文物古建筑裝修改造消防設(shè)計(jì)研究

文物古建筑裝修改造消防設(shè)計(jì)研究

文物古跡不僅為展示歷史文明服務(wù)，也為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。特別是許多歷史悠久的老飯店,既要滿(mǎn)足國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)文物的要求,保留歷史風(fēng)貌,又要結(jié)合經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要,進(jìn)行必要的維修改造。不能按照一般城市建筑消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)衡量這類(lèi)建筑的消防安全建設(shè),國(guó)家也未對(duì)該類(lèi)建筑消防設(shè)計(jì)作出明確要求。應(yīng)深入研究此類(lèi)文物古建筑的火災(zāi)防控體系,確保其消防安全。筆者以國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)文物天津利順德大飯店改造裝修工程為例,探討該類(lèi)建筑改造中需建立的火災(zāi)防控體系。1改造改造建筑的構(gòu)成天津利順德大飯店占地面積5464m2,建筑面積為23433m2,共有客房210間,包括1863年舊址建筑、1924年建筑、1984年建筑和利順德大廈4部分。1863年建筑屬于國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)文物,采用磚木結(jié)構(gòu),建筑外墻為磚混結(jié)構(gòu),梁、樓板和屋架為木結(jié)構(gòu),為四級(jí)耐火等級(jí)建筑,地下1層為辦公室、浴室和庫(kù)房,地上1層為餐廳,地上2、3層為客房。1924年建筑為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),耐火等級(jí)為一級(jí),地下1層為飯店歷史展覽館,地上4層為客房。1924年建筑的1～3層與1863年所建建筑的1～3層相互連通。1984年建筑為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),耐火等級(jí)為一級(jí)。地下1層為冷庫(kù)及管理用房,地上1、2層為接待大廳、餐廳、包間及廚房,3～7層布置客房。該改造裝修項(xiàng)目1863年所建建筑地上共3層,高14.7m;1924年所建建筑地上共4層,高17m。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“建規(guī)”),這部分屬多層建筑。1984年所建建筑改造后共8層,高33.5m。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(2005年版)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”),該建筑屬高層建筑。1.1建筑外墻的耐火等級(jí)根據(jù)“建規(guī)”第5.1.7條規(guī)定,三級(jí)耐火等級(jí)民用建筑的最多允許層數(shù)為5層,四級(jí)耐火等級(jí)民用建筑的最多允許層數(shù)為2層。1863年建筑層數(shù)為3層,建筑外墻達(dá)到了三級(jí)耐火等級(jí)建筑的要求,但梁、樓板、屋架和疏散樓梯不滿(mǎn)足三級(jí)耐火等級(jí)建筑的要求。1863年建筑內(nèi)僅客房部分布置有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),各層防火分區(qū)的建筑面積均超過(guò)“建規(guī)”第5.1.7條關(guān)于四級(jí)耐火等級(jí)建筑防火分區(qū)最大允許建筑面積為600m2的規(guī)定,其最大防火分區(qū)的建筑面積為995m2。1.2封閉樓梯間和疏散樓梯間根據(jù)“建規(guī)”第5.3.5條規(guī)定,旅館建筑的疏散樓梯應(yīng)采用封閉樓梯間(包括首層擴(kuò)大封閉樓梯間)或室外疏散樓梯。該項(xiàng)目1863年及1924年建筑使用敞開(kāi)樓梯用作安全疏散樓梯,不符合“建規(guī)”第5.3.5條的規(guī)定。1.3安全出口數(shù)量根據(jù)“建規(guī)”第5.3.2條規(guī)定,建筑面積超過(guò)200m2的三級(jí)和四級(jí)耐火等級(jí)建筑每個(gè)防火分區(qū)的安全出口數(shù)量不應(yīng)少于2個(gè)。1863年建筑每層的建筑面積均超過(guò)了200m2,但2、3層中各有一個(gè)防火分區(qū)只有一個(gè)敞開(kāi)樓梯作為安全出口,地下室只有一個(gè)疏散出口,安全出口數(shù)量不足。