展覽建筑的消防設計探析

劉 燕 （江蘇省建筑設計研究院股份有限公司，江蘇 南京 210019）

1 概述

南京國際博覽中心三期展廳位于基地北側，總建筑面積67845.22m2，建筑高度22.15m；展廳均為單層甲類展廳，共3個，每個展廳東西向長108m，南北跨度達70m。展廳一層為卸貨區、展廳、登陸門廳及若干對外商業零售用房，二層為展覽交通廊、會議洽談室與設備用房。

2 消防系統

2.1 消火栓系統

本展廳凈空高度較高，最高處達20m，按《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50045-2014）第 7.4.12 條“高層建筑、廠房、庫房和室內凈空高度超過8m的民用建筑等場所，消火栓栓口動壓不應小于0.35MPa，且消防水槍充實水柱應按13m計算”的規定，本展廳為室內凈空高度超過8m的民用建筑，即使消防水槍充實水柱按13m的長度計，仍然無法實現“同一平面有2支消防水槍的2股充實水柱同時到達任何部位”的規范要求，故本項目在設計之初就對水槍的充實水柱長度進行了重新計算：當凈空高度20m，水槍噴水仰角60°時，水槍充實水柱的長度為：（20-1）?1.732=22m，栓口壓力的H=H+h+H=40m，本展廳算上水頭損失，系統的入口壓力為60m，否則水槍充實水柱的長度就無法保證。

消防箱的設置必須設置在樓梯間及其休息平臺和前室、走道等明顯易于取用的地點；但本展廳南北向柱跨將近70m，中間均無任何柱子，是大空間無柱展廳，除了在展廳四周的墻體、樓梯、走道及柱子邊設置消防箱外，中間區域無處設置消防箱。根據《展覽建筑設計規范》（JGJ218—2010）第7.1.12條“展廳在主要出入口、疏散走道、樓梯間附近等處設置室內消火栓后，經計算仍不能保證有兩支水槍的充實水柱能同時到達室內任何部位時，可沿疏散通道設置埋地型室內消火栓”的規定，在本展廳的中間通道上設置一排地埋式消火栓，此中間位置不能設置展位，不能有任何遮擋，且發生火災時要方便消防隊員取用消火栓。消火栓井的布置詳見圖1。地埋式消火栓設在專用的消火栓井里，井的凈尺寸為1m?1m?1m，井內設室內消火栓、水槍、水帶消防卷盤和直接啟動水泵的按鈕，詳見圖2；井蓋上設有明顯的室內消火栓標志，且噴色要與展館地坪顏色區分開來。井內空氣潮濕，除了井底設置排水接口外，井蓋上還應設置透氣孔，消火栓啟泵按鈕還應采用防水措施。地埋式消火栓管道從東西2側的消火栓主環管上各引一根支管在覆土里敷設至各個地埋式消火栓井，2根支管的啟端均設有檢修閥門，中間如需增設閥門，則和消火栓井一起敷設。

圖1 消火栓井平面布置圖

圖2 室內消火栓井平面布置圖

2.2 自動噴水滅火系統

本展廳屋頂整體呈現為波浪折行，故展廳凈高最低點為20m，最高點為23m；根據當時規范《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001（2005年版）的規定，本展館各區域自動滅火系統的參數如下：展廳凈高（h＞18m）、登陸廳凈高（18＞h＞12）均采用大空間智能型主動滅火系統（按現行規范需采用濕式自動噴水滅火系統）；其他區域凈高（h＜8m），均采用濕式自動噴水滅火系統。

本文重點探討大空間智能型主動滅火系統。

2.2.1 系統的確定和設計參數的選擇

按當時現行的《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2014）（2005年版）和《大空間智能型主動噴水滅火系統技術規程》（CECS 263:2009）知，大于12m的大空間均需要設大空間智能型主動滅火系統，該系統能有效撲滅著火點火源，而且對這個展廳頂部的整體效果起了重要的作用。本展廳總的凈展覽面積約27000m2，共設置了36門水炮，每個展廳12門，每個水炮的保護半徑為25m，系統中水炮同時開啟個數為9個，故系統設計流量為45L/s，考慮到與自噴系統合用，對水炮安全性有影響，故在地下消防水泵房內單獨設置2臺專用大空間自動噴水泵。

