剧院建筑的消防设计与思考.doc

剧院建筑的消防设计与思考赵 俊 (上海建筑设计研究院有限公司，上海200041)摘 要：剧院建筑往往因为其建筑外部造型独特、内部空间错综复杂、功能多样，给消防灭火系统的设计带来困难；同时，由于人员密集，消防疏散要求迅速，也对灭火系统实施灭火的能力及反应时间提出了更高的要求。针对这些消防灭火系统设计的难点，笔者结合自身多年来从事剧院建筑设计的经验，在现有规范的基础上，对设计细节进行分析和归纳，整合规范及规程中尚未明确的数据和做法，提出切实可行的设计方案和建议。关键词：剧院建筑 水幕系统 雨淋系统 火灾探测与控制Fire protection design and thinking of TheatreZhao Jun(Shanghai Institute of Architectural Design & Research Co., Ltd., Shanghai 200041, China)Abstract: Because of the external unique architecture, the internal complicated space and the multiple function, fire protection system will be difficult to design in the theatre. Meanwhile, fire evacation must be more fast because of the personal intensive, that also put forward higher requirements to the implementation capacity and reaction time of the fire protection system. Aiming at difficulty of the system and based on the existing Code, author unifies own over the years design experience in the theatre building, to analyze and summarize details of the design, to integrate the data and practices have not been confirmed in the Code & Specification, and put forward the feasible design schemes and suggestions.Keywords: Theatre building; Drencher system; Deluge system; Fire detection and control1 剧院建筑设计的介绍1.1 剧院建筑的简介剧院建筑历来是最强调艺术性、文化性和功能性的特殊建筑类型（图一，分别为这近两年先后建成的无锡大剧院和沈阳艺术中心），不同的年代和不同的地域彰显出不同的艺术风格，其独一无二的造型塑造了当地文化中心和艺术中心的典范。图一 剧院建筑效果从外观看，这类建筑物无论规模大小，造型都异常独特，而对于消防灭火系统的设计通常都会提出各种挑战，造成设计上的困惑和难题。最突出的就是：大空间以及舞台的消防设计问题。近些年来，随着建筑体量的进一步增大，剧院建筑越来越呈现多功能趋势，往往在同一座建筑物内设计了剧院、音乐厅或多功能厅等多种设计功能，而由于每种功能的内部构造完全不同，往往需要采用不同的消防灭火系统进行针对性的设计。目前剧院建筑几乎囊括了民用建筑中设计的所有消防灭火系统：室内外消火栓系统；闭式自动喷水灭火系统；开式自动喷水灭火系统（主要指水幕和雨淋系统）；雾化型消防炮灭火系统；大空间智能型主动灭火系统；气体灭火系统等。本文将重点论述较为特殊的消防灭火系统，从设计的思考、系统的选择、设计的参数以及布置等多方面进行阐述。