体育场馆安全疏散设计的几个问题.docx

体育场馆安全疏散设计的几个问题 张 文 英1 ，安 庆 新2( 1.陕 西 省 消 防 总 队 ，陕 西 西 安710018 ; 2.荣 盛建筑设计有限公司 ，河 北 廊 坊065000 )摘 要 : 安全疏散设计是现代体育场馆建筑设计中的重要问题之一 ，本文讨论了体育场 馆安全疏散控制时间 、安 全 区 域 的划 分 问 题 ，并结合工程实例对消防性能化设计在体育场馆安全疏散设计中的应用做了简要论述 。关 键 词 : 体 育 场 馆 ; 安 全 疏 散 ; 疏 散 时 间 ; 性 能 化 设 计织 方 式 各 异 ，因 此 如 果 将 观众从看台坐席一 直 疏散到 达 室外地面安全区域的所用 时 间 规 定出 一个 统一的标 准 似 乎 并 不 合 理 ，因 此 需 要讨论在实际设计 过 程中采 用 的疏散时间的计算起始点 是 如 何 确定 的 。2. 2 我国现行 规范 和 设 计资料集的规定 一 般 认 为 安 全 疏散是从看台座席开始 ，而 对 于 疏 散 时间计算的终 点 有 一 定 的 争 议 ，原 因 是 我 国 目 前 规范 和资料对此问题尚没有明 确 规 定 。2. 2. 1 相关规范的规定 体育馆的安全疏散控制 时 间 的 规定 ，根 据 我 国 gb50016 2006建 筑 设 计 防 火 规 范 1 ( 以 下 简 称建 规 ) 第 5. 3. 10 条 明 确 规 定 : 体 育 馆 的 观 众 厅 每 个 疏散 门的平均疏散人数不宜超过 400 700 人 ，其 条 文 说明 中做了如下说明 :( 1 ) 根 据 对 国 内 一 部 分 已 建 成 的 体 育 馆 调 查 ，对 于 一 、二 级 耐 火 等 级 的 体 育馆观众厅内人员 的 疏散时 间 ，依据容量规模的不 同 按 3 4 min 控 制 。1安 全疏散是现代体育场馆设计和使 用中的重要问题 现 代 体 育 场 馆 是 容 纳 人 数 众 多 、人员密度很高的 公 共 建 筑 类 型 。体 育 场 馆 的 使 用 特 点 和 空 间 结 构 特 征 ，以 及 较 高 的 安 全 要 求 ，决 定 其 安 全疏散设计和 其它建筑物相比 有 着 明 显 的 不 同 之 处 。近年来 国 内体育场馆建设呈现 快 速 发 展 的 势 头 ，而 有 关体育场馆建 筑设计的消防安 全 规 范 和 标 准 还 相 对 缺 乏 ，体育场馆的设计安全问题 日 显 突 出 ，而 消 防 性 能 化设计与评估 技术无疑为体育 场 馆 消 防 安 全 设 计 提 供 了 一 种 新 的 解 决 方 案 。体 育 场 馆 的 安 全 疏 散 设 计 包 括 : 疏散时间的确定 和 计 算 、疏 散 流 线 的 布 置 、疏 散 设 施 的 设 计 和 选 型 、安 全 场 所 的 设 计 和 布 置 、安全疏散诱导 系统的设置等多 个 方 面 。以 下 仅 就 看 台 观 众 疏 散 控 制 时 间 、安 全 区 域 的 划 分 和 设 置 、性 能 化 消防在体育场 馆安全疏散设计 中 的 应 用 等 问 题 做 初 步 的 探 讨 。( 2 )据此宽度和规 定 人 员 从观 众厅 疏散出去 的 时间可概算出 每 个 疏 散门的平均疏散人数分别为 :( 1. 91 /0. 55 ) 37 3 = 385 人 和 ( 2. 75 /0. 55 ) 37 4= 740 人 ，因 此 ，规 范 将 一 、二 级 耐 火 等 级 体 育 馆 观 众厅疏散门平均疏散的人 数 定 为 400 700 人 。