中國(guó)建筑西北設(shè)計(jì)研究院　 王研
地址：西安市西七路291號(hào)　　 郵編：710003
電話：029-7258675

　　提要：本文討論了超大空間建筑的消防設(shè)計(jì)，并對(duì)三種消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：超大空間建筑 消火栓系統(tǒng) 自噴系統(tǒng) 水炮系統(tǒng) 特級(jí)防火卷簾

　　西安商貿(mào)中心展銷大廈位于南郊電視塔東側(cè)，建筑面積4.7萬(wàn)m²，地下一層，地上三層，主展廳（中廳）建筑面積4700m²，為無(wú)柱通高27m，跨度為78.3m，屋面為鋼管結(jié)構(gòu)空間桁架，是典型的超大空間民用建筑，也是西安的標(biāo)志性建筑。
　　對(duì)于這樣的大空間民用公共建筑，在建筑方案設(shè)計(jì)階段，由于主展廳為單層，圍繞主展廳的周邊為三層，根據(jù)《建規(guī)》總則的規(guī)定，建筑高度超過(guò)24m的單層公共建筑屬《建規(guī)》設(shè)計(jì)范疇。但消防部門持不同意見(jiàn)，堅(jiān)持按《高規(guī)》執(zhí)行。這樣，給設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多制約，尤其在防火分區(qū)上，后經(jīng)與消防部門多次磋商，并召開(kāi)了專家論證，最后得出如下結(jié)論，兩翼側(cè)廳最高處降至23.71m，主展廳最高處27.0m，并增設(shè)水量大、射程遠(yuǎn)的消防水炮給水系統(tǒng)。
　　由于該建筑特有的超高，超寬的內(nèi)部空間條件所限，在室內(nèi)消防設(shè)計(jì)時(shí)帶來(lái)了一定的困難，由于四周外墻均為玻璃幕墻，而室內(nèi)多為大空間或簡(jiǎn)易隔墻，布置消火栓十分棘手，局部地方難以保證兩股水柱的要求。關(guān)于自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，由于每層的建筑面積較大，若采取一個(gè)系統(tǒng)，管網(wǎng)過(guò)大，管路過(guò)長(zhǎng)，使整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度及安全度有所下降。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將建筑物從中間一分為二，分成左、右兩個(gè)區(qū)，使系統(tǒng)縮小了一倍，也便于消防中心的運(yùn)行管理。水炮消防給水系統(tǒng)設(shè)置在1號(hào)主展廳，主要是解決消火栓系統(tǒng)保護(hù)不到的地方，以及無(wú)法設(shè)置自噴系統(tǒng)的場(chǎng)合，是消火栓和自噴系統(tǒng)的延伸和補(bǔ)充。以下是筆者就三種消防給水系統(tǒng)在超大空間的民用建筑中的一些設(shè)計(jì)體會(huì)，有不妥之處，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)同仁給予指正。

1.消火栓給水系統(tǒng)

