張 聰

(武警學(xué)院 研究生隊(duì)，河北 廊坊 065000)

1 建筑改造工程概況

某商業(yè)建筑建設(shè)完工于2008年，改造于2015年，初建進(jìn)行消防設(shè)計(jì)時(shí)使用的是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2006)[1]，改建采用的是現(xiàn)行版本《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014，以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》)[2]。該建筑總建筑面積21 191.2 m2，地上3層，地下1層；建筑高度15.05 m，磚混結(jié)構(gòu)，耐火等級(jí)二級(jí)，屬多層公共建筑。工程設(shè)計(jì)改造范圍重點(diǎn)是對(duì)該商廈建筑室內(nèi)隔墻的改造，建筑功能未改變，只是增設(shè)了大量的隔間隔墻，還改造了消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)。原建筑外部墻體為混凝土墻體和實(shí)體磚墻，改建中，內(nèi)隔墻采用水泥刨花復(fù)合板隔墻，燃燒性能為難燃性，耐火極限為0.75 h。樓梯間墻體的耐火極限不小于2 h，防火墻的耐火極限不小于3 h。防火分區(qū)和中庭均采用耐火極限不低于3 h的特級(jí)防火卷簾分隔和封閉，卷簾在火災(zāi)時(shí)能夠自動(dòng)降落。

改造工程對(duì)整個(gè)建筑和消防設(shè)施都造成了影響，包括功能分區(qū)的合理劃分，消防給水系統(tǒng)和電氣線路的敷設(shè)，防排煙系統(tǒng)、安全疏散設(shè)計(jì)的調(diào)整等。

2 隔墻工程改造對(duì)消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

2.1 建筑消防供水條件概述

該商廈附近有消防水池，設(shè)有消防取水口。消防水源分布在商廈周圍，有4處消防水鶴，一條進(jìn)水管接市政管網(wǎng)，一條進(jìn)水管接消防水池，供給建筑內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的消防用水。商廈室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)管網(wǎng)呈環(huán)狀布置，系統(tǒng)采用臨時(shí)高壓制，平時(shí)管網(wǎng)壓力及火災(zāi)初期消防用水由地下穩(wěn)壓設(shè)備供給，火災(zāi)中后期消防用水由樓內(nèi)消防水池及消火栓給水加壓泵供給。消火栓系統(tǒng)與自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)分開設(shè)置。

2.2 隔墻工程改造對(duì)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的影響

2.2.1 對(duì)消火栓系統(tǒng)用水量的影響

原消火栓系統(tǒng)是按照舊版《建規(guī)》進(jìn)行設(shè)計(jì)的，按照新版《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB 50974—2014，以下簡(jiǎn)稱《水規(guī)》)[3]的規(guī)定，應(yīng)該校核原設(shè)計(jì)，如果新的系統(tǒng)符合要求就可以正常使用，如果不符合要求應(yīng)進(jìn)行整改。

按照舊版《建規(guī)》，室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為10 L·s-1，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為20 L·s-1。新版《水規(guī)》規(guī)定室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量應(yīng)為25 L·s-1，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為25 L·s-1。此商廈室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為25 L·s-1，室外消火栓設(shè)計(jì)流量為30 L·s-1，符合規(guī)范相關(guān)要求。

2.2.2 對(duì)室內(nèi)消火栓平面布置的影響

由于商廈內(nèi)部增設(shè)了建筑隔墻，會(huì)影響室內(nèi)消火栓的平面布置。根據(jù)舊版《水規(guī)》第7.4.2條規(guī)定，計(jì)算室內(nèi)消火栓保護(hù)半徑，見公式(1)：

Rf=Ld+Lk

(1)

式中，Rf是室內(nèi)消火栓保護(hù)半徑，m；Ld是水帶計(jì)算長(zhǎng)度，m；Lk是充實(shí)水柱水平投影長(zhǎng)度，m。其中，Ld=0.9×20=18 m，Lk=10×cos45°=7.07 m。

將Ld=18 m，Lk=7.07 m代入公式(1)中，得室內(nèi)消火栓保護(hù)半徑為25.07 m。以每個(gè)室內(nèi)消火栓為圓心，25.07 m為半徑畫圓，發(fā)現(xiàn)同層平面都能有兩支水槍的兩股充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)，因此商廈內(nèi)的室內(nèi)消火栓布置符合規(guī)范要求。