1.2 专业舞台的简介图二 舞台布置形式示意1-主舞台 2-侧台 3-后舞台 4-装配区（可选） 5-辅助性后台（可选） 6-乐池 7-观众厅a-复杂舞台布置形式 b-标准舞台布置形式 c-因建筑造型局部受限后变化的舞台布置形式d-因功能需要变化的舞台布置形式（图中虚线部分为可选项）为了论述方便，有必要对专业性剧院建筑的舞台进行重点介绍：大型剧院建筑的舞台通常包括居中的主舞台，两侧的侧台及后舞台，当有特殊需要时在后舞台的后方，还可以增设装配车间，作为后舞台的辅助部分。除了主舞台必须存在之外，其余组成部分根据剧院建筑的规模、观众厅的布局以及建筑物造型设计的需求都可以进行必要的取舍（见图二a，b，c，d）。主舞台是演出时观众观看演出的部分，有时后舞台也能作为演出时主舞台的延伸，观众也能看到，但是侧舞台观众不能看到，是局部舞台设备的中转或演员转场的场所。在主舞台的正下方，一般是具有升降功能的台仓，可以将演员和设备往来运送于舞台面及台仓之间。根据需要，在侧台及后舞台的正下方也可以设置台仓，用于设置移动的机械设施与主舞台进行互动，因此舞台面的下方往往存在着大型而复杂的机械设备及通道。图三 舞台及观众厅剖面乐池在位置上看是独立在舞台之外的，但是剧院建筑一般会设计可供升降的乐池，乐池正常使用时会降低高度至观众视线下方，不使用时可以升至与观众席地坪相同高度，也可以继续升高作为舞台的一部分。主舞台的正上方是葡萄架，葡萄架是一种类似网状的钢结构体系，一般由钢结构桁架吊装在屋顶，用于悬挂和移动舞台上演出需要的人员、各种设施、灯具及幕布等，葡萄架设置的位置很高，通常离地在20米以上。在舞台的高空区域一般会根据检修的需要设置若干的天桥（俗称马道），马道大多是一种通透的钢结构设施，两端在舞台高位与建筑物两侧相连，可以在不同高度设置不止一条马道，人员可以很方便地通行检修不同高度的高空设备。在主舞台与观众厅之间的开口区域（观众的可视区域）称舞台口，一般该区域会设置金属防火幕用于防火隔断使用，而在主舞台与侧台和后舞台之间的开口处大多只留大型的洞口，基本不设金属防火幕。图三比较直观地展现了典型剧院类建筑的舞台与观众厅的关系，包括舞台区域的葡萄架、天桥、台仓、装配区、乐池及金属防火幕等设施的设置位置。2 消防灭火系统的设计和思考2.1 关于消防给水系统剧院建筑一般建于城市内，而国内大多数城市地势平坦，市政给水水压一般在0.30 MPa左右，这个压力值无法满足剧院建筑消防给水的需求，因此，目前采用的消防给水系统均为临时高压消防给水系统，剧院建筑通常需要设计较大规模的消防储水池、各分系统的消防加压水泵及相应的稳压设备。为了便于对剧院建筑的消防给水系统进行有说服力的分析和论述，笔者将近几年主持设计的几座剧院建筑的指标和消防设计参数进行了汇总（见表一）。近年来，虽然剧院建筑在大空间以及舞台的消防设计方面更加科学有效，技术也不断得到提升，但在设计过程中仍有较多问题不够明确，本文将对此进行重点论述。表一 剧院建筑设计资料汇总沈阳艺术中心无锡大剧院乌镇大剧院火灾延续时间建筑规模及设计参数总建筑面积近10万m；建筑高度约44.9m总建筑面积近7.5万m；建筑高度约49.7m总建筑面积约2万m；建筑高度约32m建筑功能设有1800座剧场、1200座音乐厅、500座多功能厅各一座设有1700座剧场、700座多功能厅各一座设有1200座综合剧场、600座多功能厅各一座室外消火栓用水量30 L/s30 L/s25 L/s3 h室内消火栓用水量30 L/s30 L/s15 L/s3 h闭式喷淋系统用水量35 L/s54 L/s（含仓库）35 L/s1 h水幕系统用水量139 L/s107 L/s40 L/s1.23 h雨淋系统用水量123 L/s123 L/s80 L/s1 h消防水炮用水量40 L/s40 L/s无1 h智能型主动灭火系统用水量10 L/s10 L/s201 h消防总用水量322 L/s344 L/s160 L/s消防水池有效容积2000 m1500 m900 m气体灭火系统FM200系统FM200系统FM200系统2.2 消火栓系统室外消火栓主要是与消防车配合使用的，用于从室外向建筑物实施消防控火和灭火。