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摘 要:大空间建筑消防设计时伴随着大批大空间建筑的出现而出现的一个新的消防安全设计问题,本文从消防安全性嫩设计的角度,结合国内外先进的消防安全实例,对大空间建筑消防设计进行探讨。
关键词:大空间建筑 消防安全 消防设计
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0057-02
伴随着我国经济的快速发展,大批的大空间建筑相继在全国各地出现。对于大空间建筑,如:体育馆、大会堂、候机厅、展览馆等,这些楼层较高,建筑面积很大,空间在内部不能分隔,与现行的防火规范相矛盾,但是这些建筑较为特殊的使用要求又不能改变,且存在较为高的火灾危险等级,特别是现代新型的大型空间建筑,在建筑方案上要求结构形式和造型等方面对传统的结构形式进行创新,这就使得这些建筑的火灾风险性进一步增大,传统的防火设计方法已不能满足这些要求,这就要求设计者借鉴国外先进的产品和技术,在我国现行规范的基础上,制定出专门针对大空间建筑的设计方案,确保大空间建筑的使用安全。
1 消防性能化设计
消防性能化设计指的是针对某一特定的建筑在进行综合的防火能力评估基础上,制定出专门的与该建筑相适应的防火安全方案。消防性能化设计主要包括:确定消防安全的目标、建立量化的性能要求标准、分析建筑物内部情况消防情况、制定消防性能设计标准、设计火灾或建立火灾场景、选择工程分析计算工具和方法、对制定的设计方案进行安全可靠性评估、编写设计报告等步骤。在消防设计的过程中,特别需要对大空间建筑可能发生的火灾进行模拟和量化分析,针对较为典型的火灾场景和烟气蔓延进行计算。因此,消防性能化设计需要计算的工程量和基础模型一般来说比较大。
在消防性能化设计的过程中,特别应该把水灭火系统和其他的灭火系统及建筑消防系统联系起来综合考虑。水灭火系统要求能够快速灭火,控制火势的蔓延,减少烟气的扩散对人员疏散的影响,为人员疏散提供足够的时间保证。
从20世纪80年代开始,欧美的发达国家就开始开展消防性能化设计方面的研究工作,至今取得了较为大的发展,许多成果应用到了的消防性能化设计过程中。在我国,伴随着人们对建筑消防的重视,新型的防火建筑材料、消防设备和消防系统也在为我国的消防安全设计提供新的思路。国内的一些大空间建筑,消防设计部分一般是经由省级以上的公安消防机构组织专家先对建筑进行论证和研讨,达成共识后,确定出建筑的具体消防安全设计方案,尽管我国消防性能化设计仍处于准备和探索阶段,但专家的讨论和论证过程为我国消防安全设计的发展贡献颇大。
2 大空间建筑的特点
大空间建筑是伴随着新型建筑技术和新型建筑材料的迅速而逐渐兴起的,大空间建筑有薄壳结构、网架结构、悬索结构等结构形式,大空间建筑功能形式多样,造型各异,差别很大,但是也有共同的特点,一般来说,大空间建筑的定义是:工业与民用建筑的内部净空高度超过8m,仓库建筑的内部净空高度搞过12m,建筑面积超过4000m2。
大空间建筑普遍的层数较小,但是体量很大,不管是超市、商城和娱乐场所,一般来说这些大空间建筑占地面积上万平方米,有的大空间建筑的占地面积达到了四五万平方米。大空间建筑的设计功能复杂,人员疏散路线曲折,大型室内商业街、卖场等更多的在建筑设计中主要突出其商业的功能,希望顾客能够在建筑内部多停留,安全出口的设计处于次要位置。还有就是大空间建筑的建筑材料大量采用轻型钢结构,内部可燃物品较多,这将增加为大空间建筑发生火灾的危险性。总体来说,大空间建筑是人流密集的消防安全重点保护单位,大空间建筑的上述特点为其消防安全设计提出了许多难题。