根據(jù)新版《水規(guī)》第7.4.10條的規(guī)定，消火栓宜按照行走距離計(jì)算其布置間距。假設(shè)火災(zāi)中起火點(diǎn)位于走廊內(nèi)部，經(jīng)過計(jì)算，原設(shè)計(jì)消火栓位置與起火點(diǎn)之間的距離為24.03 m，增加了隔間以后，此距離變?yōu)榱?5. 6m，超出消火栓的保護(hù)半徑。而且由于商鋪中一些貨架等的阻擋，使得消火栓的充實(shí)水柱無法到達(dá)需要滅火的位置，給消防隊(duì)員撲救火災(zāi)造成困難。

2.3 隔墻工程改造對(duì)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)水泵揚(yáng)程以及流量的影響

此建筑危險(xiǎn)等級(jí)為中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)，采用臨時(shí)高壓制濕式系統(tǒng)。平時(shí)管道壓力及火災(zāi)初期消防用水由地下室穩(wěn)壓設(shè)備供給，火災(zāi)中后期消防用水由本樓內(nèi)消防水池及自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)給水加壓泵供給，防護(hù)面積18 572.2 m2。根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014—2001，2005年版，以下簡(jiǎn)稱《噴規(guī)》)[4]，由公式(2)～(4)，可得到每只噴頭的流量、保護(hù)面積，設(shè)計(jì)作用面積內(nèi)的噴頭數(shù)。

(2)

(3)

Qs=(1.15～1.30)Qj

(4)

此商廈為中危險(xiǎn)級(jí)Ⅱ級(jí)場(chǎng)所[4]，最不利點(diǎn)噴頭壓力P為0.1 MPa，噴頭的噴水強(qiáng)度qu取8 L·min-1·m-2，噴頭的作用面積A應(yīng)取160 m2，K是標(biāo)準(zhǔn)閉式噴頭的流量系數(shù)，取80。將P=0.1，K=80，qu=8，A=160代入公式(2)～(4)，得Qj=21.33 L·s-1，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)秒流量Qs為27.73 L·s-1。

由商廈內(nèi)各個(gè)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的管段直徑、計(jì)算長(zhǎng)度，分別計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)流量、水頭損失值，得出管段的總水頭損失。按照《噴規(guī)》第9.2.4節(jié)中的計(jì)算公式，得出水泵節(jié)點(diǎn)水壓為0.615 66 MPa，管段流量為40.310 6 L·s-1。

由上述計(jì)算結(jié)果可知，此商廈內(nèi)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)水泵的計(jì)算揚(yáng)程應(yīng)為0.615 66 MPa，流量應(yīng)為40.310 6 L·s-1。商廈實(shí)際配有兩臺(tái)XBD10/30-100DL型號(hào)的水泵，流量Q為30 L·s-1，揚(yáng)程H為1.00 MPa，一用一備，水壓能滿足要求，但是流量不能滿足要求，應(yīng)該換用流量較大的水泵。

2.4 隔墻工程改造對(duì)消防儲(chǔ)水設(shè)施的影響

2.4.1 消防水箱容積的調(diào)整

消防水箱的有效容積應(yīng)滿足10 min內(nèi)火災(zāi)初期的消防用水量。此商廈室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)流量為25 L·s-1，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)計(jì)算秒流量為27.73 L·s-1，室內(nèi)總消防用水量為52.73 L·s-1，經(jīng)過計(jì)算，消防水箱容積至少應(yīng)為31.638 m3。根據(jù)舊版《建規(guī)》第8.6.3條的規(guī)定，水箱容積18 m3；根據(jù)2014版《水規(guī)》第5.2.1條的規(guī)定，商店建筑消防水箱容積不應(yīng)小于36 m3。此建筑內(nèi)部現(xiàn)有消防水箱的容積為50 m3，滿足規(guī)范要求，無需進(jìn)行調(diào)整。

2.4.2 對(duì)消防水池容積造成的影響

消防水池的有效容積計(jì)算公式為：

(5)

式中，V是消防水池容積，m3；qi是第i種滅火設(shè)備設(shè)計(jì)流量，L·s-1；ti是第i種滅火設(shè)備火災(zāi)延續(xù)時(shí)間，h；qb是室外消防管網(wǎng)補(bǔ)水流量，L·s-1；tij是ti中的最大者，h；D是市政管網(wǎng)折算直徑，取100 mm；v是管網(wǎng)內(nèi)水的當(dāng)量流速，環(huán)狀管網(wǎng)取1.5 m·s-1。

