上海某科技館主樓消防設(shè)計(jì)方案

8上海某科技館主樓消防設(shè)計(jì)方案科技館是由上海市人民政府投資興建的重大社會(huì)文化項(xiàng)目。作為“九五”期間上海市重大標(biāo)志性工程，科技館1998年12月18日開工，2001年3月底基本完成，同年10月在此召開了舉世矚目的APEC(亞太經(jīng)合組織)會(huì)議。2001年12月18日對(duì)外開放，目前已接待中外游客200萬人次。科技館建筑方案由美國(guó)RTKL國(guó)際有限公司設(shè)計(jì)，上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司負(fù)責(zé)施工圖設(shè)計(jì)，總建筑面積近100000m2，主樓近90000m2，其中地上部分62214m2，地下部分25853m2。建筑設(shè)有地下室一層，地上基本層數(shù)為四層，每層局部設(shè)有夾層。建筑自西向東逐漸升起，最大建筑高度為48.9m，耐火等級(jí)為一級(jí)，見圖1所示。獨(dú)特的造型、復(fù)雜的建筑平面及空間給建筑消防設(shè)計(jì)帶來了很大的困難。另外，國(guó)外設(shè)計(jì)公司在空間尺度的把握和對(duì)防火分區(qū)的概念上有著不同的理解和看法。因此，在上?？萍拣^建筑消防設(shè)計(jì)過程中，我們與國(guó)內(nèi)、外設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了多次探討和協(xié)調(diào)，在眾多問題上取得了較為一致的解決方法，并在工程上得以實(shí)施，達(dá)到了較為滿意的效果。

1、上?？萍拣^主樓消防設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

1.1

總體設(shè)計(jì)與建筑平面布置

1．1．1

周圍環(huán)境狀況

基地西南側(cè)為半圓形的政環(huán)路，道路寬度33.7m，東北側(cè)與浦東行政文化中心廣場(chǎng)相連。主體建筑與周圍鄰近建筑的防火間距均大于13m。

1．1．2

消防車道與消防登高

政環(huán)路與中心廣場(chǎng)的周邊環(huán)道構(gòu)成了主體建筑的消防環(huán)道，總體設(shè)計(jì)在基地東北側(cè)開設(shè)6m寬的消防車道，同時(shí)與建筑北側(cè)的下沉式廣場(chǎng)用．坡道連接。下沉式廣場(chǎng)面積為10

000m2，廣場(chǎng)內(nèi)設(shè)置了大于18m×l8m的回車場(chǎng)地，符合規(guī)范要求。南側(cè)公共人口廣場(chǎng)與其兩側(cè)的停車場(chǎng)兼作消防登高場(chǎng)地。場(chǎng)地平均寬度約15m，且在A區(qū)、B區(qū)段的消防車道同時(shí)考慮可供消防登高車作業(yè)。消防登高面長(zhǎng)度大于1／4建筑周長(zhǎng)。高大樹木均沿基地外側(cè)種植，不影響火災(zāi)時(shí)的消防操作。

1．1．3

消防控制室位置及功能

消防控制室設(shè)在首層，靠近政環(huán)路側(cè)的公共入口廣場(chǎng)，設(shè)直接對(duì)外出入口?？刂剖覍⒓皶r(shí)獲得火災(zāi)的信息，并發(fā)出各類信號(hào)和指令進(jìn)行消防操作與監(jiān)控。

1．1．4

柴油發(fā)電機(jī)房及儲(chǔ)油罐

柴油發(fā)電機(jī)房設(shè)于地下一層，并配置儲(chǔ)油間。發(fā)電機(jī)房和儲(chǔ)油間采用耐火極限不低于3h的混凝土砌塊墻和帶閉門器的甲級(jí)防火門。儲(chǔ)油罐設(shè)于室外。

1．1．5

廚房城市管道天然氣的設(shè)置

地下一層、三層夾層和四層設(shè)有廚房或備餐間，使用城市管道天然氣。地下一層廚房設(shè)于臨下沉式廣場(chǎng)一側(cè)，四層備餐間設(shè)于南側(cè)并開設(shè)外窗，形成自然通風(fēng)。煤氣表房設(shè)于一層建筑的東北部，隔墻為防火墻，設(shè)直接對(duì)外出入口，可自然通風(fēng)。同時(shí)在城市管道天然氣總管道和進(jìn)入每個(gè)廚房的支管道上均設(shè)有事故緊急切斷閥，并能與設(shè)在廚房?jī)?nèi)的氣體泄漏報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉。