从 上 述 条 文 及 说 明 可 以 确 定 ，对 于 体 育 馆 观 众 的安 全 疏 散 ，其 主 要 指 标 是 控制每个看台安全 出 口分摊 的 观 众 数 量 ，规 定 体 育 馆 为 400 700 人 ，所 对 应 的 控 制 疏 散 时 间 为 3 4 minjgj 31 2003体育建筑设计规范 2 ( 以 下 简 称体 育 规 范 ) 是 国 内体育类建筑的专门设计规范 ，其 条 文说明中也提出了体育馆 安 全 疏 散控 制时 间的数值 要 求 ，并 与建 规 第 5. 3. 10 条 的 条 文 说 明 是 完 全 一 致 的 ，即 将 一 、二级耐火等级 体 育 馆 出观 众厅 的疏散时 间 定 为 3 4 min，并作为安全疏散设计的一个基本 依 据 。22. 1看台观众疏散时间的控制 疏 散 时 间 的 确 定体 育场馆安全 疏 散设计中 的 一个主要问题是将安 全 疏 散 时 间 控 制 在 某 个 允 许 值 内 。从 绝 对 安 全 的 角 度 ，体育场馆的安全疏散时间应 为 观 众 从 其 座 位 开 始 ，经过建筑物内 特定的疏散通道 或 区 域 ，一 直 疏 散 到达室外地面的 时 间 。 作 为 一 个 时间 控 制 值 ，通 常是被表达为 一个时间上限值 ，其 大 小 则 根 据 具 体 场 馆 的 情 况 ，由相关的政府 安全管理或行政 执 法 部 门 预 先 规 定 ，在 许多国家和地 方一般是由消防 机 构 以 规 范 、说明或技术指 南的形式做出明确的规定 。 对 这 个 时 间 各 国 规 定 虽 不 尽 相 同 ，但 计算时间的方法 基 本 是 一 致 的 。由 于 每 个 体 育 场 馆 规 模 不 同 ，建 筑布局和疏散组 52张 文 英 : 体育场馆安全疏散设计的几个问题 2012 年 第 7 期2. 2. 2体 育 场 安 全 疏 散 控 制 时 间 的 讨 论众 厅的控制疏散 时 间 是具有等同的含义的 ，即 体 育 场出 看台出口的控制疏散时间 应 为 6 8 min。( 3 ) 如 果 说 体 育 场 与 体 育 馆 有 不 同 ，那 就 是 作 为 露 天 开 敞 式 看 台 ，体 育 场 更 为 安 全 ，其 安 全 疏 散 面 临 的 火 灾 威 胁 更 小 ，因 此 按 体 育馆控制疏散时间 的 方法规 定 体育场的控制疏散时间更 偏 于 安 全 。由 此 不 难 看 出 ，规范 条 文说 明中所提的时 间 值 ，是 与 每个看台出口 的 分 摊 人 数 对 应 的 ，规 范 规 定 这 个 控 制 时 间 值 ，又 规 定 了 每 个 出 口 的 人 数 上 限 值 ，显 然 是 出 于 为了方便设计人员使用规 范 进 行 设计 和便 于评审人 员 评判设计的考虑 ，因 为 无论是设计师设计 看 台安全 出 口还是审图人 员 审 查 图 纸 时 ，首 先 要 有 人 流 通 过 出 口 的 通 行 系 数 ( 常 数 ) ，这样对设计师来说 ，需 要 在 设 计 中解决的主要 就 是 出口的宽度问题 ，按 规 范 给 出 的 人 数上限和时间上限 ，又 有 了 人 流 通 行 系 数 ，就 可 计 算 出 口所需的最小 宽 度 ，因此从这些规范条文和说明来 看 ，我们可以推断 规 范 所 规定的控制疏散时 间 应是指 看 台 观 众 从 看台 安 全出口疏 散出去的允许最大时 间 值 。建 规 未 对 体 育 场 安 全 疏 散 做 出 明 确 规 定 ，而体 育 规 范 对 此 做 了 专 门 规 定，体 育 规 范 第 4. 3. 8条 的 条 文 说 明 3 中 规 定 : 体育场的安全出口数目和每 个 安 全 出口平均疏散人数 提 出不 宜 超 过 1000 2 000 人 ，这 一 规 定 要 求是根据体育场的不同容量按 6 8 min作为 安全疏散设计的基本依据 。