體育館大空間建筑消防形式研究

1、體育館大空間建筑消防形式研究引言:隨著我國經(jīng)濟建設的發(fā)展，一些具有大空間的建筑不斷涌現(xiàn)，如大型體育館、游泳館、展覽館、會議中心、飛機維修庫、大型生產(chǎn)廠房、大型設備間等。這些建筑單層建筑面積大，樓層高，內(nèi)部空間不能分隔，其特殊使用的要求使建筑設計方案與現(xiàn)行防火設計規(guī)范相矛盾，套用現(xiàn)行防火設計規(guī)范無法合理確定出完善的防火設計方案。而此類大型建筑又存在多樣性，有的火災危險性較高，有可燃物較少，甚至沒有引發(fā)火災的可能性。而這類大空間建筑在規(guī)范上沒有分類設計，且現(xiàn)在規(guī)范對這方面的考慮不足，造成設計與規(guī)范的矛盾。近年來全國各地的大空間建筑也多次發(fā)生重大、特大火災事故。因此這類建筑的防火設計問題日益引起人們

2、的關注。一、防火分隔與安全疏散1、 大空間建筑的火災特性由于建筑結(jié)構上的特殊性和使用方面的復雜性，大空間建筑的火災預防與普通建筑有著明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）不易進行防火分隔在建筑物內(nèi)設置防火防煙分區(qū)是控制煙氣蔓延的主要方法，但是對于大空間建筑，由于建筑結(jié)構、生產(chǎn)工藝、使用功能等方面的影響，特別是一些大型體育場館、工業(yè)廠房，很難利用防火墻、防火卷簾等有效防煙隔煙措施進行防火分隔。2）人員的安全疏散相當困難大空間建筑一般都是人員高度集中的場所，常常有成千上萬的人，而且這些人來到這里通常是沒有組織的(例如劇場、體育館等)，一旦發(fā)生火災，在較短的時間內(nèi)將人們迅速疏散到外界是一個極為困難

3、的問題。由于以上火災特性，致使大空間建筑的防火與普通建筑防火相比存在更多難點，更應引起足夠的重視和開展研究。在建筑消防上試從以下幾個角度入手對對體育館大空間建筑的防火進行研究1. 安全疏散隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，體育文化建筑逐年興起，且規(guī)模越來越大，功能趨于多樣化，復雜化。但同樣帶來了疏散的難題，因為體育場館體量大，疏散距離遠，人員密集，人員對場館的熟悉程度較低，這些成為了體育場管固有特點。由于大型體育館內(nèi)觀眾臺成環(huán)行布置，缺乏明顯的方向性，極易在疏散中形成人流相互交叉的現(xiàn)象造成混亂，再加上地面坡度大，使疏散人員，尤其是老人和兒童消耗體力多，也影響疏散速度。因此，建筑設計中，如何設置安全出口的

4、位置、數(shù)量以及寬度，如何保證疏散指示標志、安全疏散指令等誘導疏散設施等在火災發(fā)生時能夠很好的發(fā)揮作用，是建筑設計需要著重考慮的問題。1） 安全疏散嚴格執(zhí)行規(guī)范要求：在建筑設計防火規(guī)范GB-50016-2006上體育館的安全疏散有明確規(guī)定：疏散寬度的規(guī)定：劇院、電影院、禮堂、體育館等人員密集場所的疏散走道、疏散樓梯、疏散門、安全出口的各自總寬度，應根據(jù)其通過人數(shù)和疏散凈寬度指標計算確定，并應符合下列規(guī)定：1 觀眾廳內(nèi)疏散走道的凈寬度應按每100 人不小于0.6m 的凈寬度計算，且不應小于1m；邊走道的凈寬度不宜小于0.8m。在布置疏散走道時，橫走道之間的座位排數(shù)不宜超過20 排；縱走道之間的座位

5、數(shù)：劇院、電影院、禮堂等，每排不宜超過22 個；體育館，每排不宜超過26 個；前后排座椅的排距不小于0.9m 時，可增加1 倍，但不得超過50 個；僅一側(cè)有縱走道時，座位數(shù)應減少一半；2 劇院、電影院、禮堂等場所供觀眾疏散的所有內(nèi)門、外門、樓梯和走道的各自總寬度，應按表5.3.16-1 的規(guī)定計算確定；3 體育館供觀眾疏散的所有內(nèi)門、外門、樓梯和走道的各自總寬度，應按表5.3.16-2 的規(guī)定計算確定；疏散時間的規(guī)定：根據(jù)對國內(nèi)一部分已建成的體育館調(diào)查，對于一、二級耐火等級的體育館觀眾廳內(nèi)人員的疏散時間，依據(jù)容量規(guī)模的不同按34min控制。（疏散時間的計算方法詳見建筑設計防火規(guī)范GB50016