1.2

防火防煙分區(qū)和建筑構(gòu)造

1．2．1

防火分區(qū)的劃分

該建筑的火災(zāi)探測(cè)裝置(煙感、溫感)和自動(dòng)噴淋等設(shè)備配置齊全，以保證極早期發(fā)現(xiàn)火情，及時(shí)撲滅火災(zāi)或限制火勢(shì)蔓延。按照《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，并借鑒世界上通行的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合建筑方案的特點(diǎn)，劃分了相適應(yīng)的防火分區(qū)。在49個(gè)防火分區(qū)中，部分區(qū)域的面積超越了現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，特別是其中A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)相連通的中庭，其建筑面積為8000多平方米。為了不影響設(shè)計(jì)原創(chuàng)構(gòu)思的效果并使之符合消防安全的要求，在與設(shè)計(jì)人員多次的溝通與協(xié)調(diào)下，確定了該部分區(qū)域的面積指標(biāo)，并相應(yīng)輔以有關(guān)措施加以保護(hù)。其相應(yīng)的措施為：

(1)超大面積中庭的地坪、墻面、屋頂(吊頂)的裝修材料均采用不燃材料，設(shè)計(jì)采用石材地面及墻面，玻璃幕墻的外維護(hù)，鋁板吊頂；

(2)中庭主要是作為人員交通、集散、休息的場(chǎng)所，不得設(shè)置營(yíng)業(yè)性的服務(wù)；

(3)為了不影響視覺效果，在A、B、C區(qū)中庭之間不采取防火卷簾分隔措施，但仍應(yīng)作為相互獨(dú)立的防煙分區(qū)，在三區(qū)中庭連接廊橋分界處采取設(shè)置噴淋加密措施；

(4)A區(qū)中庭沿每層開口部位采取噴淋加密措施。

對(duì)于其他的展廳防火分區(qū)均以現(xiàn)行規(guī)范為準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，各防火分區(qū)建筑面積均不超過4000m2。

1．2．2

防煙分區(qū)

防煙分區(qū)的設(shè)置與防火分區(qū)及固定分隔物的設(shè)置一起考慮，以利于機(jī)械排煙系統(tǒng)將煙霧排離防護(hù)區(qū)。展廳、B區(qū)共享空間、影院及地下車庫(kù)等采取機(jī)械排煙的方式?？紤]到該建筑的特殊性，參照國(guó)際上在建筑防排煙設(shè)計(jì)上的先進(jìn)方法，將防煙分區(qū)面積擴(kuò)大到2000m2。共享空間(A、C區(qū))采取自然排煙方式，平時(shí)可作為通風(fēng)窗使用，以排除聚集在高處的廢熱，形成自然通風(fēng)，室內(nèi)空氣品質(zhì)得到保證，節(jié)省能耗，火災(zāi)情況下可排除積聚的煙氣。

展廳部分根據(jù)防煙分區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，同一防火分區(qū)的不同防煙分區(qū)采用柔性擋煙卷簾分隔，排煙量按煙霧控制理論計(jì)算得出。展廳設(shè)定為有噴淋的公共場(chǎng)所，以確定火勢(shì)類型、火勢(shì)規(guī)模、火勢(shì)面積、清晰火災(zāi)高度(滿足展廳的保護(hù)高度要求)，計(jì)算出煙氣質(zhì)量流量、煙氣的排煙溫度等參數(shù)，作為選擇、確定系統(tǒng)的設(shè)備及形式的依據(jù)。

1．2．3

防火分隔物與耐火構(gòu)造

防火分區(qū)隔墻為防火墻，采用耐火極限不低于3

h的混凝土砌塊隔墻，需要保持敞開的部位設(shè)防火卷簾及其它等效的措施，防火墻上的門均采用甲級(jí)防火門。

消防疏散樓梯間及前室、消防電梯井道與合用前室的隔墻均采用耐火極限不低于2h的混凝土砌塊砌筑，前室與樓梯間的門，地下為甲級(jí)防火門，地上為乙級(jí)防火門。

防火分區(qū)之間采用了防火墻、防火卷簾、甲級(jí)防火門等防火分隔措施。墻體在頂部伸入屋架空間到屋面保溫板下沿的部分采用了輕質(zhì)砌塊或磚墻予以分隔，在難以施工的部位采用輕鋼龍骨防火板內(nèi)填不燃材料構(gòu)造加以分隔，確保耐火極限達(dá)到3h。

1．3

安全疏散及消防電梯

1．3．1

疏散樓梯主體建筑共設(shè)疏散樓梯10座，為防煙樓梯間。同時(shí)，確保每個(gè)防火分區(qū)均有至少2個(gè)安全疏散出口(夾層內(nèi)有一些除外，但大多數(shù)是設(shè)備機(jī)房，只有少數(shù)是輔助用房)。

