大空間建筑消防設計

摘 要:大空間建筑消防設計時伴隨著大批大空間建筑的出現而出現的一個新的消防安全設計問題，本文從消防安全性嫩設計的角度，結合國內外先進的消防安全實例，對大空間建筑消防設計進行探討。

關鍵詞:大空間建筑 消防安全 消防設計

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0057-02

伴隨著我國經濟的快速發展，大批的大空間建筑相繼在全國各地出現。對于大空間建筑，如:體育館、大會堂、候機廳、展覽館等，這些樓層較高，建筑面積很大，空間在內部不能分隔，與現行的防火規范相矛盾，但是這些建筑較為特殊的使用要求又不能改變，且存在較為高的火災危險等級，特別是現代新型的大型空間建筑，在建筑方案上要求結構形式和造型等方面對傳統的結構形式進行創新，這就使得這些建筑的火災風險性進一步增大，傳統的防火設計方法已不能滿足這些要求，這就要求設計者借鑒國外先進的產品和技術，在我國現行規范的基礎上，制定出專門針對大空間建筑的設計方案，確保大空間建筑的使用安全。

1 消防性能化設計

消防性能化設計指的是針對某一特定的建筑在進行綜合的防火能力評估基礎上，制定出專門的與該建筑相適應的防火安全方案。消防性能化設計主要包括:確定消防安全的目標、建立量化的性能要求標準、分析建筑物內部情況消防情況、制定消防性能設計標準、設計火災或建立火災場景、選擇工程分析計算工具和方法、對制定的設計方案進行安全可靠性評估、編寫設計報告等步驟。在消防設計的過程中，特別需要對大空間建筑可能發生的火災進行模擬和量化分析，針對較為典型的火災場景和煙氣蔓延進行計算。因此，消防性能化設計需要計算的工程量和基礎模型一般來說比較大。

在消防性能化設計的過程中，特別應該把水滅火系統和其他的滅火系統及建筑消防系統聯系起來綜合考慮。水滅火系統要求能夠快速滅火，控制火勢的蔓延，減少煙氣的擴散對人員疏散的影響，為人員疏散提供足夠的時間保證。

從20世紀80年代開始，歐美的發達國家就開始開展消防性能化設計方面的研究工作，至今取得了較為大的發展，許多成果應用到了的消防性能化設計過程中。在我國，伴隨著人們對建筑消防的重視，新型的防火建筑材料、消防設備和消防系統也在為我國的消防安全設計提供新的思路。國內的一些大空間建筑，消防設計部分一般是經由省級以上的公安消防機構組織專家先對建筑進行論證和研討，達成共識后，確定出建筑的具體消防安全設計方案，盡管我國消防性能化設計仍處于準備和探索階段，但專家的討論和論證過程為我國消防安全設計的發展貢獻頗大。

2 大空間建筑的特點

大空間建筑是伴隨著新型建筑技術和新型建筑材料的迅速而逐漸興起的，大空間建筑有薄殼結構、網架結構、懸索結構等結構形式，大空間建筑功能形式多樣，造型各異，差別很大，但是也有共同的特點，一般來說，大空間建筑的定義是:工業與民用建筑的內部凈空高度超過8m，倉庫建筑的內部凈空高度搞過12m，建筑面積超過4000m2。

大空間建筑普遍的層數較小，但是體量很大，不管是超市、商城和娛樂場所，一般來說這些大空間建筑占地面積上萬平方米，有的大空間建筑的占地面積達到了四五萬平方米。大空間建筑的設計功能復雜，人員疏散路線曲折，大型室內商業街、賣場等更多的在建筑設計中主要突出其商業的功能，希望顧客能夠在建筑內部多停留，安全出口的設計處于次要位置。還有就是大空間建筑的建筑材料大量采用輕型鋼結構，內部可燃物品較多，這將增加為大空間建筑發生火災的危險性。總體來說，大空間建筑是人流密集的消防安全重點保護單位，大空間建筑的上述特點為其消防安全設計提出了許多難題。

3 大空間建筑消防的設計

大空間建筑由于其一般采用大跨度柱網的無柱空間結構形式，內部空間很大，空間分隔較為復雜，上下層的防火分區錯位，大空間建筑的消火栓無法靠墻或靠柱布置，消火栓會上下對不齊，造成消防管道和消防支管偏多等。因此按照性能化設計的思想，筆者總結國內近年來的大空間建筑消防設計方案和國外的大空間建筑消防設計資料，對大空間建筑消防安全設計，在采用傳統規范要求的閉式噴水滅火系統、消火栓系統的基礎上，還應在大空間建筑內部設計自動水槍裝置、應用自動消防水炮系統等。

