防火規(guī)范與奧運(yùn)場館.ppt

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現(xiàn)行防火規(guī)范與奧運(yùn)場館的防火設(shè)計(jì)建筑防火研究所李引擎,,。,體育場館是一種特殊的具有高大內(nèi)敞空間的公共建筑。由于這類建筑要在特定時間段內(nèi)大量聚集幾千以至十萬以上的公眾，所以其消防安全性是建筑設(shè)計(jì)關(guān)注的最重要問題之一。,一、現(xiàn)行國標(biāo)對體育場館的防火要求,我國現(xiàn)行的涉及體育館防火要求的規(guī)范有三本，即《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。而專門用于體育場設(shè)計(jì)的防火要求，在上述國家規(guī)范中尚無體現(xiàn)?，F(xiàn)行國標(biāo)有關(guān)體育館的防火要求包含如下內(nèi)容。,（一）耐火等級,《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)定體育館的耐火等級不應(yīng)低于二級。但其觀眾廳的長度和面積可以根據(jù)需要確定，而不受相應(yīng)級別防火分區(qū)限值的控制。要達(dá)到一、二級的耐火等級，建筑物的有關(guān)構(gòu)件必須滿足下表1所列指標(biāo)的要求。,,,,,,（二）安全疏散1．安全出口的數(shù)量體育館觀眾廳安全出口的數(shù)目不應(yīng)少于兩個，且每個安全出口的平均疏散人數(shù)不宜超過400–700人。2．疏散通道體育館觀眾廳內(nèi)的疏散走道寬度應(yīng)按其通過人數(shù)每100人不小于0.6m計(jì)算，但最小凈寬度不應(yīng)小于1.0m，邊走道不宜小于0.8m。3．疏散寬度指標(biāo)體育館觀眾廳的疏散門以及疏散外門，樓梯和走道各自寬度，均應(yīng)按不小于表2的規(guī)定計(jì)算。,,,4．疏散標(biāo)示,體育館疏散走道和疏散門均宜設(shè)置燈光疏散指示標(biāo)志。,（三）消防車道,超過3000個座位的體育館，宜設(shè)環(huán)形消防車道，這是基于這類建筑體型大，占地面積多，人員密集等因素確定的。,（四）裝修要求,建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范中專用針對體育館建筑提出了具體的裝修材料燃燒性能等級要求。如表3所示。,,,（五）自動滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消防給水,超過3000個座位的體育館、觀眾廳的吊頂上部、貴賓室、器材間、運(yùn)動員休息室等部位應(yīng)設(shè)置閉式自動噴水滅火設(shè)備。超過1200個座位的體育館應(yīng)設(shè)室內(nèi)消防給水。,（六）火災(zāi)自動報(bào)警系統(tǒng),超過3000個座位的體育館觀眾廳、有可燃物的吊頂內(nèi)及其電信設(shè)備室，應(yīng)設(shè)火災(zāi)自動報(bào)警裝置。,二、國外的相關(guān)做法和要求,由于各國的國情不一樣，防火設(shè)計(jì)規(guī)范的表現(xiàn)形式和具體要求也有很大的不同。就目前所掌握的、不全的資料，介紹一下有關(guān)幾個國家在體育館建設(shè)時防火設(shè)計(jì)的要求。,（一）加拿大,加拿大在對體育場館防火設(shè)計(jì)中沒有具體的設(shè)計(jì)規(guī)范。在北美的防火設(shè)計(jì)中都是參照美國的NFPA101LifeSafetyCode（生命安全標(biāo)準(zhǔn)）進(jìn)行設(shè)計(jì)或者是參照ICC（InternationalCodeCouncil）編寫的InternationalBuildingCode（國際建筑規(guī)范）中的有關(guān)防火設(shè)計(jì)條款。對一些簡單的建筑，設(shè)計(jì)者依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范即可完成相關(guān)的防火設(shè)計(jì)，對于復(fù)雜建筑或重點(diǎn)建筑，性能化設(shè)計(jì)的方法來進(jìn)行評價(jià)（采用一些計(jì)算機(jī)軟件），加拿大的設(shè)計(jì)理念是以性能設(shè)計(jì)為本。