计的时候，虽然设计的方法、步骤等各不相同，其目的都是为了达到相应的消防安全目标。从第三部分中规范不能涵盖的问题来看，主要是涉及到人员生命安全的问题。因此，在本文中性能化设计的消防安全目标为：保证大众、建筑使用人员和紧急响应人员的生命安全。（二）人员荷载的确定由于我国现行《建筑设计防火规范》和《高层建筑设计防火规范》均未对本类建筑使用载荷做相应规定，本文参考了国内其他规范对一些特定场合（如商店建筑）的使用载荷做出的规定，同时参照了国外规范对展览厅的使用载荷的规定，通过分析取较大的人员载荷。另外，并参考国内一些大型展览建筑对参观人数的统计，根据其建筑面积计算出实际的人员载荷，确定所取数据的有效性。以下是一些规范对建筑使用载荷的规定：1、由于国内没有规范对展览厅的载荷做出具体规定，考虑到大多数展览览馆建筑属于人员密集场所，其密集程度与商业建筑内的人员密集有一定的类似，所以在确定人员荷载的时候，参考国内《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）第5.3.17条之5商店的疏散人数应按每层营业厅建筑面积乘以面积折算值和疏散人数换算系数计算。地上商店的面积折算值宜为50%～70%，地下商店的面积折算值不应小于70%。疏散人数的换算系数可按每层营业厅和为顾客服务用房的面积总数乘以换算系数（人/㎡）来确定一、二层换算系数为0.85；现有设计中，各展厅防火分区处于地面一、二层，我们把展览使用面积对应算做营业面积，根据建筑的使用性质，其每个展览厅除楼梯间、办公用房和设备用房和储藏占地约30%之外，均用做展览使用，则其每个展览厅的实际使用面积约为建筑面积的70%。而根据以上规范所述，人员荷载取值为：ρ1=0.85×70%=0.60人/㎡2、美国NFPA101A《建（构）筑物火灾中的生命安全规范》（1995年版）中8-1.7条对展览厅使用荷载的规定：“集中使用的公共场所，如会议室、餐厅、宴会厅、展览室、健身房或休息室：人均净面积1.4㎡。”则本项目内人员荷载为：ρ2=0.71人/㎡3、香港屋宇署《火警逃生途径守则》对展览厅人员载荷的规定：“博物馆、展览厅、展销处及陈列处每人所占平方米以2计”则本项目内人员荷载为：ρ3=1人/2㎡=0.5人/㎡4、日本《避難安全檢證法の解說及び計算例とその解說》中对于展览建筑人员密度的规定：“使用者人数展厅类0.5（人数/㎡）”则有：ρ4=0.5人/㎡5、在参照国内外规范的同时，我们也收集了一些国内展览会的人员荷载数据，根据其建筑面积和总设计人流量，计算得到人员荷载（保守考虑人员进入后将一直处于展厅内，实际情况下，人员不会同时全部处于展厅内，大量人员将在中途离场）：（1）展览名称：第六届中国（北京）国际家具及木工机械展览会展览时间：2003年9月1日至9月4日展览地点：中国国际展览中心展览面积：25000㎡观众总数统计：42000余人次，其中80%为贸易观众得到最大平均人员密度：ρA=42000人/（3天*25000㎡）=0.560人/㎡（2）展览名称：2004年北京国际汽车工业展展览时间：2004年6月9日－16日展览地点：中国国际展览中心-全国农业展览馆展览面积：110000㎡观众总数统计：490000余人次得到最大平均人员密度：ρB=490000人/（8天*110000㎡）=0.557人/㎡（3）展览名称：2003中国（广州）国际专业音响、舞台设备展览会展览时间：2003年8月14-16日展览地点：广州国际会议展览中心展览面积：8000㎡观众总数统计：9846人得到最大平均人员密度：ρC=9846人/（3天*8000㎡）=0.41人/㎡通过以上国内的一些较大型的展览统计可以看出，即使考虑人员进入展厅后一直处于展厅内，展厅内的人员最大密度也仅仅维持在0.5人/㎡左右，从保守角度出发，取较不利的设计参数，设展览类建筑的人员荷载为0.5人/㎡。6、通过分析，以上各国家和地区对展览厅的人员密度均有明确的规定，其中美国NFPA对密度的取值最大为0.71人/㎡，而以上规范在确定密度时，所取面积均为净使用面积，即是扣除了不作为展览功能使用的物业管理用房、设备用房和不用于