大型商业建筑安全疏散的设计与管理探讨

现有大型商业建筑具有内部空间大、人员密集、易燃可燃商品多、燃烧产物毒性大等特点，是火灾多发性场所，容易造成群死群伤的恶性事故。因此，认真研究大型商业建筑的安全疏散问题，加强防火管理，保证人员的生命安全已势在必行。
1、大型商业建筑火灾危险性
1.1  商业建筑的火灾实例
据统计，我国商业建筑的火灾损失约占火灾损失总数的百分之二十左右，国内外大量的火灾案例也说明，商业建筑的安全疏散问题突出，常常造成重大的人员伤亡事故。例如：
1972年，日本千日百货大楼，由3楼电气设备引发火灾，火焰和烟气顺着自动扶梯向上蔓延，浓烟滚滚笼罩着整个大楼。当时7楼值班人员没能及时打开安全门，加上疏散指挥不当，不少人在烟与热气的逼迫下跳楼身亡。7楼通向避难楼梯的门全部关闭上锁，商场内虽然设置了救生袋，但顾客不会使用，未能发挥作用。这次火灾死亡118人，受伤82人。
1997年，江西省洪客隆商场火灾，该商场由影院改建而成，结构复杂，疏散通道狭窄，又无防火分区，留下了火险隐患。火灾直接经济损失1748余万元。
2000年，洛阳东都商厦火灾，火是由电焊时产生的火花点燃可燃物引发，烟气不断从地下层向上蔓延，楼梯灌满烟雾，疏散门一直上锁，后被消防人员掐断锁头后，才将疏散通道打开，营救被困人员。这次火灾共疏散人员106人，但仍有309人在火海中丧生。
2005年12月18日，湖南省娄底市新化县国商大厦，由于在人员密集、物资集中的闹市区经营烟花爆竹，市政给水不能满足消防用水要求，员工不懂消防安全知识，因烟花爆竹引发火灾后，导致4人死亡，2人受伤，直接财产损失293.1万元。
2006年6月5日，安徽省滁州市天长市天正购物广场因电气线路短路引发火灾，直接财产损失1702.9万元。主要教训是：该单位私自改变建筑设计，擅自将消防通道改建为商业用房，使用易燃泡沫材料采钢板，消防控制室无人值班，固定消防设施没有发挥应有作用等。
事实告诉我们，安全疏散不符合要求，是造成商业建筑火灾人员伤亡的主要原因，因此，加强商业建筑的防火安全工作势在必行。
1.2  大型商业建筑的特点
1.2.1  建筑规模大、空间大
据统计，有些商业建筑单层面积达5000 m2—10000 m2，总建筑面积达5万平方米，甚至10万平方米以上。如：哈尔滨市火车站站前地下商场达5万平方米，西安大庆路华润万家超市达4.2万平方米，西安万达广场（原西安市李家村服装城）17万平方米。有些大型商业建筑属于大空间商业建筑。
1.2.2  耐火等级低
有些大型大空间商业建筑，属钢网架结构，有些为其它用途的建筑改建而成，耐火等级较低，火灾中倒塌的危险性加大。
1.2.3  货架、立柱林立
由于货架多，建筑立柱多，疏散标志相对不足，顾客在内易迷失方向，很难确认安全出口，易造成人员伤亡事故。
1.2.4  人流、货流集中
由于人员密集，货流集中，安全出口数量和宽度相对不足，疏散距离远，而大型商场每天人流量达万人次以上，节假日高达数万人次，由于购物人数多，不断购物上货，货流加快。但是，由于设计原因，安全疏散出口数量、宽度和设置往往达不到规范要求。
1.2.5  室内可燃装修多
室内可燃装修较多，室内外可燃广告多，增加火灾荷载，遮挡了疏散视线，增加了火灾危险性。
1.3  大型商业建筑火灾特点
1.3.1  火灾蔓延途径多，燃烧猛烈
商场内经营大量服装、针织品、鞋帽、玩具、文具、纸张、布匹、家具、电器等可燃商品，有些甚至违法经营易燃易爆商品；营业场所的柜台货架下还储存不少商品，形成无数的小仓库，而且组柜相连，货架相靠。但是，未被封闭的楼梯间，自动扶梯、电梯井、管道井，排气道等都会成为火灾蔓延的途径，大空间建筑缺乏应有防火防烟分区，一旦发生火灾，会迅速蔓延，猛烈燃烧，使火灾波及整个建筑，严重威胁着人们的生命和财产安全