由 以上对两个 规 范及条文 说 明的分析可以得出这 样 的 推 论 ，即 可 将 一 、二级耐火 等 级体育场出看台出口 的 控 制 疏 散 时 间 定 为 6 8 min，作 为 安全疏散设计的 一 个 基 本 依 据 。其 理 由 如 下 :( 1) 体 育 规 范 第 4. 3. 5 条 文 说 明 3 : 由 于 体 育 场 体 形 及 分 区 的 不 同 ，看 台可能不完全一致 ，出 口 宽 度 一 般 最 小 为 4 股 人 流 ，最 大 多 为 6 股 人 流 ，由 此 按 控 制 疏 散 时 间 6 8 min 计 算出每 个 安全出口的平均疏 散 人 数 分 别 为 : ( 2. 4 /0. 55 ) 40 6 = 1 047 和 ( 3. 3 /0. 55) 40 8 = 1 920 ，由 此 将 体育场安全出口平均疏 散 的 人 数 定 为 1 000 2 000 人 。( 2 ) 两 个 规 范 和 条 文 说 明 将 体 育 场 和 体 育 馆 放 在 同 一 个 条 款 4. 3. 8 条 中 进 行 规 定 ，说 明 它 们 在 设 计 上 具 有 基 本 的 一 致 性 ，或 可 认 为 具 有 等 同 性 ，因 此 在 安 全 疏 散 问 题 上 也 具 有 基 本 的 一 致 性 和 等 同 性 ，其 4. 3. 8 条 条 文 说 明 6 中 有 这 样 的 表 述 : 体育 场的安全疏散设 计 可 参 照 上 述 说 明 办 理 。这就 是 说规范规定的体育场 6 8 min 的 控 制 疏 散 时 间 ，与 体 育 馆 3 4 min 的 出 观2. 2. 3我国设计资料集 的 规 定除 规 范 外 ，我 国建筑设计领域公认的权威性的 建 筑 设 计 资 料 集 第 二 版 ( 1995 年 ) 第 7 卷 第 107 页 的“体 育 建 筑 总 论 ”部 分 中 的 有 关 疏 散 设 计 的 章 节 中 ， 有 这 样 的 论 述 : 要 根 据 观 众 厅 的 规 模 、耐 火 等 级 确 定 恰 当 的 疏 散 时 间 。根 据 国 内 外 的 经 验 可 参 考 表 1 执 行 。表 1 控制安全疏散时间参考表 注 : 表 1 适 用 于 一 、二级耐火等级建筑 ; 三级及三级以下耐火等级建筑控制疏散时间不应超过 3 min。物guide to safety at sports ground3 即体 育 场 馆 安全 设 计 指 南 ( 又 称绿 色 指 南 ，以 下 简 称指 南 ) ， 是 一部为当今许多国家公认 的 体 育 场馆 安全 设计和管 理 的 权 威 性 手 册 ，由 于指 南 专 门 针 对 体 育 场 馆 建 筑 在 设计和管理中 的 安全问 题制定的指导性 文 件 ( 具 有一 定 的 规 范 效 力 ) ，因而 对我国体育 场馆建筑安全设 计 和管理也具有很好的借鉴 意 义 。指 南 中对疏散时间 的定义与我国规范 不 同 ，指 南 首先将体育场馆 的 疏 散 时 间 分 为 两 种 ，即 正 常 疏 散时间和紧急 疏 散 时 间 ，并认为这两者是有明显区 别 的 。( 1 ) 正 常 疏 散 时 间 。 该指 南 明 确 提 出 ，正 常 疏 散 时 间 是 指所有看台区域观众 在 正常情况下 离 开 视可 以 看 到 ，表 1 中并没有明确指 出控制安全疏散 时 间 的 计 算 起 点 和 终 点 ，而 且 室 内 、室外的含义也不确 切 ，只 能 通 过 判 断 ，认 定 室 内 是 指 体 育 馆 、室 外 是 指 体 育 场 。