中國建筑西北設計研究院　 王研
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　　提要：本文討論了超大空間建筑的消防設計，并對三種消防系統的設計進行了分析總結。
　　關鍵詞：超大空間建筑 消火栓系統 自噴系統 水炮系統 特級防火卷簾

　　西安商貿中心展銷大廈位于南郊電視塔東側，建筑面積4.7萬m²，地下一層，地上三層，主展廳（中廳）建筑面積4700m²，為無柱通高27m，跨度為78.3m，屋面為鋼管結構空間桁架，是典型的超大空間民用建筑，也是西安的標志性建筑。
　　對于這樣的大空間民用公共建筑，在建筑方案設計階段，由于主展廳為單層，圍繞主展廳的周邊為三層，根據《建規》總則的規定，建筑高度超過24m的單層公共建筑屬《建規》設計范疇。但消防部門持不同意見，堅持按《高規》執行。這樣，給設計帶來了許多制約，尤其在防火分區上，后經與消防部門多次磋商，并召開了專家論證，最后得出如下結論，兩翼側廳最高處降至23.71m，主展廳最高處27.0m，并增設水量大、射程遠的消防水炮給水系統。
　　由于該建筑特有的超高，超寬的內部空間條件所限，在室內消防設計時帶來了一定的困難，由于四周外墻均為玻璃幕墻，而室內多為大空間或簡易隔墻，布置消火栓十分棘手，局部地方難以保證兩股水柱的要求。關于自動噴淋系統，由于每層的建筑面積較大，若采取一個系統，管網過大，管路過長，使整個系統的靈敏度及安全度有所下降。為了解決這個問題，將建筑物從中間一分為二，分成左、右兩個區，使系統縮小了一倍，也便于消防中心的運行管理。水炮消防給水系統設置在1號主展廳，主要是解決消火栓系統保護不到的地方，以及無法設置自噴系統的場合，是消火栓和自噴系統的延伸和補充。以下是筆者就三種消防給水系統在超大空間的民用建筑中的一些設計體會，有不妥之處，請設計同仁給予指正。

1.消火栓給水系統

　　由于該系統是最常見的亦是最基本的消防給水形式，是設計中首要考慮的，本次設計與以往設計的相同點是：室內管網橫向、豎向連成環狀，并設有兩臺專用水泵及兩組水泵結合器向室內環狀供水，水泵的啟動可通過消火栓處的遙控按鈕，消防中心控制或泵房的手動控制。本次設計與以往民用建筑消火栓系統設計所不同之處大體有三個方面（1）系統可算準常高壓給水系統，由于建筑物屋面為造型別致的弧形金屬屋面，不可能設置傳統形式的高位水箱，但又必須保證初期10min消防水量，這也是《建規》中明確指出的，為此，在地下室消防泵房設三組氣壓罐，每個氣壓罐的規格為：2200×3500（φ×H）。三組氣壓罐貯存火災初期10min的消防量，總共為12m³，并設有兩臺穩壓泵以維持整個管網平時所需的壓力，當火災發生時，打開消火栓滅火，系統壓力會迅速下降，當壓降超出穩壓裝置控制范圍時，氣壓罐可及時提供滿足壓力的供消火栓初期用水，并可自動開啟消火栓系統主泵滅火。缺點是，由于穩壓設備設置于地下室，管網系統平時維持較高的壓力，考慮到建筑物本身不及30m高，管道系統不至于承受過高的壓力，但對于高層建筑，應合理使用此種系統形式。（2）充實水柱長度，《建規》中規定，一般民用建筑的充實水柱為10m，對于高層工業建筑的充實水柱應保證13m，考慮到本建筑的特點，且最高點已超過24m，為了更加有效地發揮消火栓的作用，本次設計將消火栓充實水柱定為13m。（3）消火栓箱的形式。平時設計時常見的為箱式和柜式，可明裝或嵌墻暗裝，可是這次設計中，建筑物內空間大，墻體少，尋找安裝消火栓的位置十分困難。最后決定靠柱設置柜式消火栓，為了美觀并使柜式消火栓安裝牢固，我們設計一種特殊柜式，將消防立管藏于柜中，這樣既達到美觀的目的，又可使柜式消火栓依靠立管而安裝牢固。

