改建建筑消防设计.doc

建筑防火设计既有建筑改建中消防设计存在的主要问题分析庄毅俊，沈蓓(上海市浦东新区消防支队，上海200131)摘要：对当前既有建筑改造再利用工程的消防设计存在的建筑耐火等级判定、总平面布局，建筑平面布局及安全疏散、消防设施设置等主要问题进行分析和探讨，并提出相应的解决措施。关键词：既有建筑；改建工程；消防设计中图分类号：X924，TU972 文献标志码：B文章编号：10090029(2010 Jll一0972-03近年来，社会经济建设快速发展，带动了新一轮的产业结构调整大潮。在这次产业结构调整中，老建筑改造、军队营房出租以及闲置厂房的改造开发再利用进入了一轮新的高潮。考虑到这些既有建筑改造后建筑使用功能的变化及历年来消防技术规范的修订等因素致使其原有的消防设计大多不符合现有技术规范的要求，如何正确处理因建筑使用功能变化及消防技术规范标准修改而产生的消防安全问题，使既有建筑改建工程向“又快又好”的方向发展摆在了消防建审验收人员的面前。l 既有建筑的定义和分类从广义上来说，既有建筑泛指一切已竣工或已投入使用的现有建筑。按既有建筑改建后的使用性质可分为工业建筑(如厂房、仓库等)和民用建筑(如办公楼、旅馆、娱乐场所、商场等)。按既有建筑自身的合法性可分为有房产证或取得相应建设工程规划许可证件的合法建筑和未取得上述证件的违法建筑。根据公安部106号令建设工程消防监督管理规定(以下简称“公安部106号令”)第二条规定，公安消防机构实施建设工程消防监督管理的对象主要是具有符合规范的建设程序的建设工程，故违法建筑不在公安消防机构实施建设工程消防监督管理的范围内。所以，笔者所指的既有建筑为具有符合规范的建设程序及合法使用权的现有建筑。2既有建筑改建消防设计中存在的主要问题既有建筑改建是社会资源整合和再利用的体现，也是转变经济增长方式的重要举措。既有建筑改建后作为餐饮、会展、休闲娱乐、商业配套、酒店服务等功能使用，这些功能复杂的公共场所与原来的使用性质有了本质区别，需要对建筑原有的平面布局、消防设施进行修改优化。但是，目前一些设计单位因对规范不熟悉、对建筑原有情况掌握不明等原因而未能真正履行其职责，从而引发既有建筑改建工程消防设计的质量缺失，出现了不少972消防设计问题。21对既有建筑的原有耐火等级判定不准确对既有建筑耐火等级的判定源于对建筑内各建筑构件燃烧性能及耐火极限的判定。如果不能正确判定既有建筑内楼板、梁、柱及屋顶承重构件的耐火极限，就会造成对建筑自身耐火等级判定的误差，从而对建筑防火分区划分、安全疏散设计及消防设施设置等产生重要影响。目前，一些设计单位责任心不强，对建筑原有构件情况未进行深入了解。仅凭经验、猜测就认定凡钢筋混凝土结构的建筑其耐火等级一律不小于二级，其实不然。20世纪90年代中期以前建造的大部分多层钢筋混凝土结构建筑中的楼板多采用预制混凝土板，其耐火极限据钢筋保护层厚度的不同分别为075 h或08 h，完全不能满足二级耐火等级楼板耐火极限1 h的要求。此外，由于一些老建筑的结构封顶早、年代长，建筑结构出现了一定的老化和局部损坏现象，有些建筑中主要构件配筋量不足，混凝土保护层风化后已起不到相应的防火保护作用或承载作用，楼板厚度不够或局部损坏现象也较严重，这些都对构件的耐火性能产生不利影响；还有些钢结构建筑，其钢构件虽然原先已采用了钢结构防火涂料进行保护，但由于钢结构防火涂料保护层的脱落或薄型防火涂料的老化，对构件的耐火性能也产生了不利影响。上述情况的出现给准确界定建筑构件的耐火极限带来了一定困难，要准确判定建筑构件的耐火等级，需要设计单位仔细勘察建筑的原有结构及构件情况后，根据建筑构件的实际状况进行综合判定。22防火间距、消防车道不满足现有规范要求不少既有建筑与居民住宅贴邻，由于历史的原因，既有建筑原来设计施工时的消防法规不完善或不明确，有的甚至未经消防审核一直使用至今(如1998年9月1日中华人民共和国消防法颁布前的建筑)。