基于建筑性能的大空间建筑消防设计研究

摘 要：随着我国经济的不断发展，城市大空间建筑数量不断增加。在功能上这些大空间建筑主要是满足大量人同时聚集活动，因此如何保障在进行大规模活动时的消防设计是建筑设计时必须考虑的问题。基于这一问题，本文首先分析大空间消防火灾的特点;接着，以此来提出基于建筑性能的大空间建筑设计步骤，并将其应用到南京青奥单板滑雪训练馆及配套工程的设计中。结果表明：消防系统设计的主要步骤分为三步，第一步为设计前期准备、第二步为确定防火目的和顺序、第三步为风险情况确定;提出了南京青奥单板滑雪训练馆及配套工程的性能化消防设计。为我国大空间建筑建设的消防设计发展提供参考。

关键词：大空间;消防设计;设计步骤;案例分析

一、 引言

火的利用是人类文明进步的象征，但是一旦对其失去控制将造成灭顶之灾。随着社会经济的不断发展，城市化的不断推进，城市建筑也朝着空间大、楼层高的趋势进行发展。这类建筑物人口密度大，一旦发生火灾将造成难以估算的损失。

对于大空间的建筑工程消防设计长期以来都是按照国家相关规范进行设计，具有确定的规格和设计流程。但是，随着建筑技术的不断发展，大空间建筑在设计上空间感极强，具有宏伟的气势，结构也是越来越复杂，如何针对此类建筑进行消防设计是一个亟待解决的问题。建筑消防设计关乎着社会稳定和人民财产安全，也关乎我国经济的健康持续发展，特别是针对大空间这类建筑消防隐患将成倍增加，应该给予充分重视。国内外学者针对大空间建筑的消防安全管理问题进行了相关研究。Lieze作为美国大型建筑的安全管理专家，通过近10年的调研分析，对美国30多个城市的大空间建筑所存在的安全隐患进行分析，发现有将近90%的安全隐患都是消防安全方面的，并且事故的发生大多是由于现场消防设计考虑不足引起的。而我国对于建筑消防研究起步较晚，对于大型空间建筑消防研究成果稀少，但是近几年随着国家对于消防安全的不断重视，我国在此领域也取得了一些进步。李辉山、张雷等基于多级可拓的工程项目分析了建筑消防评价体系的建立。这一方法的应用，更加科学合理的评估了建筑消防的综合水平。

因此本文对大空间的建筑消防设计的问题进行论述，主要对性能化消防设计方法进行研究，对于提高我国大型空间建筑消防行业设计水平具有重要意义。

二、 大空间火災特点

大空间建筑一般规模较大，建筑高度都高于20m，如何进行消防设计需要对这类建筑的火灾特点进行了解，以此来达到设计的科学合理。

（一）起火原因复杂多变

当前的大空间不仅是用作开展大型体育比赛，还会进行日常的大型活动比如：演唱会、会展等。因此，在举行这类活动时会搭建各种舞台并布置多种设备。这势必会引起现场火灾隐患的增多，电路不稳、线路交叉等等因素都会引起火灾。

（二）难以控制

大空间建筑的整体空间设计较大，具有良好的通风设计，故而在空间上多为相互连通结构。并且，由于空间大氧气充足，在高度上会受到浮力的作用迅速上窜，点燃上部空间中的物体，造成火灾的蔓延。

（三）前期探测和灭火困难

由于大空间设计顶棚较高，空间较大，早期火灾出现时，烟雾扩散密度无法达到消防探测器和自动灭火系统的要求，因此在早期发生火灾时很难被发现进行及时扑救工作，当火灾蔓延达到报警器的高度时，早已错过了最佳的灭火时间。

（四）人员疏散难度大

众所周知，大空间面积巨大，当火灾发生时由于烟雾弥散，逃生通道的能见度极低。此外，人员在疏散逃离现场时，逃离速度远远低于现场火灾的蔓延速度，再加上对路线的不熟悉很难在第一时间找到正确的逃生路口。

（五）灭火难度大

建筑结构复杂，火灾起因繁多会造成对于火源的定位不准确的问题。且火灾一旦发生速度极快，迅速蔓延整个场馆这都会增加扑救难度。对于一个新的建筑，直接上手进行扑救由于指挥水平等因素的限制也会对扑救速度造成影响。受灾面积大、高度高等特点也会导致消防人员不能及时到达起火层。

