建筑工程消防设计范文

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中图分类号：TU198文献标识码： A

引言

建筑消防设计直接关系着人们的生活和工作安全，在现代建筑设计中占据重要地位。

一、建筑设计中防排烟消防设计重点

（一）防排烟系统的主要设计方式

（1）防烟系统设计方式

当前，高层民用建筑防烟设计的方式主要有自然排烟与机械加压送风两种方式。在GB 50045－95《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)中规定: 高层住宅等疏散楼梯间及前室采用自然排烟防烟，烟气被允许进入安全保护区。但是，从安全角度分析，利用自然排烟方式，其排烟量与排烟速度都不能满足高层民用建筑防火安全要求，因此，在条件允许的情况下尽量避免使用自然排烟方式。机械加压送风是当前民用高层建筑防烟设计中常用的方式。在机械加压送风设计过程中，要从三个方面强化设计的有效性。第一，提高送风量计算的精确度。送风量是机械加压送风系统安全性设计的关键，实际中，由于工作条件的限制送风量往往被简化，从而导致送风量设计时不够精确。在实际的工作中，应当建立健全建筑模型烟尘控制区，从整体的角度确定送风量，从而提高系统的安全性。第二，风量与风量范围匹配。实际中，设置防火门或空气泄漏数量对送风量会产生显著的影响，同时，空间内的洞口越多，面积越大，加压空间的送风量也越大，加压面积难以保证正压值，此时只能通过增大送风量来实现。因此在设计过程中，要将加压空间与送风量根据实际情况进行匹配，提高设计的最大空间合理化。

（2）排烟系统设计方式

建筑排烟分为机械排烟和自然排烟两种方式，在实际时应当根据相关规范，确定具体的排烟方案。在排烟系统设计时要注意以下几个问题:1)自然排烟主要靠烟气的浮力，火灾时消防喷淋系统影响烟气排放，条件允许时应采用机械排风。排烟窗在迎风面容易倒灌烟气，可以采用弦窗或平移窗改善这一状况，将烟气排到外部，这种方式不影响建筑物外墙和采光，但成本较高(高层建筑由于热压作用，存在压力差，所以室内防火、防烟分区应适当考虑，否则，冬季容易出现烟气倒灌现象) 。2) 发生火灾时室内温度高，烟气中含有大量未燃烧气体，烟雾自然排出时可能会形成火焰，导致火灾蔓延。自然排(通) 风窗口的高度应比蓄烟高度更高，以保证人员疏散的安全，排烟窗一般位于房间一半高度上方。无论是自然或机械排烟，最终为了疏散人群减少有毒气体的侵害，当烟气温度超过 280℃，结束排烟系统工作，避免加剧火灾强度。

（二）防排烟系统的具体设计

防排烟系统的设计过程中，要从建筑的基本特点出发，在提高安全性能的同时，尽量节省空间和时间成本。在 GB 50016 －2006《建筑设计防火规范》( 以下简称《建规》) 和《高规》给出了具体的防排烟系统设计方案，并从很多细节方面进行了具体规定。具体内容包括以下几个方面:

(1) 采用自然排烟的开窗面积应满足以下条件:①防烟楼梯间前室、消防电梯间前室可开启外窗面积大于2 m2，合用前室大于3 m2; ②靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗面积大于2 m2; ③ 长度不超过60m的内走道可开启外窗面积大于走道面积的2% ;④需要排烟的房间可开启外窗面积不应小于该房间面积的2%。

(2) 设置机械排烟设施的部位，其排烟风机风量应符合下列要求: ①担负一个防烟分区排烟或净空高度大于6 m的不划防烟分区的房间时，应按面积不小于 60 m3/ ( h・m2) 计算; ② 负担两个或两个以上防烟分区排烟时，应按最大防烟分区面积不小于120m3/( h・m2) 计算; ③带裙房的高层建筑防烟楼梯及前室，消防电梯前室或合用前室，当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟，其前室或合用前室应设置局部机械排烟设施，排烟量按前室不小于60 m3/ ( h・m2)计算。排气口应位于顶棚上或靠近顶棚的墙壁上。

(3)位于顶棚上的排气口距离易燃或可燃成分应不小于1m。通常排气口应关闭，并有手动和自动开启装置。排烟区内的排烟口离最远点的水平距离不应超过 30 m。

(4)当烟气温度超过 80℃，需要在排烟支管上设有自行关闭的排烟防火阀。排烟风机可采用离心式风机或排烟轴流风机，且保证在280℃时能连续工作30 min，并应在入口处设有可自动停机的排烟防火阀。排气管必须采用不可燃材料。

(5)安装在吊顶内的排烟管，应采用不可燃材料，并与可燃物间的距离大于150 mm。设置机械排烟的地下室，还应设置送风系统，并且送风量不小于排烟量的50%。总之，只有自然排烟和机械排烟合理组合才能达到满意的防排烟效果。

（三）排烟系统的水力计算

关于排烟风管的水力计算，现行规范、技术措施并无明确做法，只规定了排烟管道、排烟口的风速，管路的水力计算通常是按照每个防烟分区排烟量和风速根据管长计算得出的。对于负担两个或几个面积差异较大的防烟分区的排烟系统，火灾时排烟风机开启，同时先开启的只是一个防烟分区的排烟口，排烟量通常会偏大，补风量却不会增加，房间内可能会造成较大的负压值。