其中有一些列入改造的旧厂房位于中心城区，建筑密集，且不少建筑与居民住宅贴邻，随着既有建筑改造，使用功能、性质的变化导致其与周围建筑的防火间距大都难以满足现行规范的要求。但目前一些设计单位在既有建筑改造消防设计中往往仅重视建筑自身的消防设计，忽视了既有建筑与周边建筑、市政环境之间的关系，导致在消防设计中未对其与周边建筑防火间距及消防车道进行相应的改造设计而产生问题。如：浦东某既有建筑改造时，东侧有一老Fire scle眦删硅曲珊Io帮，November 2010，Vol 29，Nm 11万方数据厂房与其间隔仅4 m，虽然该厂房与既有建筑相邻一侧的外墙为无门窗洞口的砖墙(厚240 mm)，但由于老厂房的屋顶承重构件为钢木架，故该厂房耐火等级低于二级，正在改造的既有建筑与老厂房之间的防火间距仍然不满足要求。23防火分区、防火单元的划分不合理主要体现在将既有建筑改造为大型超市、商场和娱乐场所的改建工程中。由于商场内不同使用功能的区域，如营业厅、仓储区、商场办公区、后勤区等区域中仓库的防火分区划分标准与其他区域不同，但一些设计单位忽视了此点，将面积几百或者几千平方米的仓库与商场营业区等同。采用一个指标划分防火分区，显然是不对的。其次，忽视歌舞娱乐放映游艺场所与其他场所之间的防火分隔，特别是一些设置在大型商场内的歌舞娱乐放映游艺场所与商场其他营业区域往往采用玻璃隔断进行分隔，严重违反了建筑设计防火规范第722条及高层民用建筑防火设计规范第415A条(上述两条均为国家强制性条文)的规定。24安全疏散体系的设计存在缺陷消防设计理念中安全疏散十分重要，是火灾情况下保障人员安全逃生的主要途径。旧厂房一般具有层高、空间大、疏散楼梯少且分布不够合理、疏散宽度不足、疏散距离长等特点，一旦改造作为商场、娱乐、会展等使用功能的公共建筑，上述矛盾凸显，难以解决。虽然，在建筑内增设疏散楼梯间是一个很好的办法，但是增设楼梯必然对建筑结构的稳定性和空间刚度产生不利影响，因此，如何增设楼梯间需要设计单位仔细斟酌。但是，目前一些设计单位在既有建筑改造过程的设计中，大多仅注意了每个防火分区两个安全出口，未根据建筑使用面积对商场、娱乐场所的人员进行计算，并以此为根据校核其疏散宽度，导致老厂房改造为商场或娱乐场所时疏散宽度不足。其次，一些设计单位为了少设楼梯问，采用了两个或两个以上的防火分区共用一座疏散楼梯间的方法来解决安全出口数量的问题，造成了楼面整层疏散宽度过于缺少的问题。另外，一些旧厂房内疏散楼梯少，而且设置的封闭楼梯问与改造后建筑要求设置防烟楼梯间的要求相冲突#有些建筑因为先天条件不足，楼梯间内未设置自然通风窗或通风面积不足，在设计时往往因为设计单位的疏忽而达不到规范要求。25消防设施设置不能满足现有建筑的需求工业建筑与民用建筑、多层建筑与高层建筑、高层建筑中的一类高层和二类高层建筑的室内外消防用水量的要求不同，既有建筑改造中往往会涉及增加自动消防设施的问题。但是，有些设计单位仅限于对建筑内部增设消防科学与技术2010年11月第29卷第11期消防设施，忽略了对室外管网、原有室内消火栓系统管径、流量的校核以及两路消防电源的落实，导致增设的自动消防设施缺少相应的水源或电源，原有的室内消火栓系统不能满足现有使用功能的需求。如市政消防进水总管管径不足，不能满足消防用水总量的要求；改造前的老建筑配套消防设施选用的消火栓泵和喷淋泵的流量和扬程均不能满足改造后建筑使用功能的要求；原有室外消火栓的位置、数量和新增的水泵接合器不匹配等。消防设施设计中，另一个比较严重的问题是防排烟的设计。目前一些改造工程中，设计单位在考虑自然排烟时仅考虑了排烟窗的开启面积是否符合要求，对开启方向、开启角度并不进行校核，导致排烟窗在火灾时无法发挥应有的效果。还有一些防烟楼梯问的开窗位置也存在问题，设计单位仅考虑了每五层2 m2的排烟要求，为了方便有时将排烟窗设于楼梯间的首层或第二层，也导致其在使用中的缺陷。