,（二）美國,美國有兩個主要的建筑規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)組織，它們是制定國際建筑規(guī)范（InternationalBuildingCode）的國際規(guī)范機(jī)構(gòu)（ICC）以及擁有新版“NFPA5000-BuildingCode”的國家防火協(xié)會（NFPA）。另外，NFPA已經(jīng)更新的“生命安全規(guī)范”，含蓋了所有火災(zāi)及生命安全的問題。這兩個建筑法規(guī)組織提供了一般性的對于火災(zāi)及生命安全的要求，這些要求包括結(jié)構(gòu)的抗火性能，建筑面積的限制，消防通道等。防火安全的要求涉及建筑物使用的危險(xiǎn)性、人員安全疏散出口、建筑物內(nèi)的消防設(shè)施、及限制火的內(nèi)部傳播等。,在美國建造了很多的體育館，但是其中只有很少的一些是專門為奧林匹克比賽設(shè)計(jì)的。盡管一些特定的運(yùn)動項(xiàng)目在體育館的建設(shè)上是相類似的，但是顯然奧林匹克體育館有更高的防火和生命安全要求。為了滿足要求，防火和生命安全設(shè)計(jì)必須精心考慮以滿足奧林匹克體育場館的空間性和紀(jì)念性在建筑設(shè)計(jì)上得以自由展現(xiàn)。,,事實(shí)上，美國的現(xiàn)行條文式規(guī)范無法適用體育館，尤其是大型奧林匹克體育館的防火設(shè)計(jì)。而在美國，法律上允許用性能化設(shè)計(jì)去解決條文式規(guī)范無法解決的一些專門問題。亞特蘭大奧運(yùn)會的體育場館的防火設(shè)計(jì)就是通過性能化的方法解決的。,,（三）澳大利亞,進(jìn)入90年代，澳大利亞開始用現(xiàn)代化的概念改革當(dāng)時的建筑規(guī)范。1996年出臺的澳大利亞建筑規(guī)范（BuildingCodeofAustralia）就在傳統(tǒng)的規(guī)范體系中加入性能化設(shè)計(jì)的新思想。形成了條文式規(guī)范與性能化規(guī)定并行的設(shè)計(jì)規(guī)范體系。對體育場館這類大型、特殊的公共建筑，澳大利亞是通過性能設(shè)計(jì)的方法去實(shí)現(xiàn)規(guī)范設(shè)定的基本目標(biāo)。,悉尼2000年奧林匹克的體育場館全部采用了性能化的防火設(shè)計(jì)。其中主體育場占地16公頃，地上高度為58米、七層，運(yùn)動會期間觀眾席為12萬個，結(jié)束后，臨時看臺被撤去，觀眾席減至現(xiàn)在的8萬個。通過性能化的設(shè)計(jì)，該體育中心實(shí)現(xiàn)了安全、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的目標(biāo)。,,（四）日本,日本在體育場館建設(shè)時，規(guī)范中也有一些相應(yīng)的防火要求。但在設(shè)計(jì)時，這些條文一般均無法適應(yīng)工程實(shí)際的需求。因此也是通過類似性能設(shè)計(jì)的辦法，提出綜合性的防火對策來解決問題。,三、奧運(yùn)場館設(shè)計(jì)采用現(xiàn)行防火規(guī)范面臨的問題,我國現(xiàn)行的建筑防火設(shè)計(jì)方法及規(guī)范與國外發(fā)達(dá)國家有許多共同點(diǎn)，但也有不少相異之處。比如在設(shè)計(jì)理念和方法上都有較大的差別。建筑的平面構(gòu)圖和設(shè)備為防止災(zāi)害提供了一個基本條件，但是我國傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念沒有或極少考慮人與這些設(shè)施互動所導(dǎo)致的防災(zāi)效果。國外新的設(shè)計(jì)理念則首先考慮人是否會受益或?qū)崿F(xiàn)這些防災(zāi)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，以及災(zāi)害發(fā)生時，人對各種防災(zāi)設(shè)施的作用、利用的可靠程度。當(dāng)然也要估計(jì)人員錯誤操作行為會對建筑防災(zāi)體系帶來的嚴(yán)重后果。,,我國現(xiàn)行的建筑防火規(guī)范體系是單一的條文式體系。