劇場消防給水系統(tǒng)設(shè)計探討

李運茂（上海建科建筑設(shè)計院有限公司，上海 200032）

劇場建筑相較于其他類型建筑，通常需要一定的藝術(shù)表現(xiàn)，具有自己鮮明的特點，因此造型通常較為復(fù)雜。由于面向群體、功能定位、表演形式、劇場類型等方面的不同，劇場項目各具自身的特色，建筑形式、舞臺功能、舞臺機械設(shè)備、功能配套等都具有較大的差異。因此在消防設(shè)計過程中，特別需要設(shè)計人員結(jié)合劇場特點，火災(zāi)特點、火災(zāi)危險性、外部條件及劇場自身需求，綜合考慮消防設(shè)計，使其既符合相關(guān)規(guī)范要求，確保消防設(shè)施安全可靠，又不影響劇場自身功能需求與建筑設(shè)計效果，設(shè)計較為復(fù)雜。

1 工程概況簡述

本工程位于上海市奉賢區(qū)南橋新城核心區(qū)，基地總用地面積 76 670 m2，總建筑面積 71 700 m2（其中地上建筑面積 52 800 m2，地下建筑面積 18 900 m2）。主體建筑地上5 層，地下一層，地上部分主要功能為文化場館設(shè)施、藝術(shù)創(chuàng)作中心、藝術(shù)展覽和配套附屬功能用房，包括 1 個 1 200座主劇場、1 個 500 座多功能劇場以及 1 個 300 座的主題劇場，地下部分主要功能為設(shè)備機房，建筑高度 ＜24 m，劇場規(guī)模中型乙等?；嘏?2 條市政道路，其給水管管徑DN 300，市政給水滿足 2 路供水條件，市政壓力 0.16 MPa。

2 消防用水量及消防水池設(shè)計

2.1 消防用水量

劇場類項目的消防給水系統(tǒng)通常包括以下幾種中的一部分或者全部：室外消火栓系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)、防護冷卻水幕系統(tǒng)、防火分隔水幕系統(tǒng)等。本工程的消防系統(tǒng)及設(shè)計用水量如表 1 所示。總消防用水量為 1 242 m3，其中市政直供396 m3，消防水池 846 m3。本工程從市政引入 2 路 DN 200供水管，基地內(nèi)消防環(huán)管采用 DN 300，室外消火栓系統(tǒng)采用低壓給水系統(tǒng)，室內(nèi)噴淋系統(tǒng)直接從室外消防環(huán)管吸水，其他消防系統(tǒng)從消防水池吸水。

表1 消防用水量

2.2 消防水池設(shè)計探討

本工程受市政條件限制，只能引入 DN 200 給水管，且市政允許消防直接吸水。因此本工程考慮噴淋系統(tǒng)從市政管網(wǎng)直接吸水，噴淋系統(tǒng)加室外消火栓系統(tǒng)總流量 70 L/s，室外消防管在倒流防止器后變徑為 DN 300，管網(wǎng)水水力計算如表 2 所示。根據(jù)水力計算表，火災(zāi)時室外消火栓最不利點供水壓力 ＜0.1 MPa，因此根據(jù) GB 50974—2014《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》第 7.3.10 條規(guī)定，本工程分別在 2 路引入管的倒流防止器前增設(shè)室外消火栓。由于噴淋系統(tǒng)采用市政直吸，本工程消防水池?zé)o需儲存噴淋用水量，節(jié)約了消防水池容積，且市政直吸不受水池水量影響，可源源不斷提供消防用水，滅火性能更強，即節(jié)約了工程造價，又提升了安全性。因此，在設(shè)計中我們可充分考慮市政條件及自來水公司管理要求，最大化利用市政基礎(chǔ)條件，合理設(shè)計給水管網(wǎng)和消防水池。

表2 室外管網(wǎng)水力計算表

3 室內(nèi)消防給水系統(tǒng)設(shè)計

3.1 滅火系統(tǒng)設(shè)計概況

本工程地下一層設(shè)置消防泵房及消防水池（846 m3），消防水池分 2 格，消防泵房內(nèi)設(shè)置消火栓泵 2 臺、噴淋泵 2臺、雨淋泵 4 臺、水幕泵 2 臺、水炮泵 2 臺，各系統(tǒng)設(shè)一套穩(wěn)壓設(shè)備。報警閥間設(shè)置 4 處，1 200 座劇場屋頂設(shè)置 18 m3消防水箱。室內(nèi)滅火系統(tǒng)設(shè)置區(qū)域詳見表 3。

