某市民中心消防系统设计细节探析

杜应龙

(厦门合立道工程设计集团股份有限公司 福建厦门 361006)

0 引言

随着社会经济的不断发展，广大人民的物质生活需求得到极大满足。为了满足人民日益增长的精神生活需求，许多城市开展集服务、文化、体育等多功能于一体的市民中心工程建设。此类多功能建筑的消防系统种类较多，如何优化消防系统中的诸多细节设计，值得深入探讨。

1 工程概况

本工程规划用地面积约10.1万m2，建筑总面积约14.75万m2。地块共分为三期建设，一期为多层服务中心，包括办公、宿舍等；二期为多层文化中心，包括图书馆、剧院及文化馆等；三期为多层体育中心，包括篮、排球馆、综合馆及游泳馆等。最大单栋建筑体积大于5万m3，建筑高度均不超过24 m，按多层公共建筑进行设计。地下室为一层，约6.8万m2，主要为超市、机动车库及设备功能用房，战时局部为人防。

该项目一、二期已施工完成，三期由于业主调整造价的原因，设计工作持续至今，并陆续根据新规范调整完善设计。

2 消防系统的总体介绍

该工程一、二期于2011年开展设计工作，2014年竣工，彼时统筹考虑一、二、三期建设一套共用消防系统。2015年三期开展设计工作，由于2014年10月1日《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014)[2]及2018年1月1日《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2017)[3]的发布实施，导致前期设计并已施工完成的消防泵房及高位消防水箱等无法满足新规范的要求。此外，由于业主提出在三期地下室新增超市的要求，导致三期所需消防水池容积较一、二期已完工的消防水池容积增加较大，且一、二期已完工的消防水池周边密布各专业机房，各机房内设备均已安装到位，扩容难以实现。因此，考虑在三期设置独立的一套消防系统，包括消防水池、消防泵房及高位消防水箱。

一、二期各系统消防用水量如表1所示，三期各系统消防用水量如表2所示。

表1 一、二期各系统消防用水量[1]

表2 三期各系统消防用水量[2-3]

2.1 室外消火栓系统

该工程一、二、三期的室外消防按整体考虑，由不同的市政道路引入两根DN200的给水管，在整个场地内形成消防给水环网，直接供给室外消火栓系统。以体积大于5万m3的文化馆、游泳馆为最不利，一、二期设计根据《建筑设计防火规范》[1〗(GB50016-2006)，室外消火栓用水量取30 L/s，室外设DN200环网供室外消火栓用水；三期设计根据《消防给水及消火栓系统技术规范》[2〗(GB 50974-2014)，室外消火栓用水量需40 L/s。经复核，DN200环状管的供水能力满足40 L/s的流量要求，故室外消防给水环网不予改造。

2.2 室内消火栓系统

一、二期室内消火栓以体积大于5万m3的文化馆为最不利考虑，在消防泵房内设有两台室内消火栓系统加压泵(一用一备)供水，最高屋面设18 m3高位消防水箱，系统纵向不分区。

三期室内消火栓以地下超市为最不利考虑，在消防泵房内设有两台室内消火栓系统加压泵(一用一备)供水，最高屋面设18 m3高位消防水箱，系统纵向不分区。

2.3 自动喷水系统

一、二期地下室及上部各单体中，净空高度小于8 m的空间设置自动喷水灭火系统。图书馆大厅、剧院舞台及观众厅等净空高度局部超过12 m的部位，设置喷射型自动射流灭火系统。单个喷射型自动射流灭火装置(以下简称喷射装置)射水流量为5 L/s，同时开启数量最多不超过4个。图书馆设有三层的基本书库，采用预作用系统。剧院舞台与观众厅之间设耐火极限不低于3 h的特级防火卷帘，未设置水幕或水冷却系统。

三期地下室及上部各单体中净空高度小于8 m的空间，设置自动喷水灭火系统。游泳馆，篮、排球馆及综合馆等净空高度局部超过18 m的部位，设置喷射装置[3]，单个喷射装置射水流量5 L/s。

3 消防系统的设计细节探讨

3.1 复杂空间内喷射装置及喷淋的布置

二期文化中心的剧院包含舞台、观众厅、耳光室、舞台监督室、调光柜室等，其中观众厅有两层池座，空间结构复杂，喷射装置及喷淋的布置有诸多细节值得探讨。

(1)舞台及左右侧台为连通区域，净高大于12 m，设置喷射装置保护，但舞台的马道需由后期专业的舞台设计团队设计，位置及标高暂不确定，一次设计阶段喷射装置无法结合马道布置。经与土建专业配合，在舞台上空结构梁下距舞台地面18 m处固定喷射装置(图1～图2)，并复核其保护半径。考虑到后期马道布置可能会造成马道下方区域喷射装置保护的空白点，因此放大舞台防火分区的喷淋管管径，预留喷淋接口，待马道深化设计后补充马道下方喷淋设计。

(2)观众厅靠近舞台的区域两侧设有外凸的异形耳光室，为了避免造成喷射装置保护空白点，在耳光室两侧分别设置喷射装置保护下方观众厅。同时，考虑观众厅上方为不规则吊顶，喷射装置布置时需考虑吊顶突出部分对喷射射流的影响。此外需要注意的是，二层池座投影下的一层池座不在喷射装置的保护范围内，需增设喷淋系统保护。池座区喷射装置及喷淋布置如图1～图2所示。