1.4側(cè)或盡的疏散門(mén)至最近安全出口的最大距離根據(jù)“建規(guī)”第5.3.13條規(guī)定,四級(jí)耐火等級(jí)民用建筑位于袋行走道兩側(cè)或盡端的疏散門(mén)至最近安全出口的最大距離為15m。1863年及1924年建筑中部分客房至最近的疏散樓梯的最大疏散距離為17m,1863年所建建筑地下室的最大疏散距離為28m,均超過(guò)現(xiàn)行相關(guān)國(guó)家規(guī)范的要求。1.5防火距離1984年擴(kuò)建部分與1863年舊址建筑之間的距離為6.5m,不滿(mǎn)足“高規(guī)”第4.2.1條要求規(guī)定的14m間距要求。1.6植物中長(zhǎng)邊設(shè)置承擔(dān)過(guò)合理規(guī)定的消防道1984年建筑僅有一個(gè)長(zhǎng)邊和一個(gè)短邊設(shè)置有消防車(chē)道,不滿(mǎn)足“高規(guī)”第4.3.1條要求在高層建筑的周?chē)O(shè)置環(huán)形消防車(chē)道或沿建筑的兩個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車(chē)道的規(guī)定。1.7防火設(shè)計(jì)的關(guān)閉合理“建規(guī)”和“高規(guī)”同時(shí)規(guī)定,中庭防火分區(qū)面積應(yīng)按上、下層連通的面積疊加計(jì)算,當(dāng)超過(guò)一個(gè)防火分區(qū)最大允許建筑面積時(shí),房間與中庭相通的開(kāi)口部位應(yīng)設(shè)置能自行關(guān)閉的防火門(mén)窗。該工程玻璃休閑中庭將1863年、1924年、1984年3個(gè)建筑連接在一起,3個(gè)建筑均有開(kāi)口與中庭相通,由于中庭內(nèi)部可燃物很少且分散布置,有必要研究確定其周?chē)暮侠矸阑鸱指舴绞健?火災(zāi)和煙氣蔓延的控制依據(jù)消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)問(wèn)題確定設(shè)計(jì)目標(biāo)的方向?yàn)?發(fā)生火災(zāi)時(shí),能保證建筑內(nèi)的所有顧客和工作人員安全疏散到室外安全地點(diǎn);建筑物內(nèi)的火災(zāi)能得到有效控制,不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)文物建筑受到不可修復(fù)的破壞;建筑物內(nèi)的火災(zāi)和煙氣蔓延能得到有效控制,能減少火災(zāi)導(dǎo)致的其他財(cái)產(chǎn)損失和因滅火導(dǎo)致的次生損害;所采取的防火措施能保證火災(zāi)不會(huì)蔓延至相鄰建筑物。3災(zāi)難因素分析3.1設(shè)置火災(zāi)場(chǎng)景此次設(shè)計(jì)共確定了14個(gè)設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景,見(jiàn)表1。3.2疏散場(chǎng)景l(fā)采用FDS軟件計(jì)算設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景下(客房區(qū))的人員可用疏散時(shí)間,采用人員安全疏散模擬軟件EVACNET4計(jì)算對(duì)應(yīng)的疏散場(chǎng)景下的人員必需疏散時(shí)間?；鹪次恢肁所在場(chǎng)景下人員可用疏散時(shí)間ASET與必需疏散時(shí)間RSET的比較,見(jiàn)表2。通過(guò)對(duì)人員安全疏散的分析,可以得到在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)有效,且敞開(kāi)樓梯處頂棚下設(shè)置有高度不小于500mm的擋煙垂壁的情況下,火災(zāi)時(shí)建筑內(nèi)的人員均能夠安全疏散的結(jié)論。因此,該項(xiàng)目的安全疏散出口寬度及疏散距離均能滿(mǎn)足火災(zāi)條件下的人員安全疏散需要。但考慮到即使自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和機(jī)械排煙系統(tǒng)能正常啟動(dòng),在樓梯間防火門(mén)正常關(guān)閉的情況下留給人員安全疏散的時(shí)間仍然較少,因此建議除樓梯間內(nèi)的客房外,其余客房也安裝能自行關(guān)閉的乙級(jí)防火門(mén),防止發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣蔓延至走道內(nèi),同時(shí)也可以防止火災(zāi)通過(guò)走道蔓延至其他房間。3.3大空間自動(dòng)掃描定位噴墨系統(tǒng)設(shè)計(jì)利順德大飯店玻璃休閑中庭內(nèi)建議使用自動(dòng)掃描射水高空水炮滅火系統(tǒng)、撞擊(速?lài)?