某市民中心消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)探析

杜應(yīng)龍

(廈門(mén)合立道工程設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司 福建廈門(mén) 361006)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，廣大人民的物質(zhì)生活需求得到極大滿(mǎn)足。為了滿(mǎn)足人民日益增長(zhǎng)的精神生活需求，許多城市開(kāi)展集服務(wù)、文化、體育等多功能于一體的市民中心工程建設(shè)。此類(lèi)多功能建筑的消防系統(tǒng)種類(lèi)較多，如何優(yōu)化消防系統(tǒng)中的諸多細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，值得深入探討。

1 工程概況

本工程規(guī)劃用地面積約10.1萬(wàn)m2，建筑總面積約14.75萬(wàn)m2。地塊共分為三期建設(shè)，一期為多層服務(wù)中心，包括辦公、宿舍等；二期為多層文化中心，包括圖書(shū)館、劇院及文化館等；三期為多層體育中心，包括籃、排球館、綜合館及游泳館等。最大單棟建筑體積大于5萬(wàn)m3，建筑高度均不超過(guò)24 m，按多層公共建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)。地下室為一層，約6.8萬(wàn)m2，主要為超市、機(jī)動(dòng)車(chē)庫(kù)及設(shè)備功能用房，戰(zhàn)時(shí)局部為人防。

該項(xiàng)目一、二期已施工完成，三期由于業(yè)主調(diào)整造價(jià)的原因，設(shè)計(jì)工作持續(xù)至今，并陸續(xù)根據(jù)新規(guī)范調(diào)整完善設(shè)計(jì)。

2 消防系統(tǒng)的總體介紹

該工程一、二期于2011年開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，2014年竣工，彼時(shí)統(tǒng)籌考慮一、二、三期建設(shè)一套共用消防系統(tǒng)。2015年三期開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，由于2014年10月1日《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GB 50974-2014)[2]及2018年1月1日《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50084-2017)[3]的發(fā)布實(shí)施，導(dǎo)致前期設(shè)計(jì)并已施工完成的消防泵房及高位消防水箱等無(wú)法滿(mǎn)足新規(guī)范的要求。此外，由于業(yè)主提出在三期地下室新增超市的要求，導(dǎo)致三期所需消防水池容積較一、二期已完工的消防水池容積增加較大，且一、二期已完工的消防水池周邊密布各專(zhuān)業(yè)機(jī)房，各機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備均已安裝到位，擴(kuò)容難以實(shí)現(xiàn)。因此，考慮在三期設(shè)置獨(dú)立的一套消防系統(tǒng)，包括消防水池、消防泵房及高位消防水箱。

一、二期各系統(tǒng)消防用水量如表1所示，三期各系統(tǒng)消防用水量如表2所示。

表1 一、二期各系統(tǒng)消防用水量[1]

表2 三期各系統(tǒng)消防用水量[2-3]

2.1 室外消火栓系統(tǒng)

該工程一、二、三期的室外消防按整體考慮，由不同的市政道路引入兩根DN200的給水管，在整個(gè)場(chǎng)地內(nèi)形成消防給水環(huán)網(wǎng)，直接供給室外消火栓系統(tǒng)。以體積大于5萬(wàn)m3的文化館、游泳館為最不利，一、二期設(shè)計(jì)根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》[1〗(GB50016-2006)，室外消火栓用水量取30 L/s，室外設(shè)DN200環(huán)網(wǎng)供室外消火栓用水；三期設(shè)計(jì)根據(jù)《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》[2〗(GB 50974-2014)，室外消火栓用水量需40 L/s。經(jīng)復(fù)核，DN200環(huán)狀管的供水能力滿(mǎn)足40 L/s的流量要求，故室外消防給水環(huán)網(wǎng)不予改造。

2.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

一、二期室內(nèi)消火栓以體積大于5萬(wàn)m3的文化館為最不利考慮，在消防泵房?jī)?nèi)設(shè)有兩臺(tái)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)加壓泵(一用一備)供水，最高屋面設(shè)18 m3高位消防水箱，系統(tǒng)縱向不分區(qū)。