3 大空间建筑消防的设计
大空间建筑由于其一般采用大跨度柱网的无柱空间结构形式,内部空间很大,空间分隔较为复杂,上下层的防火分区错位,大空间建筑的消火栓无法靠墙或靠柱布置,消火栓会上下对不齐,造成消防管道和消防支管偏多等。因此按照性能化設计的思想,笔者总结国内近年来的大空间建筑消防设计方案和国外的大空间建筑消防设计资料,对大空间建筑消防安全设计,在采用传统规范要求的闭式喷水灭火系统、消火栓系统的基础上,还应在大空间建筑内部设计自动水枪装置、应用自动消防水炮系统等。
3.1 自动水枪装置
根据资料显示,自动水枪装置在大空间建筑消防安全设计中有着很重要的作用,在国外的使用效果很好。如日本千叶市体育馆就使用了该装置。
该体育馆是一个高18m,长90m,宽56m的大空间结构,它的消防灭火系统采用的是扫描式火灾探测器和自动水枪装置。其扫描式火灾探测器与传统的火灾感应器不同,在发生火灾时,即使是没有出现热气流和浓烟,扫描式探测器也可以探测扫描到,它是通过扫描接收火灾的放射能来探测火灾,并给出火灾定位,十分接近人的目测效果。其使用的自动水枪装置分为两种喷口,分别为远程用空气加压式喷口和近程式喷雾式喷口,两种喷口可以根据实际情况进行选择切换,达到有效防治火灾,保护体育馆消防安全的目的。
自动喷水枪的最大喷射水平距离是80m,有效的喷水强度为4.82L/(min·m2),其远程气压式喷口和一般的喷口相比,可以以较低的水压实现大面积的喷水和远程喷水的效果,喷出的水在空中形成水幕落下,不易形成喷淋障碍,对体育馆的消防安全有较高的保证。
该体育馆在比赛场内部布置了一个自动喷水枪装置和两部扫描式火灾探测器,自动喷水枪装置包括设在泵室的加压供水装置和空气压缩装置,为喷水枪提供足够的气压和水。此外,在消防控制室内设有系统监测控制台和喷枪操作台,通过两台监视器,设在比赛场内部的扫描式火灾探测器将信号传递到系统监测控制台,能够及时发现火灾隐患,当确定火灾位置后,控制系统会将喷水桩朝向火灾位置,确定喷水射程,操作人员启动加压送水设备进行喷水灭火。这种自动水枪装置造型美观,可完全埋入墙内,与周围墙壁颜色和材质相同,保证室内设计的整体美观和谐,这种装置尚未在国内使用。 3.2 自动消防水炮系统
大空间建筑经常比较美观的网架结构和玻璃幕顶,尤其是在高度超过13米的大空间建筑中,这些结构使用较为频繁,虽然说传统的闭式喷水灭火系统能够起到保护钢结构屋架的作用,但是在实际的应用当中,尤其是在不规则的屋顶应用过程中,存在着较大的困难。
在发达国家的体育馆、机场中,常常采用自动消防水炮系统,这种系统最早时候常常用于大型油库和码头,近年来也开始逐渐应用到大空间建筑的室内消防中。国外的消防水炮系统研制和应用已经较为普及,技术比较成熟,但是其价格昂贵,不适合我国国情,我国在近年来已经开始对消防水炮系统进行攻关,降低了造价,研制成功了适合我国国情的自动消防水炮系统。
自动消防水炮系统在遥感、自控、自锁、对准着火点自动喷水灭火的同时,可以和火灾探测系统共同昨天,利用双波段图像火灾自动探测与空间定位补救技术及光截面图像感烟火灾探测技术,解决了大空间火灾报警,控制距离远,保护面积大的难题,其反应速度快、可靠性高,可以远程定点扑灭早期的火灾隐患。