建议在划分防烟分区时，对于同一个排烟系统的各防烟分区相对于最大防烟分区的面积比有限制，或者在消防控制上有变化。如火警时必须同时开启着火的防烟分区和相邻防烟分区的排烟口，以保证排烟风机和排烟口风量不要相差太悬殊，使管路的阻力特性、排烟量更接近设计工况。

在设计排烟系统时，应根据最终选定排烟风机参数，核算整个排烟系统最不利处防烟分区排烟口排烟量，特别是当最大防烟分区设置在最远端，或排烟系统全开时各防烟分区排烟量之和仍小于排烟风机排烟量时。能否采用排烟风机排烟量作为计算主管道管径的依据，笔者认为应使排烟风机的排烟量参与到排烟管道系统的设计计算中，否则，选择多少风量或多大压头的排烟风机，对于整个排烟系统的阻力特性缺乏依据和意义。

（四）封闭区域的排烟补风

地上建筑中，一条长度超过20m的内走道设置了机械排烟、补风系统，相邻走道的房间采用外窗自然排烟，当内走道排烟系统开启时，虽然已在内走道设置了50％排烟量的补风量，根据风量平衡计算，内走道负压，自然会从相邻的房间补风，这时房间外窗可能就不是排烟而是进风。因此，自然排烟效果可能会受到影响。对于地上排烟系统的补风应该比地下部分更为全面地考虑，因为地下层通常没有自然排烟的区域。

3、疏散出口与安全出口

对于疏散出口，如将会议室、教室、餐厅等排烟口设置在疏散门上方，非常情况下较多人员拥在门口等待疏散，高温烟气、视线不清都可能造成人员伤害和慌乱，所以将排烟口尽可能的远离疏散门，使人员疏散方向和烟气方向远离甚至相反，对人员疏散更为有利。在这个意义上，安全出口的定义有待探讨。

（五）防烟系统送风量的分析

在很多工程的调试运行过程中，工程师根据国家规范选出的加压送风量往往偏大，设置旁通管、余压阀旁通掉大部分风量，或者采用封堵部分加压送风口，增加阻力的办法，保证防烟楼梯间和前室的压力值。选用大风量风机必然增加初投资，大风量同样会带来增加竖井、进风百叶面积，大管径风管布置困难的问题。在工程调试验收时，防烟楼梯间、前室的压力值测试中，如果关门测试，可根据压差法进行反算，按照防烟楼梯间送风量12000m3／h，可得压差16905Pa，远大于可能造成开门困难的100Pa，这就是说在大部分工程中都要加旁通管、余压阀，或者必须封堵送风口，才能达到规范要求的压力值。如果开门测试，同样利用上述压差法公式，可算得楼梯间压差为2.4Pa，远远达不到规范要求的压力值。上述案例为合用前室，如果是前室，只对防烟楼梯间送风的情况，规范要求的送风量高达25000～30000m3／h，应在防烟楼梯间与前室以及前室的防火墙上设置余压阀，来保证防烟楼梯间、前室的压力值。需要找到这样一个平衡的送风量，关门送风状态下，不会超压过多，不至于开启疏散门困难；在人员疏散短时间连续开门的状态下，保证楼梯间、前室内正压环境，烟气不至扩散入内。设置旁通管、余压阀等防止超压的措施不能解决过大风量带来的竖井、进风百叶面积增大、大管径风管布置困难等问题。是否可通过消防性能化测试得到合理的加压送风量，还有待探讨。

（六）优化防排烟设计方案

在初步设计时，消防机构应当与建设单位进行良好的沟通，严格按照规范进行审核。而对于一些平面布局调整、使用性质改变的防排烟设计，要根据布局和使用性质以及施工可行性确定设计方案。总之，在前期的设计审核过程中，要本着严格按照规范要求设计的原则，同时兼顾施工工艺难易程度等因素，尽可能优化设计方案。

二、加强建筑消防监督管理应采取的对策

（一）在消防工程的建设过程中，建立起一个科学合理的消防安全咨询制度，成立专门的用于为消防安全问题提供相关咨询和服务的机构。这样不仅能够更好地保证建筑的消防安全工作能够切实有效的进行，而且这种发展趋势也是社会主义市场经济在新时期不断发展的需要。消防部门在建筑消防管理工作当中一定要以身作则，做好职能上的转变，加强建筑消防安全的监督和管理力度，中间机构的接入能够大大减少公安部门的工作量，有更多的时间和精力去做一些重要的工作内容，有利于更好地发挥其职能，加强其他途径的管理和监督，这种方式不仅能够更好地提高建筑工程消防安全的管理和监督所发挥的作用，也能更好地完善消防管理监督体系，有利于不同部门的协作和配合，能够防止重复建设或者是权责机制不明确现象的发生。

（二）建立建筑工程消防设计自主审核制度。设计单位作为建筑消防技术规范的执行者，应依法对建筑消防设计质量负责。落实这一责任，要依靠法律、法规，通过多种形式的质量管理手段，在设计单位实行建筑消防设计自主审核制度，各项建筑工程消防设计图纸均应先由设计单位内部消防设计管理组织自行审核合格后方可送交公安消防机构审核或登记备案。同时，可以充分依托建设行政主管部门，由建设行政主管单位将建筑消防设计转送公安消防机构，征求意见后再集中发文至建设单位。

