某劇場建筑防火設計難點分析

某劇場建筑防火設計難點分析

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市文化建設越來越受到重視。各類演出、地方特色文化展示等成為城市的一大亮點。高水平的文化演出能夠推動文化藝術事業(yè)發(fā)展，改善城市旅游文化的形象。許多城市投入大量人力物力興建供文化展示的硬件設施，劇場建筑是比較典型的一種。該類建筑不僅講求功能多樣化、復雜化，設計師對建筑的美觀性、藝術性、通透性等同樣要求甚高。諸多方面的考慮難免為建筑消防帶來難題，甚至與消防設計要求相沖突。筆者借助某劇場建筑的設計特點，介紹該類建筑中的常見防火設計難點，并對該建筑的特殊問題進行分析。1局觀建筑體系某劇場建筑包含電影院和劇場。如圖1和圖2所示，建筑呈東西方向布局，西面為電影院，東側(cè)為劇場。建筑使用上可分可合，各自功能和流線較相對獨立，相互干擾較小。建筑外圍采用大型金屬殼體覆蓋而形成一個整體。工程總建筑面積約24000m2，地上5層，地下3層。2做好相關建筑的防火設計劇場類建筑人員密集，主要是外來觀眾，由于對建筑路線不熟悉，一旦發(fā)生火災，容易造成疏散不及時，導致人員傷亡，做好同類建筑的防火設計具有重要意義。2.1大熱建筑設計如圖3所示，該建筑內(nèi)部的影劇院土建部分以東側(cè)劇場較高，但不超過24m。如果沒有外層覆蓋的殼體，該影劇院都可按照GB50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《建規(guī)》)進行消防設計。但正是因為建筑覆蓋了該金屬殼體，設計上對于該建筑的定性出現(xiàn)了不同意見。一方認為該建筑內(nèi)部影劇院高度均不超過24m，外層覆蓋的大外殼可視為單層，套用“建筑高度小于等于24m的單層公共建筑”，可適用《建規(guī)》;另一方認為該特殊建筑增加大外殼后應完全看作一個整體，因外殼高度超過24m且內(nèi)部包含多個樓層，故應按照高層建筑設計。筆者不太認同將外層覆蓋的大外殼視作為單層，套用“建筑高度小于等于24m的單層公共建筑”的做法。該建筑的定性應從多個方面來考慮:(1)影劇院屬于人員密集場所，劇院的樓座設計包含復雜疏散路線，為避免惡性的群死群傷事故，有必要提高建筑防火要求;(2)該建筑人員疏散出影劇院后不能直達室外，大殼體覆蓋的大廳發(fā)生火災對人員疏散造成威脅;(3)消防撲救難度大，建筑四周雖有消防車道，但殼體覆蓋致使滅火水柱不能到達火災危險性較大的部位。因此筆者主張該建筑按高層對待，根據(jù)GB50045-95(2005年版)《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)劃為二類高層，地上建筑耐火等級為二級，地下建筑耐火等級為一級。2.2大空間參與問題(1)防火分區(qū)劃分。影劇院土建外邊界與金屬外殼間形成共享大空間，該大空間主要包括首層休息門廳和標高分別為4.5,9.0,11.8m的走道及標高為4.5和9.0m的中庭回廊，如圖4所示大空間面積約為5500m2，超過3000m2的要求。針對防火分區(qū)面積超規(guī)的問題，設計人員借鑒《高規(guī)》5.1.5條的做法。采用防火墻和甲級防火門窗將影劇院與公共空間進行嚴格的防火分隔，將火災及煙氣盡量控制在影劇院內(nèi)部。(2)人員疏散。影劇院內(nèi)部人員在首層必須經(jīng)過共享大空間才能疏散至室外。