室外步行商业街加盖防风雨篷后的安全性研究

金鑫

（中联科锐消防科技有限公司，长沙 410004）

1 引言

在中国南方城市已建成投入使用的室外步行商业街，冬冷夏热，且雨雪大风天气较多，导致招商困难，大部分室外步行商业街营业商户寥寥，行人稀少，这不仅不便于周边区域人们的日常生活，而且还造成了资源浪费，给城市形象带来了负面影响。由此，对于室外步行商业街运营环境的提升已经迫在眉睫。杨旭坤[1]对步行街由室外变室内引发的消防安全问题进行分析并提出了解决对策；陈湘华[2]对加盖室外步行街的消防安全性进行了分析。目前，国内学者针对室外步行商业街加盖防风雨篷采用的技术措施研究主要基于GB 50016—2014《建筑设计防火规范》(2018 年版)（以下简称《建规》）第5.3.6 条对于有顶步行街的相关规定，但在实际的改造过程中，由于各方面的原因，完全按照《建规》第5.3.6 条规定存在较大的困难，导致提出的相关技术措施难以实施。由此，本文结合实际的工程案例，通过数值模拟方法，对步行街两侧商铺发生火灾时，加盖防风雨篷不同敞开率对排烟效果影响、加盖防风雨篷对步行街内火灾烟气蔓延进行研究，以期提高步行街的安全性。

2 室外步行街按有顶步行街改造存在的难点

既有室外步行商业街按有顶步行街改造存在以下难点：

1）防火间距。有顶步行商业街两侧建筑相对面的最近距离应不小于《建规》对相应高度建筑的防火间距要求，且应不小于9.0 m。对于为多层建筑的室外步行商业街，其防火间距要求应不小于6.0 m，多层建筑的室外步行商业街间距难以满足9.0 m 的要求。

2）临街商铺面积控制。有顶步行商业街临街商铺面积宜不大于300 m2，对于已经招商运营的场所，调整商铺面积，难以实施。

3）防火分隔。有顶步行商业街临街商铺与街区之间采用耐火极限不低于1.00 h 的防火隔墙或防火玻璃进行防火分隔，对于已经营业的商铺，改造难度很大。

4）消防设施的设置。有顶步行商业街街区内应设消火栓、自动灭火系统、火灾自动报警系统、疏散照明、灯光疏散指示标志和消防应急广播，对既有室外步行商业街，施工难度较大。

3 室外步行商业街加盖防风雨篷解决思路

3.1 既有建筑改造防火原则

依据住建部办公厅发布的《关于开展既有建筑改造利用消防设计审查验收试点的通知》，室外步行商业街加盖防风雨篷的改造，属于不改变其使用功能，受条件限制执行现行国家工程建设消防技术标准确有困难，其建筑的消防安全性在不低于建成时依据的消防技术标准水平的基础上，提出加强技术措施，并进行专家咨询论证。

3.2 参考规范依据

由于运营环境和防雨雪需求，通常在街区顶部加盖防风雨篷，两侧的建筑不会因建筑之间设置了防风雨篷而明显增大火灾蔓延的危险，这类似于下沉广场的形式，《建规》6.4.12条规定：“下沉式广场确需设置防风雨篷时，防风雨篷不应完全封闭，四周开口部位应均匀布置，开口的面积应不小于该空间地面面积的25%，开口高度应不小于1.0 m；开口设置百叶时，百叶的有效排烟面积可按百叶通风口面积的60%计算”。

3.3 需要进分析论证的问题

（1）步行街顶部加盖防风雨篷，防风雨篷的敞开率应满足的条件。（2）步行街顶部加盖防风雨篷，商铺火灾产生的烟气是否会在步行街公共区内滞留或沉降。

4 室外步行商业街加盖防风雨篷后的安全性分析

以南方某城市室外步行商业街加盖防风雨篷为例，防风雨篷距地高度为18 m，为确保加盖防风雨篷后步行街的安全性，各层商业能够通过步行街疏散，根据商业的火灾危险性和空间特性等，设定相应火灾场景，研究火灾发展和烟气的运动规律，获得两侧商业火灾时相应范围内盖下区域的火灾烟气参数，进而定参数，定量评价加盖雨篷后步行街的安全性。