3.1 自動水槍裝置

根據資料顯示，自動水槍裝置在大空間建筑消防安全設計中有著很重要的作用，在國外的使用效果很好。如日本千葉市體育館就使用了該裝置。

該體育館是一個高18m，長90m，寬56m的大空間結構，它的消防滅火系統采用的是掃描式火災探測器和自動水槍裝置。其掃描式火災探測器與傳統的火災感應器不同，在發生火災時，即使是沒有出現熱氣流和濃煙，掃描式探測器也可以探測掃描到，它是通過掃描接收火災的放射能來探測火災，并給出火災定位，十分接近人的目測效果。其使用的自動水槍裝置分為兩種噴口，分別為遠程用空氣加壓式噴口和近程式噴霧式噴口，兩種噴口可以根據實際情況進行選擇切換，達到有效防治火災，保護體育館消防安全的目的。

自動噴水槍的最大噴射水平距離是80m，有效的噴水強度為4.82L/(min·m2)，其遠程氣壓式噴口和一般的噴口相比，可以以較低的水壓實現大面積的噴水和遠程噴水的效果，噴出的水在空中形成水幕落下，不易形成噴淋障礙，對體育館的消防安全有較高的保證。

該體育館在比賽場內部布置了一個自動噴水槍裝置和兩部掃描式火災探測器，自動噴水槍裝置包括設在泵室的加壓供水裝置和空氣壓縮裝置，為噴水槍提供足夠的氣壓和水。此外，在消防控制室內設有系統監測控制臺和噴槍操作臺，通過兩臺監視器，設在比賽場內部的掃描式火災探測器將信號傳遞到系統監測控制臺，能夠及時發現火災隱患，當確定火災位置后，控制系統會將噴水樁朝向火災位置，確定噴水射程，操作人員啟動加壓送水設備進行噴水滅火。這種自動水槍裝置造型美觀，可完全埋入墻內，與周圍墻壁顏色和材質相同，保證室內設計的整體美觀和諧，這種裝置尚未在國內使用。

3.2 自動消防水炮系統

大空間建筑經常比較美觀的網架結構和玻璃幕頂，尤其是在高度超過13米的大空間建筑中，這些結構使用較為頻繁，雖然說傳統的閉式噴水滅火系統能夠起到保護鋼結構屋架的作用，但是在實際的應用當中，尤其是在不規則的屋頂應用過程中，存在著較大的困難。

在發達國家的體育館、機場中，常常采用自動消防水炮系統，這種系統最早時候常常用于大型油庫和碼頭，近年來也開始逐漸應用到大空間建筑的室內消防中。國外的消防水炮系統研制和應用已經較為普及，技術比較成熟，但是其價格昂貴，不適合我國國情，我國在近年來已經開始對消防水炮系統進行攻關，降低了造價，研制成功了適合我國國情的自動消防水炮系統。

自動消防水炮系統在遙感、自控、自鎖、對準著火點自動噴水滅火的同時，可以和火災探測系統共同昨天，利用雙波段圖像火災自動探測與空間定位補救技術及光截面圖像感煙火災探測技術，解決了大空間火災報警，控制距離遠，保護面積大的難題，其反應速度快、可靠性高，可以遠程定點撲滅早期的火災隱患。

自動消防水炮系統分為自動和手動兩種，由控制器和電動消防炮組成，控制器部分包括定位器、解碼器、控制主機和控制盤。自動啟動方式為:控制主機在接到火災探測器探測報警并進行圖像顯示后，通過聯動控制器聯動，掃描確定著火點坐標，驅動消防水炮對準著火點，并啟動消防水泵，通過壓力繼電器設定的水壓值自動開啟消防電磁閥噴水滅火。當火災探測器結束警報時或設定時間內，聯動控制器關閉水泵及電動碟閥。手動啟動方式為:值班人員在現場發現著火點，按下手動報警按鈕，通知值班室;或在控制室通過監測系統發現著火點，操作控制盤使消防水炮對準著火點，按動面板按鈕直接啟動水泵及電動碟閥，使之噴水滅火。

自動消防水炮系統在大空間建筑室內消防設計中使用，盡管一次性投資大，但是它解決了傳統的消防滅火器具不能解決的問題，它滅火迅速可靠、線路簡單，可根據室內裝修設計合理布局，不影響空間結構的整體使用功能，是一種較為理想的大空間滅火設備。

4 結語

大空間消防安全設計是一門綜合性的科學，要求結構、建筑、電工、空調、給排水等各專業共同協作，采取安全措施，且直接參與滅火的是各種自動的消防安全滅火設備。根據我國的國情和經濟發展情況，目前在大空間建筑的消防安全設計和消防安全產品開發上，與發達國家相比，還有一定的差距。這就要求我們的消防安全設計人員學習國外先進技術經驗，開發適合我國國情的消防安全產品和技術。在消防設計的過程中，應該首先保護人員的安全，同時考慮如何最大限度的避免火災的發生和損失，防止火災大面積蔓延，保護人民生命財產免受火災的侵害。

參考文獻

[1] 霍然，袁宏永.性能化建筑防火分析與設計[M].安徽科學技術出版社，2003.

[2] 丁尚林．建筑消防技術規范[M].北京:化學工業出版社，2006.

[3]Hinkley.P.L．rates of production of Hot Gases in roof Venting Experiments[J].Fire Safety Journal.