針對該問題，設計人員擬將共享大空間設計為亞安全區(qū)，作為人員疏散的過渡空間。為了保證亞安全區(qū)的安全性，除了要求共享大空間只能作為休息廳和公共走道使用外，對空間的裝修材料按表1也提出了嚴格要求。同時影劇院內(nèi)部的機械排煙系統(tǒng)設排煙管道直接將煙氣排至室外而不是排至共享大空間。2.3地下舞臺防火封閉為了營造演出效果，新建劇場常要求采用靈活可變的機械舞臺。機械化升降、旋轉(zhuǎn)舞臺快速興起，該類舞臺在地下的升降變化空間即是臺倉。臺倉四周還包括演員跑場道等，演出時存在一定數(shù)量的人員。如何做好臺倉與地上舞臺的防火分隔同樣是一道難題，因為舞臺作為劇場火災高發(fā)區(qū)宜嚴格控制地上與地下各個防火分區(qū)的面積，且相應規(guī)范對地上、地下建筑的防火要求有差異。為安全起見，設計上最好采取分隔措施將地上舞臺與臺倉分隔開。但是靈活升降的舞臺無法按照該要求執(zhí)行，無論采取何種措施也沒法將地下部分與地上舞臺進行有效的防火封堵。本案例中的劇場舞臺采用了上下升降式舞臺，筆者在實際中遇到如下兩種常見解決方案:(1)舞臺防火分隔方案一。(1)因演員集中在跑場道中，采用防火卷簾將跑場道單獨劃為一個防火分區(qū);(2)因該防火卷簾位于演員的疏散路線上，故防火卷簾采用兩次降落方式;(3)地上主舞臺與側(cè)臺因總面積小于規(guī)范要求，主舞臺與側(cè)臺可不分隔(見圖5、圖6)。方案一分析:(1)跑場道實際使用中需搬入大型道具等，不能采用防火墻、防火門分隔;(2)采用防火卷簾分隔能滿足規(guī)范對于地上、地下防火分區(qū)面積的控制要求;(3)火災時，防火卷簾的兩次降落對人員疏散和安全存在不確定性;(4)舞臺機械多，可靠性難以保證。(2)舞臺防火分隔方案二。(1)將正對觀眾的主舞臺與地下臺倉及跑場道按功能劃為一個防火分區(qū);(2)主舞臺與側(cè)臺之間設防火卷簾分隔(見圖7、圖8)。方案二分析:(1)調(diào)查表明劇場舞臺常見可燃物大多為存放于側(cè)臺的道具等，方案二將火災高發(fā)區(qū)面積進一步劃分減小;(2)將靈活升降的主舞臺按功能單獨劃為一個防火分區(qū)，降低側(cè)臺火災對主舞臺或臺倉人員的影響;(3)取消臺倉口的防火卷簾，利于火災情況下人員進入跑場道疏散。通過對比方案一和方案二的利弊，本案例最終采用了方案二進行防火分隔。2.4水幕系統(tǒng)設置依據(jù)JGJ57-2000《劇場建筑設計規(guī)范》(以下簡稱《劇規(guī)》)要求甲等及乙等的大型、特大型劇場舞臺臺口應設防火幕，超過800個座位的特等、甲等劇場及高層民用建筑中超過800個座位的劇場舞臺臺口宜設防火幕，甲等劇場的側(cè)臺與主臺之間的洞口宜設防火幕。目前劇場建筑設計時在臺口多數(shù)采用金屬防火幕分隔，但在某些劇場的舞臺臺口或側(cè)臺因空間有限無法裝金屬幕。其他的防火幕布如化纖類防火幕難以達到3小時耐火極限。所以設計人員多希望采用防火分隔水幕對以上部位進行分隔，其依據(jù)是《劇規(guī)》8.3.4劇場內(nèi)水幕系統(tǒng)設置應符合下列規(guī)定:按本規(guī)范第8.1.1條規(guī)定應設置防火幕有困難的部位，超過1500個座位的劇場舞臺臺口及與舞臺相連的側(cè)臺、后臺的門窗洞口，應設防火分隔水幕;按本規(guī)范第8.1.1條規(guī)定宜設置防火幕有困難的部位，宜設防火分隔水幕。