宋明林

摘要：本文对大空间公共建筑防火分区的相关内容展开探讨，从大空间公共建筑的火灾特征出发，分析了大空间公共建筑防火分区设计模式，进而从建立模型、火焰的直接热辐射以及热烟气的热辐射等几方面对相关设计流程加以阐述。

关键词：大空间公共建筑;防火分区;防火隔离带

中图分类号：TU242       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2021）06-0097-02

一、大空间公共建筑的火灾特征

（一）防火分隔困难

设置防火防烟分区是当前建筑设计过程中最为常见的防火措施之一，然而在大空间的建筑内，其内部特殊的建筑构造以及相应的生产工艺都大大提升了进行防火分区的难度，尤其是在一些工业厂房当中，难以使用防火墙等设施完成防火分隔。

（二）无法及时探测火源

现阶段普通的建筑物是借助安装于顶棚上的火灾探测器通过对烟雾与温度的识别来完成火灾的探测工作。然而很多大空间公共建筑的高度超过了感应的识别高度，因此这类探测器在相关建筑中并不适用。与此同时，大空间公共建筑的顶部往往会形成具有一定厚度的热空气层，进而对火灾探测器的正常工作造成阻碍。

（三）喷水灭火器效果较差

普通洒水喷头的工作原理是当顶棚附近的温度达到相应的标准之后，喷头才会开始洒水;同时，如果在大空间公共建筑中使用普通喷头，其水滴下落的高度将会大大增加，进而会导致还没到灭火范围，水滴就失去了其相应的灭火作用。

（四）人员疏散困难

通常情况下，大空间公共建筑可以容纳大量的人，且人与人之间的密度也相对集中，往往人们来到相关场所都是出于自发性，这也对人员的组织疏散造成了较大的困难。一旦在大空间建筑中发生火灾，如何在短时间内完成人员撤离是相关设计人员需要思考的首要问题。

二、大空间公共建筑防火分区设计模式

（一）防火墙

防火墙能够对水平防火分区进行有效地分隔，避免火势在同一层迅速蔓延，它能够对防火分区进行科学规划。所以在结构中它应该具备耐火性、严密性和分割性的特征。根据消防的相关规定，在防火分区应该设置防火墙进行阻隔，它主要功能就是进行分隔操作。防火墙应该堆砌在屋面基层的底部，不能高出屋面。它距离天窗的水平面距离应该大于4m，这样如果天窗的端面为燃烧体，防火墙就能避免火势的进一步蔓延。如果大空间建筑物的外墙起火时，防火墙应该高于不易燃烧墙体表面40cm，与防火墙距离较近的门窗之间的距离不能低于2m[1]。

（二）防火卷帘

在对大空间公共建筑防火分区进行分隔时，如果只是应用防火墙将无法对火势进行有效控制。因为需要在防火墙的上端设置较大的开口，又不能设置防火门。所以，这时可以使用防火卷帘代替防火墙。防火卷帘的设计标准为：第一，除了中庭的区域外，防火分隔部分的宽度应该控制在30m以内，而防火卷帘的宽度要控制在10m之内，这样利于人群进行快速疏散，降低踩踏事件发生的几率。第二，如果防火分隔的部分的宽度超过30m时，防火卷帘的宽度应为防火分隔的30%。现阶段，防火卷帘得到广泛地应用。但是如果需要分隔部分的高度或者宽度较大，防火卷帘的应用价值就会降低，无法对顶部进行有效地分隔。

（三）防火水幕

应该设置三排喷头，防火水幕带的铺设长度不能低于7m，供水的强度应该控制在2.5L/s.m，持续性喷水时间不能低于180min。在防火水幕的上部不能放置易燃物品。一般情况下，自动扶梯、防火墙和开放性楼梯的上部都应该设置防火水幕进行分隔处理。这样能够有效阻隔火势的进一步蔓延，为人们提供充足的撤离时间。

（四）防火隔离带

使用防火隔离带对距离空间进行有效地划分，从而实现对防火区的有效分隔。主要的操作模式为，在建筑中划分出一个区域，在这个建筑区域内所有的装饰构件和建筑材料都使用不可燃的材料，堆放的材料也是不可燃的物品。同时在两旁设置隔离烟雾、自动喷水的装置。防火隔离带运行的基本原则为，阻止可燃物的进一步燃烧，降低一侧燃烧火源对另外一侧的热辐射，导致另外一侧可燃物获得的热量不足以支持它继续燃烧。防火隔离带能够在那些不适合设置防火墙、防火卷帘、防火水幕的区域进行设置。在应用防火隔离带时，一定要保障它具有一定的宽度，并且隔离带附近不能存在易燃物品。

（五）自动报警和喷水系统

一般情况下，应该在大空间公共建筑中设置非接触式的火灾探测设备，主要采用射频式或图像式的探测模式，一旦空气中的温度系数超过限定的范围就会自动进行报警。自动喷水系统的喷头采用大滴水快速喷射的模式，也可以远程喷射水炮，這样能够有效地控制火势，从而实现灭火的目的。

