第四军医大学文化活动中心消防给水设计

　　一、工程概况
　　第四军医大学文化活动中心是该校为庆祝建校五十周年而委托我院设计的一个大型综合性活动场所，其主要特点有二：一为功能多，甲方要求该建筑同时兼备剧场、影院、会议等多项功能；二为规模大，该活动中心的总建筑面积为14000㎡，其中舞台部分总面积为1600㎡，高度为29.5m，观众厅面积为3500㎡，座位数为2079个。笔者有幸承担了该工程给排水专业的设计工作。在设计前期考察了陕西省会议中心、杨凌会展中心、西北影城、西安易俗社大剧院等多项类似工程，在该项目后来的施工过程中，多次前往施工工地，配合施工单位解决现场问题，在历时一年半后，笔者不久前参加了该工程的竣工验收工作，回顾起整个工程的设计和施工配合过程，在此将本工程给排水设计中最复杂和重要的消防给水设计的主要特点及心得体会做一小结，与大家交流、探讨。
　　二、室内消火栓系统
　　按照《建筑设计防火规范》的要求，当影剧院观众厅的座位数在1201—5000个时，室内消防水量采用15L/S。消火栓系统火灾初期的用水由与本工程相邻的已建教学主楼屋顶消防水箱供给，系统设计有两台消火栓泵，一用一备，均安装在室外集中的水池、水泵房内，水泵由消防中心控制，并可以现场手动开启。消火栓箱的规格为丙型组合式消防箱，箱下层设有4kg干粉灭火器两具。消火栓箱内包括有65毫米栓口，25米长胶水龙带和19毫米水枪各一。消水栓给水系统没有一组室外地上式水泵接合器。
　　由于本工程剧场部分座位超过1500个，在剧场上空闷顶的面光桥处，增设有带消防水喉的消火枪，并由消防环状管网相连。另外，本工程剧场部分面积较大，消火栓的布置数量较多，在消火栓的平面布置上，笔者考虑到既要满足消防时消火栓的保护距离，又不影响建筑专业在剧场装修、美观上的要求，在设计中，尽量将消火栓布置在各个观众厅进出口的走道位置上和舞台的侧台部位，消火栓箱也尽量采用嵌墙暗装布置。
　　三、闭式自动喷水灭火系统
　　根据《自动喷水灭火系统设计规范》的要求，本工程在观众厅的闷顶、净空高度小于8m的观众厅、舞台上部、化妆室、道具室、储藏室和贵宾室都设置有闭式自动喷水灭火系统。自喷保护场所的火灾危险等级除舞台部分为中危险级Ⅱ级外，其余部分均为中危险Ⅰ级。自喷系统由室外已建教学主楼的屋顶消防水箱供给火灾初期十分钟的消防用水，另外，在室外水泵房内设有两台自喷水泵，一用一备，由泵房内的两组湿式报警阀控制。该建筑内每层的每个防火分区分别设有水流指示器，与消防中心联动，火灾时，喷头动作后，水流指示器和湿式报警阀将信号传至消防控制室，由消防控制室确认火情后自动或手动启动喷淋泵。自喷系统设有两组室外地上式水泵接合器，平时自喷管网由室外高位消防水箱间内的消防稳压设备维持管网压力。安装喷头的场所，有吊顶处采用吊顶型下垂式玻璃球喷头（d=15mm）,无吊顶的房间和钢网架处采用直立型普通玻璃球喷头（d=15mm）。
　　这里需要注意一点，就是舞台上部自喷喷头的动作温度，由于舞台顶部布置有各种众多的演出用灯，而且功率较大，演出时若同时开启会产生很大的热量聚集在屋顶，而自喷是湿式灭火系统，为了防止演出时自喷喷头误动作，本次设计中将舞台顶部保护钢屋架的自喷喷头动作温度定在93℃，其余部分喷头的动作温度仍为68℃
　　四、雨淋喷水灭火系统
　　雨淋系统是一种在火灾发生时，雨淋阀开启后，所有喷头一齐喷水灭火的开式自动喷水灭火系统。
　　雨淋系统由开式喷头、雨淋阀、火灾探测系统、供水管道系统和辅助设施等组成。
　　雨淋系统可与各种火灾探测器配和使用，当采用感光火灾探测器，并将淋水管网中充满水时，由干管火灾探测器感光反应到喷水喷头的时间控制在1s内完成。
　　根据《剧场建筑设计规范》的要求，本工程在主舞台的葡萄架下，设有雨淋喷水灭火系统。雨淋系统火灾延续时间按1h计，火灾级别按照严重危险Ⅱ级，设计喷水强度为15L/min•㎡，系统最大作用面积为260㎡，由于本工程主舞台的面积约为500㎡，因此将舞台分成两个动作区，每个区的面积为260㎡，两个区互相有适当的动作重叠范围，分别由两组雨淋阀控制，消防水量按最大一个区的喷头同时喷水计算，雨淋系统火灾初期的消防用水仍由室外已建教学主楼屋顶消防水箱供给用水。两台雨淋水泵设在室外水泵房中，系统设有五组室外地式水泵接合器。
