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重庆市同乘工程咨询设计有限责任公司重庆400023
摘要：高层建筑群的水消防设计应遵循“预防为主，防消结合”的方针，严格执行规范规定，设计完备的水消防系统。对于特殊公共建筑更应系统地把握建筑物的整体安全性，发挥最好的社会效益。艺术中心是一座特大型综合性文化艺术建筑，属一类高层公共建筑。文章通过对消防系统、消防泵房的设置等进行详细分析。
关键词：消火栓系统；湿式自动喷水灭火系统；雨淋灭火系统；
0 引言
某大型艺术中心占地约10hm2，是一座大型综合性文化艺术建筑，包括1800座的大剧院，800座的音乐厅，300座的小剧场，美术馆、艺术馆以及相应的辅助设施(排练厅、演员休息用房、中西餐厅、停车库、公共服务用房等)，总建筑面积约95000m2。最高建筑为大剧院，地下1层，建筑高度45m，建筑等级为一级，建筑物耐久年限为100a。
1 消防系统
1.1 消火栓系统
采用室内外消火栓合用加压泵供水，消火栓系统管网水平、垂直成环。在大剧院周围布置DN200环状专用消防给水管网，并布置地下式室外消火栓。
艺术中心室内除演出大厅仅在其周围设室内消火栓外，其余各处室内消火栓布置间距能保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。
大剧院顶层34m处设18m3消防水箱用于整个艺术中心初期消防用水。通过稳压设备使该管道平时保持高压准工作状态。由于椭球形屋盖是桁架结构，水箱和稳压设备的气压罐只能布置在机房顶上桁架之间。受每品桁架间距和机房上空顶部的空间限制，18m3消防水箱分成2座，分别放在机房顶两侧，相距40m，由连通管相连。
1.2 大剧院雨淋系统
大剧院舞台是整个建筑物最为关键的部位，投资比例高。舞台的消防系统更是大剧院最为重要的部分。舞台上可燃物多，有大量幕布、布景、照明灯具及可燃道具，有时演出中还会出现烟火效果，发生火灾的可能性非常高。国内外剧场的火灾往往发生在舞台，扑灭不及时会蔓延到整个建筑，造成重大损失。
舞台火灾有3个显著特点：①舞台发生火灾后蔓延速度极快。主要因为舞台上可燃物多，幕布垂直高度近16m，火灾发生后产生强大热对流，助长火势的横向垂向蔓延。有资料介绍，12m高的幕布不到10S就可完全烧光。②舞台面到葡萄架高度很高，舞台上垂直吊挂着很多幕布，严重遮挡视线。高大空间烟气上升偏移，火灾自动报警系统很难准确判断舞台幕布中的着火点。③舞台火灾对观众造成很大威胁，易造成人员财产损失。综上分析，舞台的火灾更具危险性，消防安全更为重要，必须建立安全的舞台消防体系。消防系统探测、控制、操作越简单，对于迅速扑灭火灾、防止火势蔓延越有利，也就越安全可靠。大剧院16m高度的布景拆装问、主舞台、后台和侧台设有雨淋灭火系统。
栅顶是舞台上部不可缺少的重要设施之一，是舞台上部悬吊设备安装、调试、维修的工作层面，因此栅顶设计水平直接影响剧场的使用功能。栅顶设计的好坏与舞台上部屋架选用的形式、滑轮梁的数量和布置、天桥的宽度、悬吊设备的品种、数量、位置、荷载都有直接关系。按照舞台演出的常规模式，舞台上固定幕布吊杆方向平行于台口，按照舞台机械的初步意向，雨淋防火分区的界限平行于幕布。如果主舞台上的任一点出现火情，都将启动包括此点所在区和相邻两区的雨淋阀，形成3个区的覆盖保护。整个舞台分为8个区，其中主舞台5个区中同时作用3个区，后台和侧台各为1个区，见图1所示。系统最大设计流量为168.5L／s，作用时问按1h计。消防用水由室外地下室消防水池及大剧院地下室消防泵房雨淋灭火系统加压泵供给。管网配置必须配合舞台机械的卷扬机和拉索进行设置。雨淋干管的位置经过多次协调，选择了适合舞台葡萄架的安装位置。具体设计参数见表1。雨淋加压泵组的出水管在报警阀组人口前设置DN300环状给水管道。在报警阀间设置ll套DN200雨淋阀组。
