展览建筑的消防设计探析

刘 燕 （江苏省建筑设计研究院股份有限公司，江苏 南京 210019）

1 概述

南京国际博览中心三期展厅位于基地北侧，总建筑面积67845.22m²，建筑高度22.15m；展厅均为单层甲类展厅，共3个，每个展厅东西向长108m，南北跨度达70m。展厅一层为卸货区、展厅、登陆门厅及若干对外商业零售用房，二层为展览交通廊、会议洽谈室与设备用房。

2 消防系统

2.1 消火栓系统

本展厅净空高度较高，最高处达20m，按《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50045-2014）第 7.4.12 条“高层建筑、厂房、库房和室内净空高度超过8m的民用建筑等场所，消火栓栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱应按13m计算”的规定，本展厅为室内净空高度超过8m的民用建筑，即使消防水枪充实水柱按13m的长度计，仍然无法实现“同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位”的规范要求，故本项目在设计之初就对水枪的充实水柱长度进行了重新计算：当净空高度20m，水枪喷水仰角60°时，水枪充实水柱的长度为：（20-1）✕1.732=22m，栓口压力的H=H+h+H=40m，本展厅算上水头损失，系统的入口压力为60m，否则水枪充实水柱的长度就无法保证。

消防箱的设置必须设置在楼梯间及其休息平台和前室、走道等明显易于取用的地点；但本展厅南北向柱跨将近70m，中间均无任何柱子，是大空间无柱展厅，除了在展厅四周的墙体、楼梯、走道及柱子边设置消防箱外，中间区域无处设置消防箱。根据《展览建筑设计规范》（JGJ218—2010）第7.1.12条“展厅在主要出入口、疏散走道、楼梯间附近等处设置室内消火栓后，经计算仍不能保证有两支水枪的充实水柱能同时到达室内任何部位时，可沿疏散通道设置埋地型室内消火栓”的规定，在本展厅的中间通道上设置一排地埋式消火栓，此中间位置不能设置展位，不能有任何遮挡，且发生火灾时要方便消防队员取用消火栓。消火栓井的布置详见图1。地埋式消火栓设在专用的消火栓井里，井的净尺寸为1m✕1m✕1m，井内设室内消火栓、水枪、水带消防卷盘和直接启动水泵的按钮，详见图2；井盖上设有明显的室内消火栓标志，且喷色要与展馆地坪颜色区分开来。井内空气潮湿，除了井底设置排水接口外，井盖上还应设置透气孔，消火栓启泵按钮还应采用防水措施。地埋式消火栓管道从东西2侧的消火栓主环管上各引一根支管在覆土里敷设至各个地埋式消火栓井，2根支管的启端均设有检修阀门，中间如需增设阀门，则和消火栓井一起敷设。

图1 消火栓井平面布置图

图2 室内消火栓井平面布置图

2.2 自动喷水灭火系统

本展厅屋顶整体呈现为波浪折行，故展厅净高最低点为20m，最高点为23m；根据当时规范《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001（2005年版）的规定，本展馆各区域自动灭火系统的参数如下：展厅净高（h＞18m）、登陆厅净高（18＞h＞12）均采用大空间智能型主动灭火系统（按现行规范需采用湿式自动喷水灭火系统）；其他区域净高（h＜8m），均采用湿式自动喷水灭火系统。

本文重点探讨大空间智能型主动灭火系统。

2.2.1 系统的确定和设计参数的选择

按当时现行的《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2014）（2005年版）和《大空间智能型主动喷水灭火系统技术规程》（CECS 263:2009）知，大于12m的大空间均需要设大空间智能型主动灭火系统，该系统能有效扑灭着火点火源，而且对这个展厅顶部的整体效果起了重要的作用。本展厅总的净展览面积约27000m²，共设置了36门水炮，每个展厅12门，每个水炮的保护半径为25m，系统中水炮同时开启个数为9个，故系统设计流量为45L/s，考虑到与自喷系统合用，对水炮安全性有影响，故在地下消防水泵房内单独设置2台专用大空间自动喷水泵。

