大型购物中心空间形态布局的建筑消防设计策略分析——以四个大型综合商业项目设计为例.doc

大型购物中心空间形态布局的建筑消防设计策略分析以四个大型综合商业项目设计为例大型购物中心空间形态布局的建筑消防设计策略分析以四个大型综合商业项目设计为例作者：杨焰文 罗铁斌 日期：2012-7-27 摘 要：随着中国城市化发展，大型商业购物中心建设正处在高速发展阶段。关键词：大型购物中心 购物中心布局 空间形态 建筑消防 消防性能化设计中图分类号：TU201 文献标识码：A 文章编号：1000-0232（2011）03-0064-06 1引言当前城市化进程下，城镇大型购物中心的建设方兴未艾，巨大的建设需求也面对着设计策略准确定位的方法论思考。大型购物中心作为综合类大型商业建筑，规模大、人流量大、内部空间复杂，其消防设计与普通民用建筑有明显区别。如发生火灾，造成的财产损失和人员伤亡更为严重。因此，大型购物中心的技术设计重点在于消防设计，而大型购物中心的空间形态布局与消防设计策略密切相关。大型购物中心通过其空间形态布局，合理组织商业功能及人流活动。购物中心空间形态作为商业环境系统中的重要环节，为适应当代购物行为的变化趋势，提高购物活动的乐趣和舒适性，越来越趋向于共享性高大性内外空间连通性。当代购物中心在空间形式的不断发展变化，亦为建筑的消防设计带来了新的挑战。一方面，新的消防设计技术的引入“消防性能化”设计技术为对应现行消防规范要求提供了新的可能；另一方面，片面强调新技术的运用，也会忽略对遵循现行规范条件下常规设计手段的挖掘。我国现行的建筑设计消防措施，主要是依据国家有关部门制订的消防技术规范进行设计、施工和审查监督，根据消防规范逐条对照落实消防措施。作为容纳大量人流活动的大型购物中心，建筑消防设计面临着较为复杂的技术现实和规范制约。如何尊重消防设计规律，充分发挥空间设计创意，需要建筑师主动从建筑设计的立场出发，客观分析问题，寻求创新的解决策略。笔者希望通过四个参与设计的实际案例的分析，对购物中心建筑消防设计提出针对性的设计策略思考。2大型购物中心设计遵循消防规范的主要难点结合现行的建筑消防设计规范，对应大型购物中心设计中经常面对的问题，我们不妨对相应的技术难点先作一个整理。这里按照建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范，列举对应的主要消防设计难点（见表1、2）：当代大型购物中心建筑设计中，应客观分辩技术难点，确定建筑消防设计策略。应不同的空间形态设计模式。在超大型商业购物中心中，还会出现综合使用“常规设计”和“性能化设计”的情况。下文针对不同类型消防设计的空间形态做出比较分析。3常规设计模式遵循消防规范条文的案例分析大型购物中心消防设计的核心问题，在于防火分区定义上。尽管在对应消防规范方面存在难点，但通过建筑设计的综合布局，依然可以在符合消防规范条文条件下，实现良好的建筑设计效果。主要手段是通过水平和竖向防火分区的划分，令建筑空间的消防安全满足规范的要求；常见的是在各防火分区之间以防火墙或特级防火卷帘进行分隔。3.1 “集中式”中庭模式广州天河城广场广州天河城广场建成于1996年，位于广州天河区中心，与天河体育中心和广州购书中心相邻，是一个集购物中心、酒店、写字楼于一体的大型城市综合体，总建筑面积达33.69hm2。其中购物中心营业面积约10hm2，地上7层，地下1层。天河城广场的共享空间设计采用集中式的中庭空间，主要是以7层的中庭为核心组织各商业功能空间（图1）。天河城广场商业平面为方形，其中庭集中在整个平面布局的核心位置；中庭边界为直线型，边界清晰；沿中庭周边设12m的大跨度柱网。中庭部分平面展开尺寸东西长约60m，南北长约36m；垂直空间高度为跨8层，高度35.4m。这些都为中庭区域遵循防火分区的划分提供了有利条件。