何 濤

(東城區(qū)消防救援支隊(duì)，北京100061)

0 引言

現(xiàn)代建筑在設(shè)計(jì)上常常追求空間高大、使用便利、視覺通透等特點(diǎn)，但為了實(shí)現(xiàn)這些功能，在防火分區(qū)劃分、安全疏散設(shè)計(jì)、防煙分區(qū)劃分等方面難以滿足國(guó)家工程消防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2008年北京奧運(yùn)會(huì)使用的國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家體育館等奧運(yùn)場(chǎng)館大多屬于此類建筑。為解決此類建筑的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)借鑒國(guó)外通行的性能化消防設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用火災(zāi)科學(xué)和安全系統(tǒng)工程方法，采用基于消防安全性能的防火設(shè)計(jì)方法，對(duì)體育場(chǎng)館、大型商業(yè)綜合體、影劇院等類似規(guī)模大、空間高的建筑進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。性能化消防設(shè)計(jì)方法不但避免“處方式”消防設(shè)計(jì)的不足，而且使建筑消防安全性能目標(biāo)更加明確，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了建筑使用功能與消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求之間的平衡，可以滿足人們對(duì)現(xiàn)代化建筑功能的精神需求，推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)形式的多樣化發(fā)展。某大型會(huì)堂由于建筑設(shè)計(jì)上的大空間、通透性等特點(diǎn)，需要采用消防性能化的設(shè)計(jì)方法，本文通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬驗(yàn)證的方式來(lái)確定消防設(shè)計(jì)方案人員疏散的安全性。

1 工程概況

某會(huì)堂建筑功能劃分為2部分，第一部分為滿足冬奧會(huì)賽前、賽后舉辦大型會(huì)議的要求，需容納2 500人開會(huì)；第二部分考慮作為文化地標(biāo)，保證奧運(yùn)會(huì)后場(chǎng)館在舉辦活動(dòng)和比賽上的可持續(xù)使用，適用于未來(lái)中長(zhǎng)期舉辦小型演藝活動(dòng)。會(huì)堂總建筑面積19 116.39m，其中地上總建筑面積8 126.22m，地下總建筑面積10 990.17m，占地面積5 471m；地上3層(會(huì)堂區(qū)域1層，局部設(shè)備夾層)，地下1層(地下一層下部)；建筑高度為22.00m(建筑最高點(diǎn)至主入口地面)；建筑物耐火等級(jí)地上為一級(jí)，地下為一級(jí)；建筑類別屬于多層公共建筑。會(huì)堂平面布局和剖面圖，如圖1、2。

圖1 會(huì)堂平面布局Fig.1 The plane layout drawing of the hall

圖2 會(huì)堂剖面圖Fig.2 The cross-section drawing of the hall

2 防火設(shè)計(jì)主要難點(diǎn)

2.1 觀眾廳防火分區(qū)問(wèn)題

觀眾廳疏散樓梯設(shè)置在觀眾休息廳，不能獨(dú)立劃分防火分區(qū)，需要與觀眾休息廳劃分到一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)，而觀眾休息廳通過(guò)各層樓板開口和樓梯口相連通，因此，會(huì)堂的觀眾廳、地下一層觀眾休息廳、檢票廳和首層觀眾休息廳只能劃分一個(gè)防火分區(qū)，該防火分區(qū)面積為9 203m，超出《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》(GB 50016-2014)有關(guān)防火分區(qū)面積的規(guī)定。會(huì)堂防火分區(qū)，如圖3。

圖3 會(huì)堂防火分區(qū)Fig.3 The fire compartment drawing of the hall

2.2 安全疏散設(shè)計(jì)