1.3 大劇院舞台防护冷却水幕系统
大剧院舞台台口及与舞台相连的后舞台之间设有防护冷却水幕系统，设计喷水强度为1L／(s·m)，系统设计流量为44L／s，作用时间按3h计。在报警阀间设置2套DNl00雨淋阀组，防护冷却水幕系统加压泵组出水管在报警阀组入口前设置DN250环状给水管道。具体设计参数见表1。
1.4 湿式自动喷水灭火系统
艺术中心独特的建筑特性及平面组合给建筑消防设计带来了一定难度，建筑体型庞大、室内疏散距离过长，按照常规设计很难满足现有规范的要求。通过消防性能化分析，在消防设计上把建筑空间分为危险性空间和安全性空间。将大剧院、音乐厅、小剧场、美术馆、艺术馆、中心服务区及地下室空间定为危险性空间。危险性空间应严格执行中国现有的法律及规范，在消防设计上采取严格的措施，以确保人员生命及公共财产的安全。将联系5个场馆的南、北共享大厅定义为安全性空间，即在火灾发生时，5个场馆的观众通过消防楼梯疏散到共享大厅，即视为已到达与室外同样安全的区域，再疏散至室外。共享大厅设计有室内消火栓系统及自动喷水灭火系统。
大剧院的观众大厅分楼座和池座，池座上部吊顶内净空高度大于8m、小于18m，其火灾危险等级为中危险I级，设计自动喷水强度6L／(min·m2)，作用面积160m2，在池座上部吊顶内和楼座部分均设计自动喷水灭火系统。主舞台葡萄架顶部自动喷水灭火系统的火灾危险等级为中危险Ⅱ级，设计自动喷水强度8L／(min·m2)，作用面积160m2。
音乐厅的室内净空高度大于8m、小于18m，其火灾危险等级为轻危险级，设自动喷水灭火系统。考虑到厅内未设室内消火栓系统，自动喷水灭火系统选取K=115、RTI≤50(m·s)0.5型喷头。
艺术中心的自动喷水灭火系统设计流量为30L／s，作用时间按lh计。采用动作温度68℃快速响应喷头，其中有吊顶的和观众厅楼座的区域采用装饰喷头，其他区域为普通喷头。自动喷水加压泵组出水管在各个单体报警阀组入口前设置DNl50环状给水管道。
1．5消防水池
消防水池设置在大剧院室外地下，储水量按同时开启的最大室内、外消防系统用水量之和计算为l665m3，设计水池实际储水容积为2000m3。为避免消防水长期停滞而导致水质恶化，在消防水泵房内设置了1套给水泵，用于平时绿化用水，使水池内用水得到循环避免死水现象的出现。水池分成4格，其中每格水池均有2根吸水管，通过泵房内所有水泵的共用吸水管达到相互连通水池的目的，保证在一个水池检修时，不影响其他水池的使用。设计中还采取了消防用水不作他用的技术措施。水池设置了消防车取水口。本建筑设计消防水量、消防水池储水量。
2消防泵房的设置
2．1各消防系统加压水泵的确定
泵房设计首先要确定泵房中水泵的型号和数量，其直接影响泵房的建筑面积及布局。各消防系统加压水泵。
2．2消防泵房设计
大剧院消防灭火系统与艺术中心其他建筑单体相比种类多，用水量大，因此把整个系统的消防水泵房设置在大剧院内。泵房占地面积202.5m2，层高4.5m，各种消防泵的出水管沿综合地沟向中心服务区敷设，在中心服务区地下车库成环，分别向艺术中心等其他四个建筑单体引入消防给水入口管。水泵接合器的设置本着集中与分散相结合的方式设置，在消防水池附近设置系统所需的水泵接合器，在各个单体也相应设置一处水泵接合器。见图2、图3。
2．3系统控制简述
