上海文化廣場消防設(shè)計實踐

呂景芳

摘要/以上海文化廣場為的設(shè)計切入點，對設(shè)計中采用的一些方法及措施進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞/地下公建 消防 建筑設(shè)計

中圖分類號： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

______________________________________________________

1、項目背景

上海文化廣場早年屬于法租界，為法商賽狗會。解放后其文化演出功能日益退化直至沉睡多年。2005年伊始，上海市決定對文化廣場進(jìn)行重新改造，規(guī)劃將其定位為一個以文化功能為主的開放式城市綠地和一個擁有2000個座位的以音樂劇演出為主的特大型甲級劇場。為更好地體現(xiàn)“以綠為主、文綠結(jié)合”的規(guī)劃定義，劇院的主要功能空間均位于地下。

2、項目概況

劇院的+0.00m層平面是劇院地面的入口空間，在這一層布置有大堂的上層環(huán)廊。劇院觀眾廳大堂空間位于地下-7.50m處。觀眾廳大堂內(nèi)與觀眾廳池座及一、二層樓座相連接，共有-7.50m、-3.65m、+0.00m三處不同標(biāo)高平面，并通過大堂內(nèi)兩個弧形景觀樓梯相聯(lián)系。

3、消防設(shè)計及布局分析：

（1）、消防分區(qū)

①劇場地下部分總建筑面積為57104㎡，主要分為-22.0m、18.0m、-12.0m、-7.5m、-4.0m五層。按一類防火標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，耐火等級為一級。每個防火分區(qū)面積均小于1000㎡，共計有防火分區(qū)44個。

② 地下劇場-7.5m處中庭空間為一個獨立防火分區(qū)。

③ 舞臺和觀眾廳分別為獨立防火單元，舞臺和觀眾廳之間臺口處設(shè)有防火幕，并做水幕系統(tǒng)加以保護(hù)。

（2）、建筑消防設(shè)計思路

建筑消防設(shè)計思路基于兩個方面：撲救與疏散

撲救：除在地面設(shè)置沿建筑的環(huán)形消防通道外，還結(jié)合下沉廣場引入地下消防通道。

疏散：文化廣場地下劇場觀眾廳池座部分（1297座）設(shè)有6個疏散口，通向-7.5m處大堂及消防環(huán)道（室外），包廂層（158座）設(shè)有4個疏散口通向-3.65m大廳，樓座部分（395座）設(shè)有4個疏散口通向地面層大堂。整個觀眾廳共計有8個疏散口通向室外。每個疏散口的最大疏散人數(shù)符合規(guī)范5.3.9要求。

觀眾廳內(nèi)部設(shè)有4條縱走道，走道寬度＞1.3m，邊走道＞0.8m，2條橫走道，走道寬度＞1.4m，座位排距0.93m。

① 觀眾廳共設(shè)8個疏散口通向室外（包括-7.5m處室外消防環(huán)道），廳內(nèi)的疏散走道寬度按通過人數(shù)每100人不小于0.75m計算，每個安全出口平均疏散人數(shù)均不超過250人。

② 觀眾廳的疏散內(nèi)門和觀眾廳的疏散外門和走道寬度按通過人數(shù)每100人不小于0.65m計算。

③ 觀眾廳的疏散梯寬度按通過人數(shù)每100人不小于0.75m計算

④ 觀眾廳內(nèi)部設(shè)有4條縱走道，走道寬度＞1.3m，邊走道＞0.8m，2條橫走道，走道寬度＞1.4m，座位排距0.93m，滿足疏散要求。

⑤ 消防電梯：地下劇場內(nèi)共設(shè)有五部消防電梯，觀眾廳與后臺區(qū)各設(shè)二臺，車庫與地下劇場相通處設(shè)有一臺，電梯與消防樓梯共用前室，前室面積＞10㎡。

-7.5m層是本項目的主要集散樓層，主要為觀眾廳池座，入口大廳以及辦公區(qū)域等，其中觀眾廳與入口大廳分別為單獨防火分區(qū)。入口大廳的人員可以直接進(jìn)入下沉廣場，也可向上進(jìn)入0.0m層。