條文式規(guī)范因其自身所固有的滯后性、通用性而常常無法適用新的建筑型式，制約了技術(shù)的發(fā)展。就我國現(xiàn)行防火規(guī)范中針對體育場館的條文而言，我國奧運(yùn)場館設(shè)計(jì)將面臨如下一些具體問題。,（一）規(guī)范要求過于滯后和原則,從總體看，我國現(xiàn)行防火規(guī)范有關(guān)體育館的要求過于原則，線條也太粗。其所依據(jù)的數(shù)據(jù)均出自20世紀(jì)80年代以前的工程實(shí)踐，因此它所表現(xiàn)的只是80年代的設(shè)計(jì)水平。所以說規(guī)范在此方面已大大滯后社會技術(shù)的發(fā)展。,,1．規(guī)范中將體育館定為一、二級建筑，而什么規(guī)模的是一級，什么規(guī)模的是二級卻沒有說明，設(shè)計(jì)中如何掌握？2．規(guī)范只談到體育館的防火規(guī)定，而未涉及體育場的問題。那么體育場設(shè)計(jì)遵循什么？另外現(xiàn)代體育建筑常常采用活動屋頂，可開可閉，此類建筑形式如何定性？3．現(xiàn)行規(guī)范針對80年代中國體育館的建設(shè)的現(xiàn)狀將體育館容納人數(shù)的上限值定為2萬人。而現(xiàn)代奧運(yùn)場館勢必要大大超過此限值，人們將如何處理？4．體育場館所特有的大空間性質(zhì)，決定了防火分區(qū)劃分的困難。現(xiàn)行規(guī)范對體育館如何劃分防火分區(qū)，在事實(shí)上并未做具體的規(guī)定。,（二）結(jié)構(gòu)防火問題,體育館建筑的屋頂承重一般采用鋼網(wǎng)架體系。而從防火角度看，必須考慮對鋼網(wǎng)架實(shí)行防火保護(hù)?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定一級耐火的屋頂承重構(gòu)件的耐火極限為1.5小時，而二級耐火時為0.5小時。這中間的差值是很大的。而如何定性體育館的耐火級別就顯得很重要了。另外，由于體育館屋頂網(wǎng)架的裸露特點(diǎn)，又決定了對其保護(hù)的材料必須兼有美觀性和耐久性的特征。現(xiàn)代體育場館已采用了膜材料作為屋架的覆蓋物，而如何要求膜材料的防火性，目前并無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。,（三）安全疏散問題,現(xiàn)行規(guī)范安全疏散距離和出口的規(guī)定是以3.5分鐘內(nèi)疏散完畢的人群條件確定的。而且所面對的體育館總?cè)菁{人數(shù)不超過2萬人。奧運(yùn)場館的體型、規(guī)模以及內(nèi)含人數(shù)都會比以往的情況有很大的不同。因此現(xiàn)行規(guī)范的安全出口數(shù)量、寬度以及疏散時間指標(biāo)等要求都會不適應(yīng)奧運(yùn)場館的設(shè)計(jì)。,（四）防排煙問題,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，有效地控制煙氣流動和蔓延，對確保人員疏散安全，改善滅火條件是極為重要的。因此在建筑中設(shè)置防排煙系統(tǒng)是必要的。但體育館因其內(nèi)敞空間高大，所以在防排煙設(shè)計(jì)上，與其它標(biāo)準(zhǔn)層高的建筑有很大的不同。大空間的觀眾廳類似一個巨大的貯煙區(qū)，它在火災(zāi)的初期可以容納很多的煙氣而不致影響人們的疏散視線。我國現(xiàn)行規(guī)范對體育館的防排煙問題未做任何的規(guī)定。因此體育場館的防排煙設(shè)計(jì)將面臨全新的問題。,（五）火災(zāi)探測監(jiān)控,規(guī)范規(guī)定超過3000個座位的體育館觀眾廳等部位應(yīng)設(shè)自動報(bào)警裝置。但對于體育館而言，消防監(jiān)控的重點(diǎn)和難點(diǎn)在于大空間部分（比賽場地及看臺）的火災(zāi)監(jiān)控。點(diǎn)型感煙探測器因其適用場所比較廣泛，以及便于安裝、調(diào)試和維修等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛采用。但是，如果將點(diǎn)型感煙探測器安裝在大空間的屋頂下，無論安裝工作還是日后的維修工作，都是很困難的。并且規(guī)范規(guī)定點(diǎn)型感煙探測器的安裝高度不允許超過12米。