某體育場消防設(shè)計(jì)安全性模擬研究

●高 昇

(大同市消防支隊(duì)，山西 大同 037006)

(本欄責(zé)任編輯、校對(duì) 馬 龍)

1 建筑基本情況

某體育中心體育場總體輪廓為不規(guī)則橢圓形，長軸約285m，短軸約230m，占地面積56 610m2，總建筑面積39 740m2，建筑高度約43.8m。建筑層數(shù)為地下1層，地上3層，屬于乙級(jí)中型體育建筑，可用于舉辦地區(qū)性體育賽事，也可滿足舉行大中型群眾集會(huì)和文娛活動(dòng)的需求。一層西側(cè)靠近主席臺(tái)位置布置貴賓用房;二層西側(cè)靠近貴賓席位置布置包廂;三層西側(cè)靠近普通看臺(tái)布置觀眾休息平臺(tái)。地下一層為運(yùn)動(dòng)員用房、管理用房、媒體用房、室內(nèi)跑道、室內(nèi)射擊訓(xùn)練館及機(jī)房儲(chǔ)藏等其他輔助用房。

2 消防設(shè)計(jì)存在的問題

2.1 地下一層部分防火分區(qū)超面積

根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(以下簡稱“建規(guī)”)第5.1.7條的規(guī)定，耐火等級(jí)為一、二級(jí)的建筑地上部分防火分區(qū)最大允許建筑面積為2 500m2;地下與半地下建筑(室)防火分區(qū)的最大允許建筑面積為500m2。建筑內(nèi)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，該防火分區(qū)的最大允許建筑面積可增加1.0倍。局部設(shè)置時(shí)，增加面積可按該局部面積的1.0倍計(jì)算。依照上述規(guī)定，本工程地上部分防火分區(qū)最大建筑面積為5 000m2，地下部分防火分區(qū)最大建筑面積為1 000m2。但是，由于使用功能和平面布局的特殊性，地下一層防火分區(qū) B1－2、B1－4、B1－6、B1－9和B1－10的建筑面積超過規(guī)范要求，如表1所示。

表1 防火分區(qū)功能與面積

2.2 地下車道排煙系統(tǒng)排煙量的確定

本工程地下一層西北、西南進(jìn)入體育場比賽場地的通道之間設(shè)有連通車道，該車道主要服務(wù)于兩側(cè)的工作人員，用于臨時(shí)上下客用。根據(jù)本車道的通行需求，車道與兩側(cè)的各功能用房之間采用耐火極限不小于3.0h的防火墻進(jìn)行分隔，連通處設(shè)置由甲級(jí)和乙級(jí)兩道防火門構(gòu)成的防火防煙前室。車道內(nèi)的人員在火災(zāi)時(shí)可通過這些前室疏散到鄰近防火分區(qū)或疏散樓梯間，也可直接疏散到體育場場心。該車道設(shè)置70℃的感溫火災(zāi)探測器、預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)以及疏散照明指示等消防設(shè)施。由于現(xiàn)行防火設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)此類車道的排煙設(shè)計(jì)沒有明確的要求，需通過模擬計(jì)算確定排煙量。

3 超面積防火分區(qū)的消防安全分析

針對(duì)地下一層防火分區(qū)超面積問題，應(yīng)該從保證人員安全疏散、控制火災(zāi)規(guī)模和防止火災(zāi)大面積蔓延等方面進(jìn)行分析，并采取必要的消防措施以保證人員生命安全，盡可能減少財(cái)產(chǎn)損失。

3.1 火災(zāi)蔓延的控制

為了阻止火災(zāi)的大面積蔓延，除了設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)來控制火災(zāi)的規(guī)模外，通常還可以通過設(shè)置防火墻、防火卷簾、防火玻璃隔墻或防火水幕等控制火災(zāi)蔓延的范圍。針對(duì)本工程防火分區(qū)超面積的問題，為了控制火災(zāi)蔓延，主要采取加強(qiáng)自動(dòng)滅火、防火分隔、可燃物的控制等措施。經(jīng)分析認(rèn)為，該工程防火分區(qū)內(nèi)可燃物控制較好，防止火災(zāi)蔓延措施較好，可以滿足消防安全要求。

3.2 人員疏散安全分析

為了保證火災(zāi)時(shí)人員的安全疏散，疏散設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:(1)每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)有兩個(gè)安全出口;(2)每個(gè)防火分區(qū)安全出口的寬度應(yīng)滿足要求;(3)房間疏散門到最近安全出口的距離應(yīng)滿足“建規(guī)”的要求;(4)相鄰兩個(gè)防火分區(qū)之間通過同一防火門相互借用疏散時(shí)，防火門的開啟方向按如下方法確定:由人員密集的一側(cè)開向人員較少的一側(cè)，防止由于人員擁堵無法開啟疏散門;由外來人員較多的一側(cè)開向另一側(cè)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)得到各防火分區(qū)的計(jì)算疏散人數(shù)如表2所示。根據(jù)“建規(guī)”的規(guī)定，本工程地下一層安全出口每百人凈寬度不應(yīng)小于0.75m，安全出口凈寬度不應(yīng)小于0.9m，疏散走道和疏散樓梯凈寬度不應(yīng)小于1.1m，人員密集的公共區(qū)的疏散門凈寬度不應(yīng)小于1.4m。根據(jù)上述要求，計(jì)算和統(tǒng)計(jì)得出各防火分區(qū)應(yīng)提供的安全出口寬度和現(xiàn)設(shè)計(jì)安全出口寬度如表2所示。由表2可以看出，現(xiàn)設(shè)計(jì)中各防火分區(qū)安全出口寬度滿足規(guī)范要求。