天河城广场的防火分区划分的特点是在商业店铺内按照规范采用防火墙及特级防火卷帘划分；在中庭回廊区域，将一部分回廊区域归入相邻的商铺区域，合并划分为一个防火分区；另一部分区域划为中庭部分独立的防火分区，按上下层连通叠加面积计算防火分区，中庭组成的整个共享空间从水平和垂直层面上被划分成多个水平防火分区和一个垂直防火分区。每个防火分区面积均符合规范要求（图2）。各层回廊和中庭之间在中庭设带帘中门的特级防火卷帘分隔，结合柱网设在中庭开口部位的边界，而划为独立防火分区的中庭部分与商铺之间的边界则按规范要求设能自行关闭的乙级防火门或特级防火卷帘。项目利用四角的塔楼核心筒合理地组织人、货垂直交通，位于四角塔楼的疏散楼梯与南北两端的四组楼梯，满足商铺区域每个防火分区的两个安全疏散出口要求。沿中庭周边设两组疏散楼梯满足中庭区域防火分区的疏散要求。各防火分区内按规范配置了火灾探测系统，自动灭火系统。3.2 带状分散布局的“化整为零”模式保利南海商业城保利南海商业城（东岸）是集购物、娱乐、电影院等功能于一体的综合性商业建筑。项目总建筑面积约15hm2。其中地下建筑面积4.2hm2，地上建筑面积11hm2，地上4层，地下一层。用地为规则的长方形（485m×104m）。保利南海商业城（东岸）的中庭特点为以多个中庭用步行街连接形成环状步行系统，水平向串起不同的功能空间；共享空间的边界变化大，有包括矩形、八角形、椭圆形和自由弧线形等多种边界；沿矩形、八角形、椭圆形的中庭周边设有柱网，自由弧线形的中庭周边不设柱网。整个共享大空间跨四层，高度为22.2m，南北总长度接近280m，东西向总长度接近60m，首层面积达29160m2（图3）。南海商业城（东岸）虽然是以多个中庭用步行街连接形成环状系统，总体规模大，但单个中庭规模相对较小和独立，且其为四层建筑，在局部设置防火卷帘有困难的中庭，防火分区按四层叠加计算仍可满足规范5000m2的要求。项目设计通过化整为零，合理划分消防分区，商业功能按平面划分消防分区，中庭部分按垂直跨楼层划分消防分区。南海商业城（东岸）防火分区由商业街和中庭组成的整个共享空间与商铺区域合并划分防火分区，整个共享空间在每层被划分成围绕各自中庭的8个防火分区，各防火分区之间以耐火极限不小于3小时的防火墙或特级防火卷帘分隔。除了四个弧形中庭的防火分区按上下层叠加计算满足规范少于5000m2的要求，其中庭开口部分可不设防火卷帘，其余各中庭的上下连通的开口部位均以特级防火卷帘分隔。项目的面宽较大，进深较小，疏散楼梯沿中庭回廊设计，占据了一定的店面宽度，但与中庭回廊联系更直接，可满足中庭的安全疏散。每个防火分区设置不少于两个疏散楼梯。连接首层主要出口的楼梯可使用走廊和入口大厅作为楼梯间的扩大前室（图4、5）。从天河城广场和保利南海商业城的案例可知，在购物中心公共空间形态较为规则，并能够进行合理的垂直或水平划分防火分区时，遵循消防规范条文进行消防设计是在当前国情下应普遍使用的“模式”。应在设计条件允许的情况下，通过合理的空间形态选择，使项目的消防设计措施比较容易落实。4采用“消防性能化设计”模式的设计案例分析从上世纪80年代开始，国际建筑界和火灾科研界倡导的“性能化防火设计”，也可称之为火灾安全工程设计法”（Fire safety engineering method）。火灾安全工程学的发展为改进建筑物的防火设计创造了条件。性能化消防设计是以火灾安全工程学的思想为指导，建立以火灾性能为基础的建筑防火设计（Performance-Based Fire Protection Design），在国内通常简称为“性能化”防火设计。对于大型购物中心而言，消防性能化设计的核心点在于通过各种消防安全手段将共享空间作为“亚安全区”进行设计，实现对消防疏散的有效组织。制订整体消防策略，从而做出消防安全评估，以达至依照传统建筑设计防火规范提出的消防策略相同的消防安全水平。同时，消防性能化设计对业主日后的消防管理提出了非常严格的要求，因此，单个项目的消防性能化设计具有其独特性，并不适用于其他项目，也不适用于推广。