从 上 面 的 论 述 中 ，我们可以看到 我国现行设计规 范 和设 计技术资料 集 对体育场 馆 安全疏散控制时间的 规 定 虽 有 ，但 是 并 不 确 切 ，而且 规 范和资料集还存在不 一 致 的 现 象 ，这样对设计人 员来说很难遵循 ，并 使 评 价 设 计 的 尺 度 也 难 以 把 握 ，考 虑 到体 育 规 范 是 2003 年 编 制 执 行 的 ，而建 筑 设 计 资 料 集 是 1995 年 的 ，建 议 在 实 际 设 计 时 应 以 规 范 为 准 。2. 3国 际 上 对 体 育 场 馆 看 台 疏 散 时 间 的 规 定1997 年 出 版 、2004 年 第 4 次 印 刷 的 英 国 权 威 出 版观 众 厅 规 模 / 人 控 制 时 间 / min1 2001 201 2 0002 001 5 0005 001 10 00010 001 50 00050 001 100 000室 内4566室 外45661012532012 年 第 7 期消 防 技 术 与 产 品 信 息 程 ，进 入 自 由 流 动 疏散系统的总时间 。 这 个 时 间 不 包括 整 个 疏 散 路 线 用 时 。体育场 的 正常最大疏散时间是 8 min。8 min 的 限 制 是 研 究 和 经 验 的 结 果 。 研 究 和 经 验 指 出 ，在 8 min 内 观 众 不 容 易 感 到 烦 躁 不 安 ，能 够 使 观 众 以 可 接 受 的 速 度 进 入 疏 散 系 统 ，熟 悉 体 育 场 和 / 或 辨 认 它 们 的 出 口 位 置 。( 2 ) 紧 急 疏 散 时 间。 指 南 提 出 ，紧 急 疏 散 时 间 是 与 人 流 通行速度一同做 计 算 之用 的 一 个 控 制 时 间 值 ，用 来 确 定 在 发 生 紧 急 事 件 的 情 况 下 ，紧 急 疏 散 出 口 将 人 流 从 看台观众通视区 域 向 安全 场 所 疏 散 的 通 行 容 量 。根 据 火 灾 危 险 水 平 ，体育场馆的紧急疏散时间从 2. 5 8 min 不 等 。具 体时间的 确 定很大程度上依赖于 体 育 场 火 灾 风 险 的 等 级 。有很 高 火险的体育场应按不 超 过 2. 5 min 的 紧 急 疏 散 时 间 决 定 紧 急 疏 散 出 口 的 容 量 。而 2. 5 8 min 之间的较长 的紧急疏散时间 对 于 较 低 火 险 等 级 的 体 育 场 馆 是 可 接 受 的 。2. 4 国 内 与 国 外 规 范 的 对 比从指 南 可 以 看 出 ，相 对 于 我 国 有 关 规 范 和 规 定 ，其 对安全 疏散时间的规 定更为具体和明确 ，设 计 人 员 在 设 计 体 育 场 馆 时 也 有 较 好 的 可 操 作 性 ，其 优 点 体 现 在 以 下 几 个 方 面 。( 1 ) 将 正 常 疏 散 和 紧 急 疏 散 区 别 开 来 ，并 分 别 规 定 不 同 的 控 制 疏 散 时 间 。( 2 ) 明 确指出正常疏散 时间的 计算起点和终点 ， 分 别是 看台区域距 看 台出口最 远 的坐席和自由流动系 统 。这 样 是 使 设 计 人 员 和 评 估 人 员有了确切的评判 标 准 。( 3 ) 明 确 指 出 紧 急 疏 散 时 间 不 是 一 个 观 众 在 疏 散 路 径 上 所 用 的 控 制 通 行 时 间 ，而是一 个用来计算看台 区 域 观 众 容 量 的 控 制 时 间 ，即看台观众通过看台安全 出 口 的 最 大 允 许 时 间 。