消火栓系统的每个消火栓箱设置遥控按钮启动消防泵。消防泵也可由消防控制室遥控或就地开停。自动喷水灭火系统设有15套湿式报警阀，按各单体建筑防火分区设置水流指示器、带启闭信号的分区控制阀，设6套消防水泵接合器。雨淋、水幕、水喷雾系统为开式系统，按照分区设置了雨淋阀，由各区自动报警系统报警，经确认后启动各系统消防泵及电磁阀。
2．4三维管道设计软件在泵房管道设计中的应用
消防泵房是整个艺术中心消防灭火的动力核心部分，其设备选型和管道设计的合理性直接影响整套消防系统的上E常运行。艺术中心消防系统分消火栓、自动喷水灭火、水幕、雨淋等系统，具有消防用水量大、水泵数量多、管道种类多、管径大、消防泵房空间又相对有限等特点。传统的二维单线及双线管道设计已不能满足设计要求。因此，在本次设计中采用建立在AUTOCAD基础上的三维管道设计软件进行泵房的设计(见图4)。在消防泵房建立管道模型过程中，管道错综复杂的现实情况可以一目了然地呈现在设计者面前，能够清楚地显示各种管道的空间走向，通过碰撞检查功能及时发现管道敷设的矛盾，确保管道设计准确无误后自动生成平立剖面图、ISO图及材料表。
采用三维管道设计优点在于：以数据库为基础，确保管道设计时多次提取数据的同源性，减少人为误差；最大限度地真正反映管道的实际情况，可以在计算机内以任意角度了解管道的布置情况；自动生成平立剖面图、ISO图及材料表，使T程设计人员从繁重的绘图、材料表统计的体力劳动中解放出来，提高了工作效率，确保材料统计的准确性；在工程实施中，可以避免多次返工，缩短丁期，减少材料的浪费，在提倡节约型社会的今天具有重要意义。
3 结语
艺术中心消防系统设计中，在充分分析建筑物消防重点难点的前提下，对应重点防范的舞台消防设计进行性能化分析，与舞台机械配合划分雨淋系统分区。在各个观众厅设计适当的自动喷水灭火系统，在保证消防安全的前提下，也保障了观众厅的声学光学效果。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
摘要：高层建筑群的水消防设计应遵循“预防为主，防消结合”的方针，严格执行规范规定，设计完备的水消防系统。对于特殊公共建筑更应系统地把握建筑物的整体安全性，发挥最好的社会效益。艺术中心是一座特大型综合性文化艺术建筑，属一类高层公共建筑。文章通过对消防系统、消防泵房的设置等进行详细分析。
关键词：消火栓系统；湿式自动喷水灭火系统；雨淋灭火系统；
0 引言
某大型艺术中心占地约10hm2，是一座大型综合性文化艺术建筑，包括1800座的大剧院，800座的音乐厅，300座的小剧场，美术馆、艺术馆以及相应的辅助设施(排练厅、演员休息用房、中西餐厅、停车库、公共服务用房等)，总建筑面积约95000m2。最高建筑为大剧院，地下1层，建筑高度45m，建筑等级为一级，建筑物耐久年限为100a。
1 消防系统
1.1 消火栓系统
采用室内外消火栓合用加压泵供水，消火栓系统管网水平、垂直成环。在大剧院周围布置DN200环状专用消防给水管网，并布置地下式室外消火栓。
艺术中心室内除演出大厅仅在其周围设室内消火栓外，其余各处室内消火栓布置间距能保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。
大剧院顶层34m处设18m3消防水箱用于整个艺术中心初期消防用水。通过稳压设备使该管道平时保持高压准工作状态。由于椭球形屋盖是桁架结构，水箱和稳压设备的气压罐只能布置在机房顶上桁架之间。受每品桁架间距和机房上空顶部的空间限制，18m3消防水箱分成2座，分别放在机房顶两侧，相距40m，由连通管相连。
1.2 大剧院雨淋系统
