高层体育馆消防设计初探.doc

高层体育馆消防设计初探高层体育馆消防设计初探晁海鸥摘要 现行消防规范没有对高层体育馆的明确规定，本文介绍了一个高层体育馆消防设计实例，着重分析说明了确定消防设计标准的依据。 1.问题的提出山东电力高等专科学校体育馆是我院设计的一座集体育活动和科普活动为一体的公共建筑。它位于济南市区东南部，体育馆建在河滩地，北靠山坡，南临城市二环南路。二环南路与建设场地的高差约12m，东西两侧为学校体育活动场所，地势较为平坦。该工程占地面积5300m2,总建筑面积25779m2。首层、二层为科技馆，用以进行科技展览技术交流活动，面积共有约9663.3 m2。科技馆之上为体育馆，以乒乓球比赛为主，兼顾其它比赛和文艺演出。体育馆共有座位4021个，建筑面积13354.7 m2，其中观众厅面积9825 m2。科技馆首层层高6m，二层层高5m；体育馆比赛场地净高19.4m。体育馆屋架采用空间网架，其余各层为框架结构。由于该项目是由科技馆和体育馆组成的一幢建筑，建筑高度34.9m。该项目的消防设计标准是按照高层民用建筑设计防火规范（以下简称高规）设计，还是按照建筑设计防火规范（以下简称建规）设计，对项目设计有较大的影响，成为首先要解决的问题。 2.确定设计依据 高规第1.0.3.2条和2.0.7条规定了高度超过24m的公共建筑和由二种及二种以上用途的楼层组成的公共建筑既综合楼适用于高规，并且规定每层建筑面积超过1000m2的综合楼属于一类高层建筑。倘若按照高层一类建筑做设计，体育馆的观众疏散楼梯需设计成带有前室的防烟楼梯，并按规定面积划分防火分区。显然这样的设计对于体育场馆大量人员的疏散是不利的。或者说高规是未包括体育馆这类空间高大、容纳人员集中的建筑物的。按照建规第1.0.3条规定的适用范围“建筑高度不超过24m的其他民用建筑以及建筑高度超过24m的单层公共建筑”,虽然该体育馆不是超过24m的单层公共建筑，但是建规中第5.3.5条、5.3.7条、5.3.9条、5.3.11条均是对体育馆人员疏散的专门要求。其中第5.3.7条的条文解释特别提出：“将原规定中要求剧院、电影院、礼堂、体育馆的室内疏散楼梯应设置封闭楼梯间的内容取消了。其理由是： 1上述公共建筑多是人员密集的场所，楼梯间的人流通行量较大，如果设置封闭楼梯间，不仅会影响使用安全，而且人员出入频繁也难以起到封闭的作用。2上述公共建筑多是人员密集的场所，其使用者当中有很大一部分是对建筑物内部的环境不大熟悉的，而封闭楼梯间则比一般楼梯间隐蔽而不易发现，一旦发生火灾，很容易造成室内人员找不到疏散出口的混乱现象。”根据我们对上述规范条文的理解，体育馆的人员疏散是有其特点的。一是大量集中的人员要求在短时间内同时疏散，二是公众场所的人员对场地疏散路线不熟悉。所以，建规针对体育馆规定了控制疏散时间、每个安全出口所负担的疏散人数、疏散宽度指标以及疏散楼梯的形式等专门条款。我们认为该项目消防设计的重点是体育馆观众的安全疏散，因此应该按照建规对体育馆的专门疏散条款作为安全疏散设计的基本依据。该项目所在地段南侧与南二环路约有12m高差。根据地形条件，建筑师将体育馆0.00层平面抬升至高于南二环路4 m处。体育馆观众由南二环路从南侧通过台阶上至0.00层平面，在东西南北方向有四个出入口进入体育馆。科技馆布置于体育馆之下，参观人流由低于南二环路12m的室外地面从北侧进入科技馆。通过利用自然高差将体育馆和科技馆人流分开。同时也因利用高差，使得体育馆和科技馆的人员竖向疏散实际上是在低于24m的高度范围内完成的。这也是我们按照建规进行疏散设计的一个原因。 3.设计与计算 3.1安全疏散设计 3.1.1 0.00层及以上各层平面（观众厅平面） 按照建规对一、二级耐火等级体育馆观众厅的控制疏散时间为34min；观众厅每个安全出口平均疏散人数不宜超过400700人；疏散宽度指标0.5m/百人。体育馆屋架采取喷涂钢结构防火涂料，使其达到一级耐火等级。观众厅共有座位4021座。西看台1723座，东看台2298座，包括主席台91座和记者席168座。