1.3.2  高分子化合物多，燃烧产物毒性大
高分子化合物包括塑料、合成橡胶、合成纤维及其制品，商场中的塑料产品、化纤产品、电视机、电冰箱、洗衣机的外壳，电器产品中的绝缘材料，插头、插座，天花板、墙壁，广告橱窗内的装饰材料大多数属高分子化合物，这些高分子化合物在热解、燃烧中会产生大量的有毒气体，使人中毒身亡。
1.3.3  疏散困难，容易造成群死群伤恶性事故
对于多层及高层的商业建筑来说，由于层数多，垂直距离大，人员密集，需要的疏散时间较长，火灾发生时，人们往往惊慌失措，辨不清逃生方向，极易造成混乱局面，在疏散过程中难免会发生挤死甚至摔死的现象。对于大空间商业建筑，疏散距离远，出口相对不足。同时，火场上的火焰和烟气会严重危协人的生命安全，更增加了疏散的难度。
1.3.4  火灾蔓延快，扑救困难
有些大型商场在高层建筑内，有些属大空间建筑，由于可燃物多，蔓延途径多，燃烧猛烈，燃烧产物毒性大，蔓延快，火灾用水量大，扑救相对困难。
2、大型商业建筑安全疏散存在的主要问题
笔者根据多年从事建筑防火审核、验收和监督检查工作的实践，认为大型商业建筑在安全疏散方面主要存在以下问题。
（1）在总平面布局时，有些大型单层、多层商场、高层商业建筑未设环形消防车通道和人员疏散集结的广场；有些高层建筑未留登高面或登高面达不到要求，不利于安全疏散和外部救人及灭火。
（2）有些商场设置了中厅或天井，但未采取防火防烟措施，破坏了防火防烟分区，严重影响了安全疏散。
（3）建筑采用敞开式楼梯间，自动扶梯四周未采取防火分隔措施，各种竖井未采取封堵措施，使烟火窜入，造成蔓延，给人员疏散造成困难。
（4）若干单体建筑之间通过连廊连接，但未采取防火分隔措施，有的连廊甚至经营可燃商品，增加火灾危险性和疏散的难度。
（5）疏散出口的数量、宽度严重不足，有些疏散楼梯在一楼不能直通室外。
（6）未按规定设置防烟楼梯间和封闭楼梯间，或设置不合理，达不到防火防烟要求；有些前室占用、经营商品；有些疏散楼梯堆放杂物或被占用、封堵。
（7）由于建筑规模大、空间大，疏散直线距离往往超过30米，其折线距离大大超过30米。
（8）疏散指示标志少，或设置错误，不能正确引导人员疏散；未设应急照明或应急照明数量、照度达不到要求。
（9）有些商业建筑安全出口设置卷帘、转门等，有的封堵或上锁；有的走道或出口设置踏步、门槛、管道等突出物，影响安全疏散。
（10）有些商场未按规定设置自动报警、自动灭火、防排烟、应急广播、联动控制等系统；或上述系统在设计上达不到规范要求；有些不加强维护管理，无人值班，使消防系统带病运行或处于瘫痪状态，发生火灾时，严重影响安全疏散。
（11）有些大型商场采用易燃可燃装修，有些室内外广告采用可燃材料制作，乱拉电线、设置灯光照明，增加了火灾危险性和疏散难度等等。
3、国内外安全疏散设计方法
3.1  日本的安全疏散设计方法
日本目前采用的安全疏散设计方法是：在设计的建筑物中设定起火场所、疏散通道和避难场所，求出疏散行动所需的时间，然后根据建筑物的情况对火灾的烟气流动进行火灾模拟，输出烟层厚度、烟层和空气层的温度、辐射热和墙体的温度随时间变化情况。最后根据计算出的人员疏散所需要的时间，对照火灾模拟所预测的火灾状况，判断可否安全疏散。在该方法中假设人员都井井有条地按疏散人员设计的路线疏散，并将具有防火和防烟功能的相邻防火分区（包括楼梯间）作为避难场所，只要人员到达这一避难场所，即判断为疏散结束。
3.2  美国安全疏散设计方法
