大、中型体育建筑防火设计初探

关键词：大空间 防火分区 防火疏散 防火规范 

　　随着经济技术的快速发展，小规模的体育建筑已不能满足人们对于看台，比赛场地的视觉要求，越来越多的大空间体育建筑在各地应运而生。 

　　大、中型体育建筑由大空间的比赛场地、看台和若干附属房间组成，普遍存在空间跨度大、人员集中密集、功能复杂等特点，疏散方式趋于复杂化，体育建筑内比赛厅的大空间远远超出一般火灾极限100的体积范围[1]，在建筑防火、人员疏散、给水灭火系统、火灾报警系统、防排烟系统等方面都给我们提出了新的要求。体育建筑具有使用时间间歇性特点和赛时严密的消防安全保障制度，一般情况下发生火灾的可能性很小。但一旦发生火灾，人员疏散次序混乱，可能会造成群死群伤和不可估量的经济损失。本文针对大、中型体育建筑的火灾特性，结合新的防火规范，对大、中型体育建筑的防火设计对于新的防火规范适应上出现的问题进行了分析，并提出了合理建议。 

　　一.大、中型体育建筑防火设计难点 

　　1.大空间的比赛场地――防火分区过大 

　　防火分区的划分使得在发生火灾时，可将火势控制在一定的范围内，有利于消防扑救，防止火灾蔓延，避免重大的人员伤亡和经济损失。体育建筑的平面布局一般是围绕着大空间的比赛场地展开，通高的比赛厅与整齐排列的座椅，使得防火分区难以划分。无柱无墙的通视要求又导致比赛场地和看台必须处于同一防火分区内，考虑体育馆建筑功能的需要和特有的大空间性质，防火分区的面积往往超过《建筑设计防火规范 》要求，加大了防火分区划分的困难。 

　　2.消防疏散 

　　现行《建筑设计防火规范》[2] （GB 50016-2006）关于安全疏散距离和出口的规定是针对体育馆以3～4m in内人员疏散完毕的人员条件确定的，但总容纳人数不得超过20 000人。如今的体育建筑，容纳的人数，疏散的距离以及疏散的时间都因为建筑面积的加大而与规范出现许多不适应的地方。 

　　3.防排烟特殊 

　　如今的体育建筑，总高超过24 m 的极其普遍 ，根据新的《建筑设计防火规范》（GB50016-2014），建筑高度大于27m的住宅建筑和其他建筑高度大于24m的非单层建筑属于高层建筑[3] ，然而防排烟的设计依据却又参照《高层民用建筑设计防火规范》内的中庭规定，中庭与宽敞开阔的比赛厅有本质区别 ，这样会使得防排烟设计在体育建筑的使用中出现诸多隐患。通高的比赛厅，使得火灾时烟气检测的灵敏度不高，喷出的水未到地面就被热烟气蒸发 ， 防火效能难以保证 ， 同时也给日后维护带来诸多不便。 

　　4.大跨度屋盖结构 

　　体育建筑代表性的大跨度屋盖结构体系日益复杂 ， 随着多种结构技术的混合运用 ， 加上采用不同屋面材料 ， 使得屋盖系统的防火性能成为大空间公共建筑消防安全的重要环节 。 由于大跨度屋盖大量应用钢结构体系或与钢有关的混合结构体系 ， 火灾时结构的塌陷必将导致灾难性后果。很多情况下 ， 屋盖结构需要何种防火保护具有不确定性 ， 因此这就需要根据火灾分析 、 实验测试，科学得出结论 ， 而不能完全遵循规范要求 。 

　　二.相应的消防规范 

　　体育建筑消防设计时采用的规范主要有《建筑设计防火规范》（GB50016―2006）、（《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045―95（2005年版））、《体育建筑设计规范》（JGJ31―2003）、《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084―2001，2005年版）以及《固定消防炮灭火系统设计规范》（GB50338―2003）等。在新的防火规范之前，体育建筑的防火设计按照上述要求执行。如今，《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）自2015年5月1日起实施，合并了《建筑设计防火规范》（GB 50016―2006）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95）（2005年版），调整了两项标准间不协调的要求，将住宅建筑的分类统一按照建筑高度划分； 

　　将来的体育建筑在消防设计时，首先应根据建筑高度及层数来确定是高层还是多层建筑，按照《建筑设计防火规范》（GB50016-2014），确定应采取何种消防灭火系统及消防用水量；其次应根据建筑规模来确定是否需要设置自动喷水灭火系统或消防炮灭火系统。 

　　宁夏大学大学生活动中心对于《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）的适应性 

　　1.总体布局――消防车道 

　　大学生活动中心总建筑面积为13820平方米，最大容量为6000余人，其主要功能是能容纳约是4400座的体育比赛大厅，可满足体育比赛、健身、训练、文艺演出、展览和大型集会等要求，沿着大学生活动中心周围设置了环形消防车道，供消防和人流集散，主入口向东直接与城市交通干道文萃北路相衔接，缩短了水平流线上的距离。 

　　2.比赛厅防火分区难以划分 

　　为了满足建筑防火规范对防火分区的要求，常采用防火墙、防火门、防火卷帘等防火分隔措施，但这些固定隔断容易限制比赛场地的合理利用，在科学性、合理性、经济性等方面都表现出一些弊端。宁夏大学大学生活动中心，比赛厅与观众席建筑面积比较大，单区防火面积就已远远超出《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）中的2500平方米的规定[3]，虽然在四个方向分别设立了防火门，满足了建筑设计防火规范，但比赛厅并没有安装自动喷水灭火系统，消防设备的落后，对于建筑的安全问题不能保障。 

