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上海大剧院消防给水设计探讨
提要  从建立完善安全的舞台消防体系的必要性、当舞台面积超过规范要求的 雨淋保护面积的处置措施、舞台钢制防火幕及降温水幕、舞台消防阀站的合理位置、舞台消防设施的控制、舞台其它部位的消防设施及引入 完善的舞台消防设计概念七个方面对上海大剧院的舞台消防设计进行了介绍与探讨。文中还对大面积、大空间自动喷水消防设计中,如何确 定系统设计水量以及喷淋管网和喷头的布置特点展开了分析和讨论。 关键词 大剧院 消防给水 设计   上海大剧院是具有世界先进水准的剧院,已于1998年8月27日启用。笔者荣幸地主持承担了大剧院消防给水设计等工作。设计过程中 曾赴法国、奥地利等地,考察世界上著名的剧院。在此将大剧院消防给水设计中的心得体会、设计思想介绍与国内同行,共同探讨安全、完 善的高层建筑消防的特例——大剧院水消防系统。 1 大剧院情况概述   上海大剧院位于人民广场西北侧,建筑面积62000m2,地下2层,地上7层(局部机房8层),建筑物总高度为40余m。大剧院大剧场1800个 座位,主要演出功能为西洋歌剧、芭蕾、交响乐。设有主舞台、左、右侧舞台及后舞台。另有580座的中剧场及250座的小剧场。地下室设有整 套舞台布景、道具、服装、音像制品等制作车间及仓库用房。剧院配有大量演员化妆、排练用房及设施。剧院拱顶设有大型宴会厅,平时也可 作为多功能演出厅用。除此以外大剧院还有咖啡、酒吧、商场、办公、停车库等功能,为一综合性的高层剧院建筑。 2 大面积、大空间自动喷水灭火系统探讨 2.1 系统设计水量的确定   随着建筑业的发展,一些建筑不仅面积、空间越来越大,而且建筑功能也非常复杂。这些建筑如何合理确定其自动喷水灭火系统设计 水量是消防设计面临的一个新的问题。上海大剧院就是这类建筑之一,其内许多区域防火规范要求的消防设计喷水强度不一,危险等级不一, 作用面积不一;具体情况见表1。
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  对大剧院的自动喷水灭火系统设置情况综合分析后,如何来选择决定系统设计流量呢如果盲目地将所有水量叠加起来显然是不合理的, 会增加不必要的消防投资。笔者认为决定系统设计流量必须基于两点:(1)首先确定建筑物内同时火灾发生次数为一次,即不考虑建筑物内不 同地方同时发生两次及以上火灾;(2)然后对建筑物内可能发生的各种火灾情况组合分析,选择最不利情况时所需的消防流量(即可能发生的 最大的消防流量)作为该建筑的自动喷水设计流量。经过分析,大剧院如果主舞台发生火灾时,所需要的消防喷水量最大,将此时所需的主舞 台雨琳及金属防火门降温水幕等水量之和作为大剧院的自动喷水灭火系统设计流量。 2.2 喷淋管网及喷头布置特点探讨   由于大剧院建筑平面面积大,底层及地下室面积都已超过l万m2,如何来保证大剧院自动喷水灭火系统供水安全、可靠,火灾时能迅速地 将水输送到扑救点喷淋管网合理设置是非常重要的。大剧院的设计采用了双报警阀,环状管网供水系统。笔者认为此系统非常适合单层面积 大的建筑物,双报警阀满足了防火规范关于单个湿式报警阀控制喷头数不宜超过800个的规定;环状管网供水可以提高安全程度,均衡管网压 力,并且缩短了喷淋泵至最不利火灾扑救点管道长度,从而缩短了输水距离。同样地在舞台雨淋系统中采用环状管道 布置,可以使管网压力均匀,雨淋喷水效果分布均匀,有利于及早地扑灭火灾。   