（三）加强对专业人员的培训。不断加强对专业人员培训与教育，通过培训，深入学习领会消防技术规范条文，交流消防新科技、新技术，从而全面提高专业人员的业务技术水平，强化专业素质，提高消防监督管理水平，并认真落实岗位资格制度，进一步缩小各级公安消防机构之间存在的技术断层，全面加强公安消防机构的整体专业技术水平。督促专业人员不断提高自己的综合素质，全面提高工作质量。

（四）积极发挥消防中介服务组织的作用。积极培育和大力发展消防中介服务组织，让中介服务组织承担一些消防监督具体技术工作，实行有偿服务，是市场经济条件下消防社会化发展的必然趋势和要求。特别是在公安消防机构人员少工作任务重的情况下，在建筑工程消防设计审核领域建立和推行中介服务制度非常必要，将消防设计图纸审核、建筑消防设施检测等具体技术性工作交由中介服务组织去做，中介服务组织实行有偿服务，守法经营并承担法律责任。

（五）充分发挥保险业的作用。在建筑工程设计初期就引入保险，利用行政手段与经济手段双管齐下，使保险与建筑工程消防监督管理互帮互利，紧密地结合。一项建筑工程，其建筑设计是否合乎消防安全的要求、消防设施是否齐备，整体的消防安全布置是否合理，直接关系保险费率的高低。消防安全条件差，保险公司认为风险大，可以不接受其投保。

结语

综上所述，进行建筑工程消防设计审核时，要对出现的问题进行及时的改正，这样也是能够更好的促进建筑行业发展的，对保证社会稳定发展意义也是非常重大。

参考文献：

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随着经济和城市化的飞速发展，人们生活水平的提高，大型的综合性商业建筑、高层建筑、地下建筑等迅速崛起，这些建筑规模大，投资高，建筑功能复杂，火灭隐患大，发生火灭造成的损失相对来说也很大，这就对建筑的消防建筑的设计提出了更高的要求。人们在舒适、便捷、高效的环境中愉快的学习、生活和工作，对安全问题的要求也随之进一步增高。随着一次次教训的发生，设计者自觉提高了防火意和防震意识，同时也越来越深刻的认识到消防工程在建筑中的重要性。

一、做好高层建筑的抗震设计

根据高层建筑的设计需要，抗震设计理论已从原来的单一的强度，逐渐扩展到强度和变形相结合的二级要求，从弹性设计扩展到非弹性设计，从确定性扩展到不确定性的可靠理论。但是地震的不预计性仍然使得对结构的抗震设计很难与未来实际发生的地震相符合。原因是：地震烈度与地震震动的加速度的实际分布并不符合，在软弱场地上，地基失效会加重地震烈度。因此，在高层建筑设计中，必须通过结构的概念设计，使设计者对结构在地震的承载作用下的变形特点和受力特点达成一个宏观的认识，这样就可以从宏观上掌握地震力对建筑结构的破坏形式，从而对结构的影响程度有一个较为确切的估计。在大地震来临时，这样的建筑设计理念可以尽可能的降低对建筑结构本身、人身、财产等方面的损失。同时，结构的刚度变化是影响结构变形和受力的一个主要原因。在结构建筑设计中，结构整体刚度变化处包括结构的底层、转换层、结构构件的截面变化处、加强层、设备层等这位置。因此在结构的中上部必须约束了剪力墙的弯曲变形，使结构整移不致过大。框架对剪力墙位移的约束方案常用的有设密柱、转换层或在结构顶层设柑架梁等。

二、做好自动喷水灭火系统的设计

要做好自动喷水灭火系统的设计，首先必须设计好自动喷水的气压供水设备。很多建筑设置了自动喷水系统，但却没有设置屋顶高位水箱。这种情况不符合自动喷水灭火系统的设计的规范性。在这种情况下，应该设置气压高位给水设备。并且要保证气压给水设备的有效容积，而气压给水设备的有效水容积，应按系统最小利处4只喷头在最低下作压力下的十分钟用水量来确定。其次，还要确定好水喷雾系统保护面积。利用水喷雾系统较气体灭火系统来说具有投资省、费用低廉、安全性高等优点，因此，在建筑行业的运用越来越广泛。目前，确定水喷雾系统保护面积没有明确条文，因此，设计者在设计中常常无章可循。在此，笔者认为，在确定保护面积时，不仅要考虑到达到消防目的，还要考虑到尽可能的节约运行成本。自动喷水灭火系统的意义在于监控锅炉和发电机房，及时扑灭火源，防止火灾的发生和蔓延。所以说水喷雾灭火系统的设计仅仅是一种局部的没灭火系统的设计。在使用时应该使用高效的具有一定喷水强度的水雾自接喷射覆盖火源，达到控火、灭火的目的。所以据分析，燃油、燃气锅炉房和发电机房的保护面积按设备的外表面面积确定比较合理。