3解决对策加强既有建筑改造工程设计阶段的质量控制，提高工程设计质量，对既有建筑改造工程质量而言尤为重要。为提高既有建筑改造工程的消防设计质量，给既有建筑改造提供一个切合实际的方法，笔者综合上述问题分析及相关消防技术规范，提出建议。31正确判定既有建筑的耐火等级一是既有建筑原来的建筑构件情况，如柱、梁、楼板、承重墙、楼梯结构、屋面结构等是否受年代影响产生不同程度的风化变质。或是建筑改变使用性质和功能后，建筑耐火等级是否随建筑定性的改变而相应提高。应注意的是，对建筑耐火等级的判定应从严把握，一般应按照不低于二级耐火等级来考虑，特别是对建筑中重点构件(如柱、梁、楼板、承重构件)的耐火极限应按照现行规范要求严格执行。一是注意构件的保护层是否有较大脱落或变质，如楼板、承重柱、梁等，否则应加以保护或加固；二是对一些采用贴钢板、支撑角钢及外包钢板等结构加固方法的，应考虑对加固的钢构件增设混凝土砂浆层的防火保护办法，其防火保护层的厚度可参照规范条文说明中相应构件钢筋保护层的厚度进行；三是对原有采用钢结构防火涂料的构件进行钢结构防火涂料的质量检验，对厚型防火涂料要测试厚度，查看是否有开裂、脱落等，对薄型防火涂料除检查厚度外还要进行受热膨胀倍数的检验，以检查其是否失效。32正确处理既有建筑与其他建筑的防火间距防火间距是两栋建(构)筑物之间，保持适应火灾扑救、人员安全疏散和降低火灾时热辐射等的必要间距。审批中通常会遇到既有建筑群内部建筑的防火间距不足和既有建筑与周边相邻建筑防火间距不足的问题，处理973万方数据办法有：一是将建筑物的普通外墙改为实体防火墙；二是在相邻建筑的一面设置独立防火墙；三是提高相邻建筑或既有建筑本身的耐火等级；四是在相邻较高建筑外墙上的开口部位设置甲级防火窗或符合GB 500842001自动喷水灭火系统设计规范中规定的防火分隔水幕或防火卷帘；五是降低既有建筑使用功能上的危险性，调整布局，使之更趋合理。另外，在审核中应注意因建筑改变使用性质和功能后应当设置环形消防车道和消防登高面的问题，为灭火创造良好条件。33合理划分防火分区及防火单元按照建筑使用性质、建筑类别，根据相关规范要求合理划分防火分区。可采取设置防火墙、防火卷帘或防火门等防火分隔措施。防火墙应为耐火极限不低于3 h的不燃烧体砖墙、轻质混凝土砌块墙等；设在防火墙上的防火门应为甲级隔热防火门；防火卷帘的耐火极限不应低于3 h，并应符合现行国家标准GBT76332008(门和卷帘耐火试验方法有关背火面温升的判定条件，除特级防火卷帘可直接设在防火墙上不设喷头保护外，其他防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护。但设置防火墙时应考虑到老建筑本身的结构承重，结合建筑本身合理划分防火分区，避免楼板等承蕈构件损坏。此外，应按照不同的使用功能合理划分防火分区及防火单元。在既有建筑改建为商场时要注意：一是将商场内不同使用功能的区域(如营业厅、仓储区、商场办公区、后勤区)集中布置，并按使用功能划分为独立的防火分区及防火单元；二是尽量按其使用功能划分防火分区，如仓储区按丙2类仓库的防火分区指标划分防火分区。既有建筑改造为歌舞娱乐放映游艺场所时，应注意与其他场所之间应采用耐火极限不低于2 h的隔墙及乙级防火门与其他场所(如商场、餐饮场所等)进行分隔；娱乐场所设置在地下或四层及四层以上时，应注意一个厅室面积不超过200 m2。34重新核算疏散距离和疏散宽度建筑安全疏散设计的主要内容是根据建筑物性质、火灾危险性大小、人员数量以及周围环境等因素，对安全疏散出口的数量，宽度、安全疏散时间、距离等进行计算，合理设置安全出口、疏散楼梯间、疏散走道、避难层(间)、直升飞机停机坪、应急照明与疏散指示标志、消防电梯等疏散设施。既有建筑尤其是旧厂房(仓库)等工业建筑，由于内部空间大、疏散距离长、疏散楼梯少的特点，改造成人员密集场所使用时会出现疏散距离、疏散宽度和安全出口数达不到规范要求等问题。