　　雨淋系统同时设计有三种开启雨淋阀和启动雨淋水泵的控制方式：
　　1、电动自动控制：即发生火灾时，通过舞台上空的烟感和温感火灾探头，将火灾信号传入消防控制室，再由消防控制室自动控制开启雨淋阀和雨淋水泵。
　　2、手动控制：在舞台的后台处设计有消防控制室，演出时有专门人员值班，若此时发生火灾，则由值班人员根据火灾信号现场手动操作消防控制设备，开启雨淋阀和雨淋水泵。
　　3，现场应急操作：雨淋系统中的雨淋阀都布置在舞台后台的专门房间内，火灾发生时，有关人员可现场直接进入雨淋阀室，开启雨淋阀上的手动快开阀门，从而打开雨淋阀，启动雨淋水泵。
　　需要强调的一点是，在剧场演出时，可将雨淋喷水系统的自控装置切换为人工控制状态，可以防止演出期间舞台上的声、光、烟雾等造成的系统的误动作；在非演出时间，又可将系统的电动联动装置换回到自动状态。另外，“自动和手动”装置应设有明显的标志和保护措施。
　　五、水幕系统
　　水幕系统与雨淋系统一样，都是使用开式喷头。系统的组成、控制方式和工作原理也和雨淋系统一样，使用的喷头为水幕喷头或水喷雾喷头。
　　水幕系统主要是用来阻隔火灾时的火焰、热气流和热辐射的传播，可以与防火分隔构件和防火门、防火卷帘等配合使用，也可以单独作为防火分隔使用。
　　水喷雾系统主要是通过水喷雾头的机械作用，是喷出的水滴为细小粒径的水雾，促使消防用水更迅速气化，带走大量汽化热，冷却燃烧物质表面和以产生的水蒸气隔开燃烧所需要的空气中得氧气。水雾还能冲击不溶于水的可燃液体的表层，与其混合，形成不燃性的乳浊状液体层，使火熄灭，也可稀释溶于水的可燃液体的浓度，达到灭火的目的。
　　根据《剧场建筑设计规范》，本工程在主舞台口和侧台的门洞上方均设有防护冷却水幕系统。水幕系统的水量选用0.5升/秒•米，系统初期的消防用水量由室外屋顶消防水箱供给，在室外水泵房内设有两台水幕给水泵，供给水幕系统消防时用水，本系统设有两组室外地上式水泵接合器。水幕系统也同时设计三种开启雨淋阀和启动水幕给水泵的控制方式，即自动控制、手动控制和现场应急操作。具体控制方法同雨淋喷水灭火系统。
　　六、设计中几个值得注意的问题
　　1、本工程消防给水系统复杂，控制各系统消防用水的雨淋阀数量也较多，它关系到火灾时应急操作的方便、快捷性，因此本设计在方案初期，就与建筑专业配合、协商，最终将雨淋阀控制室设在与主舞台一门之隔的合台消控室旁的一个小间内，这样在主舞台发生灾时，人们可以安全、及时地进入雨淋阀控制室进行应急灭火操作。
　　2、由于舞台下部设有地下室，控制舞台的机械化台仓、舞台空调机房及乐池等都在其中，而舞台部分消防时各喷水灭火系统的用水量很大，因此在设计时一定要考虑到消防时的排水。本工程在台仓两侧和乐池中共设计有三个容积各为3m3的集水坑，每个坑中设有两台由水位自动控制的潜水泵，互为备用，每台潜水泵的流量为70m3/h。与此同时，设计中还将地下室设备的基础均提高400～600mm，以确保消防时，地面若产生积水，设备不被水淹。
　　3、本工程的观众厅和舞台部分屋面均为钢屋架结构，其本身自重较大，还要承担土建和设备工种的各种荷载，其中就包括观众厅闷顶内的消火栓环状管网、保护钢屋架的自喷管道，还有舞台上空的自喷、雨淋、水幕系统的各种管道，这些管道在结构工种计算钢屋架之前，都要作为荷载向其提供资料，而且要注意，除雨淋、水幕等开式喷水系统外，其余系统的管道除了提供自身管材的重量，还需要加上平时管道中存水的重量，另外，管道的支架、吊架也尽量设在钢屋架结构的节点处，以利于整个钢结构受力的稳定性。
　　4、从已经施工安装交付使用、验收测试的过程中，本人体会到，除了执行由国家颁布《自动喷水灭火系统施工及验收规范》外，在设计中应注意为施工安装和维护管理创造条件也是必不可少的，例如：消防储备水要充足和不被他用的措施；蓄水池、水箱和气压罐应有水位指示标志；消防时需要用电的供水设施必须有可靠的电源保障；主要关键控制阀门要有启闭信号和锁定，防止误关闭；系统的选择和设置场所要防止冻结等。
　　七、结束语
　　以上就是笔者对第四军医大学文化活动中心，消防给水设计的简介和一些自己的看法，限于水平，文中所述的有些设计做法和观点有待推敲，希望能起到抛砖引玉的作用。