按照新版《水規(guī)》，將q1=25 L·s-1，t1=2 h，q2=27.73 L·s-1，t2=1 h，qb=7.5 L·s-1，tij=2 h代入計(jì)算公式(5)，得V=225.828 m3。此建筑有消防水池1個(gè)，儲(chǔ)水量90 t，容積不能滿足要求，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，擴(kuò)大消防水池的容積。

3 隔墻工程改造對(duì)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的影響

該建筑的走廊、商場(chǎng)、中庭均設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，剪刀樓梯間和前室采用可開啟外窗進(jìn)行排煙。中庭長(zhǎng)12 m，寬7.8 m，高14.4 m，有1臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，排煙量為12 000 m3·h-1，體積V=1 347.84 m3<17 000 m3，中庭排煙量按照換氣次數(shù)法[5]計(jì)算，即中庭的排煙量為Q為8 087.04 m3，排煙風(fēng)機(jī)合格。

商場(chǎng)共設(shè)置8臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)，每臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)均負(fù)責(zé)兩個(gè)以上防煙分區(qū)的排煙，其中每臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)的所有樓層中最大防煙分區(qū)地板面積為F，商場(chǎng)部分的排煙量按照單位面積法計(jì)算，所以單臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)的最小排煙量應(yīng)為Q=120F。1臺(tái)12 000 m3·h-1的排煙風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)中庭排煙，排煙量8 087.04 m3·h-1。其余4臺(tái)30 000 m3·h-1的排煙風(fēng)機(jī)和3臺(tái)25 000 m3·h-1的排煙風(fēng)機(jī)，負(fù)責(zé)除中庭以外區(qū)域的排煙。兩種型號(hào)排煙風(fēng)機(jī)負(fù)擔(dān)的防煙分區(qū)中，最大的防煙分區(qū)面積分別為232.47 m2和252.72m2，經(jīng)過計(jì)算，最小排煙量分別為Q1=30 326.4 m3·h-1和Q2=27 896.4 m3·h-1。因此原設(shè)計(jì)系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)的排煙量不合格。

改建前，建筑是一個(gè)敞開平面，煙道和防煙分區(qū)都正常布置。改建后增設(shè)了隔墻，拆除了擋煙垂壁，所有商鋪內(nèi)都沒有防煙分區(qū)的控制，所有隔墻內(nèi)的隔間均無法進(jìn)行正常排煙。走廊上的擋煙垂壁也被破壞，造成整個(gè)防煙分區(qū)破壞，不符合規(guī)范要求。建議做成不到頂隔斷，留出頂部?jī)?chǔ)煙空間。

改建后，此建筑內(nèi)部4部剪刀樓梯間總開窗面積為6 m2，每層剪刀樓梯間的兩個(gè)前室開窗面積均為2 m2，即每層剪刀樓梯間前室開窗總面積為4 m2，符合防排煙工程設(shè)計(jì)[5]的要求和規(guī)定。所以剪刀樓梯間及其前室的防排煙設(shè)計(jì)合格。

4 建筑隔墻工程對(duì)安全疏散設(shè)計(jì)的影響

4.1 隔墻工程改造后的疏散距離變化

建筑工程裝修改造增設(shè)了隔墻，增加隔墻之后會(huì)影響安全疏散距離，而且增加了隔墻，疏散路徑也會(huì)變化，不可能繼續(xù)走直線到達(dá)，增加了疏散路徑的復(fù)雜性和疏散難度，需要重新進(jìn)行安全疏散的分析和計(jì)算。根據(jù)建筑平面最不利點(diǎn)布置情況，選取最不利點(diǎn)A進(jìn)行校核。疏散路徑由原來的A-B變?yōu)锳'-B'-C'，具體見圖1。

圖1 改造后的疏散路徑變化

此商廈原來是按照舊版《建規(guī)》設(shè)計(jì)的，整體是一個(gè)平面，建筑內(nèi)部沒有遮擋，其最不利點(diǎn)到安全出口的最近距離計(jì)算數(shù)據(jù)，地下一層、三層為23.3 m，一層、二層均為27.8 m。改建后地下一層和三層最不利點(diǎn)到安全出口的最近疏散距離變?yōu)?2.3 m，一層、二層變?yōu)?8.5 m，疏散距離均大于增加隔墻之前，而且增加了隔墻形成了袋形走道。根據(jù)新版《建規(guī)》第5.5.17條的規(guī)定，此情況的最大疏散距離不能超過37.5 m，因此一層、二層疏散距離不符合規(guī)范規(guī)定，應(yīng)該重新設(shè)置疏散樓梯和安全出口的位置。