三期室內(nèi)消火栓以地下超市為最不利考慮，在消防泵房?jī)?nèi)設(shè)有兩臺(tái)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)加壓泵(一用一備)供水，最高屋面設(shè)18 m3高位消防水箱，系統(tǒng)縱向不分區(qū)。

2.3 自動(dòng)噴水系統(tǒng)

一、二期地下室及上部各單體中，凈空高度小于8 m的空間設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。圖書(shū)館大廳、劇院舞臺(tái)及觀眾廳等凈空高度局部超過(guò)12 m的部位，設(shè)置噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)。單個(gè)噴射型自動(dòng)射流滅火裝置(以下簡(jiǎn)稱(chēng)噴射裝置)射水流量為5 L/s，同時(shí)開(kāi)啟數(shù)量最多不超過(guò)4個(gè)。圖書(shū)館設(shè)有三層的基本書(shū)庫(kù)，采用預(yù)作用系統(tǒng)。劇院舞臺(tái)與觀眾廳之間設(shè)耐火極限不低于3 h的特級(jí)防火卷簾，未設(shè)置水幕或水冷卻系統(tǒng)。

三期地下室及上部各單體中凈空高度小于8 m的空間，設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。游泳館，籃、排球館及綜合館等凈空高度局部超過(guò)18 m的部位，設(shè)置噴射裝置[3]，單個(gè)噴射裝置射水流量5 L/s。

3 消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)探討

3.1 復(fù)雜空間內(nèi)噴射裝置及噴淋的布置

二期文化中心的劇院包含舞臺(tái)、觀眾廳、耳光室、舞臺(tái)監(jiān)督室、調(diào)光柜室等，其中觀眾廳有兩層池座，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，噴射裝置及噴淋的布置有諸多細(xì)節(jié)值得探討。

(1)舞臺(tái)及左右側(cè)臺(tái)為連通區(qū)域，凈高大于12 m，設(shè)置噴射裝置保護(hù)，但舞臺(tái)的馬道需由后期專(zhuān)業(yè)的舞臺(tái)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，位置及標(biāo)高暫不確定，一次設(shè)計(jì)階段噴射裝置無(wú)法結(jié)合馬道布置。經(jīng)與土建專(zhuān)業(yè)配合，在舞臺(tái)上空結(jié)構(gòu)梁下距舞臺(tái)地面18 m處固定噴射裝置(圖1～圖2)，并復(fù)核其保護(hù)半徑?？紤]到后期馬道布置可能會(huì)造成馬道下方區(qū)域噴射裝置保護(hù)的空白點(diǎn)，因此放大舞臺(tái)防火分區(qū)的噴淋管管徑，預(yù)留噴淋接口，待馬道深化設(shè)計(jì)后補(bǔ)充馬道下方噴淋設(shè)計(jì)。

(2)觀眾廳靠近舞臺(tái)的區(qū)域兩側(cè)設(shè)有外凸的異形耳光室，為了避免造成噴射裝置保護(hù)空白點(diǎn)，在耳光室兩側(cè)分別設(shè)置噴射裝置保護(hù)下方觀眾廳。同時(shí)，考慮觀眾廳上方為不規(guī)則吊頂，噴射裝置布置時(shí)需考慮吊頂突出部分對(duì)噴射射流的影響。此外需要注意的是，二層池座投影下的一層池座不在噴射裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，需增設(shè)噴淋系統(tǒng)保護(hù)。池座區(qū)噴射裝置及噴淋布置如圖1～圖2所示。

圖1 劇院噴射裝置及噴淋布置平面示意圖

圖2 劇院噴射裝置及噴淋布置剖面示意圖

(3)舞臺(tái)正面兩側(cè)的下場(chǎng)口區(qū)域與舞臺(tái)對(duì)面的舞臺(tái)監(jiān)督室及調(diào)光柜室為同一防火分區(qū)，但此四塊區(qū)域被挑高18 m的舞臺(tái)及側(cè)臺(tái)區(qū)域完全隔開(kāi)。經(jīng)綜合考慮，為避免噴淋管在舞臺(tái)空間內(nèi)多次彎折影響舞臺(tái)的使用，減少對(duì)舞臺(tái)上空馬道及各類(lèi)燈光裝備的影響，此防火分區(qū)的水流指示器設(shè)于舞臺(tái)監(jiān)督室邊的樓梯間內(nèi)，將四塊區(qū)域之間的噴淋管敷設(shè)于地下室上空。該防火分區(qū)的噴淋管布置如圖3所示。