三、做好室内消火栓的位置的设计

在建筑工程的设计中，很多设计者并没有注重室内消火栓的位置设计者从很多实际工程的设计图纸来看，不难发现很多消火栓的设计存在不合理之处。他们只是单纯的考虑到每一个防火分区同层有两支水枪的充实水柱同时到达任何部位，只要能保证灭火效果就行。这种情况导致了消火栓的设计位置不规范，许多室内消火栓位于办公室内、管道井内、走道尽头、货架背面，或者说是设计在远离安全出口的墙面上等偏僻的地方，致使很多消火栓都处于隐藏状态。特别是在商场、仓库、地下汽车库等场所，在这些地方，工程竣工时，验收的工作人员才发现，消火栓的设置不合理，在这些地方的消火栓的不易被发现或者不好取用，但消防验收部门总是以难以整改而作罢，使得在实际运用中能够投入使用的建筑工程的消火栓很少，很多都处于浪费的状态。因此，在设计室内消火栓的位置时，要尽可能的将消火栓设置在走道、楼梯间附近等明显的地方，便于发现和取用，保证消火栓能够及时发挥作用。

四、做好消防水池容积的设计

在做好建筑工程的消防设计中，做好消防水池容积的设计是至关重要的一步。消防水池作为储存灭火用水的构筑物，其容积的确定关系着灭火的有效性和安全性。在《高规》中明确规定：“市政给水管道和进水管道或天然水源不能满足消防用水量，市政给水管道为枝状或只有一条进水管道（一类居住建筑除外），只要符合上述条件之一时均应设置消防水池”。不难理解，消防水池内的水溶剂应该兼顾到室内和室外消防用水量的综合。当室外给水管网能够保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足在火灾延续时间内室内消防用水量的要求。而当室外给水管网不能保证室外消防用水量时，消防水池的有效容积应满足火灾延续时间内室内消防用水量和室外消防用水量不足部分之和的要求。

总之，在现代建筑日新月异的今天，建筑工程本就是一个长期而复杂的施工过程，建筑工程消防设计工作只是其中的一部分，但却是不容忽视的一部分。因此，如何做好现代建筑消防设计，是保证建筑工程的整体质量的重要举措。在建筑工程的消防设计中，设计者要从建筑的安全性出发，做好高层建筑的抗震、自动喷水灭火系统的设计、室内消火栓的位置和消防水池容积等方面的设计，保证在生活中遇到紧急情况时，能够及时采取有效的处理措施，以免造成严重的质量和安全事故。

参考文献

[1] 李双. 高层医院建筑防火设计应注意的几个问题[J]. 黑龙江科技信息. 2009（14）

[2] 陈岩. 关于高层建筑消防给水设计的若干问题探讨[J]. 建筑设计管理. 2010（11）

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0 引言

在我们国家现行的建筑工程消防设计方法主要是处方式防火设计方法,即按照国家的各种建筑设计防火规范进行设计。处方式规范对建筑设计的各个环节的防火要求,从技术指标到具体作法都作了详细的规定。这就使得建筑设计人员有法可依,有章可循,对于增强建筑物的防火安全,避免和减轻火灾危害,对于保卫社会财产和人们的生命安全,发挥了巨大的作用。

但随着社会的不断发展, 城市化步伐不断加快, 建筑技术也取得了长足发展。许多新型、大型、复杂的现代化建筑迅速涌现。在处理此类建筑的防火设计问题时, 传统的处方式设计已显得力不从心。采用性能化防火设计方法来解决此类建筑的防火问题已成为必然要求。

1 消防安全目标及判定依据

1.1基本的消防安全目标

1.1.1 保证生命安全。应当根据烟气的流动特点和人员的行为特点,做好疏散通道、避难区的设计,选用合适的火灾报警系统和疏散诱导系统,保证所有人员能在有限的安全时间内撤离起火建筑,并保证灭火救援人员的安全。

1.1.2 保护财产、防止火灾蔓延扩大。主要目的是减少火灾高温对建筑物其它部分的影响,防止起火建筑对相邻建筑或设施造成危害,避免形成区域性大火和建筑的结构不会因火灾作用而受到严重破坏,需要考虑使用具有足够耐火强度的构件材料、采取合理的防火分隔和有效的灭火措施。

1.1.3 保证设施的连续运行。重点是保护某些一旦失去功能,将对其它地方造成连锁反应的重要场所,即限制可燃物的种类及数量,使其产生的热辐射小于能对目标设备产生不可接受的损失的值。

1.1.4 减少起火的可能性。重点考虑合理选择建筑材料、室内设备和物品的燃烧性能,加强有关材料的阻燃处理,对易燃易爆物品采取必要的防护措施等。

1.1.5 限制火灾和灭火方式对环境的影响。主要是限制在施工中使用能产生大量有毒气体的材料。建筑物的消防安全目标视其使用功能、性质及建筑高度而有所区别,设计时应根据实际情况在上述几个目标中确定一个或者两个目标作为主要目标,并列出其他目标的先后次序。对于人员密集的大空间展览建筑,其首要目标应是保证人员的生命安全。

1.2性能判据

性能判据是一系列在设计前把各个清楚明确的设计目标转化成用确定性工程数值或概率表示的参数,它是后期评价设计方案是否可行的性能基准。根据大空间展览建筑确定的消防安全目标,其性能判据主要有人员安全疏散、灭火救援人员安全、防火隔离带安全和钢结构安全等。