　　由于該系統(tǒng)是最常見(jiàn)的亦是最基本的消防給水形式，是設(shè)計(jì)中首要考慮的，本次設(shè)計(jì)與以往設(shè)計(jì)的相同點(diǎn)是：室內(nèi)管網(wǎng)橫向、豎向連成環(huán)狀，并設(shè)有兩臺(tái)專用水泵及兩組水泵結(jié)合器向室內(nèi)環(huán)狀供水，水泵的啟動(dòng)可通過(guò)消火栓處的遙控按鈕，消防中心控制或泵房的手動(dòng)控制。本次設(shè)計(jì)與以往民用建筑消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)所不同之處大體有三個(gè)方面（1）系統(tǒng)可算準(zhǔn)常高壓給水系統(tǒng)，由于建筑物屋面為造型別致的弧形金屬屋面，不可能設(shè)置傳統(tǒng)形式的高位水箱，但又必須保證初期10min消防水量，這也是《建規(guī)》中明確指出的，為此，在地下室消防泵房設(shè)三組氣壓罐，每個(gè)氣壓罐的規(guī)格為：2200×3500（φ×H）。三組氣壓罐貯存火災(zāi)初期10min的消防量，總共為12m³，并設(shè)有兩臺(tái)穩(wěn)壓泵以維持整個(gè)管網(wǎng)平時(shí)所需的壓力，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，打開(kāi)消火栓滅火，系統(tǒng)壓力會(huì)迅速下降，當(dāng)壓降超出穩(wěn)壓裝置控制范圍時(shí)，氣壓罐可及時(shí)提供滿足壓力的供消火栓初期用水，并可自動(dòng)開(kāi)啟消火栓系統(tǒng)主泵滅火。缺點(diǎn)是，由于穩(wěn)壓設(shè)備設(shè)置于地下室，管網(wǎng)系統(tǒng)平時(shí)維持較高的壓力，考慮到建筑物本身不及30m高，管道系統(tǒng)不至于承受過(guò)高的壓力，但對(duì)于高層建筑，應(yīng)合理使用此種系統(tǒng)形式。（2）充實(shí)水柱長(zhǎng)度，《建規(guī)》中規(guī)定，一般民用建筑的充實(shí)水柱為10m，對(duì)于高層工業(yè)建筑的充實(shí)水柱應(yīng)保證13m，考慮到本建筑的特點(diǎn)，且最高點(diǎn)已超過(guò)24m，為了更加有效地發(fā)揮消火栓的作用，本次設(shè)計(jì)將消火栓充實(shí)水柱定為13m。（3）消火栓箱的形式。平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)常見(jiàn)的為箱式和柜式，可明裝或嵌墻暗裝，可是這次設(shè)計(jì)中，建筑物內(nèi)空間大，墻體少，尋找安裝消火栓的位置十分困難。最后決定靠柱設(shè)置柜式消火栓，為了美觀并使柜式消火栓安裝牢固，我們?cè)O(shè)計(jì)一種特殊柜式，將消防立管藏于柜中，這樣既達(dá)到美觀的目的，又可使柜式消火栓依靠立管而安裝牢固。

2.自動(dòng)噴水系統(tǒng)

　　如前所述，該建筑為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)為165m，寬為81m，如是設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)，是必造成管路過(guò)長(zhǎng)，水頭損失過(guò)大，水流指示器的靈敏度下降等諸多不利因素，為此，我們將建筑物從中軸線一分為二，左、右兩個(gè)區(qū)基本上為不對(duì)稱分布，這樣一來(lái)，系統(tǒng)比原來(lái)減小了一倍。水泵所須的揚(yáng)程及其它不利因素都大大降低，每層每區(qū)各設(shè)2～3個(gè)末端實(shí)驗(yàn)裝置。
　　雖然每層的管網(wǎng)是分開(kāi)的，但供應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)的自噴消防主泵仍為兩臺(tái)，平時(shí)維持管網(wǎng)的壓力由一太穩(wěn)壓設(shè)備提供。根據(jù)《自噴規(guī)范》的條款，對(duì)于中危險(xiǎn)級(jí)的建筑物中設(shè)有穩(wěn)壓水泵或氣壓給水裝置的不可設(shè)消防水箱，所以，該系統(tǒng)僅設(shè)穩(wěn)壓設(shè)備（附帶壓力罐）是滿足規(guī)范要求的。
　　除中廳通常無(wú)法設(shè)置噴頭外，其余部位仍應(yīng)該布置噴頭（不宜用水撲救的部位除外）。由于三層（即頂層）直接為綱結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的斜屋面，屋面距地板的高度，在7.0-9.0m范圍內(nèi)變化，消防部門的意見(jiàn)水對(duì)超過(guò)8.0m高度的屋面下亦設(shè)置噴頭，這樣，給噴頭安裝上增加了難度，因沒(méi)有吊頂，噴頭及連接管要露明安裝，噴頭安裝低了，需加集熱板，妨礙美觀，噴頭貼屋面安裝，個(gè)別地方噴頭距地面高度＞8.0m，噴頭的人敏元件又難以起到應(yīng)有的作用，經(jīng)過(guò)再三考慮，噴頭統(tǒng)一安裝于屋面下15cm的標(biāo)高上，始終與弧形屋面保持平行，這樣屋面可起到集熱的作用，可省去集熱板。對(duì)于超過(guò)8.0m層高的部位，采用ESFR快速放映噴頭。

