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2010-04-29 11:06 【大 中 小】【打印】【我要糾錯(cuò)】
體育場(chǎng)館是一種特殊的具有高大內(nèi)敞空間的公共建筑。由于這類(lèi)建筑要在特定時(shí)間段內(nèi)大量聚集幾千以至十萬(wàn)以上的公眾,所以其消防安全性是建筑設(shè)計(jì)關(guān)注的最重要問(wèn)題之一。
1、現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)體育場(chǎng)館的防火要求
我國(guó)現(xiàn)行的涉及體育館防火要求的規(guī)范有三本,即《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。而專(zhuān)門(mén)用于體育場(chǎng)設(shè)計(jì)的防火要求,在上述國(guó)家規(guī)范中尚無(wú)體現(xiàn),F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)體育館的防火要求包含如下內(nèi)容。
。1)耐火等級(jí)。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定體育館的耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)。但其觀眾廳的長(zhǎng)度和面積可以根據(jù)需要確定,而不受相應(yīng)級(jí)別防火分區(qū)限值的控制。
。2)安全疏散。體育館觀眾廳安全出口的數(shù)目不應(yīng)少于兩個(gè),且每個(gè)安全出口的平均疏散人數(shù)不宜超過(guò)400人~700人。體育館觀眾廳內(nèi)的疏散走道寬度應(yīng)按其通過(guò)人數(shù)每100人不小于0.6m計(jì)算,但最小凈寬度不應(yīng)小于1.0m,邊走道不宜小于0.8m;體育館觀眾廳的疏散門(mén)以及疏散外門(mén),樓梯和走道各自寬度,均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范的規(guī)定;體育館疏散走道和疏散門(mén)均宜設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志。
。3)消防車(chē)道。超過(guò)3000個(gè)座位的體育館,宜設(shè)環(huán)形消防車(chē)道,這是基于這類(lèi)建筑體型大,占地面積多,人員密集等因素確定的。
。4)裝修要求。建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范中專(zhuān)用針對(duì)體育館建筑提出了具體的裝修材料燃燒性能等級(jí)要求。
(5)自動(dòng)滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消防給水。超過(guò)3000個(gè)座位的體育館、觀眾廳的吊頂上部,貴賓室、器材間、運(yùn)動(dòng)員休息室等部位應(yīng)設(shè)置閉式自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。超過(guò)1200個(gè)座位的體育館應(yīng)設(shè)室內(nèi)消防給水。
。6)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。超過(guò)3000個(gè)座位的體育館觀眾廳、有可燃物的吊頂內(nèi)及其電信設(shè)備室,應(yīng)設(shè)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置。
2、國(guó)外的相關(guān)做法和要求
由于各國(guó)的國(guó)情不一樣,防火設(shè)計(jì)規(guī)范的表現(xiàn)形式和具體要求也有很大的不同。就目前所掌握的資料,介紹一下有關(guān)幾個(gè)國(guó)家在體育館建設(shè)時(shí)防火設(shè)計(jì)的要求。
(1)加拿大。加拿大在對(duì)體育場(chǎng)館防火設(shè)計(jì)中沒(méi)有具體的設(shè)計(jì)規(guī)范。在北美的防火設(shè)計(jì)中都是參照美國(guó)的NFPA101LifeSafetyCode(生命安全規(guī)范)進(jìn)行設(shè)計(jì)或者是參照ICC(InternationalCodeCouncil)編寫(xiě)的InternationalBuildingCode(國(guó)際建筑規(guī)范)中的有關(guān)防火設(shè)計(jì)條款。對(duì)一些簡(jiǎn)單的建筑,設(shè)計(jì)者依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范即可完成相關(guān)的防火設(shè)計(jì),對(duì)于復(fù)雜建筑或重點(diǎn)建筑,按性能化設(shè)計(jì)的方法來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)(采用一些計(jì)算機(jī)軟件),加拿大的設(shè)計(jì)理念是以性能設(shè)計(jì)為本。
。2)美國(guó)。美國(guó)有兩個(gè)主要的建筑規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)組織,它們是制定國(guó)際建筑規(guī)范(InternationalBuildingCode)的國(guó)際規(guī)范機(jī)構(gòu)(ICC)以及擁有新版“NFPA5000BuildingCode”的國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)。另外,NFPA已經(jīng)更新的“生命安全規(guī)范”,涵蓋了所有火災(zāi)及生命安全的問(wèn)題。這兩個(gè)建筑法規(guī)組織提供了一般性的對(duì)于火災(zāi)及生命安全的要求,這些要求包括結(jié)構(gòu)的抗火性能,建筑面積的限制,消防通道等。防火安全的要求涉及建筑物使用的危險(xiǎn)性、人員安全疏散出口、建筑物內(nèi)的消防設(shè)施及限制火的內(nèi)部傳播等。