一般剧院建筑的体量很大，其建筑体积均大于50000m,按照消防给水及消火栓系统技术规范的规定，室外消火栓用水量为40L/s。室外系统最大的难题在于剧院建筑往往在建筑物四周设计了高位平台或者是高架步道，这种设计既满足了建筑造型和功能的需要，也有消防疏散的要求，但给室外消火栓的布置带来了困难（见图一）：其一是宽阔的平台或步道增加了保护的距离；其二是产生了遮挡，不能有效的使用。如果将高位平台或高架步道设计成可以通行消防车的话，那么将室外消火栓设置在高位即可，但是这种方式会增加大量造价，工程中很少采用。实际设计时，合理布置室外消火栓，尽可能规避上述影响才是最佳方式；当不能有效避免时，则需要与当地的消防部门协商沟通，根据实际消防能力，确定合理的设置距离和位置。室内消火栓是供消防专业人员在室内实施主动灭火的最重要的工具，在剧院建筑内，室内消火栓应保护至各个角落，除了两股水柱同时到达保护点外，由于室内空间高大，充实水柱的长度均要求为13m。值得一提的是在舞台高空区域布置的马道入口处设置室内消火栓是非常可取的，这个位置对舞台高位实施主动灭火非常有利，而且还应当配置可供普通人员使用的消防软管卷盘，另外在舞台台仓也应设置消火栓。这在有些地方规程中已被明确提及，但却容易忽视。2.3 闭式自动喷水灭火系统（以下简称自喷系统） 室内自喷系统用水量的标准相差很大。例如：室内除高大空间、仓库、舞台及车库以外区域，一般按中危险级I级进行设计即可；舞台及车库区域，应按中危险级II级进行设计；如有集中装卸（含仓库）区域，应按仓库危险级II级进行设计。在舞台区域，一直会有针对特殊位置是否需要设置自喷系统的情况，例如，马道处是否需要设置自喷系统，台仓内如何设置自喷系统，舞台的正上方如何设置自喷系统等。笔者认为：马道是钢结构设施，且位于高空，虽然本身不会着火，但在火灾发生期间是不能垮塌的，因此设置自喷系统保护是必须的，但因为马道是通透的钢结构体系，所以保护时应增设集热罩；如果马道的正上方已经被雨淋系统所覆盖保护时，自喷系统理论上可以不设。台仓是个复杂的地方，装有大量垂直和水平移动的舞台机械设施，人员也需要在此走动，因为上方都是可以开启的顶板，所以无法设置自喷系统，但是台仓区域除了舞台机械设施的四周有一圈人行的通道，上方有顶，该区域仍然需要设置自喷系统。舞台的正上方主要是指葡萄架及与之相关的桁架及检修设施，由于葡萄架本身是大型承重构件，演出时大量设施和幕布等都吊装在上面，另外还有桁架和检修马道，这些结构自身的防火保护、避免垮塌是极其重要的，所以在葡萄架上方至屋顶区域必须设置自喷系统保护，一般在屋顶区域设置直立型上喷即可有效解决相应的问题。但是当该区域空间高度超过一定净高时（笔者认为这个净高8m比较合适），宜考虑在葡萄架上方略高一些的地方（高出100mm左右）布置了一层带有集热罩的闭式喷头进行加强保护，在早期的考察中有多座剧院曾经采用了类似的布置方式。关于自喷系统的水量是否可以减免一直存在争议，建筑设计防火规范（以下简称建规）中提到：舞台上计算水量时可考虑自喷系统与雨淋灭火系统不按同时开启计算，选取两者中消防用水量较大者。而通常计算的雨淋用水量远大于自喷系统，因此舞台上可按消火栓、水幕和雨淋消防用水量之和计算。然而，这段文字是有些疑问的，在火灾未被扑灭，且又在雨淋系统保护的有效时段内（1h），当舞台上部其它区域自喷系统被启动后，雨淋系统并不会被关闭，也不可能被关闭。因此笔者认为实际计算总消防用水量时，自喷系统的用水量仍应被计入总消防用水量。2.4 水幕系统2.4.1水幕系统的设计原则水幕系统分为防护冷却水幕和防火分隔水幕，现行规范中明确：防护冷却水幕起的是防护冷却的作用，可以延长防火分隔物的耐火极限，辅助各类防火分隔物实施有效分隔；防火分隔水幕是为了防止火灾通过某些开口部位蔓延，而这些开口的部位又不能采用防火分隔物进行分隔的情况。