體育館火災煙氣控制研究與討論

◇徐州經濟技術開發區消防救援大隊 王 亮

隨著近年來經濟的快速發展和人們對體育活動需求的增多，體育館建筑外觀設計和功能越來越復雜。體育館建筑空間規模巨大，不宜進行防火分隔，普通的火災探測器無法及時有效探測到火災且體育館內人員眾多，疏散極為困難，一旦發生火災，后果將難以預料。本文研究體育館火災煙氣控制方法對控制火勢大小非常必要，能有效降低事故后果。

1 前言

體育館作為開展體育活動和舉行大型娛樂節目的重要載體，近年來發展尤為迅速。體育館建筑一般都跨度比較大，比賽場地上方空間巨大，觀眾人數很多。體育館建設為了滿足越來越多人對觀賞體育活動和娛樂活動的需求，其規模日趨增大，功能趨于多元化、復雜化。比如國家體育館于2005年5月28日正式開工，并在2007年11月底竣工驗收。國家體育館總占地6.87公頃，它的總建筑面積為8.09萬平方米，可容得下1.8萬人同時參觀體育活動。作為現代生活中的重要的大型公共使用建筑，體育館建筑是大量人員同時積聚且同時分散離開的的人員密集場所，一旦發生火災事故，保證可靠的人員疏散時間非常必要，這可以通過控制火災發展速度及煙氣擴散情況來保障。

2 體育館火災風險特點

體育館建筑在發生火災的情況下，人員的生命健康和場館設施極易受到重大的危害。很多體育館為了營造視覺感，會使用鋼結構搭建，火災發展過程中產生的大量高溫煙氣，對場館內鋼結構的穩定性構成潛在威脅。發生火災時，建筑結構由于承受高溫煙氣的影響，可能會發生失穩、坍塌，鋼結構或者水泥混凝土從高空墜落。由于體育館人員眾多，危險信號導致館內人員心情慌亂，慌不擇路或者不再注重其他人的生命安全，亂擠亂推，甚至發生踩踏現象。人群騷亂導致的傷亡和火災導致的建筑結構、內部物品被毀是體育館類建筑最容易出現的災害情況[1]。因此，了解煙氣的產生、發展和運動規律，開展對大空間建筑，尤其是人員密集性場所如體育館類建筑火災的研究，將有利于制定可靠的火災撲救預案，減少火災損失，保證人身健康安全，有助于火災應對能力和防控策略的提高。

3 體育館火災煙氣控制研究

體育館建筑面積大，建筑體量巨大，如何有效控制煙氣流動、及時排出煙氣是體育館建筑火災控制的重要方式。在大空間建筑中所采用的控制煙氣蔓延的有效方法主要有擋煙和排煙兩種。擋煙是為了控制煙氣，主要是運用一些物體或者火災中耐火性能良好的特殊建筑材料分隔開煙氣，禁止煙氣肆意流動。常用的方法有設置自動擋煙垂壁、加壓送風等。排煙主要是運用一些有效的機械設備排出煙氣。排煙方式分為機械排煙和自然排煙。體育館建筑由于建筑高度大，主要運用的排煙方式為自然排煙。

表1 體育館工程實例[3]

經過多年國內外專家的研究，研究表明：高度超過12 m的大空間建筑，自然排煙是理想有效的排煙方式[2]。高大空間由于體積容量大，建筑比較高大，機械排煙效果并不理想。自然排煙分為高側窗排煙和頂窗排煙。為對比兩種排煙形式對火災煙氣的影響，筆者做了FDS模擬實驗，實驗表明：整體看頂窗排煙效果要優于高側窗排煙，但是考慮到頂窗排煙時煙氣層高度處于10 m下的時間較高側窗排煙時間長，10分鐘前頂窗排煙的不穩定性較強。兩者共同點在于，補風口面積越大，排煙越好。頂窗排煙的情況下，煙氣層高度發生驟降的幅度要比高側窗排煙要劇烈。這是由于排煙窗設置的不同，導致了煙氣能夠流動到屋頂最高處的煙氣量不同。高側窗排煙的情況下，一部分煙氣能夠通過開口排出室外，設置在館中心的探測器探測到的煙氣量要比頂窗排煙探測到的少，所以高側窗排煙的情況下煙氣層高度不會發生猛烈的驟降。綜合考慮安全性和經濟性之后，自然排煙情況下的高側窗排煙效果較好，且設置合理時能滿足體育館安全防煙等因素的要素。

經研究表明，環境溫度在火災初期對鋼結構升溫有著較為明顯的影響，但是隨著火災時間的增長，環境溫度因素對鋼結構升溫起到的作用越來越微小，兩種環境溫度下的鋼結構溫升逐漸重合。在體育場館較高位置處必須控制可燃物的數量，降低起火可能性。

4 結語

體育館作為開展體育活動和舉行大型娛樂節目的重要載體，具有建筑跨度大，觀眾人數多，上方蓄煙空間大且由鋼結構組成的特點。研究體育館鋼結構升溫影響因素、體育館內部火災時煙氣的流動和排煙效果，對做好體育館火災安全應急十分必要。加大對體育館鋼結構升溫、火災發展、煙氣流動和控制產生影響因素的研究，進一步研究外界因素的影響效果，對今后體育館安全及大空間消防安全有著重要意義。