基于建筑性能的大空間建筑消防設(shè)計研究

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市大空間建筑數(shù)量不斷增加。在功能上這些大空間建筑主要是滿足大量人同時聚集活動，因此如何保障在進(jìn)行大規(guī)?；顒訒r的消防設(shè)計是建筑設(shè)計時必須考慮的問題?；谶@一問題，本文首先分析大空間消防火災(zāi)的特點;接著，以此來提出基于建筑性能的大空間建筑設(shè)計步驟，并將其應(yīng)用到南京青奧單板滑雪訓(xùn)練館及配套工程的設(shè)計中。結(jié)果表明：消防系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟分為三步，第一步為設(shè)計前期準(zhǔn)備、第二步為確定防火目的和順序、第三步為風(fēng)險情況確定;提出了南京青奧單板滑雪訓(xùn)練館及配套工程的性能化消防設(shè)計。為我國大空間建筑建設(shè)的消防設(shè)計發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：大空間;消防設(shè)計;設(shè)計步驟;案例分析

一、 引言

火的利用是人類文明進(jìn)步的象征，但是一旦對其失去控制將造成滅頂之災(zāi)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化的不斷推進(jìn)，城市建筑也朝著空間大、樓層高的趨勢進(jìn)行發(fā)展。這類建筑物人口密度大，一旦發(fā)生火災(zāi)將造成難以估算的損失。

對于大空間的建筑工程消防設(shè)計長期以來都是按照國家相關(guān)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計，具有確定的規(guī)格和設(shè)計流程。但是，隨著建筑技術(shù)的不斷發(fā)展，大空間建筑在設(shè)計上空間感極強(qiáng)，具有宏偉的氣勢，結(jié)構(gòu)也是越來越復(fù)雜，如何針對此類建筑進(jìn)行消防設(shè)計是一個亟待解決的問題。建筑消防設(shè)計關(guān)乎著社會穩(wěn)定和人民財產(chǎn)安全，也關(guān)乎我國經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展，特別是針對大空間這類建筑消防隱患將成倍增加，應(yīng)該給予充分重視。國內(nèi)外學(xué)者針對大空間建筑的消防安全管理問題進(jìn)行了相關(guān)研究。Lieze作為美國大型建筑的安全管理專家，通過近10年的調(diào)研分析，對美國30多個城市的大空間建筑所存在的安全隱患進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)有將近90%的安全隱患都是消防安全方面的，并且事故的發(fā)生大多是由于現(xiàn)場消防設(shè)計考慮不足引起的。而我國對于建筑消防研究起步較晚，對于大型空間建筑消防研究成果稀少，但是近幾年隨著國家對于消防安全的不斷重視，我國在此領(lǐng)域也取得了一些進(jìn)步。李輝山、張雷等基于多級可拓的工程項目分析了建筑消防評價體系的建立。這一方法的應(yīng)用，更加科學(xué)合理的評估了建筑消防的綜合水平。

因此本文對大空間的建筑消防設(shè)計的問題進(jìn)行論述，主要對性能化消防設(shè)計方法進(jìn)行研究，對于提高我國大型空間建筑消防行業(yè)設(shè)計水平具有重要意義。

二、 大空間火災(zāi)特點

大空間建筑一般規(guī)模較大，建筑高度都高于20m，如何進(jìn)行消防設(shè)計需要對這類建筑的火災(zāi)特點進(jìn)行了解，以此來達(dá)到設(shè)計的科學(xué)合理。

（一）起火原因復(fù)雜多變

當(dāng)前的大空間不僅是用作開展大型體育比賽，還會進(jìn)行日常的大型活動比如：演唱會、會展等。因此，在舉行這類活動時會搭建各種舞臺并布置多種設(shè)備。這勢必會引起現(xiàn)場火災(zāi)隱患的增多，電路不穩(wěn)、線路交叉等等因素都會引起火災(zāi)。

（二）難以控制

大空間建筑的整體空間設(shè)計較大，具有良好的通風(fēng)設(shè)計，故而在空間上多為相互連通結(jié)構(gòu)。并且，由于空間大氧氣充足，在高度上會受到浮力的作用迅速上竄，點燃上部空間中的物體，造成火災(zāi)的蔓延。

