浅谈体育建筑水专业消防设计

杨 槐

(成都基准方中建筑设计有限公司八公司, 四川成都 610084)

近年来大型体育场馆的建设越来越多，越来越复杂，一些体育场馆和商业修建在一起，形成复杂的体育、商业建筑综合体。在这种情况下，消防系统的设计尤为凸显其重要性。本文详细分析体育建筑中水专业消防系统的种类、适用场所及设计注意事项。

1 概述

大型体育建筑一般分为体育场、体育馆、游泳馆、全民健身中心(综合馆)、风雨球场、冰球场等场馆。容易产生大于18 m净空高度的室内空间部位有：体育馆(篮球馆)、游泳馆、观众休息厅。其他容易产生超过8 m且小于等于18 m净空高度的室内空间部位有：观众休息厅、武术馆、乒乓球馆、热身蹦床区、羽毛球馆、冰球场馆、风雨操场等。当体育建筑为单纯的体育功能时，大多情况下可定性为单、多层建筑。当体育建筑附带大量商业建筑功能时，往往定义为商业、体育建筑群，或商业、体育建筑综合体，有的定性为一类高层综合楼。

2 室内消火栓系统

根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第8.2.1条的规定：超过1 200个座位的体育馆(单、多层建筑)应设消火栓系统。体育场可根据座位数，参照体育馆的标准执行。一般情况体育馆内有多处净空高度超过8 m的部位，消火栓栓口动压应不小于0.35 MPa, 且消防水枪充实水柱按13 m计算。对于体育场、体育馆、游泳馆，由于中间比赛场地和观众席无法设置消火栓箱，应尽量将消火栓箱布置在各楼层能够安装消火栓箱的辅助功能房间附近，并尽量靠近观众席和比赛场地。由于观众席呈坡向布置，部分辅助功能的房间层高较低。在消火栓箱布置时，应特别注意消火栓箱安装处的层高和梁底标高，并核实是否有足够安装高度空间。在以上措施无法满足两股充实水柱到达任何着火点时，如果保护距离差距不大时，可以首先考虑增加消火栓口的压力，以增加充实水柱的办法来解决该问题，但是消火栓口压力不能超50 m，以防过高的反作用力影响正常消防。当消火栓保护距离远不能满足要求时，也可以考虑采用埋地式室内消火栓箱，埋地式室内消火栓箱应考虑排水措施。也可考虑采用可调式无后座力多功能消防水枪,可调式无后座力多功能消防水枪的直流状态有效射程可以达到35 m，喷雾状态水枪有效射程可以达到24 m，水枪工作压力0.30～1.20 MPa，水枪后座力很小，容易操作。这两种情况下，对于消防泵的扬程均需要仔细核算。由于体育建筑为人员密集的公共建筑，消火栓箱内均应设自带消防软管卷盘。

3 自动喷水灭火系统

根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第8.3.4条的规定：超过3 000个座位的体育馆，超过5 000人的体育场的室内人员休息室与器材间等应设置自动喷水灭火系统。除了该规定用于判定是否需设置喷淋系统外，还应特别注意体育馆防火分区超面积需要设置自喷的情况。由于体育馆的观众厅往往跟体育比赛场地连通成为一个防火分区，大多数情况下该防火分区面积会超过规范规定的最大数值，在设计时必须注意该问题。根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第5.3.1条的规定：一般耐火等级为一、二级的单、多层建筑的防火分区的最大面积为2 500 m2，对于体育馆的观众厅防火分区的最大允许建筑面积可以适当增加。如果设置了自喷系统，防火分区最大面积可以根据设置自喷的范围增加一倍计算。

在工程实践中，由于体育馆与观众厅的净空高度可能会比较高，会超过18 m，无法设置自喷系统。这种情况可能需要用固定式消防炮或者大空间智能型主动喷水灭火系统来代替自喷系统，发挥自喷系统的作用。在实际项目中，由于马道、观众席等部位的遮挡，可能存在观众厅同时设置固定式消防炮和大空间智能型主动喷水灭火系统的情况，在固定式消防炮无法保护的场所设置大空间智能型主动喷水灭火系统作为补充。