6、-2006條文解釋5.3.10）2） 體育館觀眾廳內(nèi)縱橫走道的布置是疏散設計中的一個重要內(nèi)容，在工程設計中應注意以下幾點：觀眾席位中的縱走道擔負著把全部觀眾疏散到安全出口(或疏散門)的重要功能。因此，在觀眾席位中不設橫走道時，其通向安全出口(或疏散門)的縱走道設計總寬度應與觀眾廳安全出口(或疏散門)的設計總寬度相等。觀眾席位中的橫走道可以起到調(diào)劑安全出口(或疏散門)人流密度和加大出口疏散流通能力的作用。所以，一般容量規(guī)模超過6000人或每個安全出口(或疏散門)設計的通過人流股數(shù)超過4股時，宜在觀眾席位中設置橫走道。經(jīng)過觀眾席中的縱、橫走道通向安全出口(或疏散門)的設計入流股數(shù)與安全出口(或疏散

7、門)設計的通行股數(shù)，應符合“來去相等”的原則。如安全出口(或疏散門)設計的寬度為2.2m，則經(jīng)過縱、橫走道通向安全出口(或疏散門)的人流股數(shù)不宜超過4股，超過了就會造成出口處堵塞、延誤疏散時間。反之，如果經(jīng)縱、橫走道通向安全出口(或疏散門)的人流股數(shù)少于安全出口(或疏散門)的設計通行人流股數(shù)，則不能充分發(fā)揮安全出口(或疏散門)的疏散作用，在一定程度上造成浪費。3） 通過功能分區(qū)進行人流分區(qū)疏散。體育建筑通常分區(qū)觀眾區(qū)、貴賓區(qū)、運動區(qū)、管理區(qū)、比賽區(qū)。各個功能通過清晰合理的分區(qū)設計，互不干擾，在疏散時各自通過區(qū)域疏散快速到達室外。4） 大型體育館應建立在場地開闊、便于疏散的地點，至少應有兩條車輛

8、通道與城市干道連接。人流集散和車流應分層錯開，互不干擾。館外空地面積應能容納館內(nèi)最多允許人數(shù)，并分散布置在體育館四周。體育館周圍應設消防通道，使消防車能接近主體建筑。2. 建筑構造1）體育場館跨度大、頂棚高，這些可燃材料大大增加了體育館的火災負荷，一旦起火，火災蔓延迅速，產(chǎn)生大量有毒氣體。發(fā)生火災時燃燒猛烈，蔓延迅速，易形成大面積火災，撲救難度大。2）裝修量大、可燃物多，大型體育館觀眾廳的座椅一般采用塑料、膠合板、木板或棉布等可燃材料。在其建筑中，可燃裝修材料的應用也十分廣泛。3）著火源多。體育館內(nèi)設有大量的電氣設備和照明燈具，用電量大，電氣線路容易發(fā)生故障或過負荷引起火災。文體演出的燃放的煙

9、花、觀眾吸煙和平常維護過程中的電氣焊等明火作業(yè)也是不容忽視的火源。4）屋頂多采用鋼結(jié)構，耐火極限低，發(fā)生火災坍塌早。例如天津體育館的鋼結(jié)構屋架，發(fā)生火災時，在消防隊出警后12 min就出現(xiàn)了局部坍塌，隨后，很快發(fā)展成整個屋架倒塌。1)主體構件耐火極限應符合規(guī)范規(guī)定2）內(nèi)部裝修材料應符合建筑內(nèi)部裝修設計防火規(guī)范GB50222-95的規(guī)定3）屋蓋系統(tǒng)的防火設計a）采用外包敷不燃材料做法。這種作法是指直接在鋼屋架桿件上外包裝飾性防火板材。屋架系統(tǒng)桿件縱橫交錯，外包板材在實際操作上有很大困難，效果既不經(jīng)濟也不美觀。采用不燃板材保護鋼結(jié)構屋蓋系統(tǒng)是在鋼屋蓋下作一層可阻燃的吊頂，一般做法是在鋼屋架下弦桿件

10、上直接安裝一層輕質(zhì)鋼筋混凝土預制板件，板的下表面安裝用防火材料制成的裝飾面層。b）自動噴水系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)。自動噴水系統(tǒng)對鋼屋蓋系統(tǒng)進行直接的保護，其主要作用是通過水直接作用在鋼材表面上起到對鋼材的冷卻作用。在鋼結(jié)構屋蓋體系的下部安裝自動噴水管道系統(tǒng)，采用上噴式噴頭，使水向鋼屋蓋的桿件均勻連續(xù)噴射，達到冷卻鋼材，保護屋蓋的目的。大空間建筑的屋蓋通常采用鋼結(jié)構網(wǎng)架屋蓋體系，結(jié)構桿件一般采用鋼管桿件，而其結(jié)點通常采用球結(jié)點、焊接球結(jié)點或螺栓球結(jié)點。試想如果結(jié)構體系的桿件之間都是空心且相通的，向管內(nèi)注入連續(xù)的水流，通過水流的冷卻作用，使鋼管降溫，從而達到了保護鋼構件，使得火災時不會達到使構件軟化變形