2.自動噴水系統

　　如前所述，該建筑為長方形，長為165m，寬為81m，如是設計成一個系統，是必造成管路過長，水頭損失過大，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、右兩個區基本上為不對稱分布，這樣一來，系統比原來減小了一倍。水泵所須的揚程及其它不利因素都大大降低，每層每區各設2～3個末端實驗裝置。
　　雖然每層的管網是分開的，但供應整個系統的自噴消防主泵仍為兩臺，平時維持管網的壓力由一太穩壓設備提供。根據《自噴規范》的條款，對于中危險級的建筑物中設有穩壓水泵或氣壓給水裝置的不可設消防水箱，所以，該系統僅設穩壓設備（附帶壓力罐）是滿足規范要求的。
　　除中廳通常無法設置噴頭外，其余部位仍應該布置噴頭（不宜用水撲救的部位除外）。由于三層（即頂層）直接為綱結構網架的斜屋面，屋面距地板的高度，在7.0-9.0m范圍內變化，消防部門的意見水對超過8.0m高度的屋面下亦設置噴頭，這樣，給噴頭安裝上增加了難度，因沒有吊頂，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有的作用，經過再三考慮，噴頭統一安裝于屋面下15cm的標高上，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。對于超過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

　　該系統多用于石化行業的露天油庫滅火，且為泡沫滅水系統，以撲救油類火災，用于室內大空間的飛機維修庫，仍為泡沫滅火系統，用于民用建筑的則實為少見。由于本展覽中心多民用商品等的展覽，無特別的要求，無需設泡沫罐，僅用清水水炮滅火系統即可。
　　下面簡要介紹一下消防水炮的系統形式，管網為枝狀型，獨立系統，系統內設置兩臺消防專用主泵，管網平時靠穩壓設備充滿水并保證一定的壓力，在主展廳的二層平臺的四個角均有炮位，共計四門炮，炮口方向可根據現場的實際情況由手動或紅外線遙控的方式控制，炮口回轉角度的范圍±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，炮頭上設有雙手柄，可調節射程和霧化角。該系統的消防水量為80L/s，即火災時按同時開啟兩門炮考慮，消防水池貯存1h的消防水量，即288m³，由于該系統射程遠且保護面積大，對消火栓和自噴難以保護的部位起到了極好的補充作用，使該工程的消防設計更趨完善。
　　除此之外，其他的防火措施有：所有鋼屋架涂刷防火涂料，所有部位按規定配置滅火器，由于內部空間大，在分割防火區時，許多地方采取的防火卷簾形式，最長的防火卷簾長達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，在施工圖設計階段，所有防火卷簾采用特級防火卷簾，本工程采用了兩種特級防火卷簾，在地下室及一層采用汽舞式鋼質防火卷簾，在二、三層采用雙軌雙簾無機復合防火卷簾，后者無需用水，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度1.6L/m₂，該大廈最大防火分區的防火卷簾面積為205m₂，則該防火分區防火卷簾的用水量為：Q=（205m×1.6L/m².min×180/min）/1000=59.04m3，每小時用水量為19.68m3。因此，汽霧式防火卷簾用水量由消火栓管道系統直接提供，但消防水池應貯存該水量，關于這一點，應在設計中引起重視。
　　綜上所述，重要的大空間民用建筑的消防設計應慎之又慎，因為一旦發生火災，不僅火災發展迅速，蔓延速度快，造成的火災也大，在今后超大空間的民用建筑還會時常遇到，如大型劇場，會展中心，侯機大樓等，而且更具時代感，非標準化，并具有較高的裝修標準，而我國目前對于上述超大空間建筑在消防規范的編制上，消防設計技術的應用上，產品開發和研制，火災報警的聯動控制等諸多方面與發達國家相比尚存在一定差距，忠心希望我國的消防科研企業多出好的產品，以適應現代化社會的發展。
　　以上是這次設計西安商貿中心展銷大廈工程的一點消防設計體會，如有不妥之處，請設計同人給予指正。