（3）、消防性能化分析

性能化分析對本項目的疏散及排煙進(jìn)行了精密的計算，并對潛在火災(zāi)危險區(qū)域空間火災(zāi)場景進(jìn)行了模擬、設(shè)定與

概率分析值域：C：可能，在某一時刻會發(fā)生； D：不太可能，在某一時刻可能會發(fā)生

發(fā)生后果值域：

3：中等傷者需要醫(yī)療救護(hù),較大經(jīng)濟損失； 4：較大傷者較多,很大經(jīng)濟損失

危險等級值域：

E：風(fēng)險性極大，需要立刻采取行動；H：風(fēng)險性高，需要引起高度重視； M：中等風(fēng)險性，需要指定人員負(fù)責(zé)處理

從上述分析可以看出，當(dāng)主舞臺布景起火的風(fēng)險等級最高，在這種情況下起火，火災(zāi)的后果會比較嚴(yán)重。

為此，性能化分析對本項目設(shè)定了六個具有代表性的火災(zāi)場景：

設(shè)計火災(zāi)1——自動滅火系統(tǒng)失效的大廳鋼結(jié)構(gòu)柱旁移動商攤火災(zāi)。設(shè)計火災(zāi)是一個最大火災(zāi)強度為5MW的快速t平方火，設(shè)計火災(zāi)位置在大廳鋼結(jié)構(gòu)柱旁的一個移動商攤。在此CFD模型中，模擬了持續(xù)1200s的火災(zāi)。

設(shè)計火災(zāi)2——自動滅火系統(tǒng)失效的大廳側(cè)邊移動商攤火災(zāi)。設(shè)計火災(zāi)是一個最大火災(zāi)強度為5MW的快速t平方火，設(shè)計火災(zāi)位置在大廳側(cè)邊的一個移動商攤。在此CFD模型中，模擬了持續(xù)1200s的火災(zāi)。

設(shè)計火災(zāi)3——自動滅火系統(tǒng)失效的地下劇場主舞臺火災(zāi)。設(shè)計火災(zāi)是一個最大火災(zāi)強度為12MW的快速t平方火，設(shè)計火災(zāi)位置在舞臺前端。在此CFD模型中，模擬了持續(xù)1200s的火災(zāi)。

設(shè)計火災(zāi)4——自動滅火系統(tǒng)失效的地下劇場后舞臺火災(zāi)。設(shè)計火災(zāi)是一個最大火災(zāi)強度為12MW的快速t平方火，設(shè)計火災(zāi)位置在后舞臺上。在此CFD模型中，模擬了持續(xù)1200s的火災(zāi)。

設(shè)計火災(zāi)5——自動滅火系統(tǒng)失效的地下劇場觀眾席火災(zāi)。設(shè)計火災(zāi)是一個最大火災(zāi)強度為15MW的快速t平方火，設(shè)計火災(zāi)位置在近舞臺的觀眾座位起火。在此CFD模型中，模擬了持續(xù)1200s的火災(zāi)。

設(shè)計火災(zāi)6——自動滅火系統(tǒng)控制的地下劇場觀眾席火災(zāi)

疏散模擬結(jié)果及分析如下：

大廳場景

1、火災(zāi)發(fā)生在大廳鋼結(jié)構(gòu)柱旁

2、火災(zāi)發(fā)生在大廳側(cè)邊

總的需要疏散時間RSET是識別時間,響應(yīng)時間和行程時間的總和。 各火災(zāi)場景下各部位RSET計算表：

（時間單位:S）

設(shè)計場景 部位 感知時間 響應(yīng)時間 總行程時間 RSET需要疏散時間

對有效疏散時間(ASET)和需要疏散時間(RSET)的評估

場景 位置 RSET需要疏散時間(s) ASET有效疏散時間(s) ASET/RSET比值 是否符合

從上述表格可以看出當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在大廳內(nèi)時，由于大廳為單獨防火分區(qū)，火災(zāi)對于劇院、舞臺及其他功能區(qū)人員不會產(chǎn)生影響。因此只需評估大廳人員疏散情況，可以看出由于大廳空間較高，在頂部能自然形成儲煙倉，并且大廳內(nèi)設(shè)置有機械排煙系統(tǒng)，因此大廳火災(zāi)后，煙氣能較為有效的控制排放。且大廳內(nèi)人員疏散路徑較為明確，且距離較短， 火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣對-7.5m大廳人員疏散基本不會造成影響。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在舞臺上時，由于舞臺與觀眾廳間設(shè)有防火幕，防火幕再收到報警信號聯(lián)動下降，將舞臺與觀眾區(qū)分隔成兩個防火分區(qū)，因此對于舞臺火災(zāi)，觀眾廳人員基本不會受到影響。而舞臺區(qū)域，在主舞臺，后舞臺及側(cè)舞臺均設(shè)有機械排煙系統(tǒng),且舞臺凈高度較高，因此煙氣對于舞臺人員基本不會造成影響。 當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在觀眾廳時，主要需要考慮人員為觀眾廳內(nèi)人員，火災(zāi)場景設(shè)置了兩種情況，即為無自動滅火系統(tǒng)控制及有自動滅火系統(tǒng)控制的情況下，在無自動滅火系統(tǒng)控制情況下，由于火災(zāi)負(fù)荷大，煙氣產(chǎn)生量較多，因此觀眾廳各層人員的可耐受時間較短，人員無法安全的進(jìn)行疏散。而在自動滅火系統(tǒng)控制情況下，火災(zāi)負(fù)荷較小，煙氣量較少，因此人員疏散較為安全，從結(jié)果也可以看出。觀眾廳由于人員較多，因此自動滅火系統(tǒng)是否能有效動作并控制火災(zāi)荷載將成為人員能否安全疏散的重要因素。建議發(fā)生火災(zāi)時，地下劇場觀眾廳、大廳等應(yīng)該加強人員疏散的引導(dǎo)，在疏散線路及疏散通道上不應(yīng)堆積物品。在疏散過程中，建筑的關(guān)鍵節(jié)點處要增加疏散引導(dǎo)標(biāo)志、必要時可臨時安排工作人員加強疏導(dǎo)，這樣可以減小人員阻塞的發(fā)生機率，降低人員等待時間，為人員的生命安全提供保證。觀眾廳人員較多，雖然出口寬度設(shè)置充足，但在大多數(shù)觀眾對于文化廣場出口配置不熟悉的情況下，因此觀眾廳出口的暢通性對于文化廣場地下劇場的疏散來說至關(guān)重要，對于這些出口必須保持通暢，并且不得有固定可燃物堆積。