表2 安全出口寬度比較

4 地下車道的消防安全分析

4.1 設(shè)計(jì)概述

地下車道依照《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中有關(guān)汽車庫的要求進(jìn)行排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，排煙量按換氣次數(shù)不小于6次/h計(jì)算確定。本工程車道體積約11 356m3，依照規(guī)范其排煙量應(yīng)不小于68 136m3·h－1，現(xiàn)設(shè)計(jì)中共有三臺(tái)風(fēng)機(jī)承擔(dān)車道排煙，每臺(tái)風(fēng)機(jī)排煙量不小于34 000m3·h－1。地下車庫設(shè)置預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，從預(yù)作用系統(tǒng)的工作原理可以看出，噴頭噴水需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件，一是火災(zāi)自動(dòng)探測報(bào)警系統(tǒng)探測到火災(zāi)并控制開啟預(yù)作用閥，對(duì)閥后管道充水;二是噴頭在火災(zāi)煙氣的熱作用下開啟。以時(shí)間為坐標(biāo)，火災(zāi)發(fā)展過程、噴淋系統(tǒng)管道充水過程、噴頭的開啟過程之間的關(guān)系可用圖1來表示。由圖1可以看出，當(dāng)火災(zāi)探測時(shí)間與管道充水時(shí)間之和大于噴頭開啟時(shí)間時(shí)，噴淋系統(tǒng)的噴水時(shí)間將大于沒有充水過程的濕式系統(tǒng)，導(dǎo)致火災(zāi)規(guī)模和火災(zāi)蔓延范圍增大;當(dāng)火災(zāi)探測時(shí)間與管道充水時(shí)間之和小于噴頭開啟時(shí)間時(shí)，噴淋系統(tǒng)的噴水時(shí)間與沒有充水過程的濕式系統(tǒng)相同。在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們希望火災(zāi)時(shí)系統(tǒng)噴水時(shí)間越早越好。為了實(shí)現(xiàn)早期噴水滅火，一方面需要選用啟動(dòng)時(shí)間快的噴頭，另一方面應(yīng)保證噴頭啟動(dòng)時(shí)預(yù)作用閥后管道內(nèi)充滿水。

圖1 火災(zāi)發(fā)展與預(yù)作用噴淋系統(tǒng)啟動(dòng)關(guān)系

4.2 場景設(shè)計(jì)

車道地面、墻面和頂棚均采用不燃材料裝修，吊頂內(nèi)可燃物包括電線電纜和通風(fēng)管道的包覆材料等，但是主要可燃物還是臨時(shí)停放的汽車。疏散場景考慮車道內(nèi)發(fā)生火災(zāi)，有兩輛滿載人員的大型客車停在車道內(nèi)。每輛車內(nèi)的人員數(shù)量為40人，總共80人疏散。疏散開始后，人員首先下車，再利用車道兩側(cè)的疏散出口向臨近區(qū)域的疏散樓梯，或者通向室外的出口疏散。結(jié)合地下車道的出口布置，考慮到人員疏散最不利的情況，設(shè)置了表3所示的疏散場景。

4.3 人員疏散安全性分析

針對(duì)上述疏散場景，采用STEPS分析軟件計(jì)算疏散時(shí)間，結(jié)果如表3所示。利用火災(zāi)煙氣危害分析預(yù)測危險(xiǎn)來臨時(shí)間，并與人員疏散時(shí)間相比較，以判斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)是否合理。如果不能保證人員的安全疏散，則需要進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)，根據(jù)具體情況提出改進(jìn)措施，直到滿足設(shè)定的安全目標(biāo)為止。當(dāng)疏散時(shí)間小于火災(zāi)危險(xiǎn)來臨時(shí)間時(shí)，表明該場景下的排煙設(shè)計(jì)能夠保證人員安全疏散。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，各場景的疏散安全性分析結(jié)果如表3所示。

表3 疏散時(shí)間計(jì)算與安全性

5 結(jié)論

5.1 關(guān)于防火分區(qū)超面積問題

本工程地下室設(shè)置了完善的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、防排煙、自動(dòng)滅火等消防系統(tǒng)，以及應(yīng)急廣播、應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志等設(shè)施。盡管部分防火分區(qū)建筑面積超過規(guī)范要求，但是這些區(qū)域火災(zāi)荷載較低、人員數(shù)量較少，因此總體火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低。采取以下措施后，可以有效地滿足消防安全要求:(1)地下一層設(shè)置的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)采用快速響應(yīng)噴頭，以利于自動(dòng)滅火系統(tǒng)快速啟動(dòng)，撲滅或控制初期火災(zāi)。(2)防火分區(qū)B1－4內(nèi)的通訊機(jī)房，防火分區(qū)B1－9內(nèi)的兩個(gè)射擊館、弱電進(jìn)線間、管理用房和排風(fēng)機(jī)房等輔助用房，應(yīng)采用耐火極限3.0h的防火墻和甲級(jí)防火門與其他部分分隔。(3)防火分區(qū)B1－6的墻面和地面采用不燃材料進(jìn)行裝修;防火分區(qū)B1－2的更衣室衣柜采用不燃或難燃材料制作。

5.2 關(guān)于地下車道排煙系統(tǒng)排煙量設(shè)計(jì)

由于本工程地下車道僅用于上下客臨時(shí)停車，且車道內(nèi)疏散出口數(shù)量和寬度充足，車道內(nèi)人數(shù)不超過80人。在上述條件下，現(xiàn)有排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)能夠保證車道內(nèi)人員的安全疏散。

［1］GB50016－2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［2］陳穎.大空間建筑煙氣控制的數(shù)值模擬研究［J］.武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，23(2):74－78.

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