美国一直非常重视通过计算机模拟的方法来研究火灾疏散问题，强调对建筑物中人员有效疏散时间的确定。另外，还可以用疏散演习的方法来研究人员的疏散时间，但由于在实际演习中，人员在没有心理压力的情况下进行的，从而不会出现真正火灾发生时的惊慌情况，同时也没有考虑到烟与热对人的心理影响，因此，这种方法也不能有效地实现对人员疏散时间的预测。美国已经提出了利用可变因子来调节各标准的方法，从而使人的因素得以体现。这种方法所用的条件为：从第一构件燃烧到人员达到安全地带所需的时间必须小于出口处不能支撑住火灾的侵袭所需的时间，可用如下关系式来表达。
ΦE＜rH
其中，E——人员疏散到安全地带所需的时间；
H——火灾危险条件到来所需的时间；
Φ——与到达出口所需时间有关的不确定因素；
R——与到达危险条件所需时间有关的不确定因素。
这个关系式还可以更深入地考虑，例如，人的行为因素变量可能影响人到达出口处的时间E。人的行为因素变量包括：火灾探测器响起所需的时间，人员意识到火灾危险所需的时间，人员决定开始疏散所需的时间。类似的，也应考虑到一些因素对于火灾危险条件到来所需的时间H的影响，包括到达给定的表面温度所需的时间，到达给定的热辐射所需的时间，到达给定的能见度所需的时间，到达给定的毒气浓度所需的时间。
从美国与日本的火灾安全疏散研究的方法来看，二者都是以火灾时人员的疏散时间小于火灾到达危险状态所需的时间来衡量建筑物内人员疏散是否安全。日本所用的方法是根据火灾烟气的模拟来考虑人员疏散时所需的时间是否小于危险状况到来的时间，在设计中假设火警响起时，所有人都听到了警报，而没有考虑到人对警报所产生的反应意识所用的时间；而且在一听到警报后所有人均开始疏散，没有考虑其它因素引起的时间延迟的影响。而美国所用的方法正逐渐把人的因素作为一个影响疏散的重要因素来考虑，并逐渐将这一概念引入到火灾安全疏散的研究中去。
目前，我国关于火灾疏散的研究，是根据火灾模拟的结果，通过计算人员疏散所需的时间是否小于设定危险条件到来所需时间来判断人员的疏散是否安全。
4、大型商业建筑安全疏散对策
针对大型商场建筑的火灾特点和安全疏散设计及管理中经常出现的问题，参考国内外商业建筑安全疏散设计、管理经验。笔者认为应采取以下对策：
4.1  消防车通道和登高面的确定
大型商业建筑周围应设环形消防车通道，或回车场地及人员疏散后集结的广场，并与城市道路有良好的连接。高层商业建筑应按规定留出足够的消防车登高面，并在登高面一侧最少留出不少于13m的距离，并符合登高车停靠要求，以满足疏散抢救人员和扑救火灾之用。对于单层大型商场，层高在6米左右，建筑物每边长超过100米时，应考虑设置穿越商场中部的直线消防车通道兼作人员疏散通道，在上方设置必要的自动喷水系统。
4.2  安全疏散允许时间的确定
安全疏散允许时间，是指建筑物发生火灾时，人员离开着火建筑物到达安全区域的时间总疏散时间由下式算出
t总=t1+t2+t3
式中t总—总疏散时间（min）
t1—室内疏散时间（min）
t2—通过走道疏散时间（min）
t3通过楼梯的疏散时间（min）
以上时间与人员行走距离，疏散速度有关。疏散速度与总人数、人流股数、单股人流通行能力等有关。
我国根据高温烟气对人的危害以及建筑倒塌等实验测定的时间极限，确定了安全疏散允许的时间（t允）。安全疏散允许时间，在进行商业建筑人员安全疏散设计时，其疏散时间必须小于或等于允许疏散时间，即t总≤t允，否则是不安全的。如果建筑物为防烟楼梯，则楼梯上的疏散时间不予计算。
确定允许疏散时间应考虑的因素：（1）火灾使人受到伤害的时间；（2）火灾使建筑构件倒塌破坏的时间；（3）考虑人们发现火灾的早晚，乘以安全系数。根据以上三个要素进行火场模拟实测计算后确定为：人员密集的大型商业建筑，一、二级耐火等级的地上建筑为5min，地下建筑为3 min；三级耐火等级的建筑为3 min。