自动消防水炮系统分为自动和手动两种,由控制器和电动消防炮组成,控制器部分包括定位器、解碼器、控制主机和控制盘。自动启动方式为:控制主机在接到火灾探测器探测报警并进行图像显示后,通过联动控制器联动,扫描确定着火点坐标,驱动消防水炮对准着火点,并启动消防水泵,通过压力继电器设定的水压值自动开启消防电磁阀喷水灭火。当火灾探测器结束警报时或设定时间内,联动控制器关闭水泵及电动碟阀。手动启动方式为:值班人员在现场发现着火点,按下手动报警按钮,通知值班室;或在控制室通过监测系统发现着火点,操作控制盘使消防水炮对准着火点,按动面板按钮直接启动水泵及电动碟阀,使之喷水灭火。
自动消防水炮系统在大空间建筑室内消防设计中使用,尽管一次性投资大,但是它解决了传统的消防灭火器具不能解决的问题,它灭火迅速可靠、线路简单,可根据室内装修设计合理布局,不影响空间结构的整体使用功能,是一种较为理想的大空间灭火设备。
4 结语
大空间消防安全设计是一门综合性的科学,要求结构、建筑、电工、空调、给排水等各专业共同协作,采取安全措施,且直接参与灭火的是各种自动的消防安全灭火设备。根据我国的国情和经济发展情况,目前在大空间建筑的消防安全设计和消防安全产品开发上,与发达国家相比,还有一定的差距。这就要求我们的消防安全设计人员学习国外先进技术经验,开发适合我国国情的消防安全产品和技术。在消防设计的过程中,应该首先保护人员的安全,同时考虑如何最大限度的避免火灾的发生和损失,防止火灾大面积蔓延,保护人民生命财产免受火灾的侵害。
参考文献
[1] 霍然,袁宏永.性能化建筑防火分析与设计[M].安徽科学技术出版社,2003.
[2] 丁尚林．建筑消防技术规范[M].北京:化学工业出版社,2006.
[3] Hinkley.P.L．rates of production of Hot Gases in roof Venting Experiments[J].Fire Safety Journal.
关键词:大空间建筑 消防安全 消防设计
中图分类号:TU2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0057-02
伴随着我国经济的快速发展,大批的大空间建筑相继在全国各地出现。对于大空间建筑,如:体育馆、大会堂、候机厅、展览馆等,这些楼层较高,建筑面积很大,空间在内部不能分隔,与现行的防火规范相矛盾,但是这些建筑较为特殊的使用要求又不能改变,且存在较为高的火灾危险等级,特别是现代新型的大型空间建筑,在建筑方案上要求结构形式和造型等方面对传统的结构形式进行创新,这就使得这些建筑的火灾风险性进一步增大,传统的防火设计方法已不能满足这些要求,这就要求设计者借鉴国外先进的产品和技术,在我国现行规范的基础上,制定出专门针对大空间建筑的设计方案,确保大空间建筑的使用安全。
1 消防性能化设计
消防性能化设计指的是针对某一特定的建筑在进行综合的防火能力评估基础上,制定出专门的与该建筑相适应的防火安全方案。消防性能化设计主要包括:确定消防安全的目标、建立量化的性能要求标准、分析建筑物内部情况消防情况、制定消防性能设计标准、设计火灾或建立火灾场景、选择工程分析计算工具和方法、对制定的设计方案进行安全可靠性评估、编写设计报告等步骤。在消防设计的过程中,特别需要对大空间建筑可能发生的火灾进行模拟和量化分析,针对较为典型的火灾场景和烟气蔓延进行计算。因此,消防性能化设计需要计算的工程量和基础模型一般来说比较大。