圖3 劇院一層舞臺(tái)防火分區(qū)噴淋管道布置平面示意圖

3.2 設(shè)有噴射裝置的區(qū)域內(nèi)結(jié)構(gòu)連接板下是否設(shè)置噴淋

三期體育中心的游泳館大泳池及周邊走道區(qū)域凈高大于18 m，設(shè)置噴射裝置保護(hù)，在泳池周邊走道地面以上9 m高處，有一條長(zhǎng)62 m、寬3.3 m的結(jié)構(gòu)連接板，是否需在此連接板下設(shè)置噴淋需結(jié)合噴射裝置的高度及噴射裝置與結(jié)構(gòu)連接板的相對(duì)位置來(lái)綜合考慮。經(jīng)復(fù)核，噴射裝置可噴濕連接板下方地面以上3.4 m高的墻體，如圖4所示，考慮到連接板下方為泳池走道，超出此高度的墻體區(qū)域無(wú)放置可燃物的情況，因此結(jié)構(gòu)連接板下不再設(shè)置噴淋。

圖4 噴射裝置與結(jié)構(gòu)連接板相對(duì)位置示意圖

3.3 關(guān)于噴射裝置設(shè)置臺(tái)數(shù)的選擇

該工程于2011年開(kāi)始一、二期設(shè)計(jì)時(shí)(2015年竣工)，凈高大于12 m的空間設(shè)置的噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)，按1臺(tái)噴射裝置的射流能到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任意位置來(lái)考慮[5]；2015年開(kāi)始三期設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到體育場(chǎng)館這類(lèi)人員密集場(chǎng)所發(fā)生火宅的危險(xiǎn)性及造成后果的嚴(yán)重性，按2臺(tái)噴射裝置的射流能到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任意位置來(lái)設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)安全性。2021年4月9日，國(guó)家住建部發(fā)布了關(guān)于《自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》( GB51427-2021)的公告，該標(biāo)準(zhǔn)將于2021年10月1日實(shí)施。其中4.2.1條明確規(guī)定，噴射型自動(dòng)射流滅火系統(tǒng)應(yīng)保證至少2臺(tái)滅火，裝置的射流能到達(dá)被保護(hù)區(qū)域的任意位置。證明了彼時(shí)設(shè)計(jì)的安全性及前瞻性。

3.4 室內(nèi)消火栓位置的選擇

(1)三期體育中心的綜合館比賽場(chǎng)地，空間跨度大，可利用墻體少，且場(chǎng)館內(nèi)存在大量可移動(dòng)的觀眾席，對(duì)室內(nèi)消火栓的布置提出了較高的要求。本次設(shè)計(jì)結(jié)合防火分區(qū)布置，首先，在比賽場(chǎng)地的主要疏散口兩側(cè)，各設(shè)一處室內(nèi)消火栓；其次在通往隔壁防火分區(qū)的疏散門(mén)口設(shè)置消火栓。經(jīng)復(fù)核，需在移動(dòng)座席附近增設(shè)消火栓，以滿(mǎn)足保護(hù)距離的要求。為避免平時(shí)收納至墻體位置的移動(dòng)座席影響消火栓的取用，在移動(dòng)坐席背側(cè)的墻體上設(shè)土建凹槽，在滿(mǎn)足保護(hù)半徑的前提下，又能滿(mǎn)足便于取用的要求，如圖5所示。