( 4 ) 将 紧 急 疏 散 时 间 与 体 育 场 馆 建 筑 的 火 灾 风 险 水 平 而 非 体 育 场 馆 的 规 模 紧 密 联 系 起 来 ，对 火 灾 风 险 高 的 场 馆 规 定 较 短 的 紧 急 疏 散 时 间 ，对火灾风险较低 的 场 馆 规 定 较 长 的 紧 急 疏 散 时 间 ，但 最 长 不 能 超 过8 min。之 所以规定紧 急 疏散时间 不 是指观众在疏散路径 上 所 用 的 控 制 通 行 时 间 ，而是一个用来计算看台区域 观 众 容 量 的 控 制 时 间 ，笔者认为正是 显示了该指南的 科 学 性 和 合 理 性 ，因 为 对发生紧急情 况时的人员疏散 而 言 ，疏散时 间的构成不仅 是人员通行所用的时间 ，还 应 包 括 报 警 时 间 、人 员 做 出 反 应 的 时 间 、行 动 准 备 的 时 间 等 ，而 这 些 时 间 值 随 建筑物的不同 和人员构成的差 异 是有很大差别的 。显 然，指 南 对 看 台 区 观 众 安 全 疏 散 控 制 时 间 的 规 定更为具体和 确 切 ，特别是紧急疏散时间的规定更 为 合 理 ，具 有 设 计 的 灵 活 性 ，执 行 起 来 也 更 具 操 作 性 。 按 照指 南 ，决 定 紧 急 疏 散 控 制 时 间 的 是 体 育 场 的 火 灾 危 险 性 高 低 ，而 非 其 规 模 大 小 ，大 型 体 育 场 若 其 火 灾 危 险 性 较 小 ，紧急疏散时 间 也可 以定得相对长 一 些 ，而 中 小型体育馆尽管规模不大 ，如 果 其 火 险 等 级 较 高 ，紧 急 疏散时间反到需要控制得 短 一 些 。3安全分区和安全场所 体 育 场 馆 观 众 的安全无疑是最重要的 ，然 而 由 于体 育场馆的特殊 使 用 性 质 ，出现了两种互为对立的需 求 ，消防安全要求体育 场 馆 建筑 应是容易疏散 出 去的 ， 而 安保的考虑却 希 望 建筑物的出入是便于控制的 ，为 了 解 决 这 个 矛 盾 ，参 考指 南 ，可 将 整 个 体 育 场 馆 用 地 规 划 设 计 为 4 个 集 中 的 区 域 ，见 图 1 。图 1 指 南 中 体 育 场 馆 用地规划设计区域 ( 1 ) 区 域 1 : 位 于 总 平 面 中 央 ，这 里 是 球 场 、竞 赛 场 地 和 比 赛 跑 道 ，该 区 可 被 认 为 是“临 时 安 全 区 域 ”，在 有 些情况下观众 疏 散 到该区是可被接受的 ，因 为 它 能 提 供观众一个相 对 安全的 区域并进而使其 疏 散 到“永 久 安 全 区 ”区 域 4 。( 2 ) 区 域 2 : 围 绕 在 区 域 1 的 外 围 布 置 ，它 主 要 是 由 观众看台区组 成 的 ，体育场馆的所有观众都集中在 此 区 域 。( 3 ) 区 域 3 : 环绕看台区域的是 3 区 ，它 是 体 育 场 馆 主要的观众通行区域 ，其 外 围 就 是 体 育 场 馆 的 边 界 ， 在 此边界上布置着可控制出 入 场 馆 的各 种门 。( 4 ) 区 域 4 : 位于体育场馆建筑物周界 之 外 ，是 最 终 的“永 久 安 全 区 ”，它 通常是一个公共 区 域 ，有 时 是 体 育场馆外的停车场地 。当发生紧急情 况 时 ，观众必须首先从区域 2 疏 散54张 文 英 : 体育场馆安全疏散设计的几个问题 2012 年 第 7 期到 区 域 1 ，或 者 区 域 3 ，如 前 所 述 ，这两个区域都只 能 认为 是“临 时 安 全 区 域 ”，处 于 这 两 个 区 域 的 人 员 只 是 在 他 们 从 这 里 进 入 最 终 的 安 全 区 域 即 区 域 4 之 前 的 一 定 时 间 里 被 认 为 是 安 全 的，指 南 指 出 这 个“一 定 时 间 ” 为 30 min。