（六）构建火灾场景模型

第一，要对不同区域的火灾特征进行判定。因为类型不同，其燃烧的速度、释放的热能、持续的时间就存在较大的差异。第二，应该对火灾的负载量、可燃物的属性以及助燃因素进行全面探究。在大空间公共建筑内应该探究风的流速和可燃物的分布情况[2]。第三，对火灾的情况进行模拟。这样就能获取火灾的热量数据和具体的时长，从而能对整个大空间公共建筑的耐火性进行评估，明确防火分区和安全疏散的优化措施。要对防火分区的设计进行多次的检验和修正，确保其符合阻隔火势的要求，提升设计的安全性。

三、大空间公共建筑防火隔离带设计

在设计防火隔离带时应该对火灾的荷载量、消防设施的数量和分布情况、大空间公共建筑的结构分布以及人员疏散要求进行全面考虑，明确防火隔离带的宽度，充分发挥它的隔离作用，确保一侧着火之后不会因为温度过高导致另一侧的可燃物燃烧。防火隔离带一侧燃烧之后会对另外一侧造成热辐射影响。热辐射主要包括火焰对目标可燃物的直接热辐射和热烟气对可燃物的热辐射[3]。

（一）建立模型

例如可燃物A区域发生火灾，则在它附近的可燃物B区域所受到的热辐射作用主要来自于可燃物A区域的火焰和热烟气的热辐射。由此可知当可燃物A区域发生火灾时，可燃物B区域接收到的总体热辐射为q。其中火焰热辐射为qf、热烟气热辐射为qs。

（二）火焰对目标可燃物的直接热辐射

火源的火焰锋面在物体上呈现不规则的形态，不能使用传统的公式计算具体的热辐射量。在消防安全工程中把具有热辐射发散作用的点称为点火源。这样能提升热辐射计算的效果，保障结果的精准性。点火源的热辐射由火源的中心位置释放出来，热辐射量和火源的水平距离有着密切的关系。火焰释放热的速率与可燃物接受热辐射量之间的关系为：

其中Q主要指火焰释放热量的速率，R指的是两者之间的距离参数，即防火隔离带的宽度。

（三）热烟气对可燃物的热辐射

当大空间公共建筑发生火灾之后，建筑的顶棚下部将会形成一个较厚的热气层。当火势的进一步扩大，烟气层的厚度会逐渐地增加，温度处于持续增加的状态。高温度的热烟气具有较强的辐射能力，能对可燃物质进行热辐射。物体的一般热辐射为：

其中ε为热烟气层发射热辐射的频率，一般情况下取值为1。绝对温度T的标准单位是开尔文，ε为黑体的辐射系数。σ称为斯特藩-玻尔兹曼常数或斯特藩常量，它不是一个基本的物理常数，它的大概数值为5.6697×10-8W/m^2·k^4。

热烟气对可燃物的热辐射公式为：

其中Fs主要指烟气层的辐射角系数。把可燃物作为原点坐标，按照烟气层的长和宽这两个方向设置坐标。就能判断出可燃物在不同长、宽烟气层辐射角系数。

（四）临界辐射通量的安全判定

当可燃物接受的火焰和热烟气的热辐射量总值高于可燃物表面的最小辐射通量时，物体就会被引燃。易引燃物，比如报纸、棉花、木材等，它们的临界辐射通量为10kW·m2;一般易燃物，比如装潢家居用品、装饰材料、部分塑料制品等，它们的临界辐射通量为20kW·m2;难引燃物品，比如厚度超过25mm的木材、墙体等，它们的临界辐射通量为40kW·m2。

（五）防火隔离带宽度

防火隔离带需要满足的临界条件的公式为：

在知道大空间公共建筑内部结构性质、空间分布、火源情况和可燃物的性质后，就能根据上面的公式算出防火隔离带的最小宽度值。

四、案例探究

某个大型超市发生火灾，它的长度为50m、宽度为20m、高度为10m，在自动喷水器失灵的情况下，火灾的最大功率为25MW。在其他防火分区设计无法实施的情况下，需要设置防火隔离带。为了避免火势的进一步蔓延，要保障防火隔离带宽度的合理性。通过计算可知，火焰对目标可燃物的直接热辐射为：

对烟气层进行测温可知，它的最大值Ts为224.15℃。此外因为空间位置的原因，本次Fs设置为0.24。那么热烟气对可燃物的热辐射为：

所以，可燃物接受的火焰和热烟气的热辐射量总值为：

通过对临界辐射通量进行判断，得出防火隔离带宽度为8.5m。为了提升隔离的效果，应该再乘以1.2倍的安全系数，那么防火隔离带的宽度为10.2m。

五、结语

综上所述，大空间公共建筑防火分区与隔离带设计对提升建设的防火安全性能起到了至关重要的作用，因此應不断提升对相关设计工作的重视程度。在实际开展设计的过程中，应针对建筑功能、人员疏散、消防设施等多方面展开计算，同时将相应的计算模型引入其中，进而最大限度地提升防火分区与隔离带在设计与使用过程的有效性。同时，还应加入自动灭火系统等设施，为提升建筑的防火性能奠定基础。

参考文献：

[1]施旭梅.从防火功能角度浅议超高层建筑结构设计——以广西南宁为例[J].科技资讯，2018，16（35）：77+79.

[2]杨启，秦煜粟.浅析高层公共建筑的防火设计——以“中国进出口银行福建省分行办公楼”为例[J].居舍，2018（19）：106-108.

[3]刘燕.大型公共建筑防火安全疏散设计[J].门窗，2018（01）：144.