已建剧院建筑中，一般主舞台、侧台及后舞台的总面积不会超过建规中一个防火分区的设置面积（2500m），因此通常采用将整个舞台纳入一个防火分区的建筑布置形式，按此原则，除了在主舞台与观众厅之间的台口需要设置金属防火幕并加设防护冷却水幕分隔外，其余开口处可不设防火分隔水幕，但大多数已建工程中仍设置了分隔水幕。笔者认为应当设置分隔水幕，原因是由于舞台区易燃物品太多，如舞台区不设分隔水幕，火灾可能会在较短时间内蔓延至整个舞台，这个作用面积会大幅度超过雨淋系统保护的范围，而消防的总储水量是有限的，因此控制着火区的过火面积，迅速实施灭火是消防灭火系统设置的关键。关于水幕系统设计的主要步骤可以归纳如下：第一， 根据舞台开口部位的长度及其喷水强度，大致确定水幕系统设计流量；第二， 根据实际设置水幕喷头的高度，确定合理的最不利点设计水压；第三， 选定喷头类型，确定K值系数，计算单个喷头流量；第四， 确定布置排数及间距，计算每排喷头布置间距，完成喷头布置；第五， 合理布置水幕系统的管道，尽可能做到水力条件均匀；第六， 根据水力计算公式，从最不利点的第一个喷头开始进行水力计算，直至系统总管；第七， 应根据实际流量和扬程的计算值选用水泵。2.4.2水幕系统的设计参数自动喷水灭火系统设计规范（以下喷淋规范）5.0.10条规定了水幕系统的主要设计参数。对于防护冷却水幕，因为剧院建筑舞台口都较高，所以喷水强度一般都采用了1.0L/s.m，而防火分隔水幕均为2.0L/s.m。由于冷却水幕距离被保护对象很近，所以喷头工作压力采用0.1MPa是合理的，但是分隔水幕因其布置的喷水点高度只规定了12m的情况，当主舞台与侧台及后舞台的开口高度超过12m时，喷头工作压力采用多少则未规定。笔者认为有两个方式可以解决：第一，设法降低开口部位至12m以下满足规范要求；第二，当高度必须高于12m时，可适当提高喷头工作压力。由于缺乏相关数据验证，笔者建议：每增加1米的高度，可适当提高0.0050.01MPa的设计水压，并按照压力重新计算设计水量。水幕持续喷水时间是设计中另一个重要问题，一般认为设置在什么位置就应该与周围结构体的耐火极限相同。例如：主舞台与观众厅间选用3h是因为防火分区的要求是3h耐火极限；主舞台与侧台及后台间采用时间是根据建筑师提供的，据统计有从1.2h至2.5h的不同数值。表面看设计数据与建筑要求一致完全符合要求，但仔细分析发现同样是在主舞台区，三个开口方向持续喷水时间如果都不同，这可能吗？因为雨淋阀组的开启和关闭是以火灾被探测到以及火灾被扑灭为标准的，设置水幕加压泵时是按照同时开启的水量选用的，所以开启时理论上是同时开启的，而关闭时也是同时关闭的，即便采用人工手动模式，也是在接近的时间内实施关闭。因此，笔者认为防火分隔水幕的持续喷水时间应按照喷淋规范5.0.11条要求：除另有规定外，所有自动喷水灭火系统的持续喷水时间，应按不小于1h确定。其实，如果雨淋系统在1h完成工作时，都不能实现灭火，分隔水幕仍然开启的意义是不大的，因为分隔水幕的作用只是阻隔和防护，并不起灭火的作用，尤其是在同一个防火分区内部更没有延长的必要。2.4.3水幕系统的布置舞台口的金属防火幕是一种钢制不可弯曲的防火隔断设施，平时吊装在舞台口的上方，仅在火灾发生时才启动，以隔断舞台与观众厅。用于保护金属防火幕的防护冷却水幕应采用水幕喷头，水幕喷头就位于完全放下后的金属防火幕的侧上方，关于该喷头的定位及角度问题，笔者在规范中未能查到具体数据。从水幕喷头布水特性看，主要分下喷和侧喷两种，根据现场考察和实际应用相结合的情况分析，可以尝试下列设计方式：用于冷却水幕的喷头宜采用下向喷布水型水幕喷头；水幕喷头应将水直接喷向金属防火幕的上部（见图三）；其设置高度略高于防火幕约0.5m，水平距离约为0.30.5m（已建工程中的安装尺寸）；其设置的喷射角度应当根据选用水幕喷头的类型及特性曲线确定，遵循的原则是：第一，尽可能防止喷射的水反弹溅出；第二，喷水抛物线的上端不超出防火幕上端。