特别是既有建筑改造成歌舞娱乐放映游艺场所时，对单向和双向疏散距离、场所内人员数量、安全出口、疏散走道宽度等都有严格的规定，属于强制性技术条款。97435按规范要求合理设置疏散楼梯间改造前的既有建筑因为建筑本身的功能定性，内部楼梯多采用封闭楼梯间或敞开楼梯(问)的形式，改为商务、娱乐、餐饮、服务等综合性场所使用后，原来的楼梯间形式均不能满足规范需要。而综合性服务场所内疏散条件的变化也使既有建筑改造必须增加相应的疏散楼梯间以满足规范要求。如，多层建筑超过5层、旅馆、超过2层的商场和歌舞娱乐放映游艺场所等均应设置封闭楼梯间，超过32 m的二类高层和一类高层建筑应设置防烟楼梯间，封闭楼梯间和防烟楼梯间、前室、合用前室内均应有符合要求的自然通风窗或机械加压送风系统；封闭楼梯间内无自然通风条件的，应按防烟楼梯间的要求设置。36合理设置消防设施既有建筑改造后应当根据各种不同的建筑类别、使用功能合理设置消防给水系统、自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统、防排烟系统、应急照明和消防器材等。一是要落实消防水源。多数既有建筑由于年代久远，坐落于农村或城市未开发地区，相对地理位置偏远，市政水源未配套到位，除了几条河浜外，消防市政水源根本无法落实。没有消防用水，建筑就失去了配备自动灭火系统的条件，将无法扑灭初起火灾，造成火势蔓延扩大成灾；二是室内外消防用水量的确定。有磐既有建筑周边虽然有市政水源，但市政消防进水总管管径偏小，无法满足室内外消防用水量之和，这就需要增大市政进水管径或设置消防水池。三是应按照相关消防技术规范要求，根据场所的性质、分类、火灾危险性等级合理设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统。四是应根据不同场所要求设置应急照明、灯光型疏散指示标志和安全出口标志。37采取有效的防排烟措施对于歌舞娱乐放映游艺场所、商场、超市、会展等人员密集场所以及地下室、内部疏散走道等应严格要求设置排烟设施。排烟措施可分为机械排烟和自然排烟方式。设置机械排烟系统时，排烟风机、风压、风量应根据最不利环路进行计算，其排烟量应视防烟分区的具体情况增加漏风系数，一般为lo20，并应对排烟口的大小、间距进行计算，合理布置排烟风口；采用自然排烟方式时，应根据不同场所设置自然排烟窗的开启面积，自然排烟窗应设在净高12以上并沿火灾气流方向开启。对于建筑内的防烟楼梯间、前室、合用前室、避难走道等均应设置防烟系统，可分为机械加压送风方式和自然通风方式。当采用机械加压送风时，送风风机的风量应经计算确定，并应确保满足走廊一前室一楼梯间的压力呈递增分布，余压值应符合规范要求；采用自然通风方式时，应保证自然通风窗满足规范要求。(下转第983页)Fire sc妇and硅曲I岫，November 2010，Vot 29。No11万方数据是光学系统性能。其中图4(c)的探测距离最远，效果最佳。而在(c)方式光学系统上加装CCD镜头对火灾现场进行图像监控，实现了远距离火灾探测与实时图像获取，在新都木兰山进行了点火测试。实验表明，该远距离紫外火灾探测系统将现有的紫外探测器探测距离从100 m提升到了上千米，系统探测距离远，保护面积大，响应速度快。与图像型火灾探测系统相比，系统同样适用于在大空间火灾探测报警，且具有更高的性价比和灵活性。表1试验测试数据光敏管型号聚焦装置类型系统探测距离m 平均响应时间s2868 a 300 0052868 b 600 0202868 C 1 000 0304结论笔者设计了具有光学聚焦镜头的远距离紫外火灾探测系统，用传统火焰探测器实现了远距离的火灾监控。对于大面积的户外火灾探测来说，安装探测器的点数和图像分析能力要求将大大减少，可以有效地节约成本。还有最重要的一点是，所设计的探测器灵敏度很高，从发现火源到发出报警的时间不到1 s，可以及早地发现并将火源熄灭在萌芽状态，避免造成重大的财产损失。