防火規(guī)范與奧運場館.ppt

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現(xiàn)行防火規(guī)范與奧運場館的防火設(shè)計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)計防火規(guī)范》、《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》和《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》。而專門用于體育場設(shè)計的防火要求，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)計的要求。,（一）加拿大,加拿大在對體育場館防火設(shè)計中沒有具體的設(shè)計規(guī)范。在北美的防火設(shè)計中都是參照美國的NFPA101LifeSafetyCode（生命安全標(biāo)準(zhǔn)）進行設(shè)計或者是參照ICC（InternationalCodeCouncil）編寫的InternationalBuildingCode（國際建筑規(guī)范）中的有關(guān)防火設(shè)計條款。對一些簡單的建筑，設(shè)計者依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范即可完成相關(guān)的防火設(shè)計，對于復(fù)雜建筑或重點建筑，性能化設(shè)計的方法來進行評價（采用一些計算機軟件），加拿大的設(shè)計理念是以性能設(shè)計為本。,（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)計的。盡管一些特定的運動項目在體育館的建設(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)計上得以自由展現(xiàn)。,,事實上，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。而在美國，法律上允許用性能化設(shè)計去解決條文式規(guī)范無法解決的一些專門問題。亞特蘭大奧運會的體育場館的防火設(shè)計就是通過性能化的方法解決的。,,（三）澳大利亞,進入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)計的方法去實現(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。其中主體育場占地16公頃，地上高度為58米、七層，運動會期間觀眾席為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，該體育中心實現(xiàn)了安全、適用、經(jīng)濟、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)計時，這些條文一般均無法適應(yīng)工程實際的需求。因此也是通過類似性能設(shè)計的辦法，提出綜合性的防火對策來解決問題。,三、奧運場館設(shè)計采用現(xiàn)行防火規(guī)范面臨的問題,我國現(xiàn)行的建筑防火設(shè)計方法及規(guī)范與國外發(fā)達國家有許多共同點，但也有不少相異之處。比如在設(shè)計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，我國奧運場館設(shè)計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年代以前的工程實踐，因此它所表現(xiàn)的只是80年代的設(shè)計水平。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?，F(xiàn)行規(guī)范對體育館如何劃分防火分區(qū)，在事實上并未做具體的規(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)架實行防火保護。現(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，又決定了對其保護的材料必須兼有美觀性和耐久性的特征?，F(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)奧運場館的設(shè)計。,（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)自動報警裝置。但對于體育館而言，消防監(jiān)控的重點和難點在于大空間部分（比賽場地及看臺）的火災(zāi)監(jiān)控。點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)點已被廣泛采用。但是，如果將點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，在奧運場館防火設(shè)計中，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、救護中心等。這些部位的每一處，都應(yīng)有其獨特的防火保護特性，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)計是判定建筑設(shè)計方案好、壞的重要條件之一。,（一）體育場館的設(shè)計應(yīng)引入性能化的思想,國外已開始實行性能化設(shè)計與條文式設(shè)計并行的規(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)計則通過性能化評估計算的方法去解決。無疑奧運體育場館的設(shè)計就屬于現(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算方法，才可以實現(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)計的最終要求為，驗證實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)計火源及火災(zāi)場景，推算避難所需時間和避難容許時間，驗算合理后，完成設(shè)計。,避難安全性能設(shè)計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)費時費力，非人力采用公式驗算所能及。因此許多國家紛紛建立電腦模擬模式，以驗算公式及相關(guān)觀察實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，評估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗證設(shè)計結(jié)果是否可以確保人的生命安全。,,奧運場館體型大、內(nèi)容人多，緊急疏散設(shè)計是個很關(guān)鍵的問題，因此采用計算機模擬設(shè)計是最佳選擇。,,（三）火災(zāi)煙氣蔓延評估與控制系統(tǒng)的設(shè)計,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)計與評估是性能設(shè)計的另一支柱。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)計上提高煙層的流動高度，稀釋煙團的濃度，減低煙流的溫度和阻止煙氣進入特定的區(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（同時考慮風(fēng)機、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。國外在煙氣模擬計算程序開發(fā)方面進展的最快、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^進行計算分析評估，并以此確定防排煙的設(shè)計方案。,,（四）結(jié)構(gòu)防火,奧運場館結(jié)構(gòu)防火的重點是屋蓋承重部分。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),近些年來國外在計算機房、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，以提高早期報警能力。這種探測器對煙霧的靈敏度比普通點型火災(zāi)感煙探測器高出幾百倍，有的甚至可連結(jié)在大型通信交換機柜內(nèi)，測出機柜內(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)品運行在世界各地。對奧運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)計可以精心設(shè)計各種設(shè)施的細節(jié)。在減少原始成本和日常維護費用的簡化設(shè)計中，模擬可以在增加煙氣控制系統(tǒng)可靠性的同時，簡化設(shè)計工作過程。對于奧林匹克體育館，基于性能化的設(shè)計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)。,