表3 室內(nèi)消防滅火系統(tǒng)設(shè)置區(qū)域

3.2 機房設(shè)計注意問題探討

消防泵房設(shè)置位置應(yīng)注意以下幾點：① 需考慮直通室外安全出口；② 室內(nèi)外高差 ≤10m ；③ 優(yōu)先靠外墻設(shè)置，便于水源進水及排水出戶；④ 優(yōu)先設(shè)置在靠近用水量最大的區(qū)域。

報警閥設(shè)置，應(yīng)根據(jù)項目大小、系統(tǒng)類型、報警閥數(shù)量綜合考慮。雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，雨淋閥后的管網(wǎng)有充水時間要求，根據(jù) GB 50084—2017《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》第 8.0.11 規(guī)定，其配水管道充水時間 ≤2 min，因此靠近開式系統(tǒng)的附近和地下室應(yīng)優(yōu)先考慮設(shè)置報警閥間，根據(jù)用水量及管徑，復(fù)核其充水時間。濕式噴淋報警閥應(yīng)結(jié)合報警閥數(shù)量、供水部位，合理布置，過于集中設(shè)置，則可能會導(dǎo)致管網(wǎng)工程量增加，管道密集，管道施工困難等問題，需綜合考慮。

穩(wěn)壓泵平時處于準(zhǔn)工作狀態(tài)，根據(jù)管網(wǎng)壓力自動啟停，因此需要考慮穩(wěn)壓泵噪聲問題，劇場對噪聲要求嚴(yán)格，劇場內(nèi)部通常都要做隔音處理，因此消防穩(wěn)壓泵設(shè)置應(yīng)避開劇場屋頂。本工程最高處為 1 200 座主劇場屋頂，因此消防水箱設(shè)置在屋頂，并且做架高處理，使最低水位高于消防設(shè)施，穩(wěn)壓泵設(shè)置在消防泵房內(nèi)。

3.3 消火栓系統(tǒng)設(shè)計注意問題

本工程采用臨時高壓給水系統(tǒng)，消火栓泵從消防水池吸水，屋頂設(shè)置消防水箱，穩(wěn)壓泵設(shè)置消防泵房內(nèi)，室外設(shè)置 2 套水泵接合器。劇場消火栓系統(tǒng)設(shè)計與常規(guī)項目并無明顯區(qū)別，但需注意以下幾點：① 劇場應(yīng)按人員密集場所考慮，消火栓柜應(yīng)帶消防軟管卷盤。② JGJ 57—2016《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》第 8.3.2 規(guī)定，機械化舞臺臺倉部位，應(yīng)設(shè)置消火栓。特大型劇場的觀眾廳吊頂內(nèi)面光橋處，宜增設(shè)有消防軟管卷盤的消火栓。③ 消火栓設(shè)置位置應(yīng)考慮實用性和美觀性。

3.4 舞臺防火分隔措施探討

JGJ 57—2016 對舞臺區(qū)域防火分隔做了如下規(guī)定：“8.1.1 大型、特大型劇場舞臺臺口應(yīng)設(shè)防火幕。8.1.2 中型劇場的特等、甲等劇場及高層民用建筑中超過 800 個座位的劇場舞臺臺口宜設(shè)防火幕。8.1.4 舞臺區(qū)通向舞臺區(qū)外各處的洞口均應(yīng)設(shè)甲級防火門或設(shè)置防火分隔水幕，運景洞口應(yīng)采用特級防火卷簾或防火幕?！保瑢λ幌到y(tǒng)做了如下規(guī)定：“8.3.6 劇場內(nèi)水幕系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：① 未按本規(guī)范第 8.1.1 條的規(guī)定設(shè)置防火幕的上部，應(yīng)設(shè)防護冷卻水幕系統(tǒng)。② 未按本規(guī)范第 8.1.2 條的規(guī)定設(shè)置防火幕的部位，宜設(shè)防護冷卻水幕系統(tǒng)。③ 按本規(guī)范第 8.1.1 條、第8.1.4 條規(guī)定應(yīng)設(shè)置防火幕和甲級防火門確有困難時，應(yīng)設(shè)置防火分隔水幕；當(dāng)運景洞口設(shè)置特級防火卷簾或防火幕有困難時，宜設(shè)防火分隔水幕?！?。通過以上條文可以看出，規(guī)范第 8.3.6 條的第 1、2 款描述本身有誤，通過分析條文解釋、火災(zāi)危險性級別和前后文邏輯，筆者認為上述條款中的“未”字應(yīng)為多余文字，正確邏輯應(yīng)為：按 8.1.1 條設(shè)置防火幕，則應(yīng)設(shè)置防護冷卻水幕，按 8.1.2 條設(shè)置防火幕，則宜設(shè)置防護冷卻水幕,未設(shè)置防火幕時，則采用防火分隔水幕。