1.2.1 人员安全疏散判据

人员安全疏散设计的原则就是要设置规范中规定的疏散设施,并使之满足规范的标准。其判定方法可以通过与我国现行消防技术规范的规定对比分析确定,或者通过计算火灾发展到致使环境条件达到人体耐受极限的时间ASET(Available Safety EgressTime,即可用的安全疏散时间)和从火灾发生到人员疏散到安全地点所用的时间RSET(Require SafetyEgressTime,即人员疏散所需的时间),从而判定人员在建筑物内的疏散过程是否安全。而且人员能否安全疏散与防火分区的划分、火灾烟气的控制、火灾探测和灭火系统的选择密切相关。烟气层高度、辐射热、对流热、毒性和能见度都会影响到人员的安全疏散。

有关大空间展览建筑人员安全疏散的判断标准,最重要的判据是可用的安全疏散时间(ASET)必须大于人员疏散所需的时间(RSET)。可用的安全疏散时间指的是从火灾发展到致使环境条件达到人员无法忍受状态(耐受极限)的时间,这个安全疏散时间的标准涉及到“热烟层”的概念,即火灾时在房间顶棚下形成的烟气层。

人员无法忍受状态(耐受极限)的判据由下列标准组成:

(1)如果热烟层距地板高度在2m及2m以上,则烟气层的平均温度不超过180℃;

(2)如果热烟层距地板高度小于2m,则烟气层的温度不超过50℃,且能见度不小于10m;

(3)如果热烟层距地板高度小于2m,CO2浓度不得超过1%(体积百分比),CO浓度不得超过2500ppm。

1.2.2 灭火救援人员安全

消防安全目标之一是为灭火救援的全体人员提供便利并保证安全,这在一定程度上主要靠设置下列设施来实现:

(1)自动喷水灭火系统;

(2)火灾探测系统;

(3)消火栓系统;

(4)保证在消防队灭火救援时,建筑物结构具有足够的稳定性。

尽管如此,建筑物的内部环境在设计时还必须考虑到要利于搜寻营救并减少灭火的难度。结构的稳定性设计要考虑到火灾烈度,承受火烧而不倒塌。一般说来,建筑物内设置了自动喷水灭火系统和排烟系统时,烟气的温度就可以得到控制,消防队员在火区营救和灭火的耐受性就有了保证。

1.2.3 防火隔离带安全判据

为了验证以一定宽度的通道作为防火隔离带是否满足消防安全要求,有必要计算一个防火分隔区着火后,是否会对相邻的防火分隔区安全构成危险,即在安全通道一侧展区着火后,通过火焰辐射引燃安全通道另一侧展区。对于特定的可燃物,它被引燃的辐射热通量可以通过实验手段测定,也可以通过查相关的实验数据获得。

1.2.4 钢结构安全判据

在结构喷淋失效或者其它因素导致不能初期灭火的情况下,主要通过被动防火措施来达到钢结构防火保护的目的。在火灾发展过程中,钢结构将暴露于火灾产生的热烟气之下,然而钢结构的暴露情况将有所不同,如对没有受保护的钢梁来说,很可能其四个边都暴露于火灾之下。暴露于火灾烟气下的钢结构将受热而致使温度上升,随之其强度、塑性等受到影响,最后导致结构失效。

钢结构失效时的温度常作为临界温度,即失效标准所取温度,一般取为542℃。这是一个广为接受的钢结构耐火设计准则。这个标准也会因钢结构元件类型和尺寸不同而有所不同,如ASTM将钢筋的临界温度取为593℃,而预变形钢的临界温度取为426℃。

也有文献在进行钢结构性能化防火设计过程中,保守地将钢结构的蠕变温度325℃作为安全设计标准。钢结构的临界温度随其材质、结构的几何形状、截面系数、受载等多种因素的不同而存在差别,而与是否实际火灾、模拟火灾对象无明显的关联。也就是说钢结构的材质、结构的几何形状、截面系数、受载等因素确定后,其临界温度是一定值。

目前对大空间建筑钢结构在火灾中的结构稳定性分析,采取的方法是设定具体火灾场景,用区域模拟或场模拟预测空气的温度。如果考虑一个受载的钢结构,在钢材温度到达325℃之前构件都应保持它的承载能力。从消防工程的观点来看,如果在火灾中钢结构在要求的耐火时间没有达到325℃,就不需要额外的防火保护。如果达到325℃,就需要计算等效时间来确定钢结构的保护时间或验证设计

的结构保护能否满足功能目标和性能要求。

2 目前新型大空间展厅在消防设计中存在的问题及对策

新型的大空间展厅在消防安全上有较高的要求。由于其复杂特殊的功能需求,在对建筑设计提出更高要求的同时,也对消防安全提出了新的挑战。这类建筑设计尽最大可能遵循国家有关的消防技术规范,但其高大的空间设计与普通建筑有较大的区别,致使与之相关的一些消防设计偏离现行的设计规范。与“处方式”防火设计规范相比较,新型大空间展厅的消防设计主要存在以下问题:

2.1 根据《建筑设计防火规范》第5.1.1条规定,对于耐火等级为一、二级的民用建筑,其防火分区最大允许建筑面积为2500m2,当建筑内设置自动灭火系统时,每层最大允许建筑面积可增加一倍,即防火分区最大允许建筑面积可增加到5000m2。