2.2.2 系統管道的設計

本系統由地下消防泵房內的專用大空間自動噴水泵送出1根DN200的給水干管至展館室內，每個展廳從DN200的給水干管上引出2根DN150的干管經水流指示器及信號閥后沿著展廳四周成環敷設，再沿著張弦梁上弦主剛梁下敷設3根DN100的配水管，配水管2端均與環管連接，每根配水管上均設有3個水炮，每個水炮前均設有檢修閘閥和電磁閥，每個水炮處的工作壓力均為0.6MPa。

原設計每根DN100的配水管均貼張弦梁上弦主剛梁敷設，但因為本展廳屋面是帶有輕微波浪型的折型屋面，現場安裝時發現管道無法根據屋面坡度不規則安裝，在這種情況下也無法實現所有配水管安裝高度一致。經設計人員與現場施工方多次商討研究，最終決定每根配水管根據其具體所在屋面的情況，在不同的主鋼梁下保證同一高度吊裝。每根配水管的吊裝高度以每處屋面最低主鋼梁下高度為準，詳見圖3。管道和水炮的固定也是施工時遇到的一個難題，本展廳屋面是由鋁鎂錳合金和眾多鋼管連接而成的金屬屋面，基本不能承受荷載，如果將管道支架固定在金屬屋面下的檁條上，則當水炮工作時產生的晃動將影響屋面的結構安全。為了解決支管固定的問題，設計與現場密切配合，最終決定將配水管的支架固定在上弦主剛梁上，水炮支架固定在撐桿上。具體做法如下：采用8#槽鋼焊接在上弦主鋼梁上；每個消防水炮重18kg，后坐力0.2kN，每個水炮的安裝高度根據其所在位置張弦梁撐桿底部的高度進行確定，水炮接管與張弦梁撐桿進行抱箍固定。經結構專業復核，張懸梁結構體系可以滿足所有管道、配件和水炮的荷載。水炮具體固定方式詳見圖3。

圖3 水炮配水管及水炮支架固定詳

2.2.3 系統控制

水炮為探測器、水炮一體化設置。當水炮探測器探測到火災時發出指令聯動打開相應的電磁閥，啟動設于消防泵房內的水炮專用消防水泵進行滅火，驅動現場的聲光報警器進行報警；并將火災信號送到火災報警控制器，撲滅火源后，裝置再發出指令關閉電磁閥，停止水泵。

消防水炮須采用雙波段紅外、紫外復合探測方式，避免出現因現場特殊材料燃燒而產生的紫外火焰不能被紅外探測監控到的盲區，防止因陽光和普通照明燈光的干擾而導致紅外探測監控誤報的情況出現，保證其探測的可靠性。

水炮須具有自動檢測定位功能。即利用激光定位原理，在無需射水的情況下，就能檢測到水炮的射水位置。以便于日后消防水炮維護時，無需噴水即能直接測試水炮定位的準確與否。

消防水炮現場區域控制器的功能及要求：

①面板上按鍵須具有對任意一個消防炮進行點對點水平（左右）轉動和垂直（上下）轉動的功能，假如消防水炮鎖定火災位置不準確，即可通過純手動定位來修正射水角度；

②面板上按鍵須具有對任意一個電磁閥進行點對點打開或關閉控制的功能；

③面板上按鍵須設置急停按鈕，即當水炮誤噴時，按下該急停按鈕，射水立即停止；

④面板上的指示燈須能夠直觀顯示現場任意一個消防水炮、電磁閥以及末端試水裝置的運行狀態、報警和故障等信息；

⑤具有LCD液晶顯示，可選擇所有現場設備進行遠程聯動編程；

⑥內置黑匣子，具有對火警、故障、動作等所有事件記錄的存儲及查詢功能。

3 結語

南京國際博覽中心三期的展覽中心作為南京市的重點工程，承擔著大型展覽、文化交流的重要任務，另一方面由于展覽建筑的特殊性，展會期間人員非常密集，消防安全至關重要。本文簡單介紹了展覽建筑消防設計中遇到的一些問題及解決問題的方法，以實現水消防系統為展覽建筑構筑一道安全屏障的目標。