大空间建筑防火分区设计的探讨.doc

大空间建筑防火分区设计的探讨沈阳市消防局 曹希锋 梁慧君 摘要：随着我国经济建设的发展，大型公共建筑特别是大空间建筑不断涌现，这些建筑与以往的建筑相比更追求视觉上的通透性，具有技术现代化、规模大型化、建筑造型非标准化等特点。由此，这类大空间建筑的消防设计特别是防火分区的设计也就成为消防设计的一大难题。本文剖析了辽宁工业展览馆建筑工程中防火分区的设计方案，旨在以辽宁工业展览馆工程为例与同行共同探讨大空间建筑防火分区的设计办法。关键词：大空间建筑 防火分区 防火带辽宁工业展览馆是辽宁省立项的重点工程之一。该项目的建成将对完善城市功能，推动和促进辽宁经济的发展发挥重要作用。为追求建筑的艺术性和空间效果，该建筑采用大跨度空间设计，这就给建筑的消防设计特别是21500 m2主展厅的防火分区的设计带来极大的困难。1辽宁工业展览馆工程概况辽宁工业展览馆(以下简称辽展)位于沈阳市的中心地带，该建筑四面临街，周边消防车道畅通，地理环境优越。辽展总面积约为65000 m2，主体建筑为一层，局部为二、三层；建筑南北总长为237 m，东西总长为190 m；建筑高度22.83 m，属低层民用建筑，建筑的耐火等 级设计为二级。其中主展厅设计为一层大空间结构，厅内采用钢管混凝土柱作为承重构件，屋面为钢网架结构，该厅的平面尺寸为112×141 m，建筑面积为21500 m2，并与二层砖混结构的建筑连为一体(剖面图设计如图一)。图一图二2辽展防火分区的划分21 砖混结构建筑的防火分区划分辽展工程其中包括二层砖混结构建筑，由于整个建筑内设有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统和消火栓系统，因此砖混结构部分建筑按照规范要求设计了7个防火分区(每个防火分区的建筑面积不超过5000 m2)。22 主展厅防火分区的划分对主展厅而言，由于要追求空间和视觉上的通透性，厅内采用了两排(每排7根)钢管混凝土柱承重，承重柱东西跨距为74 m，南跨距为24 m。这样就造成了该展厅防火分区很难划分等一系列问题。沈阳市消防局针对辽展的实际情况，对这一问题进行研究后拟定采用防火带的方法划分防火分区。所谓防火带就是在有可燃物品的建筑物中划分出一段区域，这个区域内的建筑构件及装修全部为非燃材料(且该区域内不存放可燃物)并采取有效的防烟措施，阻挡防火带一侧的烟火向另一侧蔓延，从而在空间上形成一个无形的防火分隔区域。 中国最大的资料库下载3辽展工程防火带的具体做法在建筑主展厅的中心部位设置跨度为9 m的通道(如图二阴影部分所示)，在具体布置展位时避开这个通道，保证通道上没有可燃物，利用这个通道作为无形的空间把主展厅分割成四个区域，防止一个区域的烟火通过该通道向其他区域的扩散蔓延，从而起到防火分隔的作用。在这个通道上设置区别于其他地面的明显标志及疏散指示等设施；在防火带的垂直上方的屋面上加强设置机械排烟设施，及时排出上升到顶棚的烟气，防止高温烟气的水平扩散和对建筑构件的影响。9 m宽防火带平时作为人员疏散特别是车辆往来的主要通道，防火带直通主要出入口，人员疏散到该处可直接看到出口，避免了迷宫式疏散所造成的人员恐慌；防火带所占的面积仅占整个主展厅面积的3.3%，这个比例相对而言是比较小的；而且在这个防火带上我们设置了消火栓和疏散指示标志，这些设施如果设置在其他的部位也要占用一定的空间面积。所以，设置9米宽的防火带一方面不会破坏主展厅的空间效果，另一方面也不会浪费很大的面积。火灾的蔓延是热量的传播所导致的。热量传播的方式有三种：热传导、热对流、热辐射。在空间上设置防火带，使得热量的传递缺少介质，从而也就消除了热传导这一因素。在建筑火灾中，热对流的主要介质是空气，燃烧所造成的高温气流在向上流动过程中会卷吸部分冷空气，使得温度降低。