隨著經濟發展和城市用地的緊缺，我國各大城市紛紛建筑地下工程，對市區黃金地段進行立體開發利用。這些工程一方面繁榮市場經濟，一方面還可作為城市交通設施的組成部分。然而在地下商業建筑中，由于其特殊的建筑形式，一旦發生火災，溫度上升很快，火災蔓延迅速，由于缺氧而呈現不充分燃燒，產生大量含一氧化碳等毒氣的濃煙，它既能使人缺氧窒息或中毒，又能使環境的能見度降低，給人員安全疏散造成困難。因此應對地下商業建筑的火災煙氣危險性進行研究，并針對其特點在建筑的防排煙設計中采取相應的措施。 

1.地下商業建筑的火災煙氣危險性 

1.1空間封閉，著火后火災煙氣產生量大溫度高，疏散困難 

    由于地下商業建筑出入口少，密閉性高，通風條件差，一旦發生火災可燃物產生大量的煙霧，將從起火部位以較快的速度向四處擴散，并呈現聚集不散的狀態，能見距離一般在2～5米之間。正常條件下人的水平疏散速度為1.0～1.2m/s，煙水平流動的速度為0.5～1.5m/s，人上樓的速度最快為0.6m/s，而煙向上流動的速度為水平速度的3～5倍。煙氣的快速擴散及高溫直接威脅人身的安全。 

1.2建筑毗連，上下貫通，空間超大 

    為吸引客流便利商品流通，出現了不僅幾個地下商城毗連在一起，而且與地上商業建筑連通，進而形成廣闊空間的現象，一旦發生火災，將使高溫煙氣在“煙囪效應”的作用下，迅速向多座地下和地上建筑蔓延，嚴重威脅地上建筑，極易造成群死群傷的惡性后果。 

1.3客流物流大，火災荷載密度高 

    由于各城市利用地下商業建筑兼作人員過街通道及節假日購物高峰時刻人員過分密集，致使人員密度指標遠遠超過《人民防空工程設計防火規范》有關地下一層人員密度指標為0.85人/平方米，地下二層人員密度指標為0.80人/平方米的規定。據調查，在哈爾濱市相互連通的幾大貿易中心，雙休日時日客流量可達20～25萬人次。經對總面積為98412m2的哈爾濱市南崗地下商貿城人員流動量的測算，在人員流量高峰時，同一時間約有4萬余人滯留其中。同時，地下商場以經營服裝，鞋帽，小百貨為主，商品大部分是化纖，皮革，橡膠等可燃物，有毒物品，燃燒速度快，發煙量大，燃燒產生煙氣溫度高毒性大。 

2.地下商業建筑一般防火設計要求 

2.1總平面布局和平面布置 

    依據《人民防空工程設計防火規范》第3.1.4A地下商店應符合下列規定： 

a不應經營和儲存火災危險性為甲、乙類；

b營業廳不宜設置在地下三層及三層以下； 

c當總建筑面積大于20000平方米時，應采用防火墻進行分隔，且防火墻上不得開設門窗口； 

2.2防火防煙分區 

2.2.1每個防火分區的允許最大建筑面積不應大于500平方米，當設有自動滅火系統時。允許最大建筑面積可增加一倍。

2.2.2當地下商業建筑內設置火災自動報警系統和自動噴淋滅火系統，且建筑內部裝修符合GB50222的規定時，其營業廳每個防火分區的最大允許建筑面積可增加到2000平方米。 

2.2.3需設置排煙設施的地下商場，應劃分防煙分區，每個防煙分區的建筑面積不應大于500平方米，防煙分區不得跨越防火分區。

2.2.4防火防煙分區應本著火災時限制火災煙氣擴散，有利于防煙排煙，盡量減輕火災煙氣的危害，為人員安全疏散和滅火搶險創造有利條件的原則，進行科學、經濟、安全、實用的設計。防火防煙分區的面積大小，直接影響著防煙、排煙的效果，防火防煙分區的面積太大不利于防煙排煙，而面積太小防排煙效果好了，又不經濟，浪費投資，有的場所甚至難于實施。與規范規定的500m2相比較，實驗中經過觀察，分析研究，防火防煙分區的面積在300m2～400m2之間較為適宜，。擋煙垂壁的有效垂度以50cm～80cm較為適宜，且盡可能更大一些為好。 