所以在體育館中究竟采用什么樣的報(bào)警系統(tǒng)，還是一個值得探討的問題。,（六）火災(zāi)自動滅火系統(tǒng),我國現(xiàn)有的自動噴水滅火系統(tǒng)及噴頭，一般工作高度為8m，采用快速響應(yīng)早期擬制噴頭，在倉庫用時的高度為12m。所以對于超過12m以上的大空間體育館尚無法采用固定自動噴水滅火系統(tǒng)。以上分析表明，在奧運(yùn)場館防火設(shè)計(jì)中，會有許多困難，而奧林匹克中心的建筑將會是多用途的，這些設(shè)施包括為運(yùn)動員和旅游者提供的公共交通及住房、訓(xùn)練場地、廣播中心、行政部門、救護(hù)中心等。這些部位的每一處，都應(yīng)有其獨(dú)特的防火保護(hù)特性，而將這些用途集于一體，情況就更為復(fù)雜了。,四、建議和設(shè)想,如果說二十世紀(jì)的建筑設(shè)計(jì)主要競爭于造型和功能要求的話，則二十一世紀(jì)建筑設(shè)計(jì)行業(yè)的核心競爭力將體現(xiàn)在預(yù)防災(zāi)害發(fā)生上。因此包括防火在內(nèi)的防災(zāi)設(shè)計(jì)是判定建筑設(shè)計(jì)方案好、壞的重要條件之一。,（一）體育場館的設(shè)計(jì)應(yīng)引入性能化的思想,國外已開始實(shí)行性能化設(shè)計(jì)與條文式設(shè)計(jì)并行的規(guī)范體系。即常規(guī)的防火問題遵循條文規(guī)范的要求，特殊建筑的防火設(shè)計(jì)則通過性能化評估計(jì)算的方法去解決。無疑奧運(yùn)體育場館的設(shè)計(jì)就屬于現(xiàn)行條文式規(guī)范無法全面涵蓋的特殊類建筑，對其只有采用性能化的評估計(jì)算方法，才可以實(shí)現(xiàn)整體安全的目標(biāo)。,（二）用模擬的方法設(shè)定人員安全疏散的路線和出口,避難安全設(shè)計(jì)的最終要求為，驗(yàn)證實(shí)際所需的避難時間應(yīng)低于避難容許時間。所以避難安全設(shè)計(jì)時，需先分析建筑物特性（樓板面積、走道、步行距離、出口寬度、樓梯寬度、數(shù)量及分布、建筑物高度、排煙設(shè)備等）及人員特性（人數(shù)、步行速度、反應(yīng)能力、分布情形、環(huán)境熟悉度等）等資料后，設(shè)計(jì)火源及火災(zāi)場景，推算避難所需時間和避難容許時間，驗(yàn)算合理后，完成設(shè)計(jì)。,避難安全性能設(shè)計(jì)的主要目的是為確保人命安全，然而人的屬性卻是非常復(fù)雜的，如年齡、身高、體重、反應(yīng)能力、敏捷度、耐心、行動能力等個人的特質(zhì)因人而異，因此對于人口密度高、人數(shù)多的場所，在避難評估時若針對每一個人去評估避難結(jié)果，則相當(dāng)費(fèi)時費(fèi)力，非人力采用公式驗(yàn)算所能及。因此許多國家紛紛建立電腦模擬模式，以驗(yàn)算公式及相關(guān)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，評估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否可以確保人的生命安全。,,奧運(yùn)場館體型大、內(nèi)容人多，緊急疏散設(shè)計(jì)是個很關(guān)鍵的問題，因此采用計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)是最佳選擇。,,（三）火災(zāi)煙氣蔓延評估與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),在濃煙密布的火場中，由于能見度低所引起的人們心理恐慌會加大安全疏散的難度，而煙氣中所包含的煙粒子、刺激物及毒性物質(zhì)可以快速地窒息人的生命。因此防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評估是性能設(shè)計(jì)的另一支柱。對煙氣蔓延過程評估時，常常綜合考慮煙氣固有的浮力特性、體積變化、夾帶作用及天花板噴流等效應(yīng)。對煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計(jì)上提高煙層的流動高度，稀釋煙團(tuán)的濃度，減低煙流的溫度和阻止煙氣進(jìn)入特定的區(qū)域空間。