因 此 ，作 为 永 久 安 全 区 域 的 区 域 4 必 须 是 完 全 安 全 并 有 足 够 大 的 容 量 ( 面 积 ) ，它 应 该 能 够 容 纳 下 体 育 场 馆 的 全 部 人 数 ，而 我 国体 育 规 范 第 3. 0. 5 条 第 4 项“观 众 出 入 口 处 应 留 有 疏 散 通 道 和 集 散 场 地 ，场 地 不 得 小 于 0. 2 m2 / 人 ，可 充 分 利 用 道 路 、空 地 、屋 顶 、平 台 等 。”即 是 对 此 永 久 安 全 区 域 容 量 和 该 安 全 区 域 建 筑 形 式 的 具 体 规 定 。即 使 对 体 育 场 馆安全区域 进行了有效的划分 ，但 若 逃生 通道和安全 区 域的设计 或 管理不能满足紧急情 况 的 需 要 ，仍 会 对 人 员 疏 散 带 来 不 利 影 响 ，这 方 面 已 有 过 非 常 惨 痛 的 教 训 ( 如 英 国 1985 年 bradford 事 件 ) 。 因 此 进 行 明 确 的 安 全 分 区 ，设计足够的达到规定要求 的 疏 散 通 道 ，足 够 的 安 全区域等是极 其重要而复杂的 工 作 ，特 别 是 在 多 层 的 体 育 场 馆 ，和以通道区域加商业 设 施 混 合 布 局 为 特 征 的 大 型 体 育 场 馆 ，更 应 引 起 足 够 的 重 视 。在 8 min 内 。 可 见 该 性 能 化 设 计 和 评 估 既 运 用 火 灾 模拟 和危险性分析的性能化方 法 分 析 火灾 对人 员安全疏 散 的 威 胁 ，又 同 时 采 用 指 令性方法的指标规 定 看台安 全 疏 散 的 时 间 ，其 分 析 结 果显示在保守的情 况 下模拟 火 灾 在 比 8 min 更 长 的 时 间 内 ( 20 min) 仍 不 会 对 疏 散 人 员 造 成 威 胁 ，而 看 台 观 众 在 8 min 内 就 可 以 疏 散 离 开 看台区域进入 疏 散 通 道 系 统 ，从 而 使 其 安 全 疏 散 设 计 更 有 保 障 。( 2 ) 天 津 奥 林 匹 克 水 上 中 心 是 一 座 造 型 新 颖 、功 能 复合的大型综 合 体 育 建 筑 ，因其特殊的建筑形态和 空 间 组 合 形 式 ，设 计 在 多 个方面突破了现行 防 火规范 的 规 定 ，因 此 在 防 火 设 计 中采用了性能化消 防 设计的 方 法 。奥 林 匹 克 比 赛 大 厅 是 该 水 上 中 心 的 主 要 组 成 部 分 ，在比赛大厅安全疏 散 设 计方 面 ，运 用 火 灾 烟 气 计 算 机 模 拟 ( cfd) 的 性 能 化 方 法 ，考虑屋顶机械排烟系统 的 作 用 ，分 析 认 为 在 大 厅 内可能发生最不利 火 灾情况 下 ，火 灾产生的烟气在发生火灾后 16 min 内 ( aset ) 不 会对大厅内的人员疏散造 成 直 接 的影 响 。同 时 采 用 人 员 疏 散 计 算 机 模 拟 ( steps ) 方 法 ，分 析 出 大 厅 内 人 员 在 一 个 出 口 被 火 封 堵 的 保 守 情 况 下 ，可 以 在 9. 5 min 内 ( rset) 从比赛大厅全部疏散 出 去 。比赛大厅完全应用性能 化 方 法 评估 其观 众疏散的 安 全 性 ，还进行了安全 余 量 的分 析 ，选 取 了 最 不 利 的 火 灾 场景和人员疏 散 通 道 ，同时将模拟计算结果做保守 考 虑 ，并乘以足够的安 全 系 数 ，最 后 的 结 果 仍 有 足 够 的 安 全 余 量 ，因 而 评 估 结 论 是 有 安 全 保 证 的 。4性 能化