北京大學(xué)100周年紀(jì)念講堂消防給水設(shè)計(jì)

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摘要：本文介紹了北京大學(xué)100周年紀(jì)念講堂工程中消防設(shè)計(jì)的有關(guān)問題，提出了做法。

　　一、工程概況

　　北京大學(xué)100周年紀(jì)念講堂座落于北京大學(xué)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(xué)為紀(jì)念100周年校慶投資建造的一座現(xiàn)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(jié)目的演出場所，講堂內(nèi)設(shè)有舞臺、側(cè)臺，容納2300余座位的觀眾廳、紀(jì)念大廳、觀眾休息廳、貴賓接待廳、能承接小規(guī)模國際學(xué)術(shù)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(xué)四食堂廚房（約900平米），眾多的使用功能，使整個(gè)建筑成為一座大型綜合性劇院建筑。

　　講堂的主舞臺設(shè)計(jì)為升降式舞臺，進(jìn)深約21米，面積約580平米，臺上總共設(shè)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(shè)有兩層馬道。樂池為升降式樂池，觀眾廳內(nèi)有兩層樓座。

　　本設(shè)計(jì)完成于1997年10月。在進(jìn)行本工程設(shè)計(jì)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(jìn)行了參觀考察，在此將本次設(shè)計(jì)的消防部分設(shè)計(jì)思路及方法單獨(dú)提出來，與大家共同探討。

　　二、消防滅火系統(tǒng)的設(shè)置

　　在本工程中，建筑物內(nèi)的消防滅火系統(tǒng)設(shè)置如下：

　　由于《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》適用范圍中明確提出不適用于劇場的設(shè)計(jì)，而《劇場建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》對消防部分提出的要求又較少，所以整個(gè)消防部分的設(shè)計(jì)并沒有明確的規(guī)范條文可以依據(jù)。本工程各部位危險(xiǎn)等級的確定、滅火設(shè)施的設(shè)置等，設(shè)計(jì)中消火栓系統(tǒng)依據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》而噴灑系統(tǒng)、雨淋和水幕系統(tǒng)按照《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　1、消防用水量的確定

　　下表是建筑物內(nèi)發(fā)生消防時(shí)，用水滅火的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)用水量。

　　考慮舞臺經(jīng)常堆放各種道具、幕布等，所以雨淋系統(tǒng)噴水強(qiáng)度按嚴(yán)重危險(xiǎn)級儲存建筑物設(shè)計(jì)。

　　考慮建筑物內(nèi)消防按一處起火設(shè)計(jì)，經(jīng)過分析后認(rèn)為，消防用水的最不利情況是舞臺起火。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，消火栓系統(tǒng)、水幕和雨淋系統(tǒng)同時(shí)投入工作。這種情況的小時(shí)用水量是以上三種系統(tǒng)用水量的疊加，即123.5L/s.

　　2、消防貯水池，消防水箱及水泵接合器的設(shè)置

　　①、消防貯水池中各消防系統(tǒng)的貯水時(shí)間滅火系統(tǒng)名稱 貯水時(shí)間（小時(shí)）室內(nèi)消火栓雨淋系統(tǒng)、水幕系統(tǒng)、 水池中雨淋系統(tǒng)的貯水時(shí)間在《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中并沒有明確的詞句提出，據(jù)考察已有的劇場類建筑物中，由于規(guī)模、建設(shè)時(shí)間等原因，按1小時(shí)貯水的并不多見。經(jīng)分析研究后，本工程雨淋系統(tǒng)的貯水時(shí)間依然參照濕式自動噴水滅火系統(tǒng)按1小時(shí)存貯，即存貯水量351m³.

　　現(xiàn)在，《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》修編的報(bào)批稿中，雨淋系統(tǒng)貯水時(shí)間已明確規(guī)定為60分鐘，不久這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)貯水時(shí)間可能可以找到明確依據(jù)。但就本工程而言，主舞臺和側(cè)臺總面積約850m2，高度20余米，考慮舞臺上可燃物性質(zhì)，起火可能性雖大但火災(zāi)持續(xù)時(shí)間不長，況且設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度早已超過特大暴雨5的強(qiáng)度。雖然沒有任何試驗(yàn)依據(jù)，觀點(diǎn)不具備足夠的說服力，但筆者還是認(rèn)為，為劇場舞臺設(shè)計(jì)的雨淋系統(tǒng)按作用時(shí)間1小時(shí)設(shè)計(jì)偏大。帶來的問題是水池的容積要增大，消防時(shí)建筑內(nèi)的水患更嚴(yán)重。

　　②、消防水箱

　　由于本樓舞臺和觀眾廳的屋面結(jié)構(gòu)采用鋼網(wǎng)架，不易支撐高位水箱，所以在設(shè)計(jì)過程中征得北京市消防局認(rèn)可，未設(shè)屋頂水箱，消防系統(tǒng)除水幕外，其余系統(tǒng)在地下室水泵房均設(shè)置了穩(wěn)壓泵維持壓力。

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　　本工程為消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置了墻壁式消防水泵接合器。雨淋系統(tǒng)由于用水量太大，室外管網(wǎng)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(rèn)可后，未設(shè)置雨淋系統(tǒng)的消防水泵接合器。