图四 防火分隔水幕双排及三排布置示意舞台其它开口处的防火分隔水幕的布置方式在喷淋规范7.1.15条中规定为：水幕的宽度不小于6m，采用水幕喷头时喷头不应少于3排；采用开式洒水喷头时喷头不应少于2排；此外，6.1.5条中明确了防火分隔水幕应采用开式洒水喷头或水幕喷头。然而规范中对喷头的布置间距如何计算，分隔水幕多排布置时每排间距多少未明确规定。笔者在自动喷水灭火系统设计手册（以下简称自喷手册）、国家标准图集自动喷水与水喷雾灭火设施安装04S206中，终于查阅到较为完整的图示布置（见图四）。图中可见开式洒水喷头覆盖形状为圆形，而水幕喷头覆盖形状特殊。但虽然有图，却未能说明多排布置时的图中设定的排距是如何确定的，尤其是不能理解 “采用水幕喷头时喷头不应少于3排；采用开式洒水喷头时喷头不应少于2排”的原因。笔者分析认为，这也许与选用喷头的K值系数有关，当K值系数小时，流量及保护半径就小，即可能出现布置排数超过图示的可能性，但因为没有计算公式作为依据，也就只能是推测；图中还有一个重大疑问，就是采用水幕喷头布置时，排与排之间存在盲区，这里存在很大的危险性，相信这些技术问题均需要进一步的研究或实验才能解释。2.5 雨淋系统2.5.1雨淋系统的设计原则喷淋规范中指出，严重危险级II级的场所应设置雨淋系统，而附录A中明确了舞台葡萄架下方属于严重危险级II级的场所，需要设置雨淋系统，由此认为室内哪些位置需要设置雨淋系统，是依据该区域的危险等级或者是否设置葡萄架为先决条件的。在剧院建筑中，一般在主舞台区设有葡萄架，该处应设雨淋系统；而在侧台及后舞台则需看具体的布置形式，理论上不是严重危险区就可不设雨淋系统，但通常后舞台会成为主舞台的一部分延伸，经常合在一起演出，因此其正上方布置葡萄架的可能性也较大，但无论是否有这类设施，笔者认为设置雨淋系统会更加安全和有效，根据调研，绝大多数剧院建筑的后舞台也都是设置雨淋系统的。侧台情况比较复杂，设置雨淋系统、闭式喷淋系统、智能型主动灭火系统等多种方式都有。除了舞台区外，在某些多功能厅或特殊演出场所也有设置葡萄架的可能，也应设雨淋系统，但主舞台区最复杂，以下只重点论述主舞台区布置的雨淋系统。雨淋系统设计的主要步骤可以归纳如下：第一， 根据舞台区域平面布置及其喷水强度，初步确定雨淋系统分区划分数量及形式；第二， 首次计算各雨淋分区系统的设计流量；第三， 根据实际设置开式洒水喷头的高度，确定合理的最不利点设计水压；第四， 选定喷头类型，确定K值系数，计算单个喷头流量；第五， 计算喷头间距，完成整个葡萄架下方开式洒水喷头的均匀布置；第六， 根据每个分区喷头布置有延伸的要求，合理布置雨淋系统的管道，尽可能做到水力条件均匀，确定最终分区范围，并与电气工程师确认边界；第七， 根据喷淋系统计算公式，从最不利点的第一个喷头开始进行水力计算，直至系统总管；第八， 根据实际相邻分区内开启喷头数量计算出的最大流量和扬程数值选用水泵。2.5.2雨淋系统的设计参数与设计问题目前雨淋系统的布置尚有一些技术问题在规范中未能解决：第一，高空布置的开式洒水喷头的设计压力应采用多少；第二，主舞台区域雨淋系统划分数量的合理性；第三，主舞台区域雨淋系统同时开启的数量。对此笔者分析认为：在喷淋规范中，规定了最大作用面积为260m、喷水强度为16L/min. m，但同时规定的净空高度8m这个数据在设计中往往被忽略了。由于葡萄架安装位置通常在20m以上，开式洒水喷头设置的高度也高于20m，此时仍然按照同样的压力设计，灭火效果是有疑问的。喷淋规范表5.0.1中规定雨淋系统最不利点处工作压力不小于0.05MPa，笔者建议在该值基础上，适当提高0.050.10MPa的压力，提高后为满足作用面积内的喷水强度，只要选用适合的K值系数的开式洒水喷头即可。一般主舞台区面积在数百至上千m，按照260m的限定规则，将主舞台区分为三四个防火分区是适合的，这样可以通过控制系统开启数量适当减小消防总用水量。