根据JGJ 31-2003、J 265-2003《体育建筑设计规范》第8.1.8条的规定：比赛和训练建筑的灯控室、声控室、配电室、发电机房、空调机房、重要库房、消防控制室等部位，应采取下列措施中的一种作为防火保护：

(1)采用耐火极限不低于2.0 h的墙体和耐火极限不小于1.5 h的楼板同其他部位分隔。门、窗的耐火极限不应低于1.2 h。

(2)设自动水喷淋灭火系统。当不宜设水系统时，可设气体自动灭火系统，但不得采用卤代烷1211或1301灭火系统。

该条款并未说明体育馆或体育建筑的适用规模或等级，故可以理解为适用所有体育场馆的设计。在工程实践中，第一条建筑专业实现起来比较容易，在项目配合中可以注意跟建筑专业配合此问题。

根据JGJ 31-2003 J 265-2003《体育建筑设计规范》第8.1.11条的规定，自动喷水灭火系统的设置应符合下列要求：

(1)贵宾室、器材库、运动员休息室等应按《建筑设计防火规范》对体育馆的规定设自动喷水灭火系统，可按GB 50084《自动喷水灭火系统设计规范》的中危险I级设计。

(2)赛后用做其他用途的房间，应按平时使用功能确定设置自动喷水灭火系统。

由于以上条款没有明确设置自喷的体育馆或体育建筑的适用规模或等级，可以理解为根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》中相关条款需要设置自喷系统的体育场馆时,应适用以上条款,近一步明确体育建筑中自喷系统设置的范围和自喷的危险等级。如果根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》中相关条款无需设置自喷系统的小型体育场馆, 则无需考虑此条。

需要特别指出来的是，由于现在的体育建筑项目往往已经不是一个单纯的体育建筑了，里面会设置很多的商业、会议、教育培训、办公、餐饮等功能而形成复杂的商业、体育建筑综合体或商业、体育建筑群。这种情况往往需要综合考虑各种功能的自喷设置及适用条件, 除了《体育建筑设计规范》相关规定外, 还要参照GB 50016-2014《建筑设计防火规范》中8.3.3及8.3.4条的相关内容,确定自喷设置范围及危险等级。多数情况除了不适合设置自喷的部位如:用电房间、游泳池上方、溜冰场外,其余部位均需要满铺设置自喷系统。

对于最大净空高度小于等于18 m的各部位, 自喷系统设计参数及指标应满足GB 50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》中5.0.1及5.0.2条的规定, 喷头的选型要根据6.1.1条的规定执行。

4 大空间智能型主动喷水灭火系统(自动跟踪定位灭火系统)

对于超过18 m净空高度的室内超大空间又需要设置自喷系统的场所，可以考虑设置小型消防水炮来代替喷淋系统。这方面规范主要有CECS263: 2009《大空间智能型主动喷水灭火系统规程》、DB21/T1825-2010 J11701-2010《自动跟踪定位射流灭火系统技术规程》(辽宁省地方标准)等。小型水炮有大空间智能型灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮、喷射型自动跟踪定位灭火系统、喷洒型自动跟踪定位灭火系统等多种类型。小型水炮流量有2 L/S、5 L/S、10 L/S等，保护半径有6 m、10 m、20 m、25 m、30 m、34 m等，监控半径大于等于保护半径，射流半径大于保护半径，小型水炮最大安装高度为6 m、8 m、15 m、20 m、22 m、25 m、30 m等。工作压力为0.25 MPa、0.40 MPa、0.60 MPa、0.80 MPa等。小型水炮最低安装高度为6 m。需要说明的是现在小型水炮获得国家消防装备质量监督检验中心检验报告的最大安装高度为15 m。