在辽展这样的大空间建筑中有大量的冷空气补充，而且在上升距离较高的情况下，温度下降较快，因此，由热对流引燃防火带对侧空间可燃物和造成火灾蔓延的可能性较小；这样，热量传播的三种途径中，热辐射是造成展厅内火灾蔓延的主要因素。国家有关规范及技术标准中规定，两栋一、二级耐火等级的低层建筑要保持6 m的防火间距，其目的是为了有效防止由于辐射所导致的火灾向相邻建筑物的蔓延。考虑到防火带两侧参展物品燃烧性能的不同，为有效防止火灾的蔓延，将防火带发生火灾的另一侧的展品等同于用可燃或难燃材料堆建的小型建筑，即四级耐火等级建筑，所以把防火带的宽度设定为9 m。从以上分析我们认为展厅内设置9 m宽的防火带能够有效地防止火灾的蔓延。火灾中烟气是对人身造成危害的主要因素。一般建筑层高约4米，火灾时高温烟气在有限的空间内热量散失少，高温烟气的水平扩散是引燃周边可燃物，导致火灾蔓延的主要途径。与一般建筑不同，大空间建筑影响烟气上升扩散的因素很多，烟气上升过程热量散失较大，温度下降较快，很容易发生沉降，造成烟气的大面积扩散，给人员疏散和施救带来很大困难。在顶棚设置机械排烟设施，可大大减缓烟气的沉降速度，降低烟气的浓度，如果能保证机械排烟的速率，并在防火带的垂直上部设置挡烟设施并增加排烟口和加大排烟量，就能把烟气层控制在一定的高度，这样既能防止烟气在高空的水平蔓延，又能为人员的安全疏散提供更多的时间，起到划分防火分区的效果。所以，在辽展主展厅的屋顶设置机械排烟设施，可以在烟气没有下沉之前把烟气排出室外，既保证了烟火的蔓延又极大程度避免了高温烟气对顶棚建筑构件的影响，起到较好的防火、防烟效果，有效地弥补了防火带难以阻止烟气蔓延的不足。4大空间建筑防火分区划分的探讨随着经济的发展和建筑技术的进步，越来越多的建筑趋向于艺术化和大空间化。对于这类建筑，由于其使用功能的复杂性和不确定性，如展览馆工程，有时几乎就是一个大型集贸市场，人员密度及可燃物都较大，所以我们认为有必要进行防火分隔。但如果仍单纯按照规范的一些条文去执行，那么，很显然，实际工作是很难开展的。就以辽展工程为例，如果我们采用防火墙、防火卷帘、防火水幕来划分防火分区，在实际工作中我们将面临以下诸多问题：(1)如果采取防火墙的方式划分防火分区，势必造成主展厅的视觉障碍，失去了空间视觉效果的辽宁工业展览馆几乎相当于失去其存在的实际意义。况且，设置高度为22 m的防火墙从技术上讲也是很难施行的。(2)如果采用防火卷帘划分防火分区，由于辽展空间结构的特殊性，设置宽度为24 m，高度为22 m的防火卷帘，卷帘幅面自重最轻也有1500 kg；这样的卷帘卷起后的直径就超过1 m；而且24 m长的卷轴在只有两端支撑的情况下，其自身的应力形变也是一个棘手的问题；另外，这个直径约一米、长一百多米的庞然大物悬挂在22 m的高空，走在下面的人必然有一种岌岌可危的感觉，更谈不上建筑的实用性和艺术效果了。(3)设置防火水幕划分防火分区一般不宜用于宽度大于15 m、高度大于8 m的开口部位，更不适合整体的防火分区划分。如果辽展采用防火水幕划分防火分区，其消防用水量至少需5600m3，造成室内消防用水量的猛增。这么多的水不是用来主动灭火，而是被动的阻止火势蔓延，这显然是不经济、不科学的，也不符合火灾时应积极主动灭火的原则。另外，一旦防火水幕动作，必然会造成巨大的水渍损失。综上所述，笔者认为，对于大空间建筑的消防设计应结合建筑自身的特点，在最大程度满足规范的前提下对超出规范的部分应从火灾危害及原理出发，设计出行之有效的解决办法，而不是把规范当作教条，单纯为执行规范而去消防，真正体现消防工作服务于社会、服务于经济的宗旨，实现消防工作的真正价值和意义。以上是我们在辽展工程的消防设计审核中得到的一些观点和启发，提出来供大家探讨，不妥之处，敬请各界专家批评指正。参考文献：1 防火手册.上海科学技术出版社，1992年7月第1版2 建筑设计防火规范.GBJ 16-87(1997年版)3 消防燃烧学中国人民公安大学出版社，1997年3月第一版