4.3  安全疏散距离的确定
根据安全疏散允许时间，可以确定安全疏散距离。商业建筑的安全疏散距离指从房间门至最近的外部出口或楼梯间的最大距离。
限制安全疏散距离的目的在于缩短疏散时间，使人们尽快从火灾现场疏散到安全区域。影响安全疏散距离的因素很多，如建筑物的使用性质、人员密集程度、人员本身活动的能力等。因此，设计单位在进行建筑设计时，要根据商业建筑物的规模、火灾危险程度，严格按规范进行设计。
根据《建筑设计防火规范》（GB50016—2006）第5.3.13条注1的规定，一、二级耐火等级的建筑物内的营业厅，其室内任何一点至最近安全出口的直线距离不宜大于30m，且注2规定建筑物内全部设置自动喷水灭火系统时，其安全疏散距离可按规定值增加25%，针对一般营业厅式的商业建筑，设置自动喷水灭火系统时其最大安全疏散距离应为37.5m。这一规定过于笼统片面，未根据具体情况具体分析。经过调查研究，分析众多科研成果发现：人员的疏散与人员的特点、人群的行动能力有关，如表1人员行为能力分类表。
为了尽快地进行安全疏散，除了要设置足够的安全出口和适当限制安全疏散距离以外，安全出口的宽度必须适当。因为安全出口宽度不足，势必延长疏散时间，影响安全疏散。因此必须根据安全疏散宽度指标，合理设置疏散总宽度和最小宽度，具体应分别满足如下要求：（1）设在高层建筑内的大型商场的疏散走道、楼梯间及其前室的门的最小净宽度，应按通过人数的每100人不小于1m计算；首层疏散外门的最小总宽度，应按人数最多一层每100人不小于1m计算；每层疏散楼梯最小总宽度应按其通过人数的每100人不小于1m计算；首层疏散外门、疏散楼梯的最小净宽度均不应小于1.20m。（2）单层、多层商业建筑的疏散走道、安全出口、疏散楼梯以及房间疏散门的每100人净宽度不少于表2的要求。当每层人数不等时，应按其上层人数最多一层人数计算。
商业建筑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表3确定。按照《商业建筑设计规范》表3.1.2和3.2.7条的规定，超市的每层营业面积按该层建筑面积30%确定，每位顾客占用面积1.7m2，将确定的营业面积除以1.7m2，即可算出顾客总人数，然后按《建筑设计防火规范》或《高层民用建筑设计防火规范》的有关规定，计算出楼梯的总宽度。笔者认为，大型商业建筑每股人流的宽度（手提物品），按0.7m计算，每部疏散楼梯最佳疏散净宽度应为1.4m、2.1m、2.8m。
4.5  安全出口数量的确定
安全出口是提供人员安全疏散用的房间门，楼梯或直通室外地平面的门。为了在发生火灾时，能够迅速安全地疏散人员和抢救物资，减少人员伤亡，降低火灾损失，在大型商业建筑设计时，除按要求设置疏散走道，疏散楼梯外，必须设置足够数量的安全出口。要求每个防火分区（或每层）的安全出口不应少于两个，有些大型商场还应根据人数、面积和疏散距离要求，设置更多的安全出口。安全出口应分散布置，且易于寻找，并应有明显标志。安全出口的数量应按建筑面积、人数、疏散出口的宽度及疏散距离等因素确定。
4.6  安全疏散楼梯和楼梯间的设置
作为竖向疏散通道的室内、外楼梯，是商业建筑中的主要垂直交通空间，是安全疏散的重要通道。楼梯间防火和疏散能力的大小，直接影响着人员的生命安全与消防队员的救灾工作。因此，建筑防火设计时，应根据建筑物的高度、层数、面积等正确运用规范，选择符合防火要求的疏散楼梯，为安全疏散创造有利条件。根据防火规范的要求，商业建筑应设封闭楼梯间、防烟楼梯间和室外楼梯间，并应符合下列要求：
（1）楼梯间的布置，应满足安全疏散距离的要求，并尽量避免形成袋形走道。