消防性能化分析結(jié)論

文化廣場地下劇場部分由于建筑的特殊性對消防設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。本報告運用消防性能化設(shè)計和評估的方法，對文化廣場地下劇場及大廳區(qū)域的人員疏散安全、結(jié)構(gòu)防火保護(hù)、消防隊員撲救路線等方面進(jìn)行了分析，提出了地下劇場、大廳及舞臺區(qū)域的相應(yīng)消防方案，并進(jìn)一步通過CFD模擬、火災(zāi)情況下人員疏散模擬及鋼結(jié)構(gòu)抗火分析，對文化廣場的地下劇場、舞臺及大廳消防安全進(jìn)行較為全面的評估和分析，得出以下結(jié)論：

（1）應(yīng)制訂嚴(yán)格的劇場舞臺熱源操作規(guī)程，加強熱源操作人員的專業(yè)培訓(xùn)；

（2）舞臺凈空高度較大，一般探測器不適宜作為啟動舞臺雨淋系統(tǒng)的探測系統(tǒng)，應(yīng)采用更適當(dāng)?shù)奶綔y系統(tǒng)，如雙波段圖像型探測系統(tǒng)或火焰探測系統(tǒng)。

（3）舞臺區(qū)域的主臺、側(cè)臺、后臺可作為一個防火分區(qū)，排煙量不小于4次換氣次數(shù)，總得排煙量不小于223000m3/h。

（4）當(dāng)劇場觀眾廳無自動滅火系統(tǒng)控制時，發(fā)生火災(zāi)后人員無法安全疏散，因此，劇場觀眾廳內(nèi)必須設(shè)有自動滅火系統(tǒng)，凈高低于8m的區(qū)域及包廂層可設(shè)置噴淋系統(tǒng)，高于8m的區(qū)域可設(shè)置固定消防炮或大空間大流量智能滅火系統(tǒng)。

（5）觀眾廳內(nèi)需設(shè)機械排煙系統(tǒng)，排煙量不小于1120000m3/h。

（6）大廳凈空高度約18m，可考慮采用雙波段圖像型探測系統(tǒng)或空氣采樣系統(tǒng)進(jìn)行探測，而自動滅火系統(tǒng)可采用固定消防炮或大空間大流量智能滅火系統(tǒng)。

（7）大廳內(nèi)需設(shè)置機械排煙系統(tǒng)，排煙量不小于148000m3/h。

（8）地下劇場觀眾廳、大廳等應(yīng)該加強人員疏散的引導(dǎo)，在疏散線路及疏散通道上不應(yīng)堆積物品。

（9）下沉廣場會有部分人員疏散時進(jìn)入消防車道區(qū)，因此消防車道應(yīng)有與人員疏散通道區(qū)采取分隔措施。

結(jié)語

2010年，上海文化廣場成功建成并投入使用。運行期間相關(guān)部門進(jìn)行了各項消防演練，設(shè)計中的各項指標(biāo)和措施都得到了有效驗證。上海文化廣場是地下空間利用的一個成功案例。地下空間具有節(jié)能、節(jié)地的優(yōu)點,具有無限的推廣前景。相信隨著地下空間各個專項的技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，地下建筑的利用前景將變得越來越寬廣。

參考文獻(xiàn)：

1、《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2006；

2、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版) ；

3、《人民防空地下室防火規(guī)程》GB50098-98(2001年版)；

4、 《上海市公共建筑防火分隔設(shè)計若干規(guī)定》（暫行）滬公消（2006）439號；

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。