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北京大學100周年紀念講堂消防給水設計new!

發布時間:2004-10-21被閱次數:11713 來源:

北京大學100周年紀念講堂消防給水設計new!
2004-10-18
中國建筑設計研究院 郭汝艷
摘要:本文介紹了北京大學100周年紀念講堂工程中消防設計的有關問題,提出了做法。
一、工程概況

  北京大學100周年紀念講堂座落于北京大學校園中心地帶,北臨圖書館,南接三角地??偨ㄖ娣e約12000平米。地下一層、地上部分主體兩層,局部六層,建筑高度超過24米,是北京大學為紀念100周年校慶投資建造的一座現代化大型講堂。主要功能是集會、觀影,亦作為芭蕾、交響樂及文藝節目的演出場所,講堂內設有舞臺、側臺,容納2300余座位的觀眾廳、紀念大廳、觀眾休息廳、貴賓接待廳、能承接小規模國際學術會議和小型文藝演出的多功能廳、排練廳,以及管理辦公用房、供演員使用的化妝室、咖啡廳和因校方需要還建的北大學四食堂廚房(約900平米),眾多的使用功能,使整個建筑成為一座大型綜合性劇院建筑。

  講堂的主舞臺設計為升降式舞臺,進深約21米,面積約580平米,臺上總共設有懸掛幕布用的吊桿34道,主臺部分葡萄架下高度約21米,設有兩層馬道。樂池為升降式樂池,觀眾廳內有兩層樓座。

  本設計完成于1997年10月。在進行本工程設計的過程中,我們對北京市周圍大部分近年新落成的劇場、禮堂、戲院等建筑進行了參觀考察,在此將本次設計的消防部分設計思路及方法單獨提出來,與大家共同探討。

二、消防滅火系統的設置

  在本工程中,建筑物內的消防滅火系統設置如下:

  由于《高層民用建筑設計防火規范》1的適用范圍中明確提出不適用于劇場的設計,而《劇場建筑設計規范》2中對消防部分提出的要求又較少,所以整個消防部分的設計并沒有明確的規范條文可以依據。本工程各部位危險等級的確定、滅火設施的設置等,設計中消火栓系統依據《建筑設計防火規范》3,而噴灑系統、雨淋和水幕系統按照《自動噴水滅火系統設計規范》4進行設計。

1、消防用水量的確定

  下表是建筑物內發生消防時,用水滅火的系統的設計用水量。

  考慮舞臺經常堆放各種道具、幕布等,所以雨淋系統噴水強度按嚴重危險級儲存建筑物設計。

  考慮建筑物內消防按一處起火設計,經過分析后認為,消防用水的最不利情況是舞臺起火。當火災發生時,消火栓系統、水幕和雨淋系統同時投入工作。這種情況的小時用水量是以上三種系統用水量的疊加,即123.5 L/s。

2、消防貯水池,消防水箱及水泵接合器的設置

①、消防貯水池中各消防系統的貯水時間
滅火系統名稱 貯水時間(小時)
室內消火栓 2
雨淋系統 1
水幕系統 1
  
  水池中雨淋系統的貯水時間在《自動噴水滅火系統設計規范》中并沒有明確的詞句提出,據考察已有的劇場類建筑物中,由于規模、建設時間等原因,按1小時貯水的并不多見。經分析研究后,本工程雨淋系統的貯水時間依然參照濕式自動噴水滅火系統按1小時存貯,即存貯水量351m3。
 
  現在,《自動噴水滅火系統設計規范》修編的報批稿中,雨淋系統貯水時間已明確規定為60分鐘,不久這個系統的設計貯水時間可能可以找到明確依據。但就本工程而言,主舞臺和側臺總面積約850m2,高度20余米,考慮舞臺上可燃物性質,起火可能性雖大但火災持續時間不長,況且設計噴水強度早已超過特大暴雨5的強度。雖然沒有任何試驗依據,觀點不具備足夠的說服力,但筆者還是認為,為劇場舞臺設計的雨淋系統按作用時間1小時設計偏大。帶來的問題是水池的容積要增大,消防時建筑內的水患更嚴重。

②、消防水箱

  由于本樓舞臺和觀眾廳的屋面結構采用鋼網架,不易支撐高位水箱,所以在設計過程中征得北京市消防局認可,未設屋頂水箱,消防系統除水幕外,其余系統在地下室水泵房均設置了穩壓泵維持壓力。

③、消防水泵接合器

  本工程為消火栓系統、自動噴水滅火系統設置了墻壁式消防水泵接合器。雨淋系統由于用水量太大,室外管網不能提供如此大量的消防用水,所以在征得北京市消防局認可后,未設置雨淋系統的消防水泵接合器。