在美國(guó)建造了很多的體育館,但是其中只有很少的一些是專(zhuān)門(mén)為奧林匹克比賽設(shè)計(jì)的。盡管一些特定的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目在體育館的建設(shè)上是相類(lèi)似的,但是顯然奧林匹克體育館有更高的防火和生命安全要求。為了滿足要求,防火和生命安全設(shè)計(jì)必須精心考慮以滿足奧林匹克體育場(chǎng)館的空間性和紀(jì)念性在建筑設(shè)計(jì)上得以自由展現(xiàn)。
事實(shí)上,美國(guó)的現(xiàn)行條文式規(guī)范無(wú)法適用體育館,尤其是大型奧林匹克體育館的防火設(shè)計(jì)。而在美國(guó),法律上允許用性能化設(shè)計(jì)去解決條文式規(guī)范無(wú)法解決的一些專(zhuān)門(mén)問(wèn)題。亞特蘭大奧運(yùn)會(huì)體育場(chǎng)館的防火設(shè)計(jì)就是通過(guò)性能化設(shè)計(jì)的方法解決的。
。3)澳大利亞。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,澳大利亞開(kāi)始用現(xiàn)代化的概念改革當(dāng)時(shí)的建筑規(guī)范。1996年出臺(tái)的澳大利亞建筑規(guī)范(BuildingCodeofAustralia)就在傳統(tǒng)的規(guī)范體系中加人性能化設(shè)計(jì)的新思想,形成了條文式規(guī)范與性能化規(guī)定并行的設(shè)計(jì)規(guī)范體系。
對(duì)體育場(chǎng)館這類(lèi)大型、特殊的公共建筑,澳大利亞是通過(guò)性能設(shè)計(jì)的方法去實(shí)現(xiàn)規(guī)范設(shè)定的基本目標(biāo)。悉尼2000年奧林匹克的體育場(chǎng)館全部采用了性能化的防火設(shè)計(jì)。其中主體育場(chǎng)占地16hm2,地上高度為58m,七層。奧運(yùn)會(huì)期間觀眾席為12萬(wàn)個(gè),結(jié)束后,臨時(shí)看臺(tái)被撤去,觀眾席減至現(xiàn)在的8萬(wàn)個(gè)。通過(guò)性能化的設(shè)計(jì),該體育中心實(shí)現(xiàn)了安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的目標(biāo)。
。4)日本。日本在體育場(chǎng)館建設(shè)時(shí),規(guī)范中也有一些相應(yīng)的防火要求。但在設(shè)計(jì)時(shí),這些條文一般均無(wú)法適應(yīng)工程實(shí)際的需求。因此也是通過(guò)類(lèi)似性能化設(shè)計(jì)的方法,提出綜合性的防火對(duì)策來(lái)解決問(wèn)題。
3、奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)計(jì)采用現(xiàn)行防火規(guī)范面臨的問(wèn)題
我國(guó)現(xiàn)行的建筑防火設(shè)計(jì)方法及規(guī)范與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家有許多共同點(diǎn),但也有不少相異之處。比如在設(shè)計(jì)理念和方法上都有較大的差別。
建筑的平面構(gòu)圖和設(shè)備為防止災(zāi)害提供了一個(gè)基本條件,但是我國(guó)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念沒(méi)有或極少考慮人與這些設(shè)施互動(dòng)所導(dǎo)致的防災(zāi)效果。國(guó)外新的設(shè)計(jì)理念則首先考慮人是否會(huì)受益或?qū)崿F(xiàn)這些防災(zāi)設(shè)計(jì)的目標(biāo),以及災(zāi)害發(fā)生時(shí),人對(duì)各種防災(zāi)設(shè)施的作用、利用的可靠程度。當(dāng)然也要估計(jì)人員錯(cuò)誤操作行為會(huì)對(duì)建筑防災(zāi)體系帶來(lái)的嚴(yán)重后果。
我國(guó)現(xiàn)行的建筑防火規(guī)范體系是單一的條文式體系。條文式規(guī)范因其自身所固有的滯后性、通用性而常常無(wú)法適用新的建筑型式,制約了技術(shù)的發(fā)展。
就我國(guó)現(xiàn)行防火規(guī)范中針對(duì)體育場(chǎng)館的條文而言,我國(guó)奧運(yùn)場(chǎng)館設(shè)計(jì)將面臨如下一些具體問(wèn)題。
3.1規(guī)范要求過(guò)于滯后和原則
從總體看,我國(guó)現(xiàn)行防火規(guī)范有關(guān)體育館的要求過(guò)于原則,線條也太粗。其所依據(jù)的數(shù)據(jù)均出自20世紀(jì)80年代以前的工程實(shí)踐,因此它所表現(xiàn)的只是20世紀(jì)80年代的設(shè)計(jì)水平。所以說(shuō)規(guī)范在此方面已滯后社會(huì)技術(shù)的發(fā)展。
。1)規(guī)范中將體育館定為一、二級(jí)建筑,而什么規(guī)模的是一級(jí),什么規(guī)模的是二級(jí)卻沒(méi)有說(shuō)明,設(shè)計(jì)中如何掌握?