11、的溫度，也就保護了整個鋼結(jié)構屋蓋系統(tǒng)。3. 防火分隔1） 防火分區(qū)的分割通常有一下幾種方式：a)利用防火墻進行防火分隔防火墻應直接設置在基礎上或鋼筋混凝土的框架上。防火墻應截斷燃燒體或難燃燒體的屋頂結(jié)構，且應高出非燃燒體屋面不小于40cm，高出燃燒體或難燃燒屋面不小于50cm。當建筑物的屋蓋為耐火極限不低于0.5h的非燃燒體時、高層工業(yè)建筑屋蓋為耐火極限不低于1h的非燃燒體時，防火墻（包括縱向防火墻）可砌至屋面基層的底部，不高出屋面。b)利用防火卷簾進行防火分隔一般應滿足以下要求：當采用以背火面溫升作耐火極限判定條件的防火卷簾時，其耐火極限不應小于3 h，如雙軌、雙簾無機防火卷簾和氣霧式等特殊

12、防火卷簾。當采用不以背火面溫升作耐火極限判定條件的防火卷簾時，其防火卷簾兩側(cè)應設獨立的閉式自動噴水滅火系統(tǒng)保護，系統(tǒng)噴水持續(xù)時間不應小于3 h，噴水強度不應小于0.5Lsm，噴頭間距應為2m2.5 m，噴頭距卷簾的垂直距離宜為0.5 m。c)用水幕進行防火分隔應滿足以下要求：噴頭布置應為3排，防火水幕帶的有效寬度不應小于6m。供水強度不應小于2 Lsm，噴水延續(xù)時間不應小于3 h。水幕上部不應有可燃構件和可燃物。水幕上部空間較大時，水幕應同時噴向上部，防止煙火從水幕上部空間蔓廷。自動扶梯、開敞式樓梯和防火墻上根據(jù)需要開設的孔洞均應設置防火卷簾或水幕進行分隔。但防火分區(qū)分隔措施造成設計和使用之間

13、的矛盾。2)對一些工藝設備連續(xù)性強的工業(yè)建筑，設置防火墻會將其分隔成若干個完全不通的部分，在開口部位設置防火卷簾又不能下降到底，不能進行有效的防火分隔。在大空間建筑內(nèi)設置防火墻會破壞大空間，而且很高的防火墻其自身的穩(wěn)定都難以保證；設置防火卷簾因自重大，對建筑物的承重要求高，安裝難度大，且大面積防火卷簾能否正常動作也是個未知數(shù)，它還會影響建筑物的實用性和藝術效果；如果設置消防水幕進行分隔，其巨大的消防用水量(儲水設施)是業(yè)主無法接受的，而且，消防水幕的防火分隔效果也得打些折扣。目前規(guī)范上對這種類型的空間防火劃分沒有充分考慮，造成設計上沒有規(guī)范可依，實際問題難以解決。以下是部分項目中采用的方法：a

14、)用防火帶進行劃分遼寧工業(yè)展覽館在建筑主展廳的中心部位設置跨度為9 m的通道，在具體布置展位時避開這個通道，保證通道上沒有可燃物，利用這個通道作為無形的空間把主展廳分割成四個區(qū)域，防止一個區(qū)域的煙火通過該通道向其他區(qū)域的擴散蔓延，從而起到防火分隔的作用。在這個通道上設置區(qū)別于其他地面的明顯標志及疏散指示等設施；在防火帶的垂直上方的屋面上加強設置機械排煙設施，及時排出上升到頂棚的煙氣，防止高溫煙氣的水平擴散和對建筑構件的影響。b)安陽體育館擴大防火分區(qū)的面積安陽體育館的比賽大廳面積為8200平方米，而無法分隔。通過專業(yè)論證會，提高建筑裝修材料的耐火等級，增加疏散出口等方式進行補償式設計確保擴大的