舞臺部位與非舞臺部位，都有相應(yīng)的防火分隔要求，其墻體與外部連通口需設(shè)置防火幕、防火門、防火卷簾或防火分隔水幕等措施。但主舞臺與后舞臺、側(cè)舞臺之間，是否需要設(shè)置防火分隔，規(guī)范并沒有規(guī)定，因此筆者認為可不做相應(yīng)的分隔措施，不設(shè)防火分隔水幕。

如上文所述，根據(jù) JGJ 57—2016 第 8.3.6 條，我們已經(jīng)基本明確了需要設(shè)置防護冷卻水幕和防火分隔水幕的條件。系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)應(yīng)滿足 GB 50084—2017 規(guī)定的相應(yīng)噴水強度，但持續(xù)噴水時間不應(yīng)小于設(shè)置部位的耐火極限。根據(jù) GB 50014—2014《建筑防火設(shè)計規(guī)范》第 6.2.1 條“劇場等建筑的舞臺與觀眾廳之間的隔墻應(yīng)采用耐火極限不低于 3.00 h 的防火隔墻?！奔?JGJ 57—2016 第 8.1.5 條“舞臺與后臺的隔墻及舞臺下部臺倉的周圍墻體的耐火極限 ≥2.5 h?！笨偨Y(jié)得出水幕系統(tǒng)設(shè)置條件對照表，詳見表 4。

表4 水幕系統(tǒng)設(shè)置條件對照表

3.5 舞臺雨淋系統(tǒng)設(shè)計要點探討

本工程 1 200 座主劇場、500 座多功能劇場以及 300 座主題劇場的舞臺均設(shè)置了柵頂， 3個劇場舞臺均設(shè)置了雨淋系統(tǒng)。

需設(shè)置雨淋系統(tǒng)的場所，GB 50014—2014 第 8.3.7 條規(guī)定“特等、甲等劇場、超過 1 500 個座位的其他等級劇場和超過 2 000 個座位的會堂或禮堂的舞臺葡萄架下部”；JGJ 57—2016 第 8.3.4 條規(guī)定“特等和甲等劇場、特大型劇場舞臺柵頂下，應(yīng)設(shè)雨淋自動噴水滅火系統(tǒng)”，第 8.3.5 條規(guī)定“中型及以上規(guī)模的乙等劇場舞臺柵頂下宜設(shè)雨淋自動噴水滅火系統(tǒng)”。以上 2 本規(guī)范從劇場規(guī)模和葡萄架設(shè)置情況 2 個方面，對設(shè)置雨淋系統(tǒng)的條件做了規(guī)定。參考GB 50084—2017，設(shè)置葡萄架的舞臺應(yīng)為嚴(yán)重危險 Ⅱ 級，按GB 50084—2017 第 4.2.6 條，嚴(yán)重危險 Ⅱ 級場所應(yīng)設(shè)置雨淋系統(tǒng)。因此綜上所述，可以得出結(jié)論：無論何等規(guī)模的劇場，舞臺區(qū)域只要設(shè)置了葡萄架，則均應(yīng)按嚴(yán)重危險 Ⅱ級來設(shè)置雨淋系統(tǒng)。

通常主舞臺設(shè)置柵頂，側(cè)舞臺、后舞臺無柵頂（有些劇場后舞臺也有柵頂），因此筆者認為設(shè)置柵頂?shù)闹魑枧_（及有柵頂?shù)暮笪枧_）按嚴(yán)重危險 Ⅱ 級考慮，噴水強度16 L/（min·m2），無柵頂?shù)膫?cè)舞臺（或后舞臺）可按中危險 Ⅱ 級考慮，噴水強度 8 L/（min·m2）。考慮舞臺火災(zāi)危險性大，且與側(cè)舞臺、后舞臺無防火分隔，因此主、側(cè)、后舞臺自動噴水滅火系統(tǒng)統(tǒng)一按雨淋系統(tǒng)設(shè)計。為保證噴頭噴水均勻，配水管網(wǎng)宜按格柵式成環(huán)布置，配水管管徑放大，噴頭為開式噴頭，下垂安裝。以 1 200 座劇場為例，舞臺雨淋系統(tǒng)分區(qū)劃分詳見圖 1、管網(wǎng)布置詳見圖 2。雨淋系統(tǒng)最大設(shè)計流量按 C、D、G、H 區(qū)同時開啟考慮，側(cè)舞臺噴頭流量系統(tǒng)K=80，主舞臺噴頭流量系數(shù)K=115，計算噴水強度滿足規(guī)范要求，總設(shè)計流量 120 L/s。雨淋管道布置和噴頭布置，應(yīng)布置在柵頂之下，且應(yīng)避開吊點、吊桿位置。雨淋系統(tǒng)的分區(qū)方式有橫向分區(qū)、縱向分區(qū)、橫縱結(jié)合分區(qū)等多種方式，針對主舞臺的分區(qū)方式，筆者推薦按舞臺幕布的方向分區(qū)（即橫向分區(qū)），因為舞臺幕布通常橫向吊掛，幕布數(shù)量多，雖然幕布做阻燃處理，但是火災(zāi)危險性依然很大，舞臺道具也通常橫向展現(xiàn)給觀眾，且舞臺高度高，引燃迅速，橫向分區(qū)與火災(zāi)引燃的方向較為吻合。