。2)規(guī)范只談到體育館的防火規(guī)定,而未涉及體育場(chǎng)的問(wèn)題。那么體育場(chǎng)設(shè)計(jì)遵循什么?另外現(xiàn)代體育建筑常常采用活動(dòng)屋頂,可開(kāi)可閉,此類(lèi)建筑形式如何定性?
(3)現(xiàn)行規(guī)范針對(duì)20世紀(jì)80年代中國(guó)體育館建設(shè)的現(xiàn)狀將體育館容納人數(shù)的上限值定為2萬(wàn)人。而現(xiàn)代奧運(yùn)場(chǎng)館勢(shì)必要大大超過(guò)此限值,人們將如何處理?
。4)體育場(chǎng)館所特有的大空間性質(zhì),決定了防火分區(qū)劃分的困難,F(xiàn)行規(guī)范對(duì)體育館如何劃分防火分區(qū),在事實(shí)上并未做具體的規(guī)定。
3.2結(jié)構(gòu)防火問(wèn)題
體育館建筑的屋頂承重一般采用鋼網(wǎng)架體系。而從防火角度看,必須考慮對(duì)鋼網(wǎng)架實(shí)行防火保護(hù),F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定一級(jí)耐火等級(jí)的屋頂承重構(gòu)件的耐火極限為1.5h,而二級(jí)耐火等級(jí)時(shí)為0.5h.這中間的差值是很大的,而如何定性體育館的耐火級(jí)別就顯得很重要了。
另外,由于體育館屋頂網(wǎng)架的裸露特點(diǎn),又決定了對(duì)其保護(hù)的材料必須兼有美觀性和耐久性的特征。
現(xiàn)代體育場(chǎng)館已采用了膜材料作為屋架的覆蓋物,而如何要求膜材料的防火性,目前并無(wú)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。
3.3安全疏散問(wèn)題
現(xiàn)行規(guī)范安全疏散距離和出口的規(guī)定是以3.5min內(nèi)疏散完畢的人群條件確定的。而且所面對(duì)的體育館總?cè)菁{人數(shù)不超過(guò)2萬(wàn)人。奧運(yùn)場(chǎng)館的體型、規(guī)模以及內(nèi)含人數(shù)都會(huì)比以往的情況有很大的不同。因此現(xiàn)行規(guī)范的安全出口數(shù)量、寬度以及疏散時(shí)間指標(biāo)等要求都會(huì)不適應(yīng)奧運(yùn)場(chǎng)館的設(shè)計(jì)。
3.4防排煙問(wèn)題
當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),有效地控制煙氣流動(dòng)和蔓延,對(duì)確保人員疏散安全,改善滅火條件是極為重要的。因此,在建筑中設(shè)置防排煙系統(tǒng)是必要的。但體育館因其內(nèi)敞空間高大,所以在防排煙設(shè)計(jì)上,與其它標(biāo)準(zhǔn)層高的建筑有很大的不同。大空間的觀眾廳類(lèi)似一個(gè)巨大的貯煙區(qū),它在火災(zāi)的初期可以容納很多的煙氣而不致影響人們的疏散視線。
我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范對(duì)體育館的防排煙問(wèn)題未作任何的規(guī)定。因此體育場(chǎng)館的防排煙設(shè)計(jì)將面臨全新的問(wèn)題。
3.5火災(zāi)探測(cè)監(jiān)控
規(guī)范規(guī)定超過(guò)3000個(gè)座位的體育館觀眾廳等部位應(yīng)設(shè)自動(dòng)報(bào)警裝置。但對(duì)于體育館而言,消防監(jiān)控的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于大空間部分(比賽場(chǎng)地及看臺(tái))的火災(zāi)監(jiān)控。
點(diǎn)型感煙探測(cè)器因其適用場(chǎng)所比較廣泛,以及便于安裝、調(diào)試和維修等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛采用。但是,如果將點(diǎn)型感煙探測(cè)器安裝在大空間的屋頂下,無(wú)論安裝工作還是日后的維修工作,都是很困難的,并且規(guī)范規(guī)定點(diǎn)型感煙探測(cè)器的安裝高度不允許超過(guò)12m.所以在體育館中究竟采用什么樣的報(bào)警系統(tǒng),還是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。