大面积的喷淋系统如何考虑系统放空,这是消防施工图设计中面临的一个具体问题。一般的喷淋设计,每层楼设置一个检验放空阀, 然后管网坡向放水阀以利整个系统放空。但在实际施工时由于现场情况变更等等因素,难免会发生管道碰撞打架现象。一般解决本着小管让 大管(风管),压力管让重力管的原则,喷淋管往往委曲求全弯绕避让,结果造成系统放水不全的问题。在大剧院设计中,由于建筑层高要求 非常苛刻,再加上喷淋面积大,设计中采用了多段放水技术措施。即有意识地在喷淋管网需要放水的区域增加放水点,尽量使系统有放空的可 能,以利于日后业主对喷淋管网的维修保养工作。   由于大面积、大空间、建筑功能复杂的原因,设计师应该注意根据其特点选择不同种类的喷头应用于不同的场合,做到各类喷头、 各尽所能、各尽其责。大剧院设计中,雨淋喷头用于舞台葡萄棚下,水幕喷头用于舞台防火门降温及防火分区分隔水幕。高级装饰区域设 计中采用了较昂贵的隐蔽式喷头以示美观。普通装饰及其它区域则采用普通玻璃泡闭式喷头,以求节约。在某些喷头装在上空影响建筑要 求的部位设计中选择了大覆盖侧向喷淋头。在大剧院地下室一些布景制作、安装、贮存区域,其建筑层高为9m,一般喷头已难以发挥作用 (根据防火规范一般情况大于8m的空间可不设喷淋),考虑到这些区域均为火灾危险区域,为了确保安全,设计中采用了国外快反应、大水 滴、高挑战适合此类高度的喷淋头。 2.3 观众厅大空间是否设自动喷淋问题   在此顺带讨论一下观众厅要不要设自动喷淋灭火消防,这个问题我国的防火规范规定得很明白,必须设置。此问题的由来是在大剧 院方案设计阶段法国建筑师提出了大剧院观众厅不设自动喷淋。理由是当火灾发生时,自动喷淋喷洒时容易引起人群不必要的惊慌产生骚动, 影响有序疏散,造成人员伤亡。再加上他们认为,大剧院观看演出的观众都是较有素养的,观众厅本身不会发生火灾。在以后的进一步设计 和施工阶段,我们也确实碰到某些情况,譬如由于设置自动喷淋,观众厅楼座之间建筑吊顶厚度增加,这个问题处理不当会影响观众视线。 另外在施工过程及日后的运营中,如果管理不当,万一发生喷头漏水,会给观众厅内豪华的装饰及座椅等带来损失。究竟要不要在大剧院观 众厅等豪华高级场所设置喷淋笔者认为根据目前的国情必须按照防火规范在观众厅内除了大于8m之处可以不设外其余部位均设置自动喷淋消 防。但是以后若干年,当我们的国民素质、管理水平进—步提高,象大剧院观众厅此类高档区域是否设喷琳,这个问题值得留给我们日后进 一步研究、确定。 3 完善、安全的舞台消防设计探讨 3.1 建立完善、安全的舞台消防体系之必要性   舞台是剧院的核心,舞台消防更是剧院消防的重点、要害部位。舞台上空一般都有大量幕布、布景、照明灯具;并且舞台上有可燃 道具,演出时常有烟火效果,故舞台容易引起火灾。舞台一旦发生火灾其危害性极大。第一、火灾蔓延速度极快,根据资料介绍12m高的幕 布不到10s就完全烧光。第二、它直接面对观众,对观众造成很大威胁。对于上海大剧院来说舞台消防更为重要,从舞台规模来说它属于特 大型,大剧场舞台总面积达1800m2,分为4个舞台;舞台上空有51道吊杆,还有许多吊点、舞台灯光用电量控近1400kW之多。从舞台布景、 道具来看,大剧院将会接纳具有世界先进水准的剧团来演出,而欧洲及国外一些剧团非常追求逼真的演出效果。   由于舞台大也允许摆放一些大型的布景道具,笔者曾在欧洲舞台亲眼目睹本制的真的马车、木制的二层楼作为布景。