建筑首層部分樓梯間至安全出口的距離為27、36m，部分疏散門至安全出口的距離分別為23、36、37m，疏散距離超出規(guī)范的規(guī)定值。

3 防火設(shè)計(jì)策略

3.1 可燃物控制

根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)性分析，擬采取以下措施來(lái)控制火災(zāi)荷載：觀眾廳的座椅主要采用燃燒性能達(dá)到B1級(jí)的難燃材料(包括臨時(shí)坐席)；觀眾廳和觀眾休息廳裝修材料應(yīng)符合《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50222-2017)相關(guān)要求；首層觀眾休息廳不得擺臺(tái)設(shè)點(diǎn)，不得堆放可燃物，可根據(jù)需要在不影響人員疏散的前提下設(shè)置臨時(shí)展臺(tái)，但是應(yīng)使用不燃材料，可根據(jù)需要在不影響人員疏散的前提下布置少量的難燃座椅；地下一層觀眾休息廳和檢票廳不得擺臺(tái)設(shè)點(diǎn)，不得堆放可燃物，不得設(shè)臨時(shí)展臺(tái)，在不影響人員疏散的前提下可布置少量的難燃座椅。

3.2 防火分隔

特殊設(shè)計(jì)區(qū)域與其他區(qū)域之間采用防火墻、甲級(jí)防火門、甲級(jí)防火窗和防火分隔水幕系統(tǒng)進(jìn)行防火分隔；冰雪會(huì)堂區(qū)域內(nèi)的觀眾廳與觀眾休息廳之間采用防火墻、乙級(jí)防火門和乙級(jí)防火窗進(jìn)行防火分隔；觀眾廳和觀眾休息廳內(nèi)的設(shè)備用房、服務(wù)用房等房間采用耐火極限為2h防火隔墻、耐火極限為1.5h的樓板和甲級(jí)防火門、耐火極限不低于2h的防火卷簾進(jìn)行防火分隔。會(huì)堂特殊設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)部及與相鄰區(qū)域的分隔，如圖4。

圖4 特殊消防設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)部及與相鄰區(qū)域的防火分隔Fig.4 The fire compartmentation of the interior and the adjacent of the special fire design zone

3.3 安全疏散

首層觀眾休息廳等作為觀眾廳內(nèi)人員疏散安全緩沖區(qū)，其功能主要作為人員通行空間，除供人員短暫停留休息用的固定座椅、咨詢臺(tái)、臨時(shí)展臺(tái)和垃圾桶等少量物品以外，不應(yīng)設(shè)置其他使用功能、不應(yīng)布置其他物品、不得擺臺(tái)設(shè)點(diǎn)；地下一層觀眾休息廳和檢票廳等作為觀眾廳內(nèi)人員疏散安全緩沖區(qū)，其功能主要作為人員通行空間，除供人員短暫停留休息用的固定座椅、咨詢臺(tái)和垃圾桶等少量物品以外，不應(yīng)設(shè)置其他使用功能、不應(yīng)布置使用物品、不得擺臺(tái)設(shè)點(diǎn)；觀眾休息廳和檢票廳所使用的這些物品的燃燒性能不低于B1級(jí)。人員密集場(chǎng)所疏散照明地面最低水平照度不低于3.0lx，人員密集場(chǎng)所樓梯間的消防應(yīng)急照明地面最低水平照度不應(yīng)低于10lx，疏散應(yīng)急照明時(shí)間不少于90min。

3.4 消防設(shè)施

3.4.1 防煙排煙

觀眾廳設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械排煙系統(tǒng)，并設(shè)置消防機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，火災(zāi)時(shí)補(bǔ)風(fēng)，補(bǔ)風(fēng)量不小于機(jī)械排煙量的50%。地下一層、地上一層的入口門廳共用機(jī)械排煙系統(tǒng)，并利用入口門廳的外門自然補(bǔ)風(fēng)，補(bǔ)風(fēng)量不小于機(jī)械排煙量的50%。地下一層檢票廳，采用機(jī)械排煙系統(tǒng)，并利用外門自然補(bǔ)風(fēng)。按照清晰高度不低于室內(nèi)最高處人員活動(dòng)地面上方2m分別計(jì)算觀眾廳、首層觀眾休息廳和地下一層的排煙量，取安全系數(shù)為1.5。

3.4.2 滅火系統(tǒng)