3.6火災(zāi)自動(dòng)滅火系統(tǒng)
我國(guó)現(xiàn)有的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)噴頭的安裝高度,一般為8m,采用快速響應(yīng)早期抑制噴頭,在倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用時(shí)的高度為12m.所以對(duì)于超過(guò)12m以上的大空間體育館尚無(wú)法采用固定自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。
以上分析表明,在奧運(yùn)場(chǎng)館防火設(shè)計(jì)中,會(huì)有許多困難,而奧林匹克中心的建筑將會(huì)是多用途的,這些設(shè)施包括為運(yùn)動(dòng)員和旅游者提供的公共交通及住房、訓(xùn)練場(chǎng)地、廣播中心、行政部門(mén)、救護(hù)中心等。這些部位的每一處,都應(yīng)有其獨(dú)特的防火保護(hù)特性,而將這些用途集于一體,情況就更為復(fù)雜了。
4、建議和設(shè)想
4.1體育場(chǎng)館的設(shè)計(jì)應(yīng)引人性能化設(shè)計(jì)的思想
國(guó)外已開(kāi)始實(shí)行性能化設(shè)計(jì)與條文式設(shè)計(jì)并行的規(guī)范體系。即常規(guī)的防火問(wèn)題遵循條文規(guī)范的要求,特殊建筑的防火設(shè)計(jì)則通過(guò)性能化評(píng)估計(jì)算的方法解決。
奧運(yùn)體育場(chǎng)館的設(shè)計(jì)就屬于現(xiàn)行條文式規(guī)范無(wú)法全面涵蓋的特殊類(lèi)建筑,對(duì)其只有采用性能化的評(píng)估計(jì)算方法,才可以實(shí)現(xiàn)整體安全的目標(biāo)。
4.2用模擬的方法設(shè)定人員安全疏散的路線和出口
避難安全設(shè)計(jì)的最終要求為,驗(yàn)證實(shí)際所需的避難時(shí)間應(yīng)低于避難容許時(shí)間。所以避難安全設(shè)計(jì)時(shí),需先分析建筑物特性(樓板面積、走道、步行距離、出口寬度、樓梯寬度、數(shù)量及分布、建筑物高度、排煙設(shè)備等)及人員特性(人數(shù)、步行速度、反應(yīng)能力、分布情形、環(huán)境熟悉度等)資料后,設(shè)計(jì)火源及火災(zāi)場(chǎng)景,推算避難所需時(shí)間和避難容許時(shí)間,驗(yàn)算合理后,完成設(shè)計(jì)。
奧運(yùn)場(chǎng)館體型大、容納人多,緊急疏散設(shè)計(jì)是個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題,因此采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)是最佳選擇。
4.3火災(zāi)煙氣蔓延評(píng)估與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
對(duì)煙氣蔓延過(guò)程評(píng)估時(shí),常常綜合考慮煙氣固有的浮力特性、體積變化、夾帶作用及天花板噴流等效應(yīng)。對(duì)煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計(jì)上提高煙層的流動(dòng)高度,稀釋煙團(tuán)的濃度,降低煙流的溫度和阻止煙氣進(jìn)入特定的區(qū)域空間。煙氣模擬要設(shè)定火源模式,即考慮燃燒的狀態(tài)與火勢(shì)的發(fā)展、質(zhì)量容積的流速等,繼而要估算煙流量值、溫度值、煙層沉降速度等,還要確定排煙系統(tǒng)的工作時(shí)機(jī)(同時(shí)考慮風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口、閥門(mén)等),以及綜合考慮自動(dòng)滅火系統(tǒng)開(kāi)始工作后對(duì)煙氣過(guò)程的影。向等。國(guó)外在煙氣模擬計(jì)算程序開(kāi)發(fā)方面進(jìn)展的較快,而且成熟,一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。