三、 性能化消防设计

（一）基本概念

性能化消防设计最早是在20世纪70年代出现。最初对于性能化消防设计就是将火灾安全工程的内容和原理在消防设计中加以应用，针对不同的建筑火灾特性，对建筑中的火灾隐患进行综合分析，以此作为建筑物消防设计的标准。作为一种较为先进的消防设计，得到了各国建筑行业的重视，引起了众多专家的研究。

（二）性能化消防设计步骤

1. 设计前期准备

需要对项目的概况和现场情况进行了解和评估。主要了解的内容包括：设计主体是否为新建筑或者已有建筑;设计的流程和使用规程;建筑服务的主体、使用功能、火灾特点等基本情况，这都是需要在后期进行性能化消防设计的基础。

2. 确定防火目的和顺序

首先，需要对消防的主要目的进行确定。针对大空间建筑的消防设计目的主要有以下四类。

（1）人民生命安全，主要是在场馆内的市民和工作人员;

（2）现场设备、资产，主要是现场活动的设备和物品;

（3）保障基础设施的连续工作能力，例如通信设备、电力系统;

（4）保障消防设施、消防通道的正常运作。

其次，保障目的的优先性。建设要以“人”为核心，内部人员的生命安全是首位重要的，这其中最不能忽略消防人员的安全性，例如在设计时要流出消防员进行救援的通道等。对于其余的顺序，可以按照不同的建筑物和区域进行不同的划分。

3. 确定风险情况

大空间发生火灾时，最难的就是对火灾源头的发觉，因此在进行消防设计时提前对火灾风险源进行识别，在整体设计时加入考虑，这样在进行后期灭火时能够加快火灾源头识别，提高灭火效率。

（1）建筑结构状况，几何布置，建筑物的使用状况。

（2）易燃物和火源识别。首先对点燃建筑的场景范围进行划分，这里需要着重注意成灾可能性较小的区域，以防漏掉这些区域。

（3）提前评估可能成为蔓延重点区域的位置。例如管道通风、空调通风、结构对流的位置都是火情蔓延的重要区域，在进行消防设计时在这些位置进行消防设施布置，提高灭火效率。

四、 案例分析

本文为了实现对性能化消防设计在大空间建筑中的应用，选择南京青奥单板滑雪训练馆及配套工程进行案例应用。

（一）性能化消防设计前期准备

首先，进行设计的前期准备工作，该大型体育场馆建筑为一层大空间单体建筑，结构形式采用充气膜结构，耐火等级为二级，整体建筑面积为7208m2，所有建筑設施以及功能进行围绕布置，建筑高度为30m，如下图1，2所示。结合青奥单板滑雪训练馆及配套工程的建筑特点，对其消防系统进行选择，本工程选用自动消防炮灭火系统进行设计。

其次，对防火目的和顺序进行确定。对于大型体育场馆的防火目的和第二节的论述一致，笔者在此不做赘述。对于大型体育场馆消防顺序确定中最为重要的是要考虑消防人员的安全问题。在先前的设计中往往会忽略掉消防人员的灭火安全问题，高大的建筑如若起火点在高处消防人员是很难到达灭火源，即使到达灭火源如何实施灭火和撤退也是主要的问题。

（二）主要风险情况

如图3所示，红色虚线框的位置为看台区，这一区域是人员主要的聚集位置，因此需要对这一位置的消防隐患进行重点识别，以突出“人”为本的设计理念。其次是对于蔓延区域的识别如图4所示。不难发现，南京青奥单板滑雪训练馆作为大型训练场馆，在设计上极其注重通风设计，拥有众多的窗户和门，这些设计一旦在发生火灾时将造成空气的补给和汇集，这些区域将会是火灾的主要蔓延区域，在进行消防设计时要着重对这些区域进行系统的消防设计，布置自动消防炮灭火系统。

五、 结语

1. 通过分析得出大空间的建筑消防隐患众多且复杂、起火之后难以控制、疏散人口较难的特点。

2. 根据消防特点提出基于性能化消防设计的主要步骤和内容。其消防系统设计的主要分为三步。

3. 将设计步骤应用于南京青奥单板滑雪训练馆及配套工程，分析得出基于建筑性能的消防设计系统。

参考文献：

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[5]李辉山，张雷，牛昌林，李萍.基于多级可拓的工程项目群管理协同效果评价[J].工程管理学报，2018，32（5）：75-80.

作者简介：

刘佳亮，河北浚源工程勘察设计有限公司南京分公司。