煙氣模擬要設(shè)定火源模式，即考慮燃燒的狀態(tài)與火勢的發(fā)展、質(zhì)量容積的流速等，繼爾要估算煙流量值、溫度值、煙層沉降速度等，接下來要確定排煙系統(tǒng)的工作時機(jī)（同時考慮風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口、閥門等），以及綜合考慮自動滅火系統(tǒng)開始工作后對煙氣過程的影響等。國外在煙氣模擬計(jì)算程序開發(fā)方面進(jìn)展的最快、最成熟。一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。,體育場館的獨(dú)特空間構(gòu)成，決定了火災(zāi)煙氣蔓延評估的必要性。因此建議選用適當(dāng)?shù)某墒斓臒煔饽M程序?qū)Σ煌膱鲳^進(jìn)行計(jì)算分析評估，并以此確定防排煙的設(shè)計(jì)方案。,,（四）結(jié)構(gòu)防火,奧運(yùn)場館結(jié)構(gòu)防火的重點(diǎn)是屋蓋承重部分。就目前的技術(shù)水平而言，建議：1．采用耐高溫的鋼材制作承重網(wǎng)架，這樣可以適當(dāng)?shù)靥岣呔W(wǎng)架的耐火時間。2．采用耐火極限值較高的薄型防火涂料施涂于網(wǎng)架之上，這樣可以保持網(wǎng)架外形的美觀和減輕網(wǎng)架的自重。3．宜采用薄膜材料覆蓋屋架。膜材料自重輕，有利于網(wǎng)架的耐火時間。并且損壞后產(chǎn)生的次生危害也較其它材料低。,（五）采用火災(zāi)早期探測技術(shù),近些年來國外在計(jì)算機(jī)房、通訊設(shè)施和大空間等場所廣泛地采用一種高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測器，以提高早期報(bào)警能力。這種探測器對煙霧的靈敏度比普通點(diǎn)型火災(zāi)感煙探測器高出幾百倍，有的甚至可連結(jié)在大型通信交換機(jī)柜內(nèi)，測出機(jī)柜內(nèi)是否有過熱的器件。這種探測器在澳大利亞、美國和日本等國稱VESDA（VeryEarlySmokeDetectionApparatus），在歐洲又稱HSASD（HighSensitivityAspiratingSmokeDetector）。目前國外已有數(shù)個廠家生產(chǎn)十多種不同規(guī)格的此類產(chǎn)品，并有數(shù)萬套這種產(chǎn)品運(yùn)行在世界各地。對奧運(yùn)場館這類大空間建筑建議采用吸氣式與紅外光束感煙探測器相結(jié)合的探測方法。這種方案綜合考慮了早期探測和館內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)空氣流動影響等因素。,（六）自動滅火裝置,由于現(xiàn)有的固定自動噴水系統(tǒng)不適用于過高的空間，所以在奧運(yùn)場館中只應(yīng)對那些高度小于8m的空間和屋蓋吊頂內(nèi)空間加設(shè)固定水噴淋系統(tǒng)。而對觀眾大廳，建議采用智能遙控的遠(yuǎn)距離噴射的固定水炮系統(tǒng)。國外近年在體育場館防火設(shè)計(jì)中獲得的最新結(jié)果表明：通過使用自動噴淋系統(tǒng)可能可以降低或者取消結(jié)構(gòu)的耐火等級要求。這種做法可以通過性能化分析和系統(tǒng)可靠性來證明。具體分析包括判斷預(yù)期發(fā)生暴露在火災(zāi)中的結(jié)構(gòu)的火災(zāi)模型，改進(jìn)噴淋設(shè)施提高工作速度，以及增大噴淋頭密度提高火災(zāi)控制能力等。,,通過火災(zāi)模型的分析，安全疏散距離可能被增加，總的疏散寬度可能被減少。這種分析可以在可靠的火災(zāi)假定情況下，顯示出實(shí)際有效的安全出口數(shù)量。通過對煙氣層的控制或者其他積極的防火安全系統(tǒng)，疏散允許時間可以增加。通過模擬正常的空氣流動模式和火災(zāi)影響下的變化，煙氣控制設(shè)計(jì)可以精心設(shè)計(jì)各種設(shè)施的細(xì)節(jié)。在減少原始成本和日常維護(hù)費(fèi)用的簡化設(shè)計(jì)中，模擬可以在增加煙氣控制系統(tǒng)可靠性的同時，簡化設(shè)計(jì)工作過程。對于奧林匹克體育館，基于性能化的設(shè)計(jì)是解決所有問題的最好方法，并且具有世界級防火安全的水準(zhǔn)。,