1．3．2

疏散出口與距離

防煙樓梯間根據(jù)其所在部位，分別于首層向政環(huán)路一側(cè)、地下一層向下沉式廣場(chǎng)一側(cè)將人員疏散至室外安全地帶。

每個(gè)展廳、每個(gè)防火分區(qū)均設(shè)置不少于2個(gè)安全出口，展廳內(nèi)任何一點(diǎn)至最近的疏散出口直線距離不超過30m。鑒于該工程的特殊性，如果每個(gè)展廳都設(shè)置不少于2個(gè)疏散樓梯，則整個(gè)建筑內(nèi)部的疏散樓梯數(shù)量十分可觀，且影響展廳的設(shè)計(jì)布局。針對(duì)這一情況，參照了美國(guó)UBC規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，在每個(gè)防火分區(qū)除設(shè)一個(gè)安全出口通向室外或防煙樓梯間外，另外設(shè)置一個(gè)通向一條作為獨(dú)立防火分區(qū)的避難走道的出口，通過這條避難走道將人員引向疏散樓梯間疏散到室外。

作為疏散出口的避難走道隔墻均為耐火極限不低于3h的不燃燒體，展廳開向避難走道的門為乙級(jí)防火門，走道內(nèi)不得設(shè)置其它分隔門并設(shè)機(jī)械防煙設(shè)施。

展廳疏散出口和疏散走道的最小凈寬均不小于1.4m，展廳入口、展廳之間所設(shè)防火卷簾旁設(shè)平開防火門，以利疏散。

1．3．3

消防電梯

在A區(qū)的B、C、D、E、F簡(jiǎn)體內(nèi)及C區(qū)的A、B筒體內(nèi)各設(shè)一臺(tái)消防電梯，載重量≥1

000kg／臺(tái)，速度1.5

m／s～1.75

m／s，載員約15人。消防電梯平時(shí)均作為客梯使用，并與防煙樓梯合用前室(前室面積均在10m2以上)。各樓層均設(shè)置詳細(xì)的安全疏散指示標(biāo)志。

1.

4

消防給水和滅火設(shè)備

1．4．1

室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)

上?？萍拣^設(shè)置了室內(nèi)和室外消火栓給水系統(tǒng)，室內(nèi)外消火栓用水量均為30L／s。在消防電梯前室、展廳及走道等處設(shè)置單出口消火栓箱，局部為雙出口消火栓箱，以保證有二支水槍的充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)室內(nèi)任何部位，其間距不大于30m。消火栓箱均采用帶自救水喉及手提滅火器的消火栓箱。在四層夾層設(shè)18t消防專用水箱并設(shè)置穩(wěn)壓裝置。室外設(shè)地上式水泵結(jié)合器四組，地上式室外消火栓10個(gè)。

1．4．2

自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)除藏品庫(kù)、計(jì)算機(jī)房、發(fā)電機(jī)房、電氣室等不宜采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的房間外，科技館各類用房均采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。其中廚房及熱帶雨林區(qū)域采用93oC噴頭，其他均采用68o

C噴頭。由于本工程層高達(dá)10m，夾層亦有5m高，因此均采用快速反應(yīng)噴頭(屋架內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)噴頭)。在中庭開口處及防火卷簾處均加密安裝噴淋頭。

1．4．3

其他自動(dòng)滅火設(shè)施

發(fā)電機(jī)房、鍋爐房采用水噴霧滅火系統(tǒng)；藏品庫(kù)、計(jì)算機(jī)房采用氣體滅火系統(tǒng)；球幕影院及部分藏品庫(kù)房采用預(yù)作用噴水滅火系統(tǒng)。

1．5

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

上海科技館采取火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)全保護(hù)的設(shè)計(jì)方式，普遍采用離子感煙火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但對(duì)于館內(nèi)所設(shè)置的巨幕影院、球幕影院、中庭等部位，考慮到這些部位的凈空高度較高，若選用點(diǎn)型探測(cè)器和紅外光束探測(cè)器，煙氣在上升時(shí)由于吸入周圍的冷空氣產(chǎn)生溫降而不能經(jīng)過探測(cè)區(qū)域，則系統(tǒng)不能進(jìn)行有效的報(bào)警，其設(shè)置高度有一定的限制。因此，我們提出了設(shè)置吸入式的火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。由于這一系統(tǒng)利用主動(dòng)式的吸氣裝置持續(xù)誘導(dǎo)和傳輸探測(cè)區(qū)域的空氣樣本進(jìn)行分析以判斷火災(zāi)，對(duì)于設(shè)置在大空間等部位是一種較為可靠的探測(cè)系統(tǒng)。