3.消防水炮給水系統(tǒng)

　　該系統(tǒng)多用于石化行業(yè)的露天油庫(kù)滅火，且為泡沫滅水系統(tǒng)，以撲救油類火災(zāi)，用于室內(nèi)大空間的飛機(jī)維修庫(kù)，仍為泡沫滅火系統(tǒng)，用于民用建筑的則實(shí)為少見(jiàn)。由于本展覽中心多民用商品等的展覽，無(wú)特別的要求，無(wú)需設(shè)泡沫罐，僅用清水水炮滅火系統(tǒng)即可。
　　下面簡(jiǎn)要介紹一下消防水炮的系統(tǒng)形式，管網(wǎng)為枝狀型，獨(dú)立系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)消防專用主泵，管網(wǎng)平時(shí)靠穩(wěn)壓設(shè)備充滿水并保證一定的壓力，在主展廳的二層平臺(tái)的四個(gè)角均有炮位，共計(jì)四門炮，炮口方向可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況由手動(dòng)或紅外線遙控的方式控制，炮口回轉(zhuǎn)角度的范圍±135°，俯仰角度的范圍為-70～+40或-30～+70，每門炮的額定流量為40L/s，最大射程62m，炮頭上設(shè)有雙手柄，可調(diào)節(jié)射程和霧化角。該系統(tǒng)的消防水量為80L/s，即火災(zāi)時(shí)按同時(shí)開(kāi)啟兩門炮考慮，消防水池貯存1h的消防水量，即288m³，由于該系統(tǒng)射程遠(yuǎn)且保護(hù)面積大，對(duì)消火栓和自噴難以保護(hù)的部位起到了極好的補(bǔ)充作用，使該工程的消防設(shè)計(jì)更趨完善。
　　除此之外，其他的防火措施有：所有鋼屋架涂刷防火涂料，所有部位按規(guī)定配置滅火器，由于內(nèi)部空間大，在分割防火區(qū)時(shí)，許多地方采取的防火卷簾形式，最長(zhǎng)的防火卷簾長(zhǎng)達(dá)36m，如果采取普通的防火卷簾，需要貯存的水幕水量是非常大的，大約500m³。為此，在施工圖設(shè)計(jì)階段，所有防火卷簾采用特級(jí)防火卷簾，本工程采用了兩種特級(jí)防火卷簾，在地下室及一層采用汽舞式鋼質(zhì)防火卷簾，在二、三層采用雙軌雙簾無(wú)機(jī)復(fù)合防火卷簾，后者無(wú)需用水，前者則需要用水，但用水量都很小，汽霧式防火卷簾簾板平均不水強(qiáng)度1.6L/m₂，該大廈最大防火分區(qū)的防火卷簾面積為205m₂，則該防火分區(qū)防火卷簾的用水量為：Q=（205m×1.6L/m².min×180/min）/1000=59.04m3，每小時(shí)用水量為19.68m3。因此，汽霧式防火卷簾用水量由消火栓管道系統(tǒng)直接提供，但消防水池應(yīng)貯存該水量，關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)在設(shè)計(jì)中引起重視。
　　綜上所述，重要的大空間民用建筑的消防設(shè)計(jì)應(yīng)慎之又慎，因?yàn)橐坏┌l(fā)生火災(zāi)，不僅火災(zāi)發(fā)展迅速，蔓延速度快，造成的火災(zāi)也大，在今后超大空間的民用建筑還會(huì)時(shí)常遇到，如大型劇場(chǎng)，會(huì)展中心，侯機(jī)大樓等，而且更具時(shí)代感，非標(biāo)準(zhǔn)化，并具有較高的裝修標(biāo)準(zhǔn)，而我國(guó)目前對(duì)于上述超大空間建筑在消防規(guī)范的編制上，消防設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用上，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和研制，火災(zāi)報(bào)警的聯(lián)動(dòng)控制等諸多方面與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚存在一定差距，忠心希望我國(guó)的消防科研企業(yè)多出好的產(chǎn)品，以適應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展。
　　以上是這次設(shè)計(jì)西安商貿(mào)中心展銷大廈工程的一點(diǎn)消防設(shè)計(jì)體會(huì)，如有不妥之處，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)同人給予指正。