该建筑展览厅受空间形式制约无法设置防火墙、防火卷帘等划分防火分区,很多大空间展厅一个防火分区的面积都大于规范规定的上限。而且,根据规范该条的规定,展览建筑的展览厅防火分区间最大允许长度和和每层最大允许面积可以根据需要确定,而怎样划分更科学合理和采取哪些相应的消防技术措施,规范没有明确规定。

2.2 《建筑设计防火规范》没有明确规定展览厅的安全疏散距离,依据规范第5.3.8条规定,房间内最远一点到房门的距离不应超过袋形走道或尽端的房间从房门到外部出口的最大距离,对于一、二级耐火等级,其最大安全疏散距离为22m,当设有自动喷水灭火系统时,其安全疏散距离可增加25%,即最大安全疏散距离为27.5 m。即使参照《高层民用建筑设计防火规范》第6.1.7条的规定,展览厅内任何一点至最近的疏散出口的直线距离不宜超过30m,这使得展厅在设计上局限性很大。

2.3根据《自动喷水灭火系统设计规范》第6.1.1条规定,采用闭式系统场所的民用建筑最大净空高度不应大于8m。新型大空间展厅净高多数都超过了8m。比如成都新会展中心,其展厅净高超过了12米。

2.4《建筑设计防火规范》没有明确规定防排烟设置方式,参照《高层民用建筑设计防火规范》第8.4.1条的规定,净空高度超过12m的中庭应设置机械排烟设施,现在展览厅侧墙上部设置自动开启排烟窗,采用自然排烟方式以避免设置机械排烟设备影响整个结构形式的完整性。

目前新型大空间展厅消防设计存在的问题涉及到防火分区、安全疏散、防排烟、消防设施选择,有的还涉及是否需要对钢结构保护、是否设置穿越建筑物的消防车道等,这里初步提出可供选择的解决办法并着手运用性能化防火设计方法分析研究。

2.4.1 针对防火分区超规的问题,目前设计和施工的大空间展览建筑一般由多座展览大厅组合而成,是否可以考虑将每座展览厅划分为单独的防火分区,各分区之间在设计上采用传统的分区方法分隔,而对于超面积的每座展览厅,则在展览厅内采用以一定宽度的通道作为防火隔离带的方法划分动态的防火分区,在具体布置展位时避开这个通道,保证通道上没有可燃物,通过建筑材料的不燃化及可燃界面的非连续化等措施,将展览厅在空间上形成一个无形的防火分隔区域。方案是否可行,在性能化设计中需要计算人员安全疏散时间、进行烟气蔓延模拟和计算辐射热通量来验证。

2.4.2 针对疏散距离超规范的问题,对于大空间展览建筑难以实现在建筑的中部设置疏散楼梯和设置专用的安全疏散通道,是否可以在不影响立面效果的情况下在建筑周围尽可能多地设置直通室外的安全出口和增加疏散宽度。方案是否可行,在性能化设计中需要选取较不利火灾场景模拟火灾发展、烟气蔓延和人员疏散的情况,通过安全判据确定人员在其内部是否能安全疏散。

2.4.3 针对自然排烟的问题,虽然机械排烟是控制烟气蔓延的最有效的方法,也能够在技术上实现,但对于大空间展览建筑而言,由于其空间高、体积大,具有较强的蓄烟功能,若采用自然排烟,结构简单、容易操作,也比较经济,尽管自然排烟是一个比较缓慢的过程,容易受到环境条件和建筑物本身的密闭性的影响。是否可以根据烟气的蔓延模拟,分析烟气自然填充情况,验证烟气通过设置的自然排烟口在常温和夏季高温时的排出效果,且最重要的是不会对人员的疏散造成影响。

2.4.4. 针对火灾探测和灭火设施选择的问题,大空间展览建筑采用普通的火灾探测技术无法及时发现火灾,常用的闭式喷水灭火系统不能有效发挥作用,可分析大空间展览建筑火灾早期烟气运动特性并进行系统比较选择。对火灾自动报警系统,在火焰探测器、红外对射式感烟火灾探测器、光截面图像感烟火灾探测器和早期可视烟雾探测(VSD)火灾报警系统中进行比较;对灭火系统,在雨淋系统、固定消防炮系统、自动扫描射水高空水炮灭火装置和参照《自动喷水灭火系统设计规范》和FM公司试验数据设计的快速响应闭式自动喷水灭火系统中进行比较。

2.4.5. 针对钢结构是否需要防火保护的问题,从安全性和重要性考虑,钢结构的大空间展览建筑应当按照规范确定的耐火极限进行保护,采用喷涂、包敷、屏蔽水喷淋等方法为构件添加保护层,对钢结构喷涂防火涂料是当前广泛采用的一项耐火保护技术。但从经济性和合理性考虑,对于单层的大空间展览建筑和设在顶层的展览大厅,常常对钢网架是否需要保护进行计算,方案是否可行,在性能化设计中需要计算火羽流温度和等效时间来决定钢结构的耐火需要。