观众厅最长排座位为24座，最大排数10排。东西看台均设有四条纵向走道。东看台设四条横向走道，西看台设三条横向走道。在南北两侧各设4部楼梯，观众可通过纵横走道进入八部楼梯疏散至0.00层休息厅，东看台观众还可以通过0.00层横走道直接疏散到休息厅。观众厅疏散计算如下：按照建规5.3.11条体育馆观众厅的疏散门以及疏散外门，楼梯和走道的宽度指标为0.5m/百人。东看台2298座，疏散门总宽度应为22980.5=11.5m，设计有6个安全出口，总宽度2.354+2.42=14.2m。每个出口的平均疏散人数为22986=383人，每个出口的平均宽度为14.26=2.37m，按疏散每股人流所需宽度0.55m计算，每股人流每分钟通过37人，可通过4股人流，这样计算出来的每个安全出口所需疏散时间为383/437=2.59min。西看台1732座，安全出口总宽度应为17320.5=8.6m。设计有4个安全出口，总宽度为2.354=9.4m，每个出口的平均疏散人数为17234=430人，每个出口的平均宽度为2.35m，可通过4股人流，每个安全出口所需疏散时间为430/437=2.9min。东西看台观众的疏散时间均不超过3min。在0.00层平面东西南北4个方向设有疏散外门，总宽度50.4m，可将观众厅的人员通畅地疏散至室外。体育馆的南北侧主要入口设有主休息厅，进入南北主休息厅，观众就进入一个4层高的共享空间。观众厅四周为环廊、平台，观众看台与休息厅和敞开式楼梯处在同一个空间，建筑师希望创造一个通透、开放的空间，改变体育馆内部空间封闭的形象。3.1.2 -4.00层平面本层平面设计有比赛场地3349.6m，以满足乒乓球比赛为主，也可分别安排手球、篮球、排球、羽毛球等二类比赛。沿比赛场地周边设配套附属用房。西侧布置首长和贵宾休息室以及记者评论员工作间。这些人员由-15.00m层西侧入口进入，可乘电梯直达本层休息室。首长和贵宾两个休息室可通过独立楼梯进入主席台。评论员、记者用房与评论员席、记者席也有独立楼梯相连通，交通便捷。东侧主要布置运动员休息室、裁判休息室、检录大厅。运动员、裁判员由-15.00m层东侧进入，乘电梯直达本层检录大厅，再通过独立楼梯进入比赛场地。南北侧主要布置通讯、邮电、灯光控制室、播音、声音控制室以及器械库、办公用房等。工作人员从-15.00层南侧入口进入，可通过疏散楼梯通至本层。3.1.3 科技馆科技馆面积共有9663.3m，其中展厅面积5509.3m。在-15.00层沿展厅东西南北四个方向设疏散门，总宽度18m，同时在四个方向设疏散外门，总宽度22.5m。在-9.00层展厅设四个疏散门，总宽度18m，在本层北侧设一个疏散外门可到达室外平台，此门宽度4.5m，同时有四部疏散楼梯（从-15.00层至-4.00层）可通至-15.00层疏散外门，四部楼梯总宽度6m。若按高规对疏散门、楼梯、疏散外门的宽度指标每百人不小于1.00m计算，-15.00层展厅疏散门宽18m，可同时疏散1800人，该层展厅面积3230 m2，合1.8m2/人。-9.00层疏散宽度为6+4.5=10.5m，可同时疏散1050人，该层展厅面积2236 m2，合2m2/人。若按建规对公共建筑的疏散门、外门、楼梯的宽度指标每百人不小于0.65m计算，-15.00层可同时疏散人数：180.65=2769人，32302769=1.2m2/人；-9.00层可同时疏散10.50.65=1615人，22361615=1.4m2/人。参照建筑设计标准集对展览馆建筑的人数指标要求为15m2/人，设计疏散宽度可满足参观人员特别密集情况下的疏散要求。科技馆的防火分区和安全疏散距离参照高规有关展览厅的规定设计。科技馆一层划分二个防火分区，防火分区面积最大3476m2（设置自动喷淋）；疏散楼梯均设封闭楼梯间，疏散距离不超过30m。3.2 设备、电气专业消防设计的简要介绍3.2.1消防给水设计 该项目所处区域无市政供水，新打两口深井做水源，设计出水量100m3/h。