式大空間自動(dòng)掃描定位噴水滅火系統(tǒng)或中懸式大空間自動(dòng)掃描定位噴水滅火系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù),系統(tǒng)設(shè)計(jì)可參照DBJ15-34-2004《大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》及DB21/T1213-2007《大空間自動(dòng)掃描定位噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)程》。3.4自動(dòng)平均排煙系統(tǒng)當(dāng)玻璃休閑中庭頂部排煙口的面積達(dá)到中庭建筑面積的3%時(shí),無(wú)論自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)是否有效,中庭的自然排煙系統(tǒng)均能有效排走煙氣,保證中庭內(nèi)煙氣層的高度維持在5m之上,不會(huì)影響中庭內(nèi)人員的疏散。3.5中庭兩側(cè)設(shè)定火災(zāi)利用經(jīng)驗(yàn)公式和FDS模擬兩種方法計(jì)算了設(shè)定火源周?chē)臒彷椛鋸?qiáng)度,見(jiàn)表3。經(jīng)驗(yàn)公式和FDS模擬計(jì)算結(jié)果表明,即使在著火房間自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)失效的情況下,玻璃休閑中庭一側(cè)房間著火也不會(huì)蔓延至另一側(cè)的房間,因此中庭兩側(cè)建筑二層面向中庭的窗戶(hù)可不做防火保護(hù)(除1863年建筑與1924年建筑連接處的二層雜物間和電梯間的窗戶(hù)開(kāi)口外)。在自動(dòng)滅火系統(tǒng)有效的情況下,中庭兩側(cè)房間著火不會(huì)蔓延至中庭,中庭發(fā)生火災(zāi)也不會(huì)蔓延至周?chē)块g,但在自動(dòng)滅火系統(tǒng)失效的情況下,中庭兩側(cè)房間著火有可能會(huì)蔓延至中庭,中庭發(fā)生火災(zāi)也有可能會(huì)蔓延至周?chē)块g,考慮到玻璃休閑中庭內(nèi)火災(zāi)荷載較小,且不作為其他區(qū)域人員疏散的必經(jīng)通道,在設(shè)置有大空間自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和自然排煙系統(tǒng)的情況下,中庭首層所有通向其他建筑的開(kāi)口可不做防火保護(hù),但建議中庭內(nèi)沙發(fā)等可燃物的擺放位置距離兩側(cè)房間的開(kāi)口不小于4m,即距兩側(cè)走道的距離為1m。經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果表明,1984年建筑面向1863年建筑的客房發(fā)生火災(zāi)通過(guò)熱輻射的方式不會(huì)引燃1863年建筑。因此,1984年所建建筑面向1863年建筑的三、四層客房的窗戶(hù)開(kāi)口可不做防火保護(hù)。雖然對(duì)于此處設(shè)定的火災(zāi)場(chǎng)景未進(jìn)行FDS模擬計(jì)算,但根據(jù)火源位置B所在的設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景的FDS模擬計(jì)算結(jié)果可知,距著火房間開(kāi)口6m遠(yuǎn)處接收到的熱輻射強(qiáng)度的值小于10kW/m2,與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果一致。3.6餐飲消防救援設(shè)計(jì)要求利順德大飯店周邊的道路通暢,所在的街區(qū)有環(huán)形市政道路,具有較好的交通條件,雖然未沿1984年所建建筑設(shè)置環(huán)形消防車(chē)道,現(xiàn)有市政道路能夠滿(mǎn)足消防車(chē)輛調(diào)度的要求。飯店周?chē)罱南勒揪嗥鋬H1500m,可以保證消防隊(duì)在接警后5min內(nèi)到達(dá)火場(chǎng)。飯店消防撲救面的設(shè)置可以滿(mǎn)足消防車(chē)輛靠近起火部位和消防隊(duì)員快速到達(dá)著火層展開(kāi)滅火救援工作的需要。該建筑的消防用水有可靠的保證,在各項(xiàng)消防設(shè)施可靠性和有效性得到保證的情況下,可為消防救援提供有利條件,從而保證其消防安全。因此,1984年建筑雖然未設(shè)置環(huán)形的消防車(chē)道,但并不會(huì)顯著影響火災(zāi)時(shí)的消防救援作業(yè)。4消防設(shè)計(jì)與調(diào)整方案依據(jù)上述火險(xiǎn)分析,要確保天津利順德大飯店保護(hù)修繕工程的消防安全應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行調(diào)整和強(qiáng)化。