15、防火分區(qū)的可行性。2） 性能化分析近年來，隨著新技術、新工藝、新設備、新材料的推廣應用，大型公共建筑、高層民用建筑等超高、超大空間建筑日益增多。建筑的防火分區(qū)、煙氣控制、人員疏散等防火安全問題日益突出。而現(xiàn)行消防技術規(guī)范存在諸多不合理之處，照顧了建筑的普遍性而忽視了個性，禁錮了建筑師的創(chuàng)新思維。要解決這些問題，推行大空間建筑防火性能化設計勢在必行。消防性能化設計，解決了現(xiàn)有消防規(guī)范條文的修訂滯后、不能滿足迅速發(fā)展的建筑市場需求的矛盾。大空間建筑性能化防火設計的必要性目前我國現(xiàn)行消防技術規(guī)范所不能涵蓋的方面越來越多，某些條文規(guī)定缺乏系統(tǒng)的科學研究依據(jù)，規(guī)范照顧了建筑的普遍性而忽視了每個建筑的個性

16、，現(xiàn)行消防技術規(guī)范存在一些不足。1）規(guī)范規(guī)定的設計參數(shù)和指標，特別是防火防煙分區(qū)的面積限制嚴格，給一些形式特殊、功能特定及火災危害性突出的建筑特別是大空間建筑的設計帶來很大限制，更無法兼顧建筑的使用靈活性和安全性；2）建筑內(nèi)部有關疏散距離的規(guī)定沒有充分考慮建筑實際的疏散條件、人員素質(zhì)等因素，規(guī)模較大的建筑往往很難達到疏散距離要求；3）一些新的消防技術和措施未被納入規(guī)范，致使一些新穎的建筑構造形式和新材料的使用在規(guī)范中無依據(jù)，在一定程度上限制了建筑技術的發(fā)展進步，限制了建筑結(jié)構和造型等的突破創(chuàng)新，限制了建筑的應用功能，也限制了設計人員構思的自由度。性能化防火設計是一種新型的防火系統(tǒng)設計思路，是建

17、立在諸多理性條件上的一種科學的設計方法。該方法匯集了當前建筑防火領域最先進的技術，是人們關注的最前沿、最活躍的研究領域。世界范圍已經(jīng)廣泛開展了消防性能化設計的研究，如澳大利亞于1996年頒布了性能化建筑防火設計規(guī)范BuildingCodeofAustralia（BCA-96）。美國于2001年發(fā)布了國際建筑性能規(guī)范和國際防火性能規(guī)范。目前，英國、法國、日本、加拿大、新西蘭、瑞典、荷蘭、西班牙、國際標準組織（ISO）、國際建筑研究與文獻研究委員會（CIB）等多個國家和國際組織采用了性能化規(guī)范或性能化設計方法。建筑性能化防火設計在應對現(xiàn)代建筑的紛繁復雜、現(xiàn)代工程技術的日新月異上，都是傳統(tǒng)消防設計無

18、法比擬的，它在實踐過程中顯現(xiàn)出的系統(tǒng)性、科學性、合理性的拓展空間，對于解決超越消防技術規(guī)范的復雜建筑具有實際意義。二、防排煙系統(tǒng)隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,大空間建筑如展覽場館、會議中心、候機廳等場所越來越多，這些場所普遍存在空間跨度大、人員集中密集、功能復雜等特點，對建筑防排煙系統(tǒng)設計方法上提出了更高的要求。建筑防排煙工程設計將從工程上解決以下問題：火災時，如何使著火區(qū)域中所產(chǎn)生的煙氣盡可能少，并阻止煙氣向無煙區(qū)擴散；如何使有煙區(qū)火災煙氣迅速最大限度地排除；如何在疏散通道上保證實現(xiàn)防煙安全區(qū)等等。以下針對大空間建筑的火災特性以及建筑物防排煙設計進行分析和初步探討。1 煙氣的危害以及運動特征火災煙氣中

19、含有多種有毒和有害的成分，具有很大的危害性，特別在建筑火災中，煙氣窒息和中毒是火災致死的主要因素。在大空間建筑火災中，煙氣的危害表現(xiàn)得更為突出。設有完善排煙設施的建筑，發(fā)生火災時可排除大量煙氣，不僅能排除火災所產(chǎn)生的70%80%的熱量，還能起到控制火勢蔓延的作用。對于大空間建筑，頂棚高，空間容積大，會延緩煙氣的下降，即使沒有排煙設備的場合，人員也可在煙氣下降以前逃離，這就稱為“蓄煙”，在大型的穹頂建筑中尤為典型。為了增加避難安全時間，有必要進行防止或延遲煙氣下降的設計預測。而煙層的下降從理論上講，可用流體的質(zhì)量守恒方程經(jīng)建立模型后通過計算機進行計算。由于大空間火災是個非穩(wěn)定的發(fā)展過程，煙氣充滿