在体育馆地下室-21.00层建二座水池，水池容积各为270m3，储存火灾延续时间内室内外全部消防用水及其它用水。消防用水量见下表： 用水量（L/s）火灾延续时间（h）储水量（m3）室外消火栓302216室内消火栓202144自动喷淋261 93.6合计453.6表中用水量是按照建规确定的。室外消火栓水量按照民用建筑体积大于50000m3，选取30L/s；室内消火栓水量按体育馆座位数12015000座15 L/s，按展览馆体积大于50000 m3为20 L/s，两者取大值，选20 L/s。根据该项目所处地形高差特征，消防车可在二个高度实施扑救。南侧可在-4.00m展开作业，北侧可在-15.00m展开作业。为保证消防车扑救时在最不利处从室外管网取水，室外采用专用消防给水管网，并采用临时高压制，由一套气压供水装置和消防加压泵来保证管网压力和流量满足消防要求。室内消火栓和自动喷淋系统均采用临时高压制。各设一套气压供水装置，二台消防泵一用一备，二台喷淋泵一用一备。每个系统各设二个地下式水泵接合器。比赛大厅不设自动喷淋。3.2.2 防排烟设计比赛大厅设机械排烟装置。选用双速排烟风机，平时排风，火灾时排烟。排烟量按60m3/hm2计算，为390600 m3/h.。展厅因无外窗，设机械排烟。-15.00层展厅包括中庭的排烟量按4次/h换气计算，为102000 m3/h。-9.00层展厅排烟量按最大防烟分区面积120 m3/hm2计算，为66000 m3/h。3.2.3 火灾报警系统设计由于该项目具有高大空间的观众厅和普通层高的用房，因此针对其不同特点采用了不同性能的火灾探测系统。体育馆观众厅属于高大空间建筑，不能使用普通感烟、感温探测器，因此设计选用了“LA100型大空间火灾安全监控系统”。系统由前端探测部分、主机控制部分和联动部分三个部分组成。前端探测部分包括双波段火灾探测器和线型光束图像感烟探测器两种图像型火灾探测器，由它们进行火灾探测，并将采集到的现场图像信号送回系统主机。双波段火灾探测器属于感火焰型火灾探测器件，具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能。线型光束图像感烟探测器属于感烟型火灾探测器件，它可对被保护空间实施任意曲面式覆盖，具有分辨发射光源和其它干扰光源的功能。体育馆屋架为钢结构网架，高2.53.75m，网架内部设有大量管道，电缆电线、灯具、扬声器，环境温度高，火灾隐患多，在此部位选用线型光束图像感烟火灾探测器,在电缆桥架内敷设缆式线型定温探测器。观众厅高3.319.4m，选用双波段火灾探测器和线型光束图像感烟火灾探测器混合使用，对明火、阴燃火进行早期探测报警。主机控制设备设在-15.00层消防控制室。主机控制主要实现图像监控、火灾信息分析处理和报警控制功能，通过联动控制器报警和启动消防联动设备进行扑救。在普通层高的房间或部位安装常规感烟或感温探测器。大空间火灾监控系统和常规火灾自动报警系统的主机之间可相互通讯。4. 建议综上所述，山东电力高等专科学校体育馆是一幢高度超过24m，具有体育比赛和科技展览多功能的综合性建筑。由于这是一种新型式的建筑，在对其确定消防设计的标准时，设计人员和消防监督人员都感到现行消防规范对其没有明确的可遵循的规定。因此，在设计过程中，我们和消防监督部门的同志进行了多次充分的讨论和论证，结合项目的实际情况，对该项目进行火灾危险和安全疏散的分析评估，确定了基本按照建规进行消防设计的标准，个别之处参照高规设计，如科技馆的防火分区和疏散距离。通过对该项目的设计，我们感到多层的、综合性的体育馆这一新型的建筑因其可以利用底下多层空间，增加使用面积和使用功能，从而提高经济效益，节约用地，因此今后可能还会出现。据我们了解，上海静安区有一幢建成并使用的静安游泳馆，它也是一座高层体育馆，建筑高度超过40m。平面5层，连同夹层共8层，总建筑面积26070m2。第五层为游泳馆，设有比赛游泳池和观众看台，可容纳1140座位。所以，我们希望在国家消防规范中可否纳入高层体育馆这种新型建筑