4.1 防风雨篷敞开率分析

4.1.1 火灾工况设置

室外街顶部增设了防风雨篷，根据火灾发生可能性以及烟气蔓延特性，选取了首层步行街商铺设置火源，火灾增长系数取0.046 89 kW/s2[3-4]，火源功率根据GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》表4.6.7 规定的类似场所分析，确定为10 MW，防风雨篷敞开面积取步行街公共区首层地面面积的5%~30%，共6 种情况，对应雨篷敞开面积分别为225 m2、450 m2、675 m2、900 m2、1 125 m2、1 350 m2。以防风雨篷下方聚集烟气的二氧化碳浓度、温度以及能见度为主要研究对象，每隔5 m 设置一个温度、能见度以及二氧化碳浓度测点，每隔5 m 设置一个烟气层高度测点。

4.1.2 结果分析

图1 为火灾发展稳定后防风雨篷下方距火源不同位置处二氧化碳浓度、温度、能见度变化规律，从图1 中可以看出，距火源不同位置处二氧化碳浓度、温度随防风雨篷敞开面积增大而减小，能见度随防风雨篷敞开面积增大而升高。防风雨篷敞开面积由5%增加至20%时，二氧化碳浓度减小最大值分别约2 846 mg/m3、736 mg/m3、643 mg/m3，温度减小最大值分别约10 ℃、3 ℃、2 ℃，减小幅度相对较大；由20%增加至30%时，二氧化碳浓度、温度基本维持不变。防风雨篷敞开面积由5%增加至20%时，能见度升高最大值分别约为6 m、7 m、12 m，升高幅度相对较大，由20%增加至30%时，能见度基本维持不变。

图1 火灾发展稳定后距火源不同位置处二氧化碳、温度、能见度变化规律

在设置的火灾工况情况下，当防风雨篷敞开面积增加至步行街公共区首层地面面积的20%后，再增加防风雨篷敞开面积对于建筑之间的排烟效果影响不大。参考《建规》对类似场所自然排烟开口面积的要求，结合项目实际情况，为保守起见，考虑1.5 倍安全系数，要求该项目室外街顶部防风雨篷敞开面积应不小于步行街公共区地面面积的37%。

4.2 环境温度对防风雨篷自然排烟效果的影响分析

4.2.1 火灾工况设置

为了研究该项目步行街防风雨篷下方烟气层是否会在空中滞留或沉降，在首层商铺设置了火源位置，考虑最不利情况时即自动喷水灭火系统失效，防风雨篷敞开率为37%，环境温度分别在当地平均温度24.0 ℃、最高温度39.7 ℃、最低温度-11.3 ℃条件下对烟气沉降的影响。

4.2.2 结果分析

经火灾模拟计算得出，在自动灭火系统失效的情况下，不同环境温度时防风雨篷开口处的烟气流速分别为1.373 m/s、1.059 m/s、1.125 m/s，烟气能够从防风雨篷开口顺利排出，不会在防风雨篷下滞留或沉降。

4.3 拟采取的加强性消防技术措施

1）建筑之间设置防风雨篷有效敞开的净面积应不小于步行街地面面积的37%，开口应向外敞开，不应封闭。

2）防风雨篷应采用不燃或难燃材料，承重结构的耐火极限不低于1.00 h。

3）室外步行商业街各层楼板开口面积应不小于室外街地面面积的50%，且开口应尽量均匀布置。

4）各层室外街端部应设置不小于该部位外墙面积50%的开口，当采用可开启外窗时，应具备手动和自动开启功能，并能一键全部开启；当采用格栅或装饰性构件时，应满足有效通风面积要求。

5）步行街两侧之间设置的连廊及步行街不得设置任何可燃物，仅用于人员通行疏散，不能作为其他功能使用。

6）两侧不同楼栋建筑应分别设置疏散设施，人员疏散应互不影响。

7）步行街首层应能满足消防车通行要求，其净宽度和净空高度应不小于4 m，在室外步行街首层端部消防车进入的位置应敞开设置，不应设门。

5 结语

1）步行街两侧的商铺或步行街内发生火灾时，当增设的防风雨篷敞开率达到20%时，再增加防风雨篷敞开面积对于建筑之间的排烟效果影响不大。

2）在不同环境温度下，商铺火灾产生的烟气均能够通过防风雨篷的开口蔓延至室外，不会在防风雨篷下滞留或沉降。

考虑1.5~2.0 倍的安全系数，建议室外步行商业街增设防风雨篷敞开面积应不小于步行街公共区地面面积的37%。在室外步行商业街街区顶部设置敞开率不低于37%的防风雨篷，不会明显增大火灾蔓延的危险，也不会导致火灾烟气在该空间内明显积聚沉降不散，说明设置防风雨篷的街区仍可作为人员疏散的安全区域。