2.2.2 系统管道的设计

本系统由地下消防泵房内的专用大空间自动喷水泵送出1根DN200的给水干管至展馆室内，每个展厅从DN200的给水干管上引出2根DN150的干管经水流指示器及信号阀后沿着展厅四周成环敷设，再沿着张弦梁上弦主刚梁下敷设3根DN100的配水管，配水管2端均与环管连接，每根配水管上均设有3个水炮，每个水炮前均设有检修闸阀和电磁阀，每个水炮处的工作压力均为0.6MPa。

原设计每根DN100的配水管均贴张弦梁上弦主刚梁敷设，但因为本展厅屋面是带有轻微波浪型的折型屋面，现场安装时发现管道无法根据屋面坡度不规则安装，在这种情况下也无法实现所有配水管安装高度一致。经设计人员与现场施工方多次商讨研究，最终决定每根配水管根据其具体所在屋面的情况，在不同的主钢梁下保证同一高度吊装。每根配水管的吊装高度以每处屋面最低主钢梁下高度为准，详见图3。管道和水炮的固定也是施工时遇到的一个难题，本展厅屋面是由铝镁锰合金和众多钢管连接而成的金属屋面，基本不能承受荷载，如果将管道支架固定在金属屋面下的檩条上，则当水炮工作时产生的晃动将影响屋面的结构安全。为了解决支管固定的问题，设计与现场密切配合，最终决定将配水管的支架固定在上弦主刚梁上，水炮支架固定在撑杆上。具体做法如下：采用8#槽钢焊接在上弦主钢梁上；每个消防水炮重18kg，后坐力0.2kN，每个水炮的安装高度根据其所在位置张弦梁撑杆底部的高度进行确定，水炮接管与张弦梁撑杆进行抱箍固定。经结构专业复核，张悬梁结构体系可以满足所有管道、配件和水炮的荷载。水炮具体固定方式详见图3。

图3 水炮配水管及水炮支架固定详

2.2.3 系统控制

水炮为探测器、水炮一体化设置。当水炮探测器探测到火灾时发出指令联动打开相应的电磁阀，启动设于消防泵房内的水炮专用消防水泵进行灭火，驱动现场的声光报警器进行报警；并将火灾信号送到火灾报警控制器，扑灭火源后，装置再发出指令关闭电磁阀，停止水泵。

消防水炮须采用双波段红外、紫外复合探测方式，避免出现因现场特殊材料燃烧而产生的紫外火焰不能被红外探测监控到的盲区，防止因阳光和普通照明灯光的干扰而导致红外探测监控误报的情况出现，保证其探测的可靠性。

水炮须具有自动检测定位功能。即利用激光定位原理，在无需射水的情况下，就能检测到水炮的射水位置。以便于日后消防水炮维护时，无需喷水即能直接测试水炮定位的准确与否。

消防水炮现场区域控制器的功能及要求：

①面板上按键须具有对任意一个消防炮进行点对点水平（左右）转动和垂直（上下）转动的功能，假如消防水炮锁定火灾位置不准确，即可通过纯手动定位来修正射水角度；

②面板上按键须具有对任意一个电磁阀进行点对点打开或关闭控制的功能；

③面板上按键须设置急停按钮，即当水炮误喷时，按下该急停按钮，射水立即停止；

④面板上的指示灯须能够直观显示现场任意一个消防水炮、电磁阀以及末端试水装置的运行状态、报警和故障等信息；

⑤具有LCD液晶显示，可选择所有现场设备进行远程联动编程；

⑥内置黑匣子，具有对火警、故障、动作等所有事件记录的存储及查询功能。

3 结语

南京国际博览中心三期的展览中心作为南京市的重点工程，承担着大型展览、文化交流的重要任务，另一方面由于展览建筑的特殊性，展会期间人员非常密集，消防安全至关重要。本文简单介绍了展览建筑消防设计中遇到的一些问题及解决问题的方法，以实现水消防系统为展览建筑构筑一道安全屏障的目标。