大剧院舞台是整个建筑物最为关键的部位，投资比例高。舞台的消防系统更是大剧院最为重要的部分。舞台上可燃物多，有大量幕布、布景、照明灯具及可燃道具，有时演出中还会出现烟火效果，发生火灾的可能性非常高。国内外剧场的火灾往往发生在舞台，扑灭不及时会蔓延到整个建筑，造成重大损失。
舞台火灾有3个显著特点：①舞台发生火灾后蔓延速度极快。主要因为舞台上可燃物多，幕布垂直高度近16m，火灾发生后产生强大热对流，助长火势的横向垂向蔓延。有资料介绍，12m高的幕布不到10S就可完全烧光。②舞台面到葡萄架高度很高，舞台上垂直吊挂着很多幕布，严重遮挡视线。高大空间烟气上升偏移，火灾自动报警系统很难准确判断舞台幕布中的着火点。③舞台火灾对观众造成很大威胁，易造成人员财产损失。综上分析，舞台的火灾更具危险性，消防安全更为重要，必须建立安全的舞台消防体系。消防系统探测、控制、操作越简单，对于迅速扑灭火灾、防止火势蔓延越有利，也就越安全可靠。大剧院16m高度的布景拆装问、主舞台、后台和侧台设有雨淋灭火系统。
栅顶是舞台上部不可缺少的重要设施之一，是舞台上部悬吊设备安装、调试、维修的工作层面，因此栅顶设计水平直接影响剧场的使用功能。栅顶设计的好坏与舞台上部屋架选用的形式、滑轮梁的数量和布置、天桥的宽度、悬吊设备的品种、数量、位置、荷载都有直接关系。按照舞台演出的常规模式，舞台上固定幕布吊杆方向平行于台口，按照舞台机械的初步意向，雨淋防火分区的界限平行于幕布。如果主舞台上的任一点出现火情，都将启动包括此点所在区和相邻两区的雨淋阀，形成3个区的覆盖保护。整个舞台分为8个区，其中主舞台5个区中同时作用3个区，后台和侧台各为1个区，见图1所示。系统最大设计流量为168.5L／s，作用时问按1h计。消防用水由室外地下室消防水池及大剧院地下室消防泵房雨淋灭火系统加压泵供给。管网配置必须配合舞台机械的卷扬机和拉索进行设置。雨淋干管的位置经过多次协调，选择了适合舞台葡萄架的安装位置。具体设计参数见表1。雨淋加压泵组的出水管在报警阀组人口前设置DN300环状给水管道。在报警阀间设置ll套DN200雨淋阀组。
1.3 大劇院舞台防护冷却水幕系统
大剧院舞台台口及与舞台相连的后舞台之间设有防护冷却水幕系统，设计喷水强度为1L／(s·m)，系统设计流量为44L／s，作用时间按3h计。在报警阀间设置2套DNl00雨淋阀组，防护冷却水幕系统加压泵组出水管在报警阀组入口前设置DN250环状给水管道。具体设计参数见表1。
1.4 湿式自动喷水灭火系统
艺术中心独特的建筑特性及平面组合给建筑消防设计带来了一定难度，建筑体型庞大、室内疏散距离过长，按照常规设计很难满足现有规范的要求。通过消防性能化分析，在消防设计上把建筑空间分为危险性空间和安全性空间。将大剧院、音乐厅、小剧场、美术馆、艺术馆、中心服务区及地下室空间定为危险性空间。危险性空间应严格执行中国现有的法律及规范，在消防设计上采取严格的措施，以确保人员生命及公共财产的安全。将联系5个场馆的南、北共享大厅定义为安全性空间，即在火灾发生时，5个场馆的观众通过消防楼梯疏散到共享大厅，即视为已到达与室外同样安全的区域，再疏散至室外。共享大厅设计有室内消火栓系统及自动喷水灭火系统。
大剧院的观众大厅分楼座和池座，池座上部吊顶内净空高度大于8m、小于18m，其火灾危险等级为中危险I级，设计自动喷水强度6L／(min·m2)，作用面积160m2，在池座上部吊顶内和楼座部分均设计自动喷水灭火系统。主舞台葡萄架顶部自动喷水灭火系统的火灾危险等级为中危险Ⅱ级，设计自动喷水强度8L／(min·m2)，作用面积160m2。
音乐厅的室内净空高度大于8m、小于18m，其火灾危险等级为轻危险级，设自动喷水灭火系统。考虑到厅内未设室内消火栓系统，自动喷水灭火系统选取K=115、RTI≤50(m·s)0.5型喷头。