但筆者在實際使用中發(fā)現(xiàn)消防部門并不太贊同采用防火分隔水幕，一是其分隔可靠性低，高度過大就難以形成穩(wěn)定的水幕，且該系統(tǒng)在演出或排練時要求切入手動控制狀態(tài)，火災時如何順利動作無保障;二是防火分隔水幕水量大，水漬影響大。所以筆者提出對于有臺口的舞臺，觀眾廳與舞臺之間還是宜設金屬防火水幕，設置水幕保護可有效降低其溫升和減輕構(gòu)造斷面及自重。在側(cè)臺與主舞臺之間或其他相對較低的洞口也可采用雙軌雙簾的特級防火卷簾進行分隔。2.5觀眾廳與舞臺現(xiàn)代劇場演出，對演出環(huán)境的要求越來越高，尤其是場地內(nèi)不能有自然光線和風的干擾。如在屋面設置自然排煙窗，很難控制光線的滲入，嚴重影響劇場的演出?；谝陨显?，目前新的劇場設計較少采用自然排煙窗的方式。且按地面面積的2%～5%計算自然排煙的面積，即使是小型劇場所需的自然排煙開啟面積也較大，設備設施的可靠性也難以保證。所以現(xiàn)在新建劇場的觀眾廳和舞臺多采用機械排煙方式?！秳∫?guī)》10.2.17規(guī)定觀眾廳悶頂或側(cè)墻上部應設通風和排煙裝置。此條的條文說明:關于排煙量，參照《高規(guī)》第8.4.2條中庭的排煙量計算方法，考慮到觀眾廳凈空高度比中庭低，人員密集，且由于有座椅的障礙，火災時人員疏散困難。因此建議觀眾廳以13次/h換氣標準計算或90m3/(m2·h)換氣標準計算，兩者取其大者。本案例中劇場觀眾廳與舞臺分隔開，觀眾廳排煙量按照換氣次數(shù)法計算結(jié)果相對較小。但設計人員發(fā)現(xiàn)一些相似的大劇場如果按照換氣次數(shù)法13次/h計算出的排煙量非常大，特別是一些舞臺與觀眾廳無法分隔的劇場動輒需要100～200萬m3/h的排煙量甚至更高，不夠經(jīng)濟且實施相當困難。查閱相關資料發(fā)現(xiàn)國內(nèi)外相關研究人員都不太認同采用換氣次數(shù)計算排煙量，普遍認為其計算結(jié)果不夠合理，國外大多數(shù)國家已經(jīng)棄用該方式。隨著消防性能化設計方法的引入和發(fā)展，該類問題多采用性能化的方法來計算合適的排煙量。比如可通過預測建筑的火災荷載，計算發(fā)生單次火災的煙氣生成量來確定相應的體積排煙量，該方法在上海地方標準DGJ08-88-2006《建筑防排煙技術規(guī)程》已經(jīng)得到應用。正在編寫的國家標準《建筑防排煙系統(tǒng)技術規(guī)范》也將采用該方法。筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)情況下使用該方法計算出的排煙量相比換氣次數(shù)法要減少許多，并且性能化設計還可以建立火災煙氣的三維模型進行模擬驗證，其結(jié)果為設計人員提供了實實在在的設計依據(jù)。針對本案例采用防火墻和防火門窗將影劇院與共享大空間進行分隔后，影劇院是否設補風系統(tǒng)的問題也有相當大爭議。部分設計人員認為應執(zhí)行《高規(guī)》8.4.11條規(guī)定的設置機械排煙的地下室才應設置送風系統(tǒng)?？墒枪P者認為判定是否設機械補風系統(tǒng)的根據(jù)應該是建筑是否封閉，自然補風是否良好。《建規(guī)》就考慮到該問題，如其9.4.4條規(guī)定在地下建筑和地上密閉場所中設置機械排煙系統(tǒng)時，應同時設置補風系統(tǒng)。同時筆者認為以往某些設計將設防火門的洞口作為自然補風口的做法也不合理，因為不管是常開還是常閉防火門在火災確認后均應處于關閉狀態(tài)。通過上述分析，本案例