综合这些因素, 大剧院舞台更具危险性、消防安全更为重要,必须建立一个完善、安全的舞台消防体系。 3.2 当舞台面积超过规范要求雨淋保护面积时的处置   根据消防规范要求,在舞台的葡萄棚下部设置雨淋喷水灭火系统,以快速扑灭可能发生的火灾。由于大剧院舞台上部有大量的幕布、 布景、照明灯具等设备,火灾时蔓延速度快,因此定为严重危险级。考虑到火灾多半可能发生在舞台演出时,并参考国外资料将火灾类别定 为生产建筑物型。设计喷水强度为10L(min·m2),规范中规定保护面积为300m2。大剧院的主舞台面积为780m2,大大超过了规范要求 的保护面积。方案设计阶段法国建筑师曾提出舞台雨淋应该在着火时整个舞台同时喷洒。但请示上海市消防局领导的意见是“上海大剧院消 防设计应根据国内现行消防规范执行”。如果根据法国规范设计,火灾时整个舞台同时处在雨淋系统保护下,肯定是最安全的做法,但毫无 疑问将增加消防设计水量,增加投资。如何根据国内防火规范要求保护范围内设计安全可靠的舞台雨淋系统经过分析研究最终妥善解决了这 个问题。大剧院主舞台长30m,宽16m。设计中沿吊置幕布方向将其均分成A、 B、 C、 D四个区域,每个区域195m2,详见图 1。   设计考虑舞台着火时保证二个区域的雨淋系统同时开启,达到迅速扑救的目的。设想最不利着火点分别为 a,b,c点,则可以分别开启 A、B或 B、C或 C、D区域雨淋系统来扑灭火灾。着火点位置如何判别可以由在舞台现场的消防人员当场判定也可 以由舞台区域火灾探测报警讯号来帮助判别。 3.3 钢制防火幕与降温水幕   大剧院的主舞台与观众厅相连的台口以及与左、右侧舞台及后舞台交界处都设有钢制防火幕(门),这是非常必要的。一旦舞台发生火灾 可迅速降下防火幕,有效隔断火势向四周尤其是向观众厅方向蔓延。另外,降下防火幕还可以阻挡观众视线,减少观众恐慌心理,有利于观众 厅的秩序及疏散。   为了防止火灾时钢制防火幕高温变形,在防火幕的上方设有降温水幕管,根据国内现行防火规范设计水量不小于0.5L(s·m)。 水幕管的布置位置往往会受到舞台的制约,所以在设计中应该根据不同情况选择不同类型不同K值的水幕喷头。另外应该考虑的一个问题是消 防水量的平衡。为了控制水幕喷头的出流量在设计范围内,必须采用减压阀调整喷头压力以防止水幕流量过大而影响到舞台雨淋消防水量。 3.4 舞台消防阀站的合理位置   由于火灾一般发生时都比较突然再加上舞台火灾往往又来势凶猛,作为扑灭舞台火灾的有效手段雨淋、水幕系统的控制阀站的合理位 置就显得十分重要。笔者认为舞台消防控制阀必须设在靠近舞台易于并方便操作的地方。当然阀站的位置必须不影响舞台的演出功能。一般舞 台的消防阀组往往设在主舞台两侧,笔者曾在国内外许多舞台上注意到此点。大剧院舞台消防阀组也曾设想设在侧舞台及主舞台后侧,最后在 与舞台工艺的结合中,将主舞台后侧通道入口处的二个小房间作为舞台阀站,此位置既方便操作、管理又不影响舞台工艺。笔者认为一般舞台 的消防阀组可设在主舞台二侧。而特大型舞台由于消防阀组数量较多,可选择靠近主舞台人口处小间作为阀站,这样的做法较为妥当。 3.5 舞台消防设施控制之探讨   舞台消防的雨淋、水幕系统平时究竟是处于手动开启还是自动控制开启状态笔者认为这与剧院的消防管理水平有关是值得研究探讨的。 因为大剧院的主舞台高度为30m,设置的消防报警装置能否准确无误地发出火灾讯号,控制舞台消防阀组,有效扑灭火灾,令人担心。