4.1 “环状”空间布局模式正佳商业广场广州正佳商业广场四周环路，基地东西长约229m，南北长约237m，地上建筑部分东西向长度为202m，南北向长度为184m，用地面积54129m2，建筑面积约295950m2，建筑总高度为43.66m，地上七层半（七层局部有夹层），地下二层半（地下一层有局部夹层）。建筑内部空间围绕几个七层通高的中庭为核心进行，在首层各个方向都设置了主要的出入口与这些核心中庭空间相联系，形成明确的空间导向作用。正佳商业广场是典型的以多个中庭用步行街连接形成环状步行系统，构成整个商业空间的组织框架的超大型购物中心。其共享空间从地下一层直通地上七层半，呈螺旋状上升，越往上其中空面积越大。其中空面积7层叠加累计超过4hm2（图6、7）。项目采用消防性能化设计方案，提出了中庭回廊“亚安全区”的设计概念。中庭回廊公共区域主要为人员走道，不允许设置可燃物，对其装修材料燃烧等级加以严格限制，设定为无固定火灾荷载。这一设定可以通过有效的防火分隔和严格的消防管理来实现。控制最有可能发生火灾的区域火势不影响到回廊中庭，火灾时所产生的烟气不进入回廊中庭“亚安全区”。通过采取严格措施，确保“亚安全区”的设计安全。（图8）具体措施包括：（1）在回廊和店铺之间采用耐火时间达到3小时的防火构造作为租户区与回廊区之间的防火分隔，防止店铺火灾蔓延至中庭回廊。严格控制租户对上述防火界面使用材料的耐火等级。（2）将店铺之间采用防火墙分隔，划分为各自独立的防火分隔，店铺区内发生的火灾将通过独立的水喷淋自动灭火系统，以及独立的机械排烟系统有效的将火势烟气控制在本单元内，不会危及到相邻店铺及中庭回廊公共区域。（3）回廊与中庭之间沿中庭边缘设置挡烟垂壁。回廊区域的防烟分区利用结构框架梁（凸出板底超过50cm以上）或低于顶棚不小于50cm的固定耐火构建作为挡烟垂壁，防止火灾通过回廊向中庭空间蔓延。（4）公共回廊区域按规范设置防烟分区，并在规范控制的距离内设排烟口，有效的阻止从店铺内泄漏的少量烟气进入中庭，影响人员疏散安全。平面疏散设计中设置消防安全走道。在平面中设置多条正压送风的消防安全走道，直通疏散楼梯间或者室外安全区域，有效缩短疏散距离，较普通疏散楼梯间能同时容纳更多人，同时安全疏散，以达到同规范相一致的消防安全目标。采用“阶段性疏散”理念。常规情况下，发生火灾时的人员疏散措施，是根据局部疏散或全体疏散原理，建筑物要设计足够宽度的楼梯，以使建筑物内该分区中所有人员能够同时进入疏散楼梯，并在短时间内撤离建筑物。采用“阶段性疏散”方式时，可在建筑物内分阶段疏散。这已在多个国家被认为是大型购物中心的一种适当的疏散措施。通过“亚安全区”及“安全走道”设置实现以下疏散程序：着火房间中庭回廊（也可省略此步骤直达安全走道）安全走道防烟楼梯首层安全走道首层中庭回廊（亚安全区）首层门厅室外。排烟设计是消防性能化设计中的另一重要技术关键点。在回廊范围按面积为500m2的防烟分区设置独立的排烟系统，并用高度不小于50cm的挡烟垂壁分隔各防烟分区。在每个防烟分区做竖向的排烟风井，每层排烟风井开口处通过火灾自动报警系统进行联动。中庭由于体积巨大，具有一定的蓄烟功能，同时也采用自然排烟。根据我国现行国家标准高层民用建筑设计防火规范的自然排烟要求，可开启的排烟窗的面积须不少于须排烟的建筑投影总面积的2，方能达到自然排烟的要求。在中庭的顶部，均匀设置了联动的排烟排热天幕侧窗系统，平时可开启的部分还起到换气的作用。4.2 “带状布局”模式广州“太古汇”项目广州太古汇位于天河商圈，天河路与天河东路转角西北位置，是又一集大型商业高层写字楼酒店文化中心的城市综合体。基地南北长约292m，东西长约160m，总用地面积43980m2。“太古汇”商场空间设计为一个东西长向和一个南北短向“十字”相交的布局，商场地上两层，地下两层。