参考文献：13 Turgay Celik，Hasan DemirelFire detection using statistical colormodel in video sequencesEJJournal of Visual Communication andImage Repre8entation，2007，18(2)：17618523 Thorsten Schultze，Thorsten Kempka。Ingolf willmsAudio videofire detection of open firesJFire Safety，2006，41(4)i 3113143Juan Chen，Yaping HeJian WangMulti-feature fusion based fastvideo flame detectionJBuilding and Environment，2010，45(5)l1113一11224袁宏永，刘炳海，陈晓军，等图像型火灾智能自动探测与空间定位技术J消防科学与技术，1998，17(2)s245吴龙标，袁宏永火灾探测与控制工程M合肥：中国科学技术大学出版杜，199963胡君健，谢启源，袁宏永。等复合与智能火灾探测技术展望J消防科学与技术，2005，24(2)：19920173孙宇臣，王自朝，葛宝臻视频火灾探测系统现状分析口消防科学与技术，2007，26(4)：414-41783安连生应用光学M北京；北京理工大学出版社，2002Design of remote ultraviolet firedetection systemDONG Zhen91 HUANG Da-guil CHEN Wei2(1School of Automation Engineering，University of Eleetronic Science and Techno logy of China，Sichuan Chengdu消防科学与技术2010年11月第29卷第11期(上接第974页)4结束语综上所述，既有建筑改造工程消防设计阶段的质量是既有建筑改造工程质量的基础，只有抓好设计阶段的质量控制才能确保后期施工质量控制有效进行，才能使既有建筑改造工程向又快又好的方向发展。参考文献：13 GB50045-95(2005年版)，建筑设计防火规范S23 GB50016-2006，高层民用建筑设计防火规范IsAnalysis of problems in existing buildingrenovation fire designZHUANG Yi-jun，SHEN Bei(Shanghai Pudong Fire Detachment，Shanghai 200131，China)Abstract：Problems in existing building renovation fire design，such as determination of building fire resistance rating，overalllayout，building layout and safety evacuation and fire facilitieswere analyzed and discussed，and relative suggestions were putforwardKey words：existing building；renovation projeet；fire design作者简介：庄毅俊(1971一)，男，上海人，上海市浦东消防支队四大队副大队长，助理工程师，主要从事消防建审、验收和火调工作，上海市浦东新区华京路8号二楼B202室，200131。收稿日期：20100611610054，China；2ShangHai Fire Research Institute of MPS，Shanghai 200438，China)Abst