2.3安全疏散 

2.3.1每個防火分區的安全出口數量不應少于兩個，且宜按不同方向分散設置，當受條件限制需同方向設置時，兩個出口之間的距離不應小于5m。 

2.3.2安全疏散距離應滿足房間內最遠點至該房間門的距離不應大于15m，房間門至最近安全出口或防火墻上防火門的最大距離為40m，位于袋形走道或盡端的房間時應為20米。

3.地下商業建筑的防排煙設計探討

對地下商業建筑來說，防排煙的問題不單是安全疏散的要求，而且也是撲救火災的需要，因此對地下商業建筑而言，防排煙系統的設置是尤為重要的，下面以地下商業建筑防排煙系統設計為例進行探討。 

3.1總體要求 
    同普通大空間建筑一樣，地下商業建筑綜合運用擋煙垂壁、噴淋、排煙、送風等各種方法來合理引導煙氣流動。其中送風系統主要用于疏散樓梯間和主要疏散通道。煙氣進入疏散樓梯間便會隨人流一同上行，很不利于疏散，因此建議超過一層時使用有正壓送風的封閉樓梯間，擋煙垂壁的設置與排煙系統密切相關，下面詳細介紹防排煙系統設計步驟。 

3.2設計方案選擇 

    無論采取哪種排煙方式都可能由于建筑層高太低而不成功。層高過低時，采用商店排煙方案可能導致煙氣溢出，流入走道；而采用走道排煙又可能導致煙氣層界面過低，威脅疏散人群的安全。對這個問題可以有兩種解決方法，一種是在商店和走道都設置排煙口；另一種是采用開式吊頂，利用吊頂上方的空間增加層高，但在設計中應考慮吊頂內設備管道的影響，另外探測和噴淋系統也需要調整。如果按照常規方式將探測器和噴淋頭安裝在吊頂下則會延遲這些設備的啟動，貽誤控制火勢的時機，擋煙垂壁等分隔設備也應延續到吊頂內，使上下分區統一。 

3.3設計計算步驟 

防排煙系統設計計算有多種方法，雖然表現形式不同，但所需計算的物理量及計算步驟則是統一的。這里主要以英國常用的一套實驗公式為例進行說明，也部分參照美國標準。 

3.3.1確定火災發展過程 

確定火災的規模和發展過程是所有系統參數的基礎。通常將熱量釋放率表達為時間的平方來描述火的發展，NFPA92B依照熱釋放率達到1000Btu/s（1054kw）所需的時間將火災發展過程分為超快、快、中等和慢四個檔次，它們從點燃至達到1000Btu/s的時間分別是75s，150s，300s，和600s。熱釋放率與時間之間的函數關系是： 

    Q=1000(t/tg)2————.…(1)

    式中：Q---火災熱釋放率 

    t---從點燃起計的時間 

    tg---發展到1000Btu/s所需的時間 

    設計上使用穩定火災比較方便。研究表明，噴淋系統對火災發展的作用在設計上可以考慮為：當噴淋啟動后，火災熱量釋放率就不再增長。因此可據室內物品燃燒特性選定火災發展速度，將其在噴淋啟動時達到的熱釋放率取做設計值；也可針對不同場所綜合出典型火災發展過程為：3m×3m的火場，熱釋放率5MW(Morgan,1990);美國則給出單位面積火災發展過程密度，商場為44Btu/ft2vs(約500w/m2)，住宅為22Btu/ft2vs（約230w/m2）（NFPA92B,1991） 

    目前我國還沒有這類場所典型火災發展過程的公認數據，為了保險起見，可以選擇特快火進行設計計算。 

3.3.2根據安全要求確定設計空氣層高度 

由于煙氣層和空氣層之間還有一個煙氣濃度逐漸減小的過渡區，在歐洲一般認為清潔空氣層高度超過2.5m～3m才安全。按照我國人口身高情況，可使垂簾距地面1.8m，這樣商店內空氣層高度維持在1.85m～1.9m就可以了。我國地下商業街層高均在3m左右，要在走道維持2.5m的空氣層高度顯然是不現實的，最好是采用商店排煙的方案，使煙氣不能進入走道；如采用走道排煙，則采用開式吊頂以增加層高。 