其核心公共空间为一个四层的连续变化的带状中庭空间（图9）。连续的中庭上下有对应关系，且全为无柱空间（图10）。东、西和南面商场的主入口设计为大型玻璃盒子，营造了醒目舒适的入口空间。项目建筑整体呈带状布局，建筑物总厚度在6070m之间具有良好的分散布局消防设计条件。由于其多变的中庭空间和较高的空间品质要求，项目亦需要采用消防性能化设计实现其设计效果，与正佳商业广场采用了相似的策略。巨大的开敝式空间内采用“亚安全区”。公共回廊作为人员疏散通道使用，确保采用不燃烧或难燃烧材料装修，并在消防管理上不允许放置任何可燃物。商铺与公共空间回廊区采用达到3小时的防火构造的防火分隔，回廊周围的商铺之间采用3小时实体墙分隔。在中庭回廊处、自动扶梯四周设置不少于50cm挡烟垂壁，避免烟气蔓延。公共回廊与中庭作为一个防火分区，回廊防烟分区按不大于500m2设计，设高度不小于50cm的挡烟垂壁分隔各防烟分区，吊顶内挡烟垂壁上方也作挡烟分隔至上层楼板底。通过“安全通道”设置以解决商铺到疏散楼梯前室口距离不能满足规范要求的问题。人员从公共回廊进入安全通道，然后疏散到前室和疏散楼梯。安全通道的隔墙，耐火极限为不小于3小时；所有开向安全通道的功能房间门为甲级防火门，同时安装加压系统确保安全通道无烟环境。同时本项目安全走道宽度等同于该走道通达的疏散楼梯的疏散宽度。令安全走廊可同时容纳的人数较大，增加了安全性。根据以上设计，从店铺和回廊到安全走道口的疏散距离符合规范规定的要求。安全通道可兼作店铺的后勤通道，为商业环境的良好营造创造了有利条件（图11）。消防疏散设计根据商业中心人员行为习惯及疏散的途径，人员可分为以下两类疏散路线：（1）商铺后门加压安全通道疏散楼梯户外，这类人员所在场所包括大型主力店、有防火门开向安全通道的商铺；（2）公共回廊上的防火门加压安全通道疏散楼梯户外。这类人员所在场所包括回廊上、没有门开向安全通道的商铺、有开向安全通道的门但铺内部分区域距离该门大于30m的商铺。排烟设计是确保中庭“亚安全区”的重要技术保证。各小中庭的净空高度约为28m，于二层高位安装机械排烟系统，排出经公共回廊流入中庭之少量烟气。而大中庭（南边商场主大堂入口位之天窗）楼高约40.5m43.5m，实际上存在一个很大的蓄烟空间，在设计建筑内大中庭排烟方案时，拟利用这个空间作为蓄烟空间的同时，在大中庭按照自然排烟方式设计，提供不少于该中庭地面面积5的机械式可开启高侧窗，当探测器启动后自动打开。高侧窗位置设置于大中庭四个不同方向，可剔除外部不利风向对自然排烟效果的影响。在正佳商业广场与太古汇项目中，其消防性能化设计的基点在于，当公共空间巨大和空间灵活性要求下，无法对中庭等公共空间进行有效的防火分区时，将公共中庭及回廊区作为“亚安全区”进行设计。为保证“亚安全区”设计的安全性，综合采用店铺区与公共回廊区的严格防火分区、消防疏散“安全通道”、中庭排烟设计及阶段式疏散等具体措施，实现符合消防规范安全要求的消防设计。但这类设计，对业主日后的消防管理如何保证“亚安全区”的无火灾负荷是提出了非常严格的要求的。换言之，对业主的管理素质与水平要求之高不是普通业主可以达到。5结论我们通过对四个项目的分析可知：大型商业项目建筑消防设计策略的选择，在于对项目平面体量形式与公共空间布局形态的具体分析。设计者需要根据不同项目的具体情况，并结合经济性，设计周期技术实施性业主管理素质等要求综合判断，确定具体消防设计手段。对待作为新措施的消防性能化设计，正确的态度在于：一方面，新的消防设计技术为我们对以往片面强调防火设计规范条文的设计定式提供了反思的空间；另一方面也应注意，不应凡是消防设计遇到困难即以“消防性能化设计”应付，而应通过设计手段从全局角度控制空间形态与消防设计的关系，同样可以采用常规方式解决问题，节约建设成本和审批时间。参考文献1 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