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前言

建筑消防设计是一项重要工作，关系到人们的生命财产安全。随着城市化发展及生产经营的需要，大型综合性商业建筑、高层建筑、地下建筑和大空间建筑迅速崛起，这些建筑规模大，投资高，建筑功能复杂，火灾隐患大，发生火灾造成的损失大，这就对建筑的消防设计提出了越来越高的要求。如何保证建筑安全的防火要求，是消防设计人员应该重视的问题。笔者结合工程实践谈谈建筑消防设计应注意的几个问题。

1、消防给水系统的设计

1）选择建筑消防给水系统的形式。

首先应保证消防系统的安全性和可靠性，其次我们应尽量选用经济合理的供水方式。当消火栓栓口的静水压力不大于0.80MPa时，采用不分区给水形式，当消火栓栓口的静水压力大于0.80MPa时，采用分区给水形式。一般而言，城市给水管网的水压不能够满足高层建筑部分区域的生活用水和消防用水的要求，高层建筑的消防给水常采取高压消防给水和临时高压消防给水的两种形式，并且采用分区加压供水方式，即低区部分直接由城市给水管网供水，而不能够满足生活用水和消防用水要求的部分区域则由高位水箱、气压罐(高压给水系统)或者水泵(临时高压给水系统)进行加压供水。

2）水泵接合器是否应该分区设置。

水泵接合器的15～40m范围内在一般情况下要设置室外消火栓，每个水泵接合器的流量应按10～15L/s计算。在布置水泵接合器时，要考虑其相对集中，以利于与经计算的室外消火栓数量对应，一旦设计中有较多的室内消防系统需要较多水尖接合器，且分散布置时，则需要适当增设“额外”的室外消火栓。

2、合理布置消火栓系统

消火栓的间距(消火栓数量)应由通过扑救室内火灾需要的室内消防用水量来确定，并且要符合《高规》第7.4.6.3条规定:“消火栓的间距应由计算确定，且高层建筑不应大于30 m，裙房不应大于50 m。”并且还要保证建筑室内同层的任何部位，应有两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。对于建筑高度超过100m的高层建筑，可以调整水枪流量以达到满足规范所需要水枪充实水柱长度。口径1 9 m m水枪的充实水柱小于10m时，由于火场烟雾大，辐射热高，扑救火灾有一定困难，所以水枪的充实水柱长度首先应该计算，同时又要满足《高规》规定各种高层建筑水枪的充实水柱下限值。

3、自动喷淋系统设计

3.1建筑物火灾危险等级判定及系统选型

审查该建筑物按严重、中、轻、仓库级四类划分是否准确。这其中重点考虑建筑物内存放或生产可燃物的性质结构、数量、燃烧速度和放热量，可燃物品的堆放形式及松密情况，以及建筑物自身的层高、面积的特征。室内温度不低于4℃，且不高于70℃的建筑物，宜采用湿式自动喷水灭火系统；室温低于4℃或高于70℃的建筑物宜采用干式或预作用式自动喷水灭火系统；不允许有水渍损失的建筑物，宜采用预作用系统；对于火灾危险性非常大的场所，可考虑雨淋系统。

3.2管道和报警阀的布置

在保证消防安全的前提下，即在保证满足设计流量的前提下，如何确定一个比较合理的流速，达到合理选用管径的目的，以做到安全可靠和经济合理的统一。1）配水管道的工作压力不应大于1.20MPa，2）系统中直径等于或大于100mm的管道，应分段采用法兰或沟槽式连接件(卡箍)连接。水平管道上法兰间的管道长度不宜大于20m；立管上法兰间的距离，不应跨越3个及以上楼层净空高度大于8m的场所内，立管上应有法兰。3）配水管道的布置，应使配水入口的压力均衡。轻危险级、中危险级场所中各配水管入口的压力均不宜大于0.40MPa。4）配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻危险级、中危险级场不应超过8只，同时在吊顶上下安装喷头的配水支管，上下侧均不应超过8只。严重危险级及仓库危险级场所均不应超过6只。5）短立管及末端试水装置的连接管，其管径不应小于25mm。6）干式系统的配水管道充水时间，不宜大于1min；预作用系统与雨淋系统的配水管道充水时间，不宜大于2min。

报警阀的数量应根据以下两个原则来确定：一是《喷规》6.2.3条要求，一个报警阀组控制的喷头数应符合湿式系统、预作用系统不宜超过800只，干式系统不宜超过500只。《喷规》6.2.4条要求，“每个报警阀组供水的最高与最低位置喷头，其高程差不宜大于50 m。”关于报警阀的设置，有集中布置和分散布置两种形式。但这两种布置形式各有利弊，应该根据工程的实际情况，在满足有关规范要求的前提下合理进行选择。

3.3喷头的设置

注意喷头的布置形式、布置间距依据喷水强度、喷头工作压力和作用面积等参数合理确定，喷头的散水覆盖是否有空的，重复覆盖是否超过允许的经济数值。另外，要考虑水喷头的适时动作开放。影响洒水喷头的开放时间的因素比较多，有热烟气的羽流影响，有挡烟垂壁的影响，有洒水喷头周边障碍物的影响。净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时或者当局部场所设置自动喷水灭火系统时，与相邻不设自动喷水灭火系统场所连通的走道或连通门窗的外侧，应设置喷头。尖屋顶的屋脊处应设一排喷头。喷头溅水盘至屋脊的垂直距离，屋顶坡度≥1/3时，不应大于0.8m；屋顶坡度＜1/3时，不应大于0.6m。

