大空间建筑消防设计要点分析

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摘要：结合近年来蓬勃发展的大空间建筑及其给建筑消防带来的新问题，分析了符合大空间建筑特点划分防火分区的新方法，并以剧场类大空间建筑为例，归纳了大空间建筑消防设计的设计规范和存在问题。同时对大空间智能型主动喷水灭火系统的设计要点进行总结，给设计人员提供参考。

关键词：大空间建筑；消防；防火分区；大空间智能型主动喷水灭火系统

Abstract: combining with the vigorous development in recent years of large space buildings and bring new problems to building fire, analyzes the characteristics in large space building fire zone divided into new methods, and theater class large space buildings, for example, summarizes the design of large space building fire design standard and the existing problems. At the same time for large space intelligent active sprinkler system summary on the main points of design, to provide the reference to designers.

Key words: large space building fire protection partition large space intelligent active sprinkler system

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言

近年来，随着我国经济的迅猛发展，建筑材料和建筑科技也有了突飞猛进的发展，在结构方面相继出现了混凝土薄壳顶、悬索结构、网架结构、悬挂结构等。大空间建筑顺势而生，加之市场对大型会展建筑、体育馆、剧场等建筑的需求，大空间建筑数量急速增。大空间建筑由于其特殊的使用功能, 不宜进行防火、防烟分隔，造成火灾和烟气的大范围扩散；空间高度高, 热气流在上升的过程中会受到周围空气的稀释和冷却, 造成普通火灾探测技术无法及时发现火灾, 普通闭式喷头喷出的水滴从高空落下达到燃烧物表面时已失去了灭火效果，对消防设计提出了新的要求。本文中, 笔者将针对大空间建筑的构造特点及火灾特点,对其消防给水设施设计进行探讨。

一、大空间建筑及其特点

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001（2005年版）），大空间建筑是指室内净空高度大于8m的民用和工业建筑及室内净空高度大于12m的仓库。此类建筑具有建筑空间大、层高高、面积大，造型独特等建筑特点。从消防的角度出发，大空间建筑具有以下特点：

大空间建筑多为体现城市或地区现代化、国际化的标志性建筑物，建筑标准高，且功能复杂，常配备各种电子、通讯、网络、控制、灯光等系统，可燃物较多，单位面积内的火灾荷载大，一旦发生火灾，损失巨大。

大空间建筑单层的高度高、空间大，防火分隔困难，火灾蔓延面积大。

屋顶结构的防火困难。采用轻型结构形式的压型钢板、轻质膜材料、大跨度钢桁架结构以及其屋顶保温材料，其耐火极限较低。部分会议展览建筑的屋顶设采光设施，将阳光引入室内，一是造成屋顶空气温度的升高，阻止了烟气热气流的上升，二是构造耐火极限的提高困难。会展建筑若整体采用钢结构，需要增加防火材料的保护。

大空间建筑净空高，且建筑上部电子、通讯、网络、灯光的设施的布置对消防灭火装置的探测感应容易造成遮挡，另外，空间高度高造成火灾烟气层的高度分布很不均匀，对自动喷水灭火系统的启动喷头、喷头打开的数量、位置均有很大影响。

二、满足大空间建筑特点而划分防火分区的新方法

大空间建筑通常要求视觉上的通透性，如剧场、体育馆、大型商场、候机厅等，或者功能上的通透性，如大空间工业厂房，需满足成套设备生产线的工艺要求。如果采用传统的防火墙、防火门等实体来划分防火分区，则大空间的功能不能满足，违背其设计的初衷。防火卷帘在面对大跨度建筑时也存在问题。大跨度建筑一般单跨可达36米以上，定制这样大跨度的防火卷帘，不但成本很高，而且在卷帘收放时很难控制，容易卡在滑槽里，可靠性差。为此，可采用新技术、新方法来划分防火分区，如防火带和防火水幕墙。

防火带：防火带是指在有可燃物的建筑物中划分出一段区域，在这个区域内的建筑构件及装修全部为不燃材料， 并且该区域内不放可燃物，同时采取有效的防烟措施， 阻挡防火带一侧的火势和烟气向另一侧蔓延，利用空间距离分隔来划分防火分区。目前，我国已经有许多大空间建筑在划分防火分区时采用了防火带的方法， 如辽宁工业展览馆，其主展厅为一层大空间结构，为避免使用防火墙等实体分隔给该建筑功能带来影响，在划分防火分区时采用了防火带的方法来划分，取得了较好的效果。