图1 剧院喷射装置及喷淋布置平面示意图

图2 剧院喷射装置及喷淋布置剖面示意图

(3)舞台正面两侧的下场口区域与舞台对面的舞台监督室及调光柜室为同一防火分区，但此四块区域被挑高18 m的舞台及侧台区域完全隔开。经综合考虑，为避免喷淋管在舞台空间内多次弯折影响舞台的使用，减少对舞台上空马道及各类灯光装备的影响，此防火分区的水流指示器设于舞台监督室边的楼梯间内，将四块区域之间的喷淋管敷设于地下室上空。该防火分区的喷淋管布置如图3所示。

图3 剧院一层舞台防火分区喷淋管道布置平面示意图

3.2 设有喷射装置的区域内结构连接板下是否设置喷淋

三期体育中心的游泳馆大泳池及周边走道区域净高大于18 m，设置喷射装置保护，在泳池周边走道地面以上9 m高处，有一条长62 m、宽3.3 m的结构连接板，是否需在此连接板下设置喷淋需结合喷射装置的高度及喷射装置与结构连接板的相对位置来综合考虑。经复核，喷射装置可喷湿连接板下方地面以上3.4 m高的墙体，如图4所示，考虑到连接板下方为泳池走道，超出此高度的墙体区域无放置可燃物的情况，因此结构连接板下不再设置喷淋。

图4 喷射装置与结构连接板相对位置示意图

3.3 关于喷射装置设置台数的选择

该工程于2011年开始一、二期设计时(2015年竣工)，净高大于12 m的空间设置的喷射型自动射流灭火系统，按1台喷射装置的射流能到达被保护区域的任意位置来考虑[5]；2015年开始三期设计时，考虑到体育场馆这类人员密集场所发生火宅的危险性及造成后果的严重性，按2台喷射装置的射流能到达被保护区域的任意位置来设计，增强了系统安全性。2021年4月9日，国家住建部发布了关于《自动跟踪定位射流灭火系统技术标准》( GB51427-2021)的公告，该标准将于2021年10月1日实施。其中4.2.1条明确规定，喷射型自动射流灭火系统应保证至少2台灭火，装置的射流能到达被保护区域的任意位置。证明了彼时设计的安全性及前瞻性。

3.4 室内消火栓位置的选择

(1)三期体育中心的综合馆比赛场地，空间跨度大，可利用墙体少，且场馆内存在大量可移动的观众席，对室内消火栓的布置提出了较高的要求。本次设计结合防火分区布置，首先，在比赛场地的主要疏散口两侧，各设一处室内消火栓；其次在通往隔壁防火分区的疏散门口设置消火栓。经复核，需在移动座席附近增设消火栓，以满足保护距离的要求。为避免平时收纳至墙体位置的移动座席影响消火栓的取用，在移动坐席背侧的墙体上设土建凹槽，在满足保护半径的前提下，又能满足便于取用的要求，如图5所示。

图5 推车式灭火器及室内消火栓设置示意图

(2)二期文化中心图书馆内设有三层的基本书库。根据《图书馆建筑设计规范》(JGJ38-99)，书库内不得有给排水管道穿过。考虑基本书库为独立防火分区，左右各设有一部疏散楼梯，在疏散楼梯内各设一处室内消火栓，既可满足保护半径要求，又可满足书库内不得有给排水管道穿过的规范要求。

3.5 推车式灭火器的设置

三期体育中心的综合馆为专业篮球比赛场馆，座位数为2864人，使用人数为3260人，比赛场地区域灭火器危险等级按灭火器规范应为中危险级[4]。考虑到此类场馆非比赛时间存在举办各类临时表演活动的可能性，人群密集、来往客流众多，且人群有可能聚集、停留较长时间，一旦发生火宅，就有可能造成群死群伤，危险性很大。设计按严重危险级考虑，设置MF/ABC5型干粉灭火器，靠墙体设置的消火栓箱内的手提式灭火器的保护半径仅为15 m，但其距离比赛场地中心的距离约27.5 m，超过了手提式灭火器的最大保护距离，故考虑在手提式灭火器保护不到的范围内增加推车式灭火器(MFT/ABC20-6A)，推车式灭火器的最大保护距离为30 m，可有效保障场馆安全。

考虑到比赛场馆人员密集，推车式灭火器的设置不应影响场馆人员的有效疏散，同时应满足消防设施需设置于明显且易于取用的区域的要求。经过与土建专业配合，在场馆的运动员通道靠近室外疏散口附近，预留一定空间的土建凹槽，以满足便于取用且不影响平时通道正常使用的要求，如图5所示。

3.6 高位消防水箱的位置选择

该工程屋面大部分为大跨度的嘉庚风格斜屋面，且剩余部分平屋面设有网球场地及大面积的光伏电池板，导致高位消防水箱放置的位置选择较少。高位消防水箱首先要满足高于最不利消防设施的高度(该工程最不利消防设施为综合馆马道下的喷射装置)，同时考虑降低对建筑外立面的影响。结合以上考虑因素，将高位消防水箱设置于乒乓球馆的小屋面上，其最低有效水位高于最高喷射装置的高度，在高位消防水箱下层的稳压泵房内设置室内消火栓及喷淋系统增压稳压设备来保证消防设备所需最小压力，如图6所示。

图6 三期高位消防水箱位置示意图

4 结语

通过对该工程消防系统的设计，笔者深入探讨了其中的若干设计细节，提出了喷射装置、喷淋设施、推车式灭火器、室内消火栓及高位消防水箱的合理布置方案，为类似建筑的消防设计提供一定参考。

大型公共建筑不同于普通住宅，内部功能繁多、空间构造复杂。设计师在消防设计过程中应对其内部空间构造及屋面形式进行深入了解，在此基础上优化消防设施的布置，使整个消防设计更加合理。