再加上演 出时常常有烟火效果,易发生误报;如果误动作,舞台上空大量消防用水哗哗而下会损坏舞台上的布景、幕布、照明灯具,甚至舞台底部机械 设备,造成不必要的损失,所以——种观点认为特大型的舞台消防设施应处于手动控制状态比较稳妥。另一种观点认为舞台消防设施平时处于 自动状态比较安全。消防报警讯号可延迟若干分钟后再动作如果误报警可在消防中心或现场确认后解除动作讯号,另外,演出时烟火效果的误 动作可以防止,此时将控制系统放在手动位置。笔者认为无论是手动控制还是自动控制,都要求强调人的因素,强调有良好的消防管理,才能 做到万无一失。根据笔者了解到的情况,舞台消防控制手动方式还是自动方式国内外都有实例。上海大剧院目前的设计舞台消防报警采用红外 线与烟感装置,消防设施可以自动控制也具手动功能,两种控制方式都行。 3.6 舞台其它部位的消防设施   为了保证舞台消防安全可靠、万元一失,笔者认为舞台除了设置雨淋、防火幕、水幕系统外还需要加强舞台其它部位的消防设施,要 保证做到及时扑灭或消除舞台任何部位可能存在的早期火茵或其它隐患。大致上有以下几个方面: (1)首先应重视在舞台各个入口(不限于±0.00层平面)设置消火栓,自救水龙带及手提式灭火器等。 (2)在舞台葡萄棚上空钢屋架处设自动喷淋,以在火灾发生时,保护钢屋架,维护舞台安全。 (3)在主舞台上空工作夹层及走道处设置自动喷淋以及时扑灭可能发生的火灾隐患; (4)舞台底部往往有大量的舞台移动机械设备,这些区域往往难以布置自动喷淋,但是笔者认为不应忽略在舞台非移动区域及乐池区域布置自动 喷琳; (5)舞台灯光可控硅房间,由于可控硅设备发热量大,应该配合设置CO2、FM200或其它气体消防设施; (6)在舞台有特殊演出要求时,可以根据需要临时配备——些特殊的消防器材,如砂桶、推车式灭火器等等。 3.7 完善的舞台消防设计概念之引入   以上已经比较完整地讨论了舞台消防硬件设计方面的诸多问题。归纳起来舞台消防的硬件大致有: (1)钢制防火幕; (2)雨淋消防系统; (3)水幕系统; (4)舞台消防阀站; (5)消防报警和控制设施; (6)消火栓消防; (7)自动喷淋消防; (8)气体消防; (9)手提式灭火器。   要确保大剧院舞台消防万无—失,笔者认为舞台消防硬件设计是前提是基础。但是如何管理好这些硬件还可以说是尽量避免使用某些 硬件,舞台消防的软件设计是十分重要的,当然这恐怕已经超出—般建筑消防设计的范畴了,这已属于剧院消防管理人员的职责。尤其是像 上海大剧院这么重要的建筑,国内第一个具有世界先进水准的剧院必须建立—套完整的舞台消防管理制度。关于这方面笔者考虑大致有以下 几个方面: (1)训练有素的专业消防人员配置制度,根据国外大剧院舞台消防管理经验,舞台在演出时必须配备2名专业消防人员值班。监视 舞台演出情况,管理和控制舞台消防设施,随时处理可能发生的火灾情况; (2)钢制防火幕升降管理制度。舞台在不演出时应将主舞台上的四道金属防火幕降下,作为防火隔断,并可防止外界火种侵入舞台造成隐患。 (3)舞台消防安全定时巡视检查制度; (4)有关防火安全的其它规章细则。   以上观点均为本人在大剧院设计工作的肤浅心得体会,定有不当之处,欢迎批评指正。   作者通讯处:200002 上海汉口路151号 华东建筑设计研究院
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Tags:大剧院 责任编辑:admin
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