20、清潔空間的時間一般要35min以上。國外學者通過試驗數(shù)據(jù)與理論的結(jié)合已提供了計算逐時段火災的各種數(shù)據(jù)，如煙氣充滿清潔空間的時間，火災的煙氣發(fā)生量，煙氣的溫度升高，煙氣體積等，以便與設計中的消防方案相配合。從安全考慮，為了防止煙氣下降，可在頂部設置排煙口和機械排煙設備，以防止煙氣下降而威脅避難。2 防煙分區(qū)的設置大空間建筑物（如會展中心、候機廳等）的單層層高一般為816m，考慮到其單層面積相當大，且防火分區(qū)面積和疏散距離往往超標，對這類建筑的大空間參照國外規(guī)定和同類建筑的做法進行妥善的防煙設計是十分必要的，以有效地控制高溫煙氣的無序流動，阻止火勢迅速蔓延保證人員安全疏散。國外研究機構證明，如煙控

21、系統(tǒng)設計適當，可以防止煙在3045min聚集在地板34m處。而在這段時間內(nèi)，室內(nèi)的人員均可以安全疏散。同時，消防隊員也可以進入室內(nèi)，不受煙和其它燃燒產(chǎn)物的阻礙，有效地將火撲滅。這種大空間場所的防煙分區(qū)設計比防火分區(qū)更為重要。3 建筑物自然排煙大空間建筑的排煙設計首先應考慮排煙窗的位置，排煙窗的設置部位在坡屋蓋系統(tǒng)情況下可在屋蓋系統(tǒng)的中央頂部。如為大型鋼結(jié)構網(wǎng)架平屋頂，可在屋頂上分散布置，避免煙和熱空氣在屋蓋下某部分積聚，也可以在四周側(cè)墻設置高側(cè)窗，但側(cè)墻材料應滿足一、二級承重墻耐火等級的要求，即耐火極限達到不燃燒體2.00小時的要求，避免煙、熱氣流竄出時的高溫引起側(cè)墻的損壞。自然排煙窗設計時要

22、考慮平時防雨、空調(diào)等因素，便于開啟。排煙窗平時處于關閉狀態(tài)，一旦火災，應能迅速開啟，排煙窗的啟動裝置應與火災報警系統(tǒng)聯(lián)動，或能現(xiàn)場操作按鈕啟動。用于排煙天窗的開啟面積應滿足規(guī)范對自然排煙面積的要求。4 建筑物機械排煙一、排煙量分析與一般建筑不同，大空間建筑影響煙氣上升擴散的因素很多，煙氣上升過程熱量散失較大，溫度下降較快，很容易發(fā)生沉降，造成煙氣的大面積擴散，給人員疏散和施救帶來很大困難。在頂棚設置機械排煙設施，可大大減緩煙氣的沉降速度、降低煙氣的濃度，如果能保證機械排煙的速度，并在防火帶的垂直上部設置擋煙設施并增加排煙口和加大排煙量，就能把煙氣層控制在一定的高度，這樣既能防止煙氣在高空的水平

23、蔓延，又能為人員的安全疏散提供更多的時間，起到劃分防火分區(qū)的效果。大空間建筑的排煙目標是在允許疏散時間內(nèi)將煙氣層控制在火災區(qū)域內(nèi)的一定高度之上，防止或延緩煙層下降，據(jù)此來確定排煙風機的排煙量。當建筑物火災發(fā)展階段為快速火時，機械排煙量的確定主要與火災發(fā)展時間、所要控制的煙氣層距地高度(控煙高度)等成函數(shù)關系。煙氣層距地高度的確定可根據(jù)人員疏散視線的最小清晰高度、煙氣層溫度對人員疏散不造成危害等因素設定。對于大空間建筑，由于火災紊流在上升過程中大量卷入周圍空氣，煙氣的溫度幾乎不上升，因而與疏散密切相關的初期火災中可將煙氣層溫度假設為固定值。假設建筑層高為1430m(大多無吊頂)，將控煙高度設定為

24、距地lOm以上，則煙氣層溫度值將不會威脅到人員生命安全口。此時疏散人員所處的下部空氣層溫度、煙氣濃度以及能見距離均在安全范圍內(nèi)。對于大空間、大面積的建筑，在初期火災階段當可燃物的性質(zhì)一定的情況下，其煙氣的發(fā)展情形可看作是相似的，因此其防火分區(qū)面積越大，每平方米的排煙量越小。由于大多數(shù)的防火分區(qū)面積都會超過高規(guī)的規(guī)定，同時建筑空間越高大，其空間蓄煙量越大，煙氣層厚度可適當增加。二、排煙系統(tǒng)機械排煙是常用的一種煙氣控制方法。多年來，人們對機械排煙進行了一些研究，當著火建筑體積較小時，煙氣溫度較高，煙氣浮力較大，與冷空氣之間的分層比較明顯。若在建筑物頂棚安裝排煙風機，底部開有補風口，排煙時煙氣排出，