（三）前期探測和滅火困難

由于大空間設(shè)計頂棚較高，空間較大，早期火災(zāi)出現(xiàn)時，煙霧擴(kuò)散密度無法達(dá)到消防探測器和自動滅火系統(tǒng)的要求，因此在早期發(fā)生火災(zāi)時很難被發(fā)現(xiàn)進(jìn)行及時撲救工作，當(dāng)火災(zāi)蔓延達(dá)到報警器的高度時，早已錯過了最佳的滅火時間。

（四）人員疏散難度大

眾所周知，大空間面積巨大，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時由于煙霧彌散，逃生通道的能見度極低。此外，人員在疏散逃離現(xiàn)場時，逃離速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)場火災(zāi)的蔓延速度，再加上對路線的不熟悉很難在第一時間找到正確的逃生路口。

（五）滅火難度大

建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，火災(zāi)起因繁多會造成對于火源的定位不準(zhǔn)確的問題。且火災(zāi)一旦發(fā)生速度極快，迅速蔓延整個場館這都會增加撲救難度。對于一個新的建筑，直接上手進(jìn)行撲救由于指揮水平等因素的限制也會對撲救速度造成影響。受災(zāi)面積大、高度高等特點也會導(dǎo)致消防人員不能及時到達(dá)起火層。

三、 性能化消防設(shè)計

（一）基本概念

性能化消防設(shè)計最早是在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)。最初對于性能化消防設(shè)計就是將火災(zāi)安全工程的內(nèi)容和原理在消防設(shè)計中加以應(yīng)用，針對不同的建筑火災(zāi)特性，對建筑中的火災(zāi)隱患進(jìn)行綜合分析，以此作為建筑物消防設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)。作為一種較為先進(jìn)的消防設(shè)計，得到了各國建筑行業(yè)的重視，引起了眾多專家的研究。

（二）性能化消防設(shè)計步驟

1. 設(shè)計前期準(zhǔn)備

需要對項目的概況和現(xiàn)場情況進(jìn)行了解和評估。主要了解的內(nèi)容包括：設(shè)計主體是否為新建筑或者已有建筑;設(shè)計的流程和使用規(guī)程;建筑服務(wù)的主體、使用功能、火災(zāi)特點等基本情況，這都是需要在后期進(jìn)行性能化消防設(shè)計的基礎(chǔ)。

2. 確定防火目的和順序

首先，需要對消防的主要目的進(jìn)行確定。針對大空間建筑的消防設(shè)計目的主要有以下四類。

（1）人民生命安全，主要是在場館內(nèi)的市民和工作人員;

（2）現(xiàn)場設(shè)備、資產(chǎn)，主要是現(xiàn)場活動的設(shè)備和物品;

（3）保障基礎(chǔ)設(shè)施的連續(xù)工作能力，例如通信設(shè)備、電力系統(tǒng);

（4）保障消防設(shè)施、消防通道的正常運作。

其次，保障目的的優(yōu)先性。建設(shè)要以“人”為核心，內(nèi)部人員的生命安全是首位重要的，這其中最不能忽略消防人員的安全性，例如在設(shè)計時要流出消防員進(jìn)行救援的通道等。對于其余的順序，可以按照不同的建筑物和區(qū)域進(jìn)行不同的劃分。

3. 確定風(fēng)險情況

大空間發(fā)生火災(zāi)時，最難的就是對火災(zāi)源頭的發(fā)覺，因此在進(jìn)行消防設(shè)計時提前對火災(zāi)風(fēng)險源進(jìn)行識別，在整體設(shè)計時加入考慮，這樣在進(jìn)行后期滅火時能夠加快火災(zāi)源頭識別，提高滅火效率。