圖1 雨淋系統(tǒng)分區(qū)圖

圖2 雨淋管網(wǎng)布置圖

3.6 噴淋及自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)設(shè)計要點探討

本工程噴淋系統(tǒng)采用濕式臨時高壓系統(tǒng)，設(shè)計流量30 L/s，由噴淋泵從室外環(huán)管直接吸水，穩(wěn)壓泵設(shè)置在泵房內(nèi)，按中危 Ⅱ 級設(shè)計。自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)設(shè)計流量 10 L/s，單獨設(shè)置消防泵、穩(wěn)壓泵，設(shè)置區(qū)域為前廳＞12 m 場所及觀眾廳 ＞8 m 場所，采用噴射型自動射流滅火裝置（簡稱小炮）。

噴淋系統(tǒng)布置應(yīng)注意建筑構(gòu)造，避免噴淋漏設(shè)，觀眾廳上方＜8 m場所、二層、三層觀眾廳區(qū)域、觀眾廳上方吊頂內(nèi)、舞臺柵頂內(nèi)，舞臺上部屋頂采用金屬構(gòu)件的部位等，均應(yīng)布置噴淋保護。

根據(jù) GB 51427—2021《自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，自動跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)分三種，分別為自動消防炮滅火系統(tǒng)、噴射型自動射流滅火系統(tǒng)、噴灑型自動射流滅火系統(tǒng)，其中后兩者適用于輕、中危險級場所，且應(yīng)保證至少 2 臺滅火裝置的射流能保護任一部位。由于劇場前廳、觀眾廳等部位為劇場的重點部位，其造型和裝飾要求很高，所以筆者認為采用小炮較為合適，其設(shè)置位置靈活，高度在 8～25 m 范圍內(nèi)可靈活選擇，對裝飾效果影響也較小。尤其是觀眾廳上空，上面有檢修馬道、面光橋、燈光設(shè)備、天花造型復(fù)雜，如果采用噴淋系統(tǒng)，則噴頭布置非常困難，異形天花對噴頭噴水有遮擋影響。因此高度大于8m觀眾廳，筆者推薦采用小炮系統(tǒng)。

3.7 消防排水注意問題探討

劇場舞臺及觀眾廳，消防設(shè)計用水量大，設(shè)計過程中應(yīng)注意地面排水組織，不得出現(xiàn)水量堆積，影響主體建筑安全的問題，比如臺倉、樂池、觀眾廳前排地面等處，是否會出現(xiàn)地面排水無法自然流出的情況。有些項目舞臺的前排觀眾席區(qū)域，地面低于樓層標(biāo)高，呈下沉形式，則此區(qū)域的消防排水無法向其他區(qū)域流淌，且消防水量大，會形成一定高度的水深，可能影響結(jié)構(gòu)安全，因此設(shè)計中應(yīng)重點考慮此區(qū)域的排水問題，設(shè)置地漏、暗溝等排水措施，確保安全。

4 結(jié) 語

劇場建筑消防給水系統(tǒng)用水量大、系統(tǒng)多、建筑構(gòu)造復(fù)雜，重點難點主要集中在舞臺和觀眾廳區(qū)域。在設(shè)計此類項目過程中，我們應(yīng)認真分析建筑特點，結(jié)合設(shè)計規(guī)范，明確所需設(shè)置的消防系統(tǒng)種類，合理設(shè)計消防給水系統(tǒng)，做到設(shè)計符合規(guī)范要求，系統(tǒng)運行安全可靠，布置美觀，工程造價合理。