设计上对于小型水炮系统如何设计目前没有明确的规范，但是我们一般可以考虑在规定的保护高度、射流半径的情况下，需考虑每个着火点两股水炮保护。水炮应具有直流、雾状喷射转换功能。小型水炮是代替自喷的一种变相措施。目前不同的厂家对于同时作用最多水炮门数有不同的说法。比较常见的是最多9门炮(单排3门、双排6门、三排9门)的计算方式，这种方式主要考虑火灾点位左边、上面、右边三个方向的炮同时作用，这种计算方式的水炮系统最大流量为45 L/S。实际设计中，也有在考虑每个着火点两股水炮保护的情况下，根据水炮监控半径内最大重叠作用的水炮数量来确定水炮最大同时动作数量，并近一步确定最大设计流量的设计方法。无论哪种计算方法，各个厂家均有能力在控制上设定最大同时动作的水炮数量。在体育建筑内，可以按照一个防火分区内同时动作的水炮的最大数量来确定系统设计流量。CECS263:2009《大空间智能型主动喷水灭火系统规程》中，针对不同类型的水炮和自喷设置危险等级，规定了水炮布置的最大间距，以此来确保水炮系统具有满足消防要求的喷水强度。需要引起注意的是同时作用水炮数如果太少，可能产生喷水强度不能满足自喷要求的情况。建议按照CECS263:2009《大空间智能型主动喷水灭火系统规程》的规定确定水炮最大同时动作数量并确定水炮布置间距，而且复核两股水柱同时保护每个着火点位，来确定系统设计流量。当水炮三排布置时9门炮同时动作，最大系统设计流量为45 L/S。

由于小型水炮的保护半径有限，故适用的场所往往不包括大型体育馆及其观众席。大型体育馆及其观众席由于空间很大、室内净空高度很高，采用小型水炮布置的话，可能数量会比较多，安装比较麻烦，影响美观，而且可能室内净空高度会超出小型水炮的保护范围。体育建筑内净空高度超过18 m适用于设置小型水炮的场所可能有游泳馆、观众休息厅等。另外有一些部位可能净空高度低于18 m，但是设置自喷系统确实困难的高大空间部位，比如玻璃屋顶的中庭等可以采用小型水炮系统。在能够设置自喷的部位和场所，不得以小型消防水炮来代替自喷系统。

小型水炮应设置用于管网充水的高位消防水箱，有效容积不得小于1 m3，高位消防水箱底的安装高度应大于最高一个灭火装备的安装高度1 m，同时消防水箱应高于所有消防管网的高度，确保能够对管网充水。当不能满足以上要求时，可以考虑设置消防稳压设备进行管网补水。

小型水炮的末端试水装置一般都采用模拟末端试水装置。模拟末端试水装置应具有模拟火灾时自动报警及自动起泵功能。小型水炮一般不自带水流指示器，设计上可以按镂空区域或防火分区统一设置水流指示器。每一个小型水炮前应设置电磁阀及检修阀各一个，以便于控制和检修。也有厂家的小型水炮集成自带水流指示器，这种情况下水流指示器仅起指示水流通畅的作用，管网依然需要集中设置水流指示器以满足其他消防功能的要求。从安装方式来看小型水炮一般安装于马道下方，以便于检修。供水方式上来看，虽然规范没有要求双向供水，但是一般设计上均考虑采用双管环状供水方式，并在环网上设置检修阀门，以满足检修时系统可以局部使用的要求。水泵设置上，可以单独设置，也可以与自喷泵合用。当自喷系统和小型水炮系统在同一防火分区内时，合用泵需考虑自喷系统和小型水炮系统同时动作的流量和压力要求。当自喷系统和小型水炮系统位于不同防火分区内时，合用泵需按两个系统中需求最大的系统来确定消防泵的流量和扬程。