3.3.3進入煙氣層的質量流量

Hinkley(1986)實驗研究指出： 

    起火商店：M=0.19PYr2/3………….（2a） 

    從商店進入走道：M=0.38PYc2/3……………（2b） 

    式中：M——進入煙氣層的質量流量； 

    P——火場的周長； 

    Yr——起火商店空氣層高度； 

    Yc——走道空氣層高度； 

3.3.4煙氣層厚度 

    平屋頂下單向流動，煙氣層厚度為（morgan，1990）： 

    d=[MTc/rQ1/2w]2/3…………… 

    式中d——煙氣層厚度； 

    Tc——煙氣層絕對溫度，k； 

    r——系數，有垂壁36，無垂壁78； 

    Q——煙氣層與環境溫度差； 

    W——流動通道寬度，雙向流動時采取實際寬度的兩倍.

3.3.5排煙口數量 

無論采用自然排煙還是機械排煙，能夠進入單個排煙口的煙氣流量是有限的，過大的流量會排出煙氣層下臨近排煙口的空氣，而不能有效排除稍遠處的煙氣。單個排煙口的最大排煙量取決于煙氣層厚度、溫度等因素，如下式： 

    mmax=&(gd5T1O)1/2 

    式中：mmax——單個排煙口的最大排煙量. 

    &——系數，對于鄰近墻面的排煙口為1.3，對于遠離墻面的排煙口為1.8； 

    g——重力加速度. 

    T1——環境絕對溫度 

    這樣排煙口的數目至少要達到：N》[M/mmax]

防煙樓梯間的機械加壓送風量不應小于25000m3/h。當防煙樓梯間與前室或合用前室分別送風時，防煙樓梯間的送風量不應小于16000m3/h,前室或合用前室的送風量不應小于12000m3/h（注：樓梯間及其前室或合用前室的門按1.5m×2.1m計算，當采用其他尺寸的門時，送風量應根據門的面積按比例修正）。

4.2.2避難走道的前室送風余壓值應與防煙樓梯間前室的要求相同，機械加壓送風量應按前室入口門窗洞風速不小于1.2m/s計算確定。避難走道的前室送風口應正對前室入口門，且寬度應大于門洞寬度。 

4.2.3機械加壓送風機可采用普通離心式、軸流式或斜流式風機，機械加壓送風系統送風口的風速不宜大于7m/s，且采風口與排煙口的建筑物中的排煙系統往往擔負一個或一個以上防煙分區的排煙任務，一個防煙分區中，可同時安裝多個排煙口，但發生火災總是從一個區域的一個局部開始，溫度高的火災煙氣也總是在著火部位的附近進入排煙系統。  

5.地下商業建筑防排煙設施的選擇 

5.1排煙口 

每個防煙分區必須設置排煙口，煙氣由于受熱膨脹，向上運動并貼附于頂棚下，再向水平方向流動，因此要求排煙口應設置在頂棚或墻面的上部；設置在側墻上部也可以，但排煙效果不是很好，與設置在走道上方相比略差。防火分區內最遠點據排煙口的距離不應大于３０m；單獨設置的排煙口，平時應處于關閉狀態，可采用手動或自動開啟方式。 

5.2排煙風機 

排煙風機可采用離心式風機，并在煙氣溫度達280℃時能連續工作30min，排煙風機應與排煙口設有聯動裝置，該聯動裝置與火災自動報警系統也應聯動，風機入口處應設與煙氣溫度超過280℃時能自動關閉的防火閥。 

6.總結 

綜上所述，地下商業建筑防火安全設計中最為重要的的防排煙設計問題，在地下商業建筑防排煙系統設計中，應首先考慮的是系統設計方案的確定和火災發展過程的確定，這些問題直接影響防火、防煙分區劃分，擋煙垂壁的設置，管道布置等重要問題，需要結合建筑物具體情況綜合考慮。