　　3.人员密集，疏散困难 

　　宁夏大学大学生活动中心，是一个集体育比赛、健身、训练、文艺演出、展览和大型集会的综合性建筑，使用的频率较高，特别在举行大型的文艺演出、体育比赛或报告会的时候，各年级大学生蜂拥而来，场地中和席位上人员密集，特别是席位间的间距又比较狭窄，人流疏散比较困难。宁夏大学大学生活动中心一层设计了13个紧急疏散出口，向室外疏散的的出口设有8个，从中心活动场地向走廊疏散的出口设有5个。设于走廊处用于向外疏散的紧急出口沿中轴线对称分布，东西两侧各设3个，南北向各设1个。紧急情况下由于人们对疏散路线、消防设备、应急措施等的不了解，疏散起来非常困难，火灾情况下防火设施的动作，更加容易引起人们的恐慌心理，极易产生拥挤。 　　3. 消防设施要求高 

　　根据GB50116-98（2008年版）《火灾自动报警系统设计规范》和GB50084 -2001（2005年版）《自动喷水灭火系统设计规范》采用常见的点型感烟探测器、闭式自动喷水灭火系统，其最大设置高度分别为12、8m ，对于宁夏大学大学生活动中心，采用这些普通消防设施是难以正常发挥有效作用的，通高的比赛厅没有设置自动喷水灭火系统，只是在比赛场地四周设置了消防栓，一旦发生火灾，消防栓的灭火范围太小，而且需要人工灭火，不能即时有效的控制火情。 

　　4. 烟气的危害性严重 

　　对于大空间建筑，由于受到空气稀释、热风压效应和烟囱效应的影响，大空间烟气具有层化分布、下降速度快、烟气层温度低等特点，火灾蔓延速度加快，使得这些大空间建筑内的烟气危害性十分严重。 

　　三.对大、中型体育建筑防火设计的合理建议 

　　1.过大防火分区内的防火控制 

　　在执行我国现行消防技术规范的前提下，有选择性地借鉴国外同类建筑消防设计的先进做法，设立火灾自动报警、自动喷水灭火系统等自动消防设施，尤其是防烟分区、排烟设施、疏散诱导系统及疏散出口、宽度的设计，从严、从优设计，以弥补面积超标造成的不足。 

　　在宁夏大学大学生活动中心里，由于因观众厅及运动场地的高度超出了闭式自动喷水灭火系统的保护范围，自动喷水灭火系统喷出的水雾遇热流便蒸发了。然而，此空间内采用了一些可燃材料如塑料座椅。所以需设置自动消防水炮灭火系统。设计采用4台消防水炮"每台水炮喷水流量为20L/s，有效射程50m，保证保护范围内任一点有两门水炮充实水柱可以到达，对于装备有复杂电路的舞台，应设立火灾自动报警、自动喷水灭火系统和人工灭火器[4]。 

　　2.人员安全疏散 

　　大空间场所的疏散以直通室外地面为最佳方式。增加疏散出口、疏散宽度等，既满足消防安全要求，也可最大限度地提高建筑空间设计的自由度和实用性。 

　　疏散指示标志的合理设置，对建筑物内人员疏散具有重要的作用。建筑物内设置疏散指示标志，可以有效地帮助人们在浓烟弥漫的情况下，及时识别疏散位置和方向，迅速沿疏散指示标志顺利疏散，避免造成伤亡事故；也可以使消防队员、救援人员及时识别消防设备与装置，进行有效地灭火扑救。所以在观众席的走道上装照明度较强的疏散指示标志灯带能有效地缩短有效疏散时间从而达到安全逃离火灾。 

　　3.火灾中的烟气控制 

　　首先应考虑设置排烟窗的自然排烟，可将排烟窗的位置设在坡屋盖系统的中央顶部。如为大型钢结构网架平屋顶，可在平屋顶上均匀布置，避免烟和热空气在屋盖下某部分积聚，也可以在四周侧墙设置高侧窗，但侧墙材料应满足一、二级承重墙耐火等级的要求，即耐火极限达到不燃烧体2小时的要求，避免烟、热气流窜出时的高温引起侧墙的损坏。 

　　对于相对低矮或没有直接与外界接触的空间的排烟设计可以采用机械排烟。在空间内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度，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。 

　　4. 对于普通的消防设施难以发挥作用问题 

　　可以充分利用消防监控系统，通过烟雾报警器来尽早提示火灾的发生，工作人员便能够在火势未发展前控制。但相信在不久之后，科技不断进步，闭式自动喷水灭火系统可以不必局限在天花板上。 

　　四.结语 

　　大空间体育建筑常常突破一般民用建筑的规范限制，建筑内人群的高度聚集又凸显出其安全疏散问题，针对防火分区扩大问题，应该从保证人员疏散、控制火灾规模和防止火灾大面积蔓延等方面进行分析。排烟系统的设计要同时考虑通风与排烟条件，设计排烟量时要根据被保护区域内的可能火灾规模、设计烟层高度等参数来确定。设置准安全区、合理布置安全出口、增加疏散宽度、优化人员疏散流线，保证人员安全疏散。结合先进的消防设备，采用适合于高大空间的先进火灾探测器。 

　　五.参考文献 

　　[1]黄镇梁.建筑设计的防火性能 北京：中国建筑工业出版社，2006 

　　[2]GB50016-2006，建筑设计防火规范[S]. 

　　[3]GB50016-2014，建筑设计防火规范[S]. 

　　[4]郑伟.某大型体育场馆消防安全性能化评估[J].消防科学与技术，2009，28（3）.