在消防性能化设计的过程中,特别应该把水灭火系统和其他的灭火系统及建筑消防系统联系起来综合考虑。水灭火系统要求能够快速灭火,控制火势的蔓延,减少烟气的扩散对人员疏散的影响,为人员疏散提供足够的时间保证。
从20世纪80年代开始,欧美的发达国家就开始开展消防性能化设计方面的研究工作,至今取得了较为大的发展,许多成果应用到了的消防性能化设计过程中。在我国,伴随着人们对建筑消防的重视,新型的防火建筑材料、消防设备和消防系统也在为我国的消防安全设计提供新的思路。国内的一些大空间建筑,消防设计部分一般是经由省级以上的公安消防机构组织专家先对建筑进行论证和研讨,达成共识后,确定出建筑的具体消防安全设计方案,尽管我国消防性能化设计仍处于准备和探索阶段,但专家的讨论和论证过程为我国消防安全设计的发展贡献颇大。
2 大空间建筑的特点
大空间建筑是伴随着新型建筑技术和新型建筑材料的迅速而逐渐兴起的,大空间建筑有薄壳结构、网架结构、悬索结构等结构形式,大空间建筑功能形式多样,造型各异,差别很大,但是也有共同的特点,一般来说,大空间建筑的定义是:工业与民用建筑的内部净空高度超过8m,仓库建筑的内部净空高度搞过12m,建筑面积超过4000m2。
大空间建筑普遍的层数较小,但是体量很大,不管是超市、商城和娱乐场所,一般来说这些大空间建筑占地面积上万平方米,有的大空间建筑的占地面积达到了四五万平方米。大空间建筑的设计功能复杂,人员疏散路线曲折,大型室内商业街、卖场等更多的在建筑设计中主要突出其商业的功能,希望顾客能够在建筑内部多停留,安全出口的设计处于次要位置。还有就是大空间建筑的建筑材料大量采用轻型钢结构,内部可燃物品较多,这将增加为大空间建筑发生火灾的危险性。总体来说,大空间建筑是人流密集的消防安全重点保护单位,大空间建筑的上述特点为其消防安全设计提出了许多难题。
3 大空间建筑消防的设计
大空间建筑由于其一般采用大跨度柱网的无柱空间结构形式,内部空间很大,空间分隔较为复杂,上下层的防火分区错位,大空间建筑的消火栓无法靠墙或靠柱布置,消火栓会上下对不齐,造成消防管道和消防支管偏多等。因此按照性能化設计的思想,笔者总结国内近年来的大空间建筑消防设计方案和国外的大空间建筑消防设计资料,对大空间建筑消防安全设计,在采用传统规范要求的闭式喷水灭火系统、消火栓系统的基础上,还应在大空间建筑内部设计自动水枪装置、应用自动消防水炮系统等。
3.1 自动水枪装置
根据资料显示,自动水枪装置在大空间建筑消防安全设计中有着很重要的作用,在国外的使用效果很好。如日本千叶市体育馆就使用了该装置。
该体育馆是一个高18m,长90m,宽56m的大空间结构,它的消防灭火系统采用的是扫描式火灾探测器和自动水枪装置。其扫描式火灾探测器与传统的火灾感应器不同,在发生火灾时,即使是没有出现热气流和浓烟,扫描式探测器也可以探测扫描到,它是通过扫描接收火灾的放射能来探测火灾,并给出火灾定位,十分接近人的目测效果。其使用的自动水枪装置分为两种喷口,分别为远程用空气加压式喷口和近程式喷雾式喷口,两种喷口可以根据实际情况进行选择切换,达到有效防治火灾,保护体育馆消防安全的目的。
自动喷水枪的最大喷射水平距离是80m,有效的喷水强度为4.82L/(min·m2),其远程气压式喷口和一般的喷口相比,可以以较低的水压实现大面积的喷水和远程喷水的效果,喷出的水在空中形成水幕落下,不易形成喷淋障碍,对体育馆的消防安全有较高的保证。