25、空氣補充進來，煙氣和空氣是一個置換過程，當風機的排煙速率大于煙氣的生成速率時，可將煙氣層控制在所需的安全高度內(nèi)。若著火建筑體積很大，煙氣上升到建筑頂部時溫度已經(jīng)較低，浮力變小，容易沉降并與空氣混合。按照有關規(guī)范對大空間建筑進行機械排煙設計的機械排煙量往往非常大，給設計和施工帶來很大難度。性能化方法是運用消防安全工程學的原理和方法首先制定整個防火系統(tǒng)應該達到的性能目標，并針對各類建筑物的實際狀態(tài)，應用所有可能的方法對建筑的火災危險和將導致的后果進行定性，定量地預測與評估，以期得到最佳的防火設計方案和最好的防火保護性能化設計方法。使用計算機模擬軟件分析評估設計方法，用計算機模擬火災發(fā)生后建筑內(nèi)各部

26、分煙氣的流動情況計算著火區(qū)域溫度情況等重要的火災參數(shù)以評估改善設計方案最終得到安全與經(jīng)濟最佳結(jié)合方案?？梢詰糜谡w建筑的消防設計，也可以針對建筑消防設計的局部方案，目前，應用更多地集中在對整個建筑消防設計方案中的局部方案上。三、案例分析鄭州國際會展中心的展廳、會議中心的多功能廳、入口大廳以及國際會議廳等面積大，層高較高，由于根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范計算出的排煙量非常大，所以按照燃燒理論和煙氣特性進行消防性能化設計，以期優(yōu)化超大空間的排煙系統(tǒng)設計。通過消防性能化設計，展覽廳可不設置機械排煙系統(tǒng)，但考慮到煙氣流動的不均勻和計算中采用了一定假設條件等情況，展覽中心展廳設置機械排煙系統(tǒng)，排煙量可

27、適當減小。每層展廳共分6個展區(qū)，1個展區(qū)為2個防煙分區(qū)。每個防煙分區(qū)排煙量按每小時置換2m空間高度的空氣6次進行計算。每個防煙分區(qū)設2個排煙系統(tǒng)。排煙風管貼梁敷設，由風管引至展廳兩側(cè)經(jīng)管井高空排放，防煙分區(qū)內(nèi)的排煙口距最遠點的水平距離不超過30m。觀景散步道及次入口大廳利用部分可開啟玻璃幕墻采用自然排煙。根據(jù)消防性能化設計，通過對會議中心一層主入口大廳的火災荷載、現(xiàn)場管理及報警和滅火設備配置等情況的分析，在嚴格控制可燃物、加強現(xiàn)場管理的情況下，可不設機械排煙系統(tǒng)；會議中心多功能廳設機械排煙系統(tǒng)，如果按照高層民用建筑設計防火規(guī)范計算，則對于面積為4000m2的多功能廳來說，排煙系統(tǒng)的排風量至少為

28、240000m3/h，顯然不經(jīng)濟，需要用性能化的設計方法來確定機械排煙量，排煙量為21000m3/h。三、其它問題.大空間建筑多為23層，在有些設計中，一層或一、二層采用機械排煙系統(tǒng)，頂層采用可自動開啟的天窗自然排煙，粗看這種做法似乎經(jīng)濟節(jié)能，但仔細分析其實不一定。頂層若采用自然排煙，須設電動開啟天窗或側(cè)窗，質(zhì)量好的電動天窗價格不低，這部分初投資不一定小于機械排煙系統(tǒng)。頂層若采用機械排煙，可與一、二層機械排煙系統(tǒng)共用一套系統(tǒng)，包括排煙豎井和排煙風機。只需將每層排煙支管上的280排煙防火閥設為電動排煙閥，平時常閉，火災時電動開啟即可。由于消防系統(tǒng)的設計在原則上只考慮一個防火分區(qū)起火的情形，因此，

29、當某處發(fā)生火災時，電動開啟相應防火分區(qū)排煙支管上的排煙閥，共用的排煙風機啟動，開始火災排煙。排煙風機的排煙量應按最大一層的排煙量選擇計算。三、自動滅火系統(tǒng)所謂大空間建筑就是指民用和工業(yè)建筑物內(nèi)凈空高度大于8m及倉庫建筑物內(nèi)凈空高度大于12 m的場所。該建筑與普通建筑相比更追求視覺上的通透性， 具有技術現(xiàn)代化、規(guī)模大型化、建筑造型非標準化等特點。大空間建筑由于其特殊的使用功能，不宜進行防火、防煙分隔，會造成火災和煙氣的大范圍擴散；空間高度高，熱氣流在上升的過程中會受到周圍空氣的稀釋和冷卻，造成普通火災探測技術無法及時發(fā)現(xiàn)火災，普通閉式噴頭噴出的水滴從高空落下達到燃燒物表面時已失去了滅火效果；高度