4.2 隔墻工程改造中疏散走道寬度的變化

該商廈改造后隔間與隔間之間加設(shè)了走道，需要重新計(jì)算疏散走廊的寬度，應(yīng)考慮有從新走道里進(jìn)行疏散的人數(shù)，即應(yīng)按照疏散走道的總寬度=營(yíng)業(yè)廳面積×人員密度×百人寬度指標(biāo)/100進(jìn)行計(jì)算，則地下一層應(yīng)為15.93 m，一層應(yīng)為13.92 m，二層應(yīng)為13.87 m，三層應(yīng)為15.39 m。此商廈內(nèi)5條主通道的總寬度為15 m。地下一層、三層的5條主通道總寬度不能滿足人員疏散的要求[6]，火災(zāi)時(shí)會(huì)對(duì)人員疏散造成影響。因此應(yīng)該重新確定地下一層、三層商鋪內(nèi)走道的寬度布置。

隔間中的人員在疏散時(shí)要經(jīng)過次通道，因此應(yīng)對(duì)次通道寬度進(jìn)行校核。次通道寬度應(yīng)按照疏散走道寬度=(總?cè)藬?shù)/隔間總數(shù))×一條次通道隔間數(shù)×百人寬度指標(biāo)/100進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算，地下一層為1.25 m，一層為1.69 m，二層為1.67 m，三層為1.30 m。每條次通道的實(shí)際寬度為1.50 m，一層和二層的次通道寬度小于計(jì)算值，不滿足人員疏散要求，導(dǎo)致人員疏散不暢通，火災(zāi)時(shí)容易發(fā)生危險(xiǎn)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

4.3 對(duì)疏散指示和引導(dǎo)造成的影響

由于隔墻的分隔形成縱橫交錯(cuò)的走道，縱橫交錯(cuò)的走道非常復(fù)雜，而且遮擋了視線[7]，人員尋找樓梯難度增加，增加了人員疏散的難度、復(fù)雜性。所以應(yīng)該加強(qiáng)壁面和地面引導(dǎo)，也就是增設(shè)發(fā)光的疏散指示標(biāo)志并增加人員引導(dǎo)。

5 工程中存在的問題以及對(duì)策措施

5.1 工程改造產(chǎn)生的問題

由上述分析計(jì)算可以看出，工程改造產(chǎn)生了以下問題：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的保護(hù)半徑不能完全覆蓋被保護(hù)區(qū)域；消防水泵供水流量不足；消防水池容積不足；排煙風(fēng)機(jī)排煙量不足；造成原有建筑物的防排煙系統(tǒng)失效；增設(shè)隔墻造成疏散主通道和次通道的疏散寬度不足；增設(shè)隔墻造成疏散距離超標(biāo)；隔墻會(huì)遮擋疏散視線，改變疏散路徑，增加疏散復(fù)雜性。

5.2 解決對(duì)策

為解決上述問題，可采取如下措施：一是應(yīng)合理設(shè)置隔墻和貨架的位置，并適當(dāng)增加室內(nèi)消火栓的數(shù)量；二是應(yīng)使用大流量的消防水泵，同時(shí)換用大管徑的消防給水管道來增加供水流量；三是應(yīng)換用容積較大的消防水池；四是應(yīng)增加排煙管道的管徑和排煙風(fēng)機(jī)的排煙量；五是應(yīng)該將隔墻做成不到頂形式，留出頂部?jī)?chǔ)煙空間；六是應(yīng)該增加疏散走道寬度，合理設(shè)置隔墻位置，在每層墻壁上懸掛樓層安全疏散路徑示意圖；七是應(yīng)合理布置疏散樓梯和安全出口的位置；八是應(yīng)該增加地面、壁面引導(dǎo)，增設(shè)發(fā)光的地面指示標(biāo)志。

[1] 中華人民共和國(guó)公安部.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范:GB 50016—2006[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2006.

[2] 中華人民共和國(guó)公安部.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范:GB 50016—2014[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2015.

[3] 中國(guó)中元國(guó)際工程公司.消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范:GB 50974—2014[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2014.

[4] 中華人民共和國(guó)公安部.自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范(2005年版):GB 50084—2001[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2005.

[5] 徐志勝,姜學(xué)鵬.防排煙工程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

[6] 王群,王江川.障礙墻對(duì)人員疏散影響的數(shù)值模擬研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù),2014,10(1):54-56.

[7] 周妍靜,李煉,周德闖,等.購物廣場(chǎng)內(nèi)部布局對(duì)人員疏散的影響[J].消防科學(xué)與技術(shù),2017,36(3):327-329.