3.4水力计算的审查

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中图分类号：TU998.1文献标识码：A文章编号：

1.工程概况

项目占地21778.92平方米，其中包括可建设用地面积19953.59平方米，代征绿地面积1825.34平方米。总建筑面积约9.9万平方米，地上10层，地下3层，高度为48.65米，分为办公和商业两部分。

本项目由三层裙房、两座塔楼组成，其中裙房一层设置办公大堂、商业等用房，裙房二层设置商业，裙房三层设置商业、会议和食堂等相关配套辅助用房，地下一层设商业,餐饮等.东西侧塔楼4至10层均为办公空间，东西两侧呈围合布置。

2. 建筑设计中存在的问题 2.1防火隔离设计。在商业建筑中庭要求视觉上尽量通透,采用防火墙分隔不利于使用;采用水幕代替联片的防火墙时,防火分区的分隔长度达几十米到上百米,水量的供应和排放都是难以解决的工程问题。

2.2人员疏散设计。人员安全疏散是一个极其复杂的过程。不同的商业建筑的建筑形式、经营形式多样，有一些大型商业建筑“体量大、跨度大”,位于建筑中部的疏散楼梯在首层往往不能直通室外,从而无法为人员疏散提供有效的安全通道。另外,若在中庭处设置防火卷帘,则等于阻断了人员逃生最直接的线路,原来通畅的公共走道和开阔的中庭空间被众多的卷帘分隔,人们无法找到原路,无法通过中庭看到发生的事情,这在一定程度上造成人员被卷帘围困的恐慌感。

2.3地下商业建筑内部格局复杂,使购物、娱乐人员经常摸不清方向,特别是环型地下商城,给购物人员造成的方向性模糊程度更为严重。通道和出口设计为单向或尽端型,甚至在有些不该设置柜台的地方增设柜台或设临时促销货架,挤占通道或出口,严重影响安全疏散。

该工程周边市政复杂，功能多，内外人流，车流，物流等对电气消防设计要有更高的要求。3.系统设计

3.1系统供电设计。火灾自动报警子系统是消防用电设备。根据《民用建筑电气设计规范》和《高层民用建筑设计防火规范》等有关规定，本工程火灾自动报警系统采用了双电源末端互换并备有直流备用电源。

火灾报警系统的CRT显示器，消防通讯设备等电源由UPS装置供电。消防报警控制器系统电源的保护开关不许采用漏电开关。

3.2接地设计。消防报警控制器属于电子信息设备。系统接地对保证系统正常工作，保证人身安全十分重要，根据《高层民用建筑设计防火规范》规定，本工程采用共用接地装置，接地电阻不大于1Ω。设有专用接地干线。在消防控制室设置专用接地板，专用接地线从消防控制室，引至接地体。接地线采用铜芯绝缘导线BV-1X25mm2）PC40管，埋地引至接地体。由消防控制室引至各消防电子设备的专用接地线采用BV-1X16mm2.对消防电子设备凡采用交流供电时，设备金属外壳和金属支架均做保护接地，接地线与电气保护接地线（PE线）相连接。

3.3消防联动系统设计。消防联动系统是火灾自动报警系统的执行部件，消防控制室接收火灾信息后能自动或手动启动相应的消防联动设备。火灾发生时，火灾报警控制器发出报警信息，消防联动控制器采用总线编码模块控制，并在消防控制室设有手动，直接启动。相应的消防联动设备，火灾发生时，火灾报警控制器发出报警信息，消防联动器接收报警信息并发出联动信号，启动有关消防设备，实施防火灭火。

对消防水泵、排烟风机、正压送风机等消防联动设备采用总线编码模块控制，并在消防控制室设有手动直接启动，停止装置。消防水泵、喷淋泵的运行、防烟、排烟风机的工作及故障状态。消防控制室均布显示，并能显示水流指示器。报警阀，安全信号阀的工作故障状态。

3.4系统布线设计。火灾报警系统的布线是应符合一般建筑电气系统布线的基本要求。同时还当根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，本工程设计如下：

①火灾自动报警线路，采用阻燃型铜芯绝缘电线ZR-RVS-0.45/0.75KV2X1.5穿钢管敷设。

②消防联动控制线采用耐火型铜芯控制电缆NH-kvv-nx1.5-0.45/0.75KV穿钢管敷设。

③火灾事故广播线路采用耐火型铜芯电线NH-RVS-2×1.0穿钢管敷设。

④消防电话线路采用阻燃型铜芯电线ZR-RVVP-2×1.0穿钢管敷设。

⑤消防电力设备线路采用耐火型铜芯电缆或电线NH-YJV-0.6/1KV在金属线槽敷设或钢管。

火灾自动报警系统及联动控制系统是该工程防火设计最为重要的设计内容之一，特别是早期预报系统技术性能的优劣是重要的。

4.把好建筑自动消防设施设计审核关、施工监督关、竣工验收关

4.1首先是抓好建筑自动消防设施的设计审核。建筑自动消防设施的设计图纸，是建筑物中自动消防设施一次全面系统的集中展示，设计的好坏将直接影响到建筑自动消防设施的功能，甚至影响到建筑物在火灾中的安全性能。