根据已建的舞台情况看，单个分区面积基本控制在200260 m之间，最少划分的分区只有两个，最多划分的分区也就是5个。目前剧院建筑的雨淋系统划分分区有平行于舞台口和垂直于舞台口两种方式（见图五），笔者认为：舞台区域因为幕布的布置形式是平行于舞台口的，而发生火灾时多在演出期间，沿幕布方向蔓延火灾的可能性更大，因此建议采用平行于舞台口的布置方式更好。主舞台区雨淋系统往往是由多个组成，如果发生火灾时同时启动，水量是惊人的，因此目前通常是按照相邻两个最大的雨淋分区同时开启来计算总水量的，这种是为了克服发生火灾的位置正好处于两个分区交界处。雨淋系统有无必要全部开启呢？分析结果是这是个时效性问题。当火灾的蔓延速度慢于火灾被探测到并实施灭火的时间，则意味着可以及时定位并实施火灾区域内的灭火，此时过大的范围没有意义，也会浪费宝贵的消防用水资源；然而，当火灾蔓延速度更快时，则一定需要全部开启灭火。例如对于液体（如油漆等）的雨淋系统应一个液面整体为一个系统，同时喷水，即便有多个分区，也要求同时喷水。因此为了将雨淋系统开启的数量控制在一定范围，就必须减少探测时间，在火灾初期即实施灭火。按照现有的火灾探测技术，当采用空气采样方式时，是有能力探测极早期发生的火灾的，也就是说雨淋系统没有必要全覆盖。图五 标准舞台主舞台区雨淋系统划分示意a-垂直布置形式 b-水平布置形式 2.5.3雨淋系统的布置图六 标准舞台主舞台区雨淋系统划分示意a-分区内喷头均匀布置形式 b-分区内喷头非均匀布置形式雨淋系统应采用开式洒水喷头布置。在设计中首先要解决相邻两个雨淋分区在分区边界处的喷头互相之间要跨分区布置的问题。笔者在1998年出版的建筑消防设施工程技术一书中以及相关设计论文中，找到了比较可靠的一种图示方式（见图六）。图中在整个舞台葡萄架下方设置的开式洒水喷头得到均匀布置，喷头布置完毕后，最终划定的分区实际作用范围与初始设定的分区边界有了出入，原因是每个分区内开启的喷头数量在区域上有了延伸，而延伸是通过设置一定数量的单向阀控制水流的方向实现的，因此必须重新计算作用面积扩大后的雨淋系统总用水量。面积扩大后，两个相邻分区的实际作用面积可能会有超过520 m，此时如果需要考虑控制消防总用水量，限制雨淋系统的水量进一步增大，可以增设一个分区，相应减少每个分区的面积。喷头布置是均匀的，但是分区的划分也希望能够均匀（见图六a），这对管网水力计算、水量的控制是有利的；但是当实际划分确实不能做到均匀时，可以采用图六b的做法，将不均匀的分区设置在最边上的位置。2.6 大空间消防灭火系统随着建造技术的不断发展，剧院建筑造型越来越复杂，特殊的高大空间形式成出不穷，按照传统消防设计技术已经不能满足要求（见图七）。近年来，国内针对这类高大空间型建筑设计出以智能化、主动型灭火为代表的消防灭火系统，比较典型的是雾化型消防炮灭火系统（俗称大炮）及大空间智能型主动灭火系统（俗称小炮）。这类系统均运用和配置了主动探测、追踪及智能定位系统，实现了远程控制方式，达到迅速灭火的目的，响应时间短（一般小于30s）。图七 剧院类建筑内部高大空间国家规范中对于何时采用何种方式，并未在高度上明确界定，上海地区2007年出版的民用建筑水灭火系统设计规程中，明确规定设置大炮的净空高度为大于25m，这有一定的合理性。图七中的钢结构网架内部的空间达到数十米的净空高度，剧场观众厅内部净空高度也达到了20m以上，这些区域采用雾化型固定消防炮灭火系统能够有效解决普通自喷系统只适用于12m以下的场合。目前，由于火灾自动探测及追踪技术的不断发展，雾化型固定消防炮灭火系统在国内使用广泛，设计人员只要关注好如下几点即可确保系统的设计安全：其一，应确保两门炮同时到达着火点；其二，每门炮的用水量应为20L/s，炮口工作压力根据选定的保护距离确定；其三，合理布置炮位设置点及高度（同一系统应设置在相同的高度），确保能覆盖所有区域。智能型主动灭火系统是一种介于喷淋与消防炮之间的中间产物，适用的空间高度一般在超过12m，但又未达到使用消防炮的设计高度，图七左侧图中，在钢结构网架下方还有一个次高的空间即是采用了这种灭火方式。