觀眾廳和觀眾休息廳凈空高大于12m的部位設(shè)置大空間智能主動(dòng)滅火裝置，系統(tǒng)需具有自動(dòng)、手動(dòng)、遠(yuǎn)程操作的能力。觀眾廳、觀眾休息廳和檢票廳凈空高度不大于12m的區(qū)域，設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)且噴頭采用快速響應(yīng)噴頭。其他區(qū)域應(yīng)按照規(guī)范要求設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

3.4.3 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

觀眾廳、觀眾休息廳和檢票廳的范圍內(nèi)，大于12m的空間同時(shí)設(shè)置紅外光束感煙探測(cè)器和雙波段圖像型探測(cè)器；小于12m的場(chǎng)所采用感煙探測(cè)器。

4 防火設(shè)計(jì)安全性分析驗(yàn)證

4.1 消防安全目標(biāo)

消防安全總體目標(biāo)：保障人員生命安全；保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全；保障消防救援人員安全。

安全性判定準(zhǔn)則：如果熱煙層距人員活動(dòng)區(qū)域高度大于2m，則熱煙層的溫度不超過(guò)180℃；如果熱煙層距人員活動(dòng)區(qū)域高度不大于2m，則熱煙層的溫度不超過(guò)60℃，且能見度不小于10m；對(duì)于煙氣的毒性，一般認(rèn)為可接受的能見度范圍內(nèi)，毒性都很低，不會(huì)對(duì)人員疏散造成影響。

4.2 計(jì)算機(jī)仿真模擬

基于上述防火設(shè)計(jì)策略，針對(duì)設(shè)定的防火設(shè)計(jì)目標(biāo)，采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬軟件FDS對(duì)觀眾廳、觀眾休息廳著火后煙氣流動(dòng)情況進(jìn)行分析，同時(shí)采用人員疏散軟件Pathfinder對(duì)會(huì)堂緊急情況下人員疏散的安全性進(jìn)行定量分析。根據(jù)建筑使用功能、平面布局和可燃物分布情況，在觀眾廳池座和樓座一層、觀眾休息廳地下一層、檢票廳地下一層、觀眾休息廳首層等位置設(shè)定火源，設(shè)定的火災(zāi)場(chǎng)景，見表1。

表1 設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景一覽Tab.1 Fire scenarios

4.3 安全性分析驗(yàn)證

保障人員生命安全是消防設(shè)計(jì)最重要的目標(biāo)。人員疏散是否安全，需要將不同火災(zāi)場(chǎng)景下的火災(zāi)情景與人員疏散情況聯(lián)系起來(lái)分析。將本項(xiàng)目各區(qū)域通過(guò)Pathfinder得到的所需疏散時(shí)間與各火災(zāi)場(chǎng)景下的危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間進(jìn)行比較，以判斷各區(qū)域內(nèi)人員疏散的安全性。根據(jù)煙氣蔓延擴(kuò)散和人員疏散計(jì)算機(jī)仿真模擬的結(jié)果，該會(huì)堂防火設(shè)計(jì)方案能夠滿足消防安全的要求，見表2。

表2 人員疏散安全性判定Tab.2 Judgement of occupant safety evacuation

5 結(jié)論

根據(jù)建筑使用功能要求及設(shè)計(jì)特殊性提出的消防安全策略，在確定的消防安全目標(biāo)下，通過(guò)定性和定量分析，得出大空間會(huì)堂消防安全評(píng)估結(jié)論如下：

(1)在消防系統(tǒng)有效作用下，可及時(shí)控制初期火災(zāi)，將火災(zāi)損失控制在較小范圍，有效降低火災(zāi)損失。

(2)在消防系統(tǒng)有效作用下，各火災(zāi)場(chǎng)景的危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間均大于人員所需疏散時(shí)間，人員安全疏散可以得到保障。

(3)消防設(shè)計(jì)方案能達(dá)到保障人員生命安全和限制火災(zāi)大規(guī)模蔓延的設(shè)計(jì)目標(biāo)，消防安全性能不低于規(guī)范所要求的安全水平。