防火水幕墙：防火水幕墙装置是能喷出幕状水流的管网设备。用防火水幕墙划分防火分区的好处是不会影响大空间建筑的视觉通透性和建筑功能的使用。采用水幕进行防火分隔时喷头布置不应少于3 排，采用开式洒水喷头时，喷头不应少于2 排。防火水幕墙的有效宽度不应小于6m,供水强度不应小于2L/s.m，喷水延续时间不应小于3h，水幕安装部位不应有可燃材料，水幕上部有较大空间时，应当设置挡烟挡火设施或使水幕同时喷向上部，防止烟火从水幕上部蔓延。

三、剧场类大空间建筑消防设计的规范及问题

礼堂、会堂、剧院等剧场类建筑作为大空间建筑的一种，不仅净空高，而且舞台、后台有大量灯光、布景，演出时还常常设置舞台道具、并可能有烟火效果，这些都大大增加了消防难度。

但是，《建规》对剧场类的分类只有观众座位数这一个标准。根据《自动喷水灭火系统设计规范》附录A的规定，剧场的观众厅为中危险级Ⅰ级，舞台上部为中危险级Ⅱ级，二葡萄架下为严重危险级Ⅱ级。可见，同一剧场内部不同区域具有不同的火灾危险性。只以观众厅座位数作为设置消防设施的判定标准，很难对剧场不同火灾危险性的区域，是否分别设置、设置何种消防设施进行判定。有些剧场为保障观赏效果和舒适性，观众厅较小，但舞台功能较强，舞台部分的面积相对较大。如位于北京的八一剧场，观众厅座位数370座，面积为800㎡，舞台面积大于600㎡，侧台面积大于500㎡，后台面积大于300㎡，其舞台及后台部分的面积远大于观众厅的面积，可供演出多幕话剧。再如广州某剧场，观众厅390座，面积约300㎡,而舞台部分面积为400㎡。虽然观众厅较小，但舞台并不小，功能较强，火灾危险性较高。只以观众厅座位数来判定消防设施的设置标注，无法解决针对不同火灾危险性等级区域的消防保护问题。

综上所述，笔者认为对不同剧场类大空间建筑设置消防设施的分类标准应再加以其他指标作为观众厅座位数标准的补充，例如，将舞台与观众厅部分分别考虑。观众厅部分以座位数作为标准，舞台部分以舞台的面积或者以舞台上部的幕道数、杆数作为设置消防设施的标准。

四、大空间智能型主动喷水灭火系统的设计要点

大空间烟气对喷淋影响主要表现在两方面。一是感温的效果延迟。火灾烟气是燃烧产物与火羽流卷吸空气的混合物，随着烟气的上升、流动，烟气中所含的空气量将越来越大，在所卷吸空气的稀释影响下，烟气的温度和浓度都将大大降低，火灾烟气与周边环境空气的温度差逐渐减小，从而导致烟气所受的浮力越来越小。烟气上升到一定高度后，浮力与重力达到某种平衡，从而不再继续上升，有时还会有热障碍现象。故大空间火灾烟气层在高度上分布不均匀。当建筑空间较高时，相当多的烟气上升可能达不到顶部就开始缓慢沉降，这时喷头就不能及时动作灭火。二是感温的位置偏移。在空间较高、面积很大的空间内，烟气在上升中因温差和环境的风向而产生漂移，没有出现整个空间的烟气弥漫现象，就可能出现在烟气蔓延到几十米以外的区域打开喷头，或是喷头的动作部位不在火灾发生部位，或是动作的喷头数量超过作用面积而引起用水量不足。

大空间智能型主动喷水灭火系统的设计要点：

大空间智能型主动喷水灭火系统为湿式系统，设置场所的环境温度不应低于4°C，且不高于55°C。

在布置喷头、水炮时，应避免其喷出的水滴、水柱等在到达火源的过程中受到障碍物的阻挡。

大空间智能型主动喷水灭火系统与其它自动喷水灭火系统何用一套供水系统时，应独立设置水流指示器，且应在其它自动喷水灭火系统湿式报警阀或雨淋阀前将管道分开。

高空水炮按最大3行3列布置，9个水炮同时开启计算；另外两种装置都按最多4行4列布置，16个喷头同时开启计算。

设置大空间智能型主动喷水灭火系统的场所，当喷头或高空水炮为边墙式或悬空式安装，且喷头及高空水炮以上空间无可燃物时，设置场所的净空高度可不受限制。

持续喷水灭火时间按不小于1h计算。

参考文献

[1]GB 50016-2006,建筑设计防火规范.

[2]GB 50084-2001(2005年版),自动喷水灭火系统设计规范.

[3]CECS 263:2009,大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程.

[4]JGJ 57-2000,剧场建筑设计规范.

[5]吴建斌.大空间水消防技术在上海东方体育中心综合馆的应用[J].给水排水，2011，(6).