这类系统至少也需要两支水射流能同时到达着火点，有的甚至要求四支，通常每支的流量为5/s，基本工作原理与大炮相似。根据工程实践，笔者认为这类系统使用的高度范围在1225m之间。2.7 气体灭火系统剧院建筑内部存在大量贵重设备机房和不易用水灭火的设备机房，主要有强电设备机房、弱电设备机房、大量调音及调光类设备用房、功放室及放映等设备机房。这些场所一般均设置气体灭火系统。一些属于多层建筑的剧院建筑，往往为了节省投资，未在上述场所设置气体灭火系统，笔者认为不合理。由于剧院建筑投资巨大，建筑物安全等级高，人员疏散要求高，尤其在演出时，人员众多，上述场所配置自动灭火系统可以将火灾及时扑灭或是有效控制火灾的蔓延；而无演出时，排练、彩排等工作也很多，此时往往对火灾发生的情况不重视，而设置了自动灭火系统大大增强了建筑物的安全性，减少了损失。3 舞台区域的火灾探测及控制3.1 舞台区域的火灾探测当今火灾探测技术得到了不断地发展和进步，从早期的烟感、温感探测器，到后期的红外对射技术，到目前国内最先进的空气采样技术，对于火灾的探测发现时间已经大大缩短。早期的烟感和温感探测技术多存在误报可能，时间上也慢些，在舞台高空布置明显不合理；而红外对射技术是一种较为先进的技术，适用于较为开阔的机场、车站、大型会展等建筑物，这种技术较烟感和温感技术在时间上快了很多，误报的概率也低了很多，但缺点是容易被物体遮挡。目前最为先进的是空气采样技术，是通过在需要探测的场所设置一些较细的空气采样管道，24h不间断地从被探测的区域抽取空气后，通过分析仪器对被抽取的空气进行定量、定性分析，当发现其中的颗粒等物质属于火灾状况时，即可以较为准确地判断是否发生了火灾。空气采用技术是一种能够在极早期就探测出火灾发生的技术，而这种技术的运用在舞台区域是非常适合的，能够充分发挥主舞台区域设置的水幕及雨淋系统的灭火功能。为此，近些年来设计的剧院建筑中，舞台区域设置的火灾探测技术均采用了空气采样的技术。由于舞台区域的空间高度大，在定位上如果出现一点偏差，就会造成虽然及时探测到了火灾的发生，但是却难以正确开启火灾正上方设置的雨淋系统及相应区域的水幕系统。一旦灭火系统开启的位置不正确，不仅会造成水量的浪费，更重要的是延误了灭火的有效时间。目前定位技术随着空气采样技术的应用，也同时得到了提高。3.2 舞台区域消防设施的人工与自动控制在舞台区域消防灭火系统很多，理论上，这些系统都可以在无人情况下自动启动，但是如何关闭的要求都未明确。一种认为当消防水池内储水至超低报警液位时，水泵可自动关闭；另一种是火灾被确定有效扑灭后，水泵才关闭，但火灾确认是由人工确认的，并非靠火灾探测装置自动测定，因此确定后，一定是由人工来关闭的。关于舞台区域消防设施的控制问题，笔者认为主要有如下要点：第一，用于舞台保护区的水幕及雨淋系统的所有雨淋阀组应尽可能设置在与舞台面同层，在舞台区两边、后侧的通道附近或紧靠后台的位置，一般雨淋阀组较多，因此可以分左右两个房间设置，并有明显与舞台一一对应的标识。设在该处的是为了便于观察舞台发生的情况，也易于火灾发生时设备的操作便捷以及日常的维护管理，同时还不影响舞台的演出。第二，在实施灭火的过程中，室内消火栓系统需要延时3h，闭式自动喷淋系统、雨淋系统及防火分隔水幕延时1h，防护冷却水幕延时3h。在火灾超过1h并未被扑灭的情况下，各系统不同的延时问题如何解决，给排水及电气专业均未予以说明，尤其是水幕系统，在同一个系统中就存在不同的延时要求。当不能解决上述问题时，消防水池中的储水会在较短的时间内被用完，也就不可能满足规范中对上述系统的喷水延时要求。由于设计规范中的延时要求大部分应来源于实验数据，甚至是实际火灾扑救的经验统计，应当是准确的，因此该问题急需进行认真地研究和细化，甚至填补规范的空白。第三，舞台区水幕和雨淋系统采用自动启动还是人工启动更加安全可靠？笔者认为，在舞台区有人员工作的情况下，尤其是演出期间，应当设置在手动开启状态。因为演