该体育馆在比赛场内部布置了一个自动喷水枪装置和两部扫描式火灾探测器,自动喷水枪装置包括设在泵室的加压供水装置和空气压缩装置,为喷水枪提供足够的气压和水。此外,在消防控制室内设有系统监测控制台和喷枪操作台,通过两台监视器,设在比赛场内部的扫描式火灾探测器将信号传递到系统监测控制台,能够及时发现火灾隐患,当确定火灾位置后,控制系统会将喷水桩朝向火灾位置,确定喷水射程,操作人员启动加压送水设备进行喷水灭火。这种自动水枪装置造型美观,可完全埋入墙内,与周围墙壁颜色和材质相同,保证室内设计的整体美观和谐,这种装置尚未在国内使用。 3.2 自动消防水炮系统
大空间建筑经常比较美观的网架结构和玻璃幕顶,尤其是在高度超过13米的大空间建筑中,这些结构使用较为频繁,虽然说传统的闭式喷水灭火系统能够起到保护钢结构屋架的作用,但是在实际的应用当中,尤其是在不规则的屋顶应用过程中,存在着较大的困难。
在发达国家的体育馆、机场中,常常采用自动消防水炮系统,这种系统最早时候常常用于大型油库和码头,近年来也开始逐渐应用到大空间建筑的室内消防中。国外的消防水炮系统研制和应用已经较为普及,技术比较成熟,但是其价格昂贵,不适合我国国情,我国在近年来已经开始对消防水炮系统进行攻关,降低了造价,研制成功了适合我国国情的自动消防水炮系统。
自动消防水炮系统在遥感、自控、自锁、对准着火点自动喷水灭火的同时,可以和火灾探测系统共同昨天,利用双波段图像火灾自动探测与空间定位补救技术及光截面图像感烟火灾探测技术,解决了大空间火灾报警,控制距离远,保护面积大的难题,其反应速度快、可靠性高,可以远程定点扑灭早期的火灾隐患。
自动消防水炮系统分为自动和手动两种,由控制器和电动消防炮组成,控制器部分包括定位器、解碼器、控制主机和控制盘。自动启动方式为:控制主机在接到火灾探测器探测报警并进行图像显示后,通过联动控制器联动,扫描确定着火点坐标,驱动消防水炮对准着火点,并启动消防水泵,通过压力继电器设定的水压值自动开启消防电磁阀喷水灭火。当火灾探测器结束警报时或设定时间内,联动控制器关闭水泵及电动碟阀。手动启动方式为:值班人员在现场发现着火点,按下手动报警按钮,通知值班室;或在控制室通过监测系统发现着火点,操作控制盘使消防水炮对准着火点,按动面板按钮直接启动水泵及电动碟阀,使之喷水灭火。
自动消防水炮系统在大空间建筑室内消防设计中使用,尽管一次性投资大,但是它解决了传统的消防灭火器具不能解决的问题,它灭火迅速可靠、线路简单,可根据室内装修设计合理布局,不影响空间结构的整体使用功能,是一种较为理想的大空间灭火设备。
4 结语
大空间消防安全设计是一门综合性的科学,要求结构、建筑、电工、空调、给排水等各专业共同协作,采取安全措施,且直接参与灭火的是各种自动的消防安全灭火设备。根据我国的国情和经济发展情况,目前在大空间建筑的消防安全设计和消防安全产品开发上,与发达国家相比,还有一定的差距。这就要求我们的消防安全设计人员学习国外先进技术经验,开发适合我国国情的消防安全产品和技术。在消防设计的过程中,应该首先保护人员的安全,同时考虑如何最大限度的避免火灾的发生和损失,防止火灾大面积蔓延,保护人民生命财产免受火灾的侵害。
参考文献
[1] 霍然,袁宏永.性能化建筑防火分析与设计[M].安徽科学技术出版社,2003.
[2] 丁尚林．建筑消防技术规范[M].北京:化学工业出版社,2006.
[3] Hinkley.P.L．rates of production of Hot Gases in roof Venting Experiments[J].Fire Safety Journal.