30、增加導致水平風力增大圖，加快了火勢的水平蔓延；火場中，消防人員難以堵截火勢蔓延，且面對該類新建筑，又缺少撲滅該類建筑火災的經(jīng)驗，建筑建設標準高、投資大，一旦發(fā)生火災財產(chǎn)損失嚴重。大空間建筑較普通建筑火災危險性大，自動撲救初期火災的必要性大，對其消防給水設施要具有反應迅速、能撲滅初期火災、空間適用高度范圍廣、滅火效果好等要求。然而對于大空間建筑，當室內(nèi)凈空高度超過一定值時，普通閉式自動噴水滅火系統(tǒng)已無法滿足其消防要求，對傳統(tǒng)給水設計提出了難題和挑戰(zhàn)。本文中，筆者將針對大空間建筑的構造特點及火災特點，在現(xiàn)行規(guī)范的基礎上，結(jié)合國內(nèi)外的發(fā)展情況，對其消防給水設施設計進行探討。根據(jù)性能化設計的指導思想，

31、總結(jié)近年來國內(nèi)一些超大建筑的防火設計方案及國外設計資料，筆者認為：對于大空間建筑的防火設計，除采用傳統(tǒng)的規(guī)范規(guī)定的消火栓系統(tǒng)、閉式噴水滅火系統(tǒng)(局部小空間)外，在大空間內(nèi)應采用應用快速響應早期抑制噴頭的閉式噴水滅火系統(tǒng)；自動消防水炮系統(tǒng)；自動水槍裝置。在大空間建筑平面上布置消火栓時，大空間中間部分的室內(nèi)消火栓無法靠墻或靠柱布置， 故應采用落地式消火栓箱，消火栓給水管可埋地或在吊頂內(nèi)鋪設。且由于大空間建筑內(nèi)部空間大、分隔復雜，上下層的防火分區(qū)往往錯位，故消火栓的布置會上下對不齊，造成消防立管多或者消防橫支管偏長，為此可采用分層橫向成環(huán)的管網(wǎng)布置系統(tǒng)，各層和各防火分區(qū)內(nèi)的消火栓可就近接自本層消防橫

32、干管，這可大大減少支管數(shù)量及長度，而各層消防橫干管上需間隔設置檢修閥門以保證系統(tǒng)的安全性。由于建筑內(nèi)各分割空間的大小、高度、用途等各不相同，故分別采用各種形式噴頭的滅火系統(tǒng)。在通常的設計中一組消防泵對應一種系統(tǒng)，而有時一組消防泵會對應二種或更多的系統(tǒng)，如普通閉式噴淋和快速響應早期抑制噴頭系統(tǒng)合用一組消防泵。在計算水泵設計揚程及水量時，則應該分別計算系統(tǒng)最不利點的設計水壓和系統(tǒng)的最大流量，通過對不同系統(tǒng)的水力計算得出各個系統(tǒng)的設計參數(shù)，從而選出合適的水泵參數(shù)。同時，由于大空間高層建筑內(nèi)防火分區(qū)的落差較大，同一個系統(tǒng)在不同層數(shù)的水壓要求不同，會使較低層的出水量大，不到設定的時間消防儲水就會用完，這

33、就需要設置減壓閥，合理分區(qū)供水，另外宜使用恒壓切線泵以減小系統(tǒng)中的水壓波動?？焖夙憫缙谝种茋婎^ESFR ( early Suppression fast : esponse Sprink ler )與標準噴頭的區(qū)別可從K值及RTI值看出:標準噴頭的流量系數(shù)K = 80，一個噴頭流量為1.3L/s；ESFR噴頭的流量系數(shù)K 值為200和350，則當噴頭最不利點壓力為0.5MPa時，其一個噴頭流量為7.4 5 L/S 和13.04 L/s，比一個消火栓的水量(5L/S)還大。噴頭的響應時間指數(shù)RTI 值為反映噴頭達到爆破溫度時間的參數(shù)，5mm標準噴頭的RTI 10(m.S)0.5，ESFR噴頭R

34、TI( 28 + 8 (m·S)0.5。由此可看出，普通標準噴頭主要用于控制火災蔓延，把火災損失局限在一個較小范圍內(nèi)；ESF噴頭因其具有反應快，水滴大，流量大，壓力高等特點，能快速壓制火災，可直接用于滅火。該噴頭是20世紀80年代由美國FM公司研制生產(chǎn)的，最初是專用于高架倉庫的噴頭，以后其使用范圍不斷擴大，美國自動噴水滅火系統(tǒng)規(guī)范NFPA13(99版)7 -9.5.1款規(guī)定:允許ESFR噴頭用于中危級場所。試驗證明，當噴頭最不利點壓力為0.5MPa時，噴頭的保護高度可達13m。因此筆者認為對于展覽館、博物館等高度在9-13m的大空間建筑，應用快速響應早期抑制噴頭的閉式噴水滅火系統(tǒng)是目