艺术中心的自动喷水灭火系统设计流量为30L／s，作用时间按lh计。采用动作温度68℃快速响应喷头，其中有吊顶的和观众厅楼座的区域采用装饰喷头，其他区域为普通喷头。自动喷水加压泵组出水管在各个单体报警阀组入口前设置DNl50环状给水管道。
1．5消防水池
消防水池设置在大剧院室外地下，储水量按同时开启的最大室内、外消防系统用水量之和计算为l665m3，设计水池实际储水容积为2000m3。为避免消防水长期停滞而导致水质恶化，在消防水泵房内设置了1套给水泵，用于平时绿化用水，使水池内用水得到循环避免死水现象的出现。水池分成4格，其中每格水池均有2根吸水管，通过泵房内所有水泵的共用吸水管达到相互连通水池的目的，保证在一个水池检修时，不影响其他水池的使用。设计中还采取了消防用水不作他用的技术措施。水池设置了消防车取水口。本建筑设计消防水量、消防水池储水量。
2消防泵房的设置
2．1各消防系统加压水泵的确定
泵房设计首先要确定泵房中水泵的型号和数量，其直接影响泵房的建筑面积及布局。各消防系统加压水泵。
2．2消防泵房设计
大剧院消防灭火系统与艺术中心其他建筑单体相比种类多，用水量大，因此把整个系统的消防水泵房设置在大剧院内。泵房占地面积202.5m2，层高4.5m，各种消防泵的出水管沿综合地沟向中心服务区敷设，在中心服务区地下车库成环，分别向艺术中心等其他四个建筑单体引入消防给水入口管。水泵接合器的设置本着集中与分散相结合的方式设置，在消防水池附近设置系统所需的水泵接合器，在各个单体也相应设置一处水泵接合器。见图2、图3。
2．3系统控制简述
消火栓系统的每个消火栓箱设置遥控按钮启动消防泵。消防泵也可由消防控制室遥控或就地开停。自动喷水灭火系统设有15套湿式报警阀，按各单体建筑防火分区设置水流指示器、带启闭信号的分区控制阀，设6套消防水泵接合器。雨淋、水幕、水喷雾系统为开式系统，按照分区设置了雨淋阀，由各区自动报警系统报警，经确认后启动各系统消防泵及电磁阀。
2．4三维管道设计软件在泵房管道设计中的应用
消防泵房是整个艺术中心消防灭火的动力核心部分，其设备选型和管道设计的合理性直接影响整套消防系统的上E常运行。艺术中心消防系统分消火栓、自动喷水灭火、水幕、雨淋等系统，具有消防用水量大、水泵数量多、管道种类多、管径大、消防泵房空间又相对有限等特点。传统的二维单线及双线管道设计已不能满足设计要求。因此，在本次设计中采用建立在AUTOCAD基础上的三维管道设计软件进行泵房的设计(见图4)。在消防泵房建立管道模型过程中，管道错综复杂的现实情况可以一目了然地呈现在设计者面前，能够清楚地显示各种管道的空间走向，通过碰撞检查功能及时发现管道敷设的矛盾，确保管道设计准确无误后自动生成平立剖面图、ISO图及材料表。
采用三维管道设计优点在于：以数据库为基础，确保管道设计时多次提取数据的同源性，减少人为误差；最大限度地真正反映管道的实际情况，可以在计算机内以任意角度了解管道的布置情况；自动生成平立剖面图、ISO图及材料表，使T程设计人员从繁重的绘图、材料表统计的体力劳动中解放出来，提高了工作效率，确保材料统计的准确性；在工程实施中，可以避免多次返工，缩短丁期，减少材料的浪费，在提倡节约型社会的今天具有重要意义。
3 结语
艺术中心消防系统设计中，在充分分析建筑物消防重点难点的前提下，对应重点防范的舞台消防设计进行性能化分析，与舞台机械配合划分雨淋系统分区。在各个观众厅设计适当的自动喷水灭火系统，在保证消防安全的前提下，也保障了观众厅的声学光学效果。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。