（2）楼梯间应靠近标准层或防火分区的两端布置，以便于双向疏散。
（3）靠外墙设置，便于自然采光、通风和消防人员的援救行动。
（4）除与地下室连通的楼梯和超高层建筑中通向避难层错位的楼梯外，疏散楼梯间在各层的位置不应改变，要上下直通，首层应有直通室外的出口。如果楼梯间位置变更，遇到有紧急情况时人员不易找到楼梯，延误疏散时间，造成不应有的伤亡。
（5）地下室、半地下室楼梯间与首层之间应有防火分隔措施，且不宜与地上层共用楼梯间。一般应在首层采用耐火极限不低于2h的隔墙与其他部位隔开，并直通室外。必须在隔墙上开门时，应采用乙级防火门。为确保人员迅速疏散，地下室、半地下室的楼梯间首层应直通室外。在首层与地下室、半地下室楼梯间设有防火分隔设施，既可有效防止疏散人员误入地下室、半地下室，又能阻挡火势、烟雾蔓延。
（6）按照人的习惯性心理特点，应在扶梯或电梯附近设置疏散楼梯，并应有明显标志。
（7）疏散楼梯的设置在底层，应直通室外安全地带。
（8）防烟楼梯间前室的防火门及闭门器，必须达到国家标准要求，结实耐用，安全可靠；严禁将前室作为营业场所，笔者在防火检查中发现此类问题甚多。
4.7  自动消防系统的设置
大型商业建筑应按国家规范要求，在营业区、库区、疏散走道、楼梯、安全出口等人员聚集和疏散通道上设置自动报警、自动灭火、防排烟、消火栓给水系统及联动控制系统，以保证人员在火灾时顺利地安全疏散。
4.8  火灾应急照明、疏散指示标志和应急广播的设置
大型商业建筑必须按要求严格设置应急照明、疏散指示标志及应急广播，并符合下列要求：
（1）商业建筑设置的应急照明，其营业厅地面最低水平照度不应低于1.0Lx，楼梯间内的地面最低水平照度不应低于5.0Lx，且连续供电时间不应少于20min。
（2）在营业厅疏散通道距地面高度1.0m以下的墙面上，应设置发光疏散指示标志，疏散指示标志宜采用闪亮式技术措施。同时还可在主要疏散路线的地面上，增设能保持视觉连续的灯光疏散指示标志或蓄光疏散指示标志。
（3）商场营业厅应急广播扬声器的数量，应能保证从本防火分区的任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过25m，每个扬声器的额定功率不少于3w。如果条件允许，火灾应急广播应用两种以上语言，且紧急情况下播音员可用沉稳的声音向内部人员通报火灾情况，并且反复告诉大家要沉着、冷静，听从管理人员的指挥，迅速撤离到安全区域。
4.9  装修要求
大型商业建筑的室内装修应采用非燃（A级）或难燃（B1级）材料，并符合《建筑内部装修设计防火规范》的要求；商业建筑的水平疏散走道和安全出口门厅的顶棚装饰材料应采用A级装修材料；建筑内部装修不应减少安全出口、疏散出口和疏散走道的设计所需的净宽度和数量；不应遮挡消防设施、疏散指示标志及安全出口，并不应妨碍消防设施和疏散走道的正常使用；室内外广告尽可能采用非燃难燃材料制做。
4.10  安全疏散设施管理
商业建筑的疏散走道、楼梯间及其前室、安全出口不得占用（经营商品、堆放杂物）、封堵、设置金属栅栏、上锁；楼梯间及其前室不得设烧水间、可燃材料储藏室、可燃物和甲、乙、丙类液压管道，不应设有影响疏散的突出物；不宜在窗口、阳台等部位设置金属栅栏，窗口、阳台等部位可设置辅助疏散逃生设施。
单位应建立健全消防安全制度，落实消防安全责任，组建义务消防组织，经常对员工进行消防宣传教育和培训；加强值班和巡查，对消防器材和设施进行定期维护保养，使其处于良好状态，火灾时发挥应有的作用；应对安全疏散楼梯、疏散走道、安全出口、应急照明和疏散指示标志、应急广播及辅助救援等疏散设施经常进行安全检查，及时消除不安全隐患；制定相应的疏散预案，并定期进行演练，确保大型商业建筑的消防安全。