5 固定式消防炮灭火系统

根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第8.3.4条的规定：超过3 000个座位的体育馆，应设置自动喷水灭火系统。另外,对于建筑面积超过防火分区规定最大面积的体育比赛场馆及其观众席也应设置自喷系统,以增加其防火分区面积。而体育馆的比赛场馆净空高度往往超过18 m,无法设置自喷系统。同时小型水炮的保护半径和保护高度在使用上也不能满足场馆的空间需要。固定式消防炮系统在体育建筑中往往就用在体育馆的比赛场馆和观众席相连的最大空间内,用于取代自喷系统。体育建筑中使用的固定式消防炮采用的是消防水炮。根据GB 50338-2003《固定消防炮灭火系统设计规范》的要求，民用建筑的用水量不应小于40 L/S,应保证有两门水炮的水射流同时到达防护区任何一部位。固定式消防炮的最小水量为20 L/S, 保护半径为50 m，工作压力为0.80 MPa。一般情况我们常用20 L/S的炮，两股水柱共40 L/S,正好满足设计流量的要求。从安装方式来看一般安装于马道下方，便于检修。从控制方式来看，固定式消防炮有手动、远程、自动、数码编程控制等方式，一般我们采用的是自动控制消防炮。当空间特别高，自动控制消防炮不能满足高度要求时，可以采用安装在地面的平台(包括钢平台和钢筋混凝土平台)上、柱子(包括钢柱和钢筋混凝土柱子)上、墙(砌体或钢筋混凝土墙)上和落地的钢筋混凝土基础上。由于自动消防炮的流量及压力较大，建议最小安装高度不低于12 m，以免造成人身伤害。当固定式消防炮落地安装时，应充分考虑其消防炮水平旋转的角度及其保护范围的问题，并考虑柱子及其他障碍物遮挡问题，以合理布置消防炮的位置及数量。固定式消防炮一般情况下不自带水流指示器，设计上需要为每个固定式消防炮单独设置水流指示器。每一台固定式消防炮前应设置水流指示器、电动阀及检修阀各一个，以便于控制和检修。供水方式上来看，虽然规范没有要求双向供水，但是一般设计上均考虑采用双管环状供水方式，并在环网上设置检修阀门，以满足检修时系统可以局部使用的要求。固定式消防炮系统在水泵设置上一般情况下单独设置。当固定式消防炮系统和小型水炮系统位于不同防火分区、不会同时动作时，固定式消防炮系统可以考虑与小型水炮系统合用消防泵。

由于马道遮挡等原因，当固定式消防炮无法完全保护该大空间防火分区内的所有部位时，可以考虑最高大空间采用固定式消防炮，观众席层高较低的部位设置小型水炮，其余办公室或卫生间采用自喷系统。以上系统的保护高度及范围必须在各自系统产品的保护高度和范围内。这种情况下，可以考虑自喷、小型水炮和固定式消防炮各自独立设置消防泵。当地下车库、超市或仓库等部位自喷系统流量超过80 L/S时，也可以考虑体育馆内自喷系统和小型水炮系统合用消防泵，这时应根据系统合用后消防系统同时动作产生的总的消防水量和总的消防水压的需求来选用消防水泵。自动控制消防炮的最大安装高度，应根据国家消防装备质量监督检验中心检验报告的最大安装高度来确定。

固定式消防炮应设置用于管网充水的高位消防水箱，有效容积不得小于1 m3，高位消防水箱底的安装高度应大于最高一个灭火装备的安装高度1 m，同时消防水箱应高于所有消防管网的高度，确保能够对管网充水。当不能满足以上要求时，可以考虑设置消防稳压设备进行管网补水。

固定式消防炮有厂家设置模拟末端试水装置，也有厂家设置手动末端试水装置。模拟末端试水装置应具有模拟火灾时自动报警及自动起泵功能。

6 其他问题

(1)小型水炮和固定式消防炮的消防时间均应为其取代的自喷系统的消防时间，均为1 h。

(2)当屋顶消防水箱不能满足固定式消防炮系统或者小型水炮系统的要求时，可以单独为固定式消防炮系统或者小型水炮系统设置有效容积不小于1 m3高位消防水箱。固定式消防炮系统和小型水炮系统可以合用高位消防水箱。

(3)消防性能化公司或消防论证专家为保证消防安全可能提出更多的消防安全措施要求，例如室外疏散楼梯下方加设喷淋系统等。

7 结论

体育建筑种类较多、空间关系复杂，在水专业消防设计中，应充分分析各部位空间关系，正确确定各消防系统的设置，走管方式及消防水箱的布置位置，才能准确完成整个建筑的水系统消防设计。