4.1火災(zāi)火災(zāi)設(shè)計(jì)建筑屋面采用不燃材料,屋架下采用耐火極限不低于1.00h的防火板做吊頂,提高建筑屋架部分的防火保護(hù),突出外墻的木屋架采用防火涂料等保護(hù)措施。對(duì)建筑各層地面、墻面,除特殊場(chǎng)所和作為文物需保留的場(chǎng)所外,均應(yīng)采用不燃材料裝修。要嚴(yán)格禁止采用可燃、易燃和發(fā)煙量大的裝修材料,盡量減少使用難燃材料。1863年及1924年建筑樓梯間加設(shè)常開(kāi)乙級(jí)防火門(mén),火災(zāi)發(fā)生時(shí)防火門(mén)自行關(guān)閉,原敞開(kāi)樓梯變?yōu)閿U(kuò)大的封閉樓梯間?？头糠块T(mén)使用能自行關(guān)閉的乙級(jí)防火門(mén)。敞開(kāi)樓梯處頂棚下設(shè)置高度不小于500mm的擋煙垂壁。相鄰防火分區(qū)相通處設(shè)置常開(kāi)甲級(jí)防火門(mén)。將1863年建筑地下室內(nèi)庫(kù)房的走道通過(guò)甲級(jí)防火門(mén)與辦公室和浴室的走道連通,原浴室走道改為疏散走道,走道內(nèi)門(mén)的開(kāi)啟方向改為向庫(kù)房區(qū)開(kāi)啟或者將門(mén)去除。1863年建筑面向1984年建筑的外墻采用不開(kāi)窗口或門(mén)洞的防火墻。1984年建筑面向1863年建筑的房間(1～8層)開(kāi)口可不做防火保護(hù),但1984年建筑2～4層拐角處的開(kāi)口需采用甲級(jí)防火門(mén)窗進(jìn)行防火保護(hù)。1863年及1924年建筑內(nèi)的客房、餐廳、辦公室、疏散走道及樓梯間設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),建議使用快速響應(yīng)噴頭,并按中II級(jí)危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì),噴水強(qiáng)度為8L/(min·m2),作用面積為160m2。1863年及1924年建筑客房走道內(nèi)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)和補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),機(jī)械排煙系統(tǒng)的排煙量按60m3/(h·m2)設(shè)計(jì),補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)量不小于排煙量的50%。應(yīng)適當(dāng)加大中庭自然排煙的排煙量,并能滿(mǎn)足自動(dòng)、手動(dòng)、消防聯(lián)動(dòng)的控制功能。玻璃休閑中庭設(shè)置大空間自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和自然排煙系統(tǒng),天窗的開(kāi)啟面積應(yīng)為中庭建筑面積的3%～5%,中庭內(nèi)通向其他建筑的開(kāi)口可不做防火保護(hù)(除1863年建筑與1924年建筑連接處的二層雜物間和電梯間的窗戶(hù)開(kāi)口外)。所有室內(nèi)消火栓箱內(nèi)均配置消防軟管卷盤(pán)和2具ABC干粉滅火器。室內(nèi)裝修材料應(yīng)采用不燃或難燃材料,減少火災(zāi)荷載。對(duì)建筑內(nèi)所有電氣線(xiàn)路加強(qiáng)防護(hù),樓內(nèi)所有區(qū)域均應(yīng)設(shè)置漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)?？头?jī)?nèi)應(yīng)設(shè)應(yīng)急照明及廣播系統(tǒng),在公共區(qū)域和疏散走道上還應(yīng)增設(shè)聲光報(bào)警和蜂鳴器,疏散走道內(nèi)的應(yīng)急照明的照度應(yīng)不小于10lx,并應(yīng)保證應(yīng)急照明燈具的電池的有效性。所有改、擴(kuò)建工程的使用部位應(yīng)設(shè)置智能型應(yīng)急疏散指示系統(tǒng)。4.2加強(qiáng)建筑內(nèi)管理客房?jī)?nèi)應(yīng)配有“禁止臥床吸煙”等安全標(biāo)志、應(yīng)急疏散指示圖、賓館內(nèi)部消防安全指南等。服務(wù)員應(yīng)經(jīng)常向旅客宣傳不要躺在床上吸煙及在客房?jī)?nèi)使用蠟燭等明火,煙頭和火柴梗應(yīng)放在煙灰缸內(nèi),不要使用大功率電氣設(shè)備。服務(wù)員在整理房間時(shí)要仔細(xì)檢查,煙灰缸內(nèi)未熄滅的煙蒂不得倒入垃圾袋。對(duì)旅客及來(lái)訪人員應(yīng)明確規(guī)定嚴(yán)禁