圖5 推車(chē)式滅火器及室內(nèi)消火栓設(shè)置示意圖

(2)二期文化中心圖書(shū)館內(nèi)設(shè)有三層的基本書(shū)庫(kù)。根據(jù)《圖書(shū)館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ38-99)，書(shū)庫(kù)內(nèi)不得有給排水管道穿過(guò)?？紤]基本書(shū)庫(kù)為獨(dú)立防火分區(qū)，左右各設(shè)有一部疏散樓梯，在疏散樓梯內(nèi)各設(shè)一處室內(nèi)消火栓，既可滿(mǎn)足保護(hù)半徑要求，又可滿(mǎn)足書(shū)庫(kù)內(nèi)不得有給排水管道穿過(guò)的規(guī)范要求。

3.5 推車(chē)式滅火器的設(shè)置

三期體育中心的綜合館為專(zhuān)業(yè)籃球比賽場(chǎng)館，座位數(shù)為2864人，使用人數(shù)為3260人，比賽場(chǎng)地區(qū)域滅火器危險(xiǎn)等級(jí)按滅火器規(guī)范應(yīng)為中危險(xiǎn)級(jí)[4]?？紤]到此類(lèi)場(chǎng)館非比賽時(shí)間存在舉辦各類(lèi)臨時(shí)表演活動(dòng)的可能性，人群密集、來(lái)往客流眾多，且人群有可能聚集、停留較長(zhǎng)時(shí)間，一旦發(fā)生火宅，就有可能造成群死群傷，危險(xiǎn)性很大。設(shè)計(jì)按嚴(yán)重危險(xiǎn)級(jí)考慮，設(shè)置MF/ABC5型干粉滅火器，靠墻體設(shè)置的消火栓箱內(nèi)的手提式滅火器的保護(hù)半徑僅為15 m，但其距離比賽場(chǎng)地中心的距離約27.5 m，超過(guò)了手提式滅火器的最大保護(hù)距離，故考慮在手提式滅火器保護(hù)不到的范圍內(nèi)增加推車(chē)式滅火器(MFT/ABC20-6A)，推車(chē)式滅火器的最大保護(hù)距離為30 m，可有效保障場(chǎng)館安全。

考慮到比賽場(chǎng)館人員密集，推車(chē)式滅火器的設(shè)置不應(yīng)影響場(chǎng)館人員的有效疏散，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足消防設(shè)施需設(shè)置于明顯且易于取用的區(qū)域的要求。經(jīng)過(guò)與土建專(zhuān)業(yè)配合，在場(chǎng)館的運(yùn)動(dòng)員通道靠近室外疏散口附近，預(yù)留一定空間的土建凹槽，以滿(mǎn)足便于取用且不影響平時(shí)通道正常使用的要求，如圖5所示。

3.6 高位消防水箱的位置選擇

該工程屋面大部分為大跨度的嘉庚風(fēng)格斜屋面，且剩余部分平屋面設(shè)有網(wǎng)球場(chǎng)地及大面積的光伏電池板，導(dǎo)致高位消防水箱放置的位置選擇較少。高位消防水箱首先要滿(mǎn)足高于最不利消防設(shè)施的高度(該工程最不利消防設(shè)施為綜合館馬道下的噴射裝置)，同時(shí)考慮降低對(duì)建筑外立面的影響。結(jié)合以上考慮因素，將高位消防水箱設(shè)置于乒乓球館的小屋面上，其最低有效水位高于最高噴射裝置的高度，在高位消防水箱下層的穩(wěn)壓泵房?jī)?nèi)設(shè)置室內(nèi)消火栓及噴淋系統(tǒng)增壓穩(wěn)壓設(shè)備來(lái)保證消防設(shè)備所需最小壓力，如圖6所示。

圖6 三期高位消防水箱位置示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該工程消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，筆者深入探討了其中的若干設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，提出了噴射裝置、噴淋設(shè)施、推車(chē)式滅火器、室內(nèi)消火栓及高位消防水箱的合理布置方案，為類(lèi)似建筑的消防設(shè)計(jì)提供一定參考。

大型公共建筑不同于普通住宅，內(nèi)部功能繁多、空間構(gòu)造復(fù)雜。設(shè)計(jì)師在消防設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)其內(nèi)部空間構(gòu)造及屋面形式進(jìn)行深入了解，在此基礎(chǔ)上優(yōu)化消防設(shè)施的布置，使整個(gè)消防設(shè)計(jì)更加合理。