2、上?？萍拣^消防設(shè)計(jì)引發(fā)的思考

2．1

關(guān)于防火分區(qū)設(shè)計(jì)的思考

為了充分體現(xiàn)上?？萍拣^的宏偉壯觀，并為參觀者提供一個(gè)寬敞明亮、視野開闊的公共空間，美國(guó)RTKL設(shè)計(jì)公司的設(shè)計(jì)人員將科技館A、B、C三個(gè)區(qū)域的共享空間連為一體，這就為中庭的防火分區(qū)設(shè)計(jì)帶來了難題。我國(guó)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定，商業(yè)營(yíng)業(yè)廳、展覽廳等當(dāng)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)，且采用不燃燒或難燃燒材料裝修時(shí)，地上部分防火分區(qū)的允許最大建筑面積為4

000m2，而《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》所允許的最大防火分區(qū)面積也不過5

000m2，這對(duì)于上?？萍拣^8

000余平方米中庭的設(shè)計(jì)顯然已不相適應(yīng)。

為了解決這一問題，筆者翻閱了NFPA和UBC規(guī)范的有關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合在美國(guó)考察大型商業(yè)建筑和展覽館建筑消防設(shè)計(jì)的情況，最終提出了中庭與其他區(qū)域之間進(jìn)行防火分隔，中庭采用不燃化裝修，嚴(yán)格控制中庭的使用功能，加強(qiáng)排煙設(shè)計(jì)的解決方案，使科技館的設(shè)計(jì)既符合消防安全要求又不影響設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念，二者得到了較為完美的統(tǒng)一。

筆者認(rèn)為規(guī)范對(duì)防火分區(qū)的劃分應(yīng)根據(jù)不同使用功能建筑的不同區(qū)域加以區(qū)別對(duì)待，可以根據(jù)建筑空間高度的不同、建筑內(nèi)火災(zāi)荷載的不同、建筑內(nèi)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同對(duì)建筑的防火分區(qū)設(shè)計(jì)提出不同的要求?？梢圆捎眯阅芑脑O(shè)計(jì)方法，通過對(duì)特定建筑的火災(zāi)模型分析來確定防火分區(qū)的設(shè)計(jì)。2．2

關(guān)于安全疏散設(shè)計(jì)的思考

由于科技館內(nèi)每層設(shè)有多個(gè)大型展廳，為滿足安全出口數(shù)量的設(shè)計(jì)要求，展廳部分共設(shè)計(jì)了10座安全疏散樓梯間，但在疏散出口數(shù)量和疏散距離上局部仍有一定的缺陷。同時(shí)由于建筑的北部為三區(qū)連通的中庭設(shè)計(jì)，所以大部分疏散樓梯間均設(shè)在建筑的南側(cè)?！陡邔用裼媒ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求樓梯間在首層應(yīng)有直通室外的出口，如果科技館的每一部疏散樓梯均在南側(cè)立面開設(shè)出口，則會(huì)給建筑的外立面設(shè)計(jì)帶來很大的影響。

為此，經(jīng)過多方研究和探討，提出了增設(shè)避難走道的設(shè)計(jì)方案。在展廳之間增設(shè)避難走道連通安全疏散樓梯間以及室外空間，要求避難走道與展廳之間從結(jié)構(gòu)上采取防火分隔措施，避難走道上不得開設(shè)通向其他部位(設(shè)備機(jī)房)的門，同時(shí)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)以及機(jī)械防煙系統(tǒng)，確保避難走道的安全。這樣，既滿足了安全疏散出口和疏散距離的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也為建筑師的外立面設(shè)計(jì)提供了更大的自由空間。

2．3

關(guān)于防煙分區(qū)設(shè)計(jì)的思考

上海科技館展廳層高達(dá)到10m，展區(qū)頂部各種管道的布置錯(cuò)綜復(fù)雜，且均為無吊頂?shù)难b修設(shè)計(jì)，《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》只對(duì)凈高不超過6m的房間提出了防煙分區(qū)面積不宜超過500m2的要求，而對(duì)層高超過6m的大空間防煙分區(qū)沒有明確具體要求，這給科技館展區(qū)內(nèi)的防煙分區(qū)設(shè)計(jì)帶來較大的難度。

由于火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣上升后形成煙羽，如果防煙分區(qū)過大，則煙羽的邊緣遇冷空氣會(huì)迅速下降，不利于人員疏散；如果防煙分區(qū)過小，則儲(chǔ)煙倉(cāng)不足以容納全部煙羽，會(huì)導(dǎo)致煙氣向其他區(qū)域擴(kuò)散，同樣不利于人員的疏散。我們參照國(guó)外有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)試驗(yàn)的結(jié)果，以及香港會(huì)展中心等具體工程實(shí)例的做法，確