三、舞臺部分的消防設計

  與舞臺有關的水消防系統包括消火栓、水幕和雨淋系統,在此僅探討其中部分問題。

1、水幕系統的自動控制

  水幕系統設置在舞臺口的鋼制防火幕旁,作用是火災時為防火幕降溫。所以本工程中水幕系統的自動控制設計為與防火幕連鎖。經分析,火災時防火幕的工作過程分為兩個階段,當火災發生時,防火幕首先下落到其全部行程的一半,此時作用一是隔煙,二是供人員逃生,經一定延時后,防火幕完全下落,此時作用是隔火。水幕的自動控制與防火幕連鎖:防火幕完全下落,信號送至消防中心,水幕系統加壓泵自動啟動,噴水降溫。由于采用這種自控方式,所以水幕系統未設計穩壓泵和空氣壓縮機,管道內平時無水。

2、舞臺上雨淋作用區域的劃分

  本工程在主臺、側臺上設置了雨淋系統,主臺面積約580m2,側臺面積約270 m2,于是在主臺上分作兩個分區,側臺作一個分區,每個分區均不超過300 m2。

3、雨淋系統自動控制

  本工程雨淋系統設計了內充壓縮空氣的傳動管網,傳動管網上采用普通閉式噴頭。當火災發生時,溫度升高,閉式噴頭破碎后造成傳動管網泄壓,空壓機工作。當管網壓力持續下降到一定數值時,雨淋閥開啟。此時如果自動啟動雨淋加壓泵,舞臺起火的分區將噴水。有資料顯示,國內外設計開式系統的舞臺,發生火災后造成人員傷害的主要原因并非火災本身,而是噴頭噴水后,水滴噴到正在使用的舞臺燈光上,使高溫的燈泡玻璃爆炸,碎片造成人員傷害??紤]以上因素,在舞臺有演出和無演出兩種情況下,雨淋加壓泵的啟動采用不同的控制方式。無演出時,雨淋閥開啟后,閥前壓力下降,穩壓泵啟動管網壓力仍持續下降至一定數值后,自動啟動雨淋加壓泵向舞臺噴水;有演出時,雨淋閥開啟后,不開啟水泵,而是等待舞臺火災報警系統的溫感、煙感、紅外線感應裝置等返回的信號以及舞臺現場消防人員的報警信號,確認火災后在消防中心手動開啟雨淋加壓泵,這種方式可在火災發生后,最大限度地保護舞臺上人員的生命安全。在管理上,演出時,現場應有專門的消防人員;消防中心的消防控制柜具有手動、自動控制的切換功能,所以以上控制要求能夠得以實現。

4、雨淋系統手動控制閥門的設置位置

  考慮系統可靠程度,雨淋設計了整套手動控制方式,其中包括手動控制閥門。當現場消防人員在現場發現火災后,開啟設在附近的連接傳動管網的手動閥門,可以使傳動管網在閉式噴頭不破碎的情況下完成開啟雨淋報警閥的動作。手動閥門要設置在舞臺附近。本工程將手動閥門放置在側臺的舞臺監控室處。

四、其它問題

1、消防水排水

  根據消防用水量的計算,當最不利處發生火災后,消防用水量可能達到123.5L/s,即每小時445m3,本工程中整個地下室和舞臺下的機械部分空間總面積約2600m2,即消防1小時,地下室將產生平均170mm深的積水。這樣大量的積水如不及時處理,一定會導致水害,于是本工程在舞臺下和升降樂池底部各設計了一個消防專用排水泵井,總排水能力達260m3/h,另外地下室泵房內的排水泵井在積水時能同時工作,設計最大排水能力為67m3/h。

2、消防泵的自動巡檢

  因本工程的具體情況,未設置屋頂水箱和雨淋系統的水泵接合器。當火災發生時,消防主泵是否能正常啟動成為是否能正常完成滅火問題的關鍵。

  本設計中,在泵房內增設了一套消防泵自動巡檢裝置,這種裝置,可以使水泵每日逐個以低于300轉的轉速運轉10分鐘,據考察,這種轉速對管網系統壓力變化產生的影響很小,又能在水泵不能正常運轉時發出報警。使用這種裝置,以確保消防泵平時的維護水平,提高樓宇的防災水平。

  以上是我在北京大學100周年紀念講堂工程消防設計中的一些浮淺體會,目的是與大家共同探討,有不妥之處,敬請批評指正。

1——GB50045-95
2——JGJ57-88
3——GBJ16-87
4——GBJ84-85
5——特大暴雨降雨量范圍是一天內總量>200mm或半天內總量>140mm(1986年版給水排水設計手冊第一冊)。
表一
表二

 

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