　　三、舞臺部分的消防設(shè)計(jì)

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

　　1、水幕系統(tǒng)的自動控制

　　水幕系統(tǒng)設(shè)置在舞臺口的鋼制防火幕旁，作用是火災(zāi)時(shí)為防火幕降溫。所以本工程中水幕系統(tǒng)的自動控制設(shè)計(jì)為與防火幕連鎖。經(jīng)分析，火災(zāi)時(shí)防火幕的工作過程分為兩個(gè)階段，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，防火幕首先下落到其全部行程的一半，此時(shí)作用一是隔煙，二是供人員逃生，經(jīng)一定延時(shí)后，防火幕完全下落，此時(shí)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(tǒng)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(tǒng)未設(shè)計(jì)穩(wěn)壓泵和空氣壓縮機(jī)，管道內(nèi)平時(shí)無水。

　　2、舞臺上雨淋作用區(qū)域的劃分

　　本工程在主臺、側(cè)臺上設(shè)置了雨淋系統(tǒng)，主臺面積約580m²，側(cè)臺面積約270m²，于是在主臺上分作兩個(gè)分區(qū)，側(cè)臺作一個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)均不超過300m².

　　3、雨淋系統(tǒng)自動控制

　　本工程雨淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)了內(nèi)充壓縮空氣的傳動管網(wǎng)，傳動管網(wǎng)上采用普通閉式噴頭。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度升高，閉式噴頭破碎后造成傳動管網(wǎng)泄壓，空壓機(jī)工作。當(dāng)管網(wǎng)壓力持續(xù)下降到一定數(shù)值時(shí)，雨淋閥開啟。此時(shí)如果自動啟動雨淋加壓泵，舞臺起火的分區(qū)將噴水。有資料顯示，國內(nèi)外設(shè)計(jì)開式系統(tǒng)的舞臺，發(fā)生火災(zāi)后造成人員傷害的主要原因并非火災(zāi)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(shí)，雨淋閥開啟后，閥前壓力下降，穩(wěn)壓泵啟動管網(wǎng)壓力仍持續(xù)下降至一定數(shù)值后，自動啟動雨淋加壓泵向舞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(shí)，雨淋閥開啟后，閥前壓力下降，穩(wěn)壓泵啟動管網(wǎng)壓力仍持續(xù)下降至一定數(shù)值后，自動啟動雨淋加壓泵向舞臺噴水；有演出時(shí)，雨淋閥開啟后，不開啟水泵，而是等待舞臺火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的溫感、煙感、紅外線感應(yīng)裝置等返回的信號以及舞臺現(xiàn)場消防人員的報(bào)警信號，確認(rèn)火災(zāi)后在消防中心手動開啟雨淋加壓泵，這種方式可在火災(zāi)發(fā)生后，最大限度地保護(hù)舞臺上人員的生命安全。在管理上，演出時(shí)，現(xiàn)場應(yīng)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(shí)現(xiàn)。

　　4、雨淋系統(tǒng)手動控制閥門的設(shè)置位置考慮系統(tǒng)可靠程度，雨淋設(shè)計(jì)了整套手動控制方式，其中包括手動控制閥門。當(dāng)現(xiàn)場消防人員在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)火災(zāi)后，開啟設(shè)在附近的連接傳動管網(wǎng)的手動閥門，可以使傳動管網(wǎng)在閉式噴頭不破碎的情況下完成開啟雨淋報(bào)警閥的動作。手動閥門要設(shè)置在舞臺附近。本工程將手動閥門放置在側(cè)臺的舞臺監(jiān)控室處。

　　四、其它問題

　　1、消防水排水根據(jù)消防用水量的計(jì)算，當(dāng)最不利處發(fā)生火災(zāi)后，消防用水量可能達(dá)到123.5L/s，即每小時(shí)445m³，本工程中整個(gè)地下室和舞臺下的機(jī)械部分空間總面積約2600m²，即消防1小時(shí)，地下室將產(chǎn)生平均170mm深的積水。這樣大量的積水如不及時(shí)處理，一定會導(dǎo)致水害，于是本工程在舞臺下和升降樂池底部各設(shè)計(jì)了一個(gè)消防專用排水泵井，總排水能力達(dá)260m³/h，另外地下室泵房內(nèi)的排水泵井在積水時(shí)能同時(shí)工作，設(shè)計(jì)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(shè)置屋頂水箱和雨淋系統(tǒng)的水泵接合器。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，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(guān)鍵。

　　本設(shè)計(jì)中，在泵房內(nèi)增設(shè)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(gè)以低于300轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘，據(jù)考察，這種轉(zhuǎn)速對管網(wǎng)系統(tǒng)壓力變化產(chǎn)生的影響很小，又能在水泵不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出報(bào)警。使用這種裝置，以確保消防泵平時(shí)的維護(hù)水平，提高樓宇的防災(zāi)水平。

　　以上是我在北京大學(xué)100周年紀(jì)念講堂工程消防設(shè)計(jì)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(nèi)總量>200mm或半天內(nèi)總量>140mm（1986年版給水排水設(shè)計(jì)手冊第一冊）。