35、前較可行的防火設計方案。我們在天津經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)金融大廈及國際會展中心工程中，高度在9-13m的共享空間及展覽大廳中，采用了ESFR噴水滅火系統(tǒng)，有效地解決了高大空間的防火問題，取得了消防部門的認可。對于高度大于13m的大空間，尤其是具有較高美觀要求的網(wǎng)架結(jié)構及玻璃幕頂?shù)慕ㄖ?，雖然閉式噴水滅火系統(tǒng)能夠起到保護鋼屋架的作用，但在實際設計及施工中，尤其是對于不規(guī)則屋頂，存在較大的難度。目前日本、歐美等國家在機場、體育館等大空間建筑中，普遍使用自動消防水炮系統(tǒng)。該系統(tǒng)早期常用于碼頭及大型露天油庫，近年來被越來越多地應用于室內(nèi)大空間場所。國外對消防水炮的研制和應用技術已較成熟、設計先進、制做精細、性能

36、優(yōu)越，但其價格昂貴，每臺約100萬元人民幣。國內(nèi)近年來開始對消防水炮進行研制，并已成功地應用于室內(nèi)消防，降低了造價，促進了該系統(tǒng)的普及。自動消防水炮系統(tǒng)，不僅可以遙感、自控、自鎖，對準著火點自動噴水， 而且可與火災探測系統(tǒng)聯(lián)動，采用雙波段圖像火災自動探測與空間定位補救技術及光截面圖像感煙火災探測技術。解決了大空間火災報警， 具有控制距離遠， 保護面積大，反應速度快，可靠性高等優(yōu)點，可遠程定點撲滅早期火災。自動消防水炮系統(tǒng)由電動消防炮和控制器兩部分組成，控制器包括定位器、控制主機、解碼器、控制盤等。室內(nèi)消防炮的布置數(shù)量不應少于兩門，布置高度應保證炮的射流不受上部建筑構件的影響，并應能使兩門水炮的

37、水射流同時到達被保護區(qū)域的任一部位，相當于消火栓的布置要求。實際設計中，如果只設置二門水炮且為水柱射流，考慮到水炮的噴射角度，一門水炮下方區(qū)域?qū)⒅荒苡辛硪婚T水炮撲救，不能滿足規(guī)范要求，故常常在區(qū)域內(nèi)設置三門水炮。如果炮口采用霧化裝置，則在水炮的噴射角度內(nèi)本門水炮也能撲救自身下方區(qū)域的火災，這時也能采用二門水炮區(qū)域保護的方式。自動消防水炮系統(tǒng)的啟動方式分為手動和自動。手動啟動方式為:值班人員在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)著火點，按下手動報警按鈕，通知值班室；或在控制室通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)著火點，操作控制盤使消防水炮對準著火點， 按動面板按鈕直接啟動水泵及電動碟閥，使之噴水滅火。自動啟動方式為:控制主機接到火災探測器探測

38、報警并進行圖像顯示后，通過聯(lián)動控制器聯(lián)動，掃描確定著火點坐標，驅(qū)動消防水炮對準著火點，并啟動消防水泵，通過壓力繼電器設定的水壓值自動開啟消防電磁閥噴水滅火。當火災探測器結(jié)束警報時或設定時間內(nèi)聯(lián)動控制器關閉水泵及電動碟閥。目前室內(nèi)常用的消防水炮，如EL57O消防炮，最大流量1200L/min(20L/S )， 水炮入口壓力8-10bar (1bar=100kPa)時，最大射程50m；EL36消防炮，最大流量2400L/min(40L/s)，水炮入口壓力8-10bar時，最大射程80m。以上水炮水平旋轉(zhuǎn)范圍可從零點位置到左邊右邊的900位置，垂直旋轉(zhuǎn)范圍從+6 00-850。根據(jù)(固定消防炮滅火系統(tǒng)設計規(guī)范(國家標準報批稿)規(guī)定:水炮系統(tǒng)從啟動至炮口噴射水的時間不應大于5min。撲救室內(nèi)火災的滅火用水連續(xù)供給時間不應小于lh。室內(nèi)消防炮的布置應保證被保護區(qū)域的任何一部位同時處于至少兩門水炮的保護范圍內(nèi)。自動消防水炮系統(tǒng)在室內(nèi)的應用，雖然一次性投資較大