（1）建筑結(jié)構(gòu)狀況，幾何布置，建筑物的使用狀況。

（2）易燃物和火源識別。首先對點燃建筑的場景范圍進(jìn)行劃分，這里需要著重注意成災(zāi)可能性較小的區(qū)域，以防漏掉這些區(qū)域。

（3）提前評估可能成為蔓延重點區(qū)域的位置。例如管道通風(fēng)、空調(diào)通風(fēng)、結(jié)構(gòu)對流的位置都是火情蔓延的重要區(qū)域，在進(jìn)行消防設(shè)計時在這些位置進(jìn)行消防設(shè)施布置，提高滅火效率。

四、 案例分析

本文為了實現(xiàn)對性能化消防設(shè)計在大空間建筑中的應(yīng)用，選擇南京青奧單板滑雪訓(xùn)練館及配套工程進(jìn)行案例應(yīng)用。

（一）性能化消防設(shè)計前期準(zhǔn)備

首先，進(jìn)行設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作，該大型體育場館建筑為一層大空間單體建筑，結(jié)構(gòu)形式采用充氣膜結(jié)構(gòu)，耐火等級為二級，整體建筑面積為7208m2，所有建筑設(shè)施以及功能進(jìn)行圍繞布置，建筑高度為30m，如下圖1，2所示。結(jié)合青奧單板滑雪訓(xùn)練館及配套工程的建筑特點，對其消防系統(tǒng)進(jìn)行選擇，本工程選用自動消防炮滅火系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。

其次，對防火目的和順序進(jìn)行確定。對于大型體育場館的防火目的和第二節(jié)的論述一致，筆者在此不做贅述。對于大型體育場館消防順序確定中最為重要的是要考慮消防人員的安全問題。在先前的設(shè)計中往往會忽略掉消防人員的滅火安全問題，高大的建筑如若起火點在高處消防人員是很難到達(dá)滅火源，即使到達(dá)滅火源如何實施滅火和撤退也是主要的問題。

（二）主要風(fēng)險情況

如圖3所示，紅色虛線框的位置為看臺區(qū)，這一區(qū)域是人員主要的聚集位置，因此需要對這一位置的消防隱患進(jìn)行重點識別，以突出“人”為本的設(shè)計理念。其次是對于蔓延區(qū)域的識別如圖4所示。不難發(fā)現(xiàn)，南京青奧單板滑雪訓(xùn)練館作為大型訓(xùn)練場館，在設(shè)計上極其注重通風(fēng)設(shè)計，擁有眾多的窗戶和門，這些設(shè)計一旦在發(fā)生火災(zāi)時將造成空氣的補(bǔ)給和匯集，這些區(qū)域?qū)腔馂?zāi)的主要蔓延區(qū)域，在進(jìn)行消防設(shè)計時要著重對這些區(qū)域進(jìn)行系統(tǒng)的消防設(shè)計，布置自動消防炮滅火系統(tǒng)。

五、 結(jié)語

1. 通過分析得出大空間的建筑消防隱患眾多且復(fù)雜、起火之后難以控制、疏散人口較難的特點。

2. 根據(jù)消防特點提出基于性能化消防設(shè)計的主要步驟和內(nèi)容。其消防系統(tǒng)設(shè)計的主要分為三步。

3. 將設(shè)計步驟應(yīng)用于南京青奧單板滑雪訓(xùn)練館及配套工程，分析得出基于建筑性能的消防設(shè)計系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]段文璽.建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)分析與處理（四）：混凝土和鋼筋的高溫特性[J].工業(yè)建筑，1985（2）：50-55.

[2]金旭輝，霍然，李元洲，崔鍔，周允基.大空間火災(zāi)煙氣流動的動態(tài)顯示研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報，1999，9（2）：6-10.

[3]周建亮，方東平，王天祥.工程建設(shè)主體的安全生產(chǎn)管理定位與制度改進(jìn)[J].土木工程學(xué)報，2011，44（8）：139-146.

[4]Lieze J. Turnover， New Workers and Safety[J]. Journal of Construction Division，1978.

[5]李輝山，張雷，牛昌林，李萍.基于多級可拓的工程項目群管理協(xié)同效果評價[J].工程管理學(xué)報，2018，32（5）：75-80.

作者簡介：

劉佳亮，河北浚源工程勘察設(shè)計有限公司南京分公司。