某体育场消防设计安全性模拟研究

●高 昇

(大同市消防支队，山西 大同 037006)

(本栏责任编辑、校对 马 龙)

1 建筑基本情况

某体育中心体育场总体轮廓为不规则椭圆形，长轴约285m，短轴约230m，占地面积56 610m2，总建筑面积39 740m2，建筑高度约43.8m。建筑层数为地下1层，地上3层，属于乙级中型体育建筑，可用于举办地区性体育赛事，也可满足举行大中型群众集会和文娱活动的需求。一层西侧靠近主席台位置布置贵宾用房;二层西侧靠近贵宾席位置布置包厢;三层西侧靠近普通看台布置观众休息平台。地下一层为运动员用房、管理用房、媒体用房、室内跑道、室内射击训练馆及机房储藏等其他辅助用房。

2 消防设计存在的问题

2.1 地下一层部分防火分区超面积

根据《建筑设计防火规范》(以下简称“建规”)第5.1.7条的规定，耐火等级为一、二级的建筑地上部分防火分区最大允许建筑面积为2 500m2;地下与半地下建筑(室)防火分区的最大允许建筑面积为500m2。建筑内设置自动灭火系统时，该防火分区的最大允许建筑面积可增加1.0倍。局部设置时，增加面积可按该局部面积的1.0倍计算。依照上述规定，本工程地上部分防火分区最大建筑面积为5 000m2，地下部分防火分区最大建筑面积为1 000m2。但是，由于使用功能和平面布局的特殊性，地下一层防火分区 B1－2、B1－4、B1－6、B1－9和B1－10的建筑面积超过规范要求，如表1所示。

表1 防火分区功能与面积

2.2 地下车道排烟系统排烟量的确定

本工程地下一层西北、西南进入体育场比赛场地的通道之间设有连通车道，该车道主要服务于两侧的工作人员，用于临时上下客用。根据本车道的通行需求，车道与两侧的各功能用房之间采用耐火极限不小于3.0h的防火墙进行分隔，连通处设置由甲级和乙级两道防火门构成的防火防烟前室。车道内的人员在火灾时可通过这些前室疏散到邻近防火分区或疏散楼梯间，也可直接疏散到体育场场心。该车道设置70℃的感温火灾探测器、预作用自动喷水灭火系统以及疏散照明指示等消防设施。由于现行防火设计规范对此类车道的排烟设计没有明确的要求，需通过模拟计算确定排烟量。

3 超面积防火分区的消防安全分析

针对地下一层防火分区超面积问题，应该从保证人员安全疏散、控制火灾规模和防止火灾大面积蔓延等方面进行分析，并采取必要的消防措施以保证人员生命安全，尽可能减少财产损失。

3.1 火灾蔓延的控制

为了阻止火灾的大面积蔓延，除了设置自动灭火系统来控制火灾的规模外，通常还可以通过设置防火墙、防火卷帘、防火玻璃隔墙或防火水幕等控制火灾蔓延的范围。针对本工程防火分区超面积的问题，为了控制火灾蔓延，主要采取加强自动灭火、防火分隔、可燃物的控制等措施。经分析认为，该工程防火分区内可燃物控制较好，防止火灾蔓延措施较好，可以满足消防安全要求。

3.2 人员疏散安全分析

为了保证火灾时人员的安全疏散，疏散设计应满足以下要求:(1)每个防火分区应有两个安全出口;(2)每个防火分区安全出口的宽度应满足要求;(3)房间疏散门到最近安全出口的距离应满足“建规”的要求;(4)相邻两个防火分区之间通过同一防火门相互借用疏散时，防火门的开启方向按如下方法确定:由人员密集的一侧开向人员较少的一侧，防止由于人员拥堵无法开启疏散门;由外来人员较多的一侧开向另一侧。

经统计得到各防火分区的计算疏散人数如表2所示。根据“建规”的规定，本工程地下一层安全出口每百人净宽度不应小于0.75m，安全出口净宽度不应小于0.9m，疏散走道和疏散楼梯净宽度不应小于1.1m，人员密集的公共区的疏散门净宽度不应小于1.4m。根据上述要求，计算和统计得出各防火分区应提供的安全出口宽度和现设计安全出口宽度如表2所示。由表2可以看出，现设计中各防火分区安全出口宽度满足规范要求。