體育場(chǎng)館的獨(dú)特空間構(gòu)成,決定了火災(zāi)煙氣蔓延評(píng)估的必要性。因此建議選用適當(dāng)?shù)某墒斓臒煔饽M程序?qū)Σ煌膱?chǎng)館進(jìn)行計(jì)算分析評(píng)估,并以此確定防排煙的設(shè)計(jì)方案。
4.4結(jié)構(gòu)防火
奧運(yùn)場(chǎng)館結(jié)構(gòu)防火的重點(diǎn)是屋蓋承重部分。就目前的技術(shù)水平而言,筆者建議:
。1)采用耐高溫的鋼材制作承重網(wǎng)架,這樣可以適當(dāng)?shù)靥岣呔W(wǎng)架的耐火時(shí)間。
(2)采用耐火極限值較高的薄型防火涂料施涂于網(wǎng)架之上,這樣可以保持網(wǎng)架外形的美觀和減輕網(wǎng)架的自重。
(3)宜采用薄膜材料覆蓋屋架。膜材料自重輕,有利于網(wǎng)架的耐火時(shí)間,并且損壞后產(chǎn)生的次生危害也較其它材料低。
4.5采用火災(zāi)早期探測(cè)技術(shù)
近年來(lái),國(guó)外在計(jì)算機(jī)房、通訊設(shè)施和大空間等場(chǎng)所廣泛地采用一種高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器,以提高早期報(bào)警能力。
對(duì)奧運(yùn)場(chǎng)館這類(lèi)大空間建筑建議采用吸氣式與紅外光束感煙探測(cè)器相結(jié)合的探測(cè)方法。這種方案綜合考慮了早期探測(cè)和館內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)空氣流動(dòng)影響等因素。
4.6自動(dòng)滅火裝置
由于現(xiàn)有的固定自動(dòng)噴水系統(tǒng)不適用于過(guò)高的空間,所以在奧運(yùn)場(chǎng)館中只應(yīng)對(duì)那些高度小于8m的空間和屋蓋吊頂內(nèi)空間加設(shè)固定水噴淋系統(tǒng)。而對(duì)觀眾大廳,建議采用智能遙控的遠(yuǎn)距離噴射的固定水炮系統(tǒng)。
國(guó)外近年在體育場(chǎng)館防火設(shè)計(jì)中獲得的最新成果表明:通過(guò)使用自動(dòng)噴淋系統(tǒng)可以降低或者取消結(jié)構(gòu)的耐火等級(jí)要求。這種做法可以通過(guò)性能化分析和系統(tǒng)可靠性來(lái)證明。具體分析包括判斷預(yù)期發(fā)生暴露在火災(zāi)中的結(jié)構(gòu)的火災(zāi)模型,改進(jìn)噴淋設(shè)施提高工作速度,以及增大噴淋頭密度提高火災(zāi)控制能力等。
通過(guò)火災(zāi)模型的分析,安全疏散距離可能被增加,總的疏散寬度可能被減少。這種分析可以在可靠的火災(zāi)假定情況下,顯示出實(shí)際有效的安全出口數(shù)量。通過(guò)對(duì)煙氣層的控制或者其他積極的防火安全系統(tǒng),疏散允許時(shí)間可以增加。
通過(guò)模擬正常的空氣流動(dòng)模式和火災(zāi)影響下的變化,煙氣控制設(shè)計(jì)可以精心設(shè)計(jì)各種設(shè)施的細(xì)節(jié)。在減少原始成本和日常維護(hù)費(fèi)用的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)中,模擬可以在增加煙氣控制系統(tǒng)可靠性的同時(shí),簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作過(guò)程。
對(duì)于奧林匹克體育館,基于性能化的設(shè)計(jì)是解決所有問(wèn)題的最好方法,并且具有世界級(jí)防火安全的水準(zhǔn)。
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