表2 安全出口宽度比较

4 地下车道的消防安全分析

4.1 设计概述

地下车道依照《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》中有关汽车库的要求进行排烟系统设计，排烟量按换气次数不小于6次/h计算确定。本工程车道体积约11 356m3，依照规范其排烟量应不小于68 136m3·h－1，现设计中共有三台风机承担车道排烟，每台风机排烟量不小于34 000m3·h－1。地下车库设置预作用自动喷水灭火系统，从预作用系统的工作原理可以看出，喷头喷水需要同时满足两个条件，一是火灾自动探测报警系统探测到火灾并控制开启预作用阀，对阀后管道充水;二是喷头在火灾烟气的热作用下开启。以时间为坐标，火灾发展过程、喷淋系统管道充水过程、喷头的开启过程之间的关系可用图1来表示。由图1可以看出，当火灾探测时间与管道充水时间之和大于喷头开启时间时，喷淋系统的喷水时间将大于没有充水过程的湿式系统，导致火灾规模和火灾蔓延范围增大;当火灾探测时间与管道充水时间之和小于喷头开启时间时，喷淋系统的喷水时间与没有充水过程的湿式系统相同。在自动喷水灭火系统的设计中，我们希望火灾时系统喷水时间越早越好。为了实现早期喷水灭火，一方面需要选用启动时间快的喷头，另一方面应保证喷头启动时预作用阀后管道内充满水。

图1 火灾发展与预作用喷淋系统启动关系

4.2 场景设计

车道地面、墙面和顶棚均采用不燃材料装修，吊顶内可燃物包括电线电缆和通风管道的包覆材料等，但是主要可燃物还是临时停放的汽车。疏散场景考虑车道内发生火灾，有两辆满载人员的大型客车停在车道内。每辆车内的人员数量为40人，总共80人疏散。疏散开始后，人员首先下车，再利用车道两侧的疏散出口向临近区域的疏散楼梯，或者通向室外的出口疏散。结合地下车道的出口布置，考虑到人员疏散最不利的情况，设置了表3所示的疏散场景。

4.3 人员疏散安全性分析

针对上述疏散场景，采用STEPS分析软件计算疏散时间，结果如表3所示。利用火灾烟气危害分析预测危险来临时间，并与人员疏散时间相比较，以判断现有设计是否合理。如果不能保证人员的安全疏散，则需要进行综合分析评价，根据具体情况提出改进措施，直到满足设定的安全目标为止。当疏散时间小于火灾危险来临时间时，表明该场景下的排烟设计能够保证人员安全疏散。根据计算结果，各场景的疏散安全性分析结果如表3所示。

表3 疏散时间计算与安全性

5 结论

5.1 关于防火分区超面积问题

本工程地下室设置了完善的火灾自动报警、防排烟、自动灭火等消防系统，以及应急广播、应急照明和疏散指示标志等设施。尽管部分防火分区建筑面积超过规范要求，但是这些区域火灾荷载较低、人员数量较少，因此总体火灾风险较低。采取以下措施后，可以有效地满足消防安全要求:(1)地下一层设置的自动喷水灭火系统应采用快速响应喷头，以利于自动灭火系统快速启动，扑灭或控制初期火灾。(2)防火分区B1－4内的通讯机房，防火分区B1－9内的两个射击馆、弱电进线间、管理用房和排风机房等辅助用房，应采用耐火极限3.0h的防火墙和甲级防火门与其他部分分隔。(3)防火分区B1－6的墙面和地面采用不燃材料进行装修;防火分区B1－2的更衣室衣柜采用不燃或难燃材料制作。

5.2 关于地下车道排烟系统排烟量设计

由于本工程地下车道仅用于上下客临时停车，且车道内疏散出口数量和宽度充足，车道内人数不超过80人。在上述条件下，现有排烟系统设计能够保证车道内人员的安全疏散。

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