上海世博文化中心的消防设计-消防设施维保检测管理系统

1、上海世博文化中心的消防设计fire protection design of shanghai world expo culture center 殷李革（上海市消防局）yin li ge shanghai fire bureau 摘 要：外形类似飞碟的上海世博文化中心是世博会最重要的永久性场馆之一在该建筑的主体演艺中心空 间内，通过灵活分隔等技术手段，形成不同规模和形态的观看和演出空间，以满足大中型综艺演出、体育 赛事、活动庆典等多功能的使用需求，拓展了演艺中心的文化外延。由于建筑的结构特点和使用功能需求， 在消防安全方面遇到了新的挑战。文章介绍了世博文化中心的概况和消防安全设计的情况。ab

2、stract: one of the permanent venues of the 2010 shanghai world expo is the culture center, which is shaped as the seashell. covering 76-thousand square meters, the performance venue contains a central stage surrounded by thousands of seats. the enormous venue can be converted at will to stage perfor

3、mances, grand celebrations, concerts, basketball games, or even ice hockey competitions. because of complex and sophisticatedin its structure, with various art forms and complicated function, engineers face difficulties and new challenges in fire protection designing. this paper introduced the gener

4、al situation of this building and its fire safety design.关键词：上海世博会 文化中心 消防设计key words shanghai culture center fire protction design 作者简介：殷李革，女，上海市消防局高级工程师上海世博文化中心（原称上海世博演艺中心， 以下简称文化中心） 是世博会最重要的永 久性场馆之一，中国 2010年上海世博会的开幕式就是在这里隆重举行，更增添了文化中心 的光彩。在该建筑的主体演艺中心空间内，通过灵活分隔等技术手段，形成不同规模和形态的观看和演出空间， 以满足大中型综艺演出、

5、体育赛事、活动庆典等多功能的使用需求。同 时该建筑也为观众提供各种餐饮、商业的特色服务，与观演空间相通的包厢、餐厅及观众休息环廊的各种销售点等也成了人们新的社交活动场所，为观众提供了多样化的服务，拓展了演艺中心的文化外延。由于建筑的结构特点和使用功能需求，在消防安全方面遇到了新的挑战。1文化中心工程概况1.1 建筑概况文化中心位于浦东世博园区的滨江绿地东部，北临黄浦江，南至浦明路，西起世博轴， 东至保留成品码头东边界，用地面积为69,000m2,建筑高度41mo文化中心采用集中式布局，以西北侧卢浦大桥作为底景，与世博庆典广场有机结合，形态交融，建筑形体与万人庆典广场可以进行室内外互动、转换与衔

6、接。柔和的建筑形体融于滨江公园绿地之中，与西侧的世博轴和世博中心、与南侧的中国馆相呼应，相协调。世博演艺中心效果图文化中心总建筑面积 125,945m2,其中地上为单层18000座多功能剧场及环绕主场馆的 周边六层建筑，建筑面积为73, 941m2;地下建筑为两层，建筑面积为 52, 004m2。建设中的世博演艺中心实景图1.2 主要功能地下二层主要为停车库，中间部位设有溜冰场。地下二层与地下一层通过位于中心的溜冰场连通；地下一层主要为环形商业区域及空调机房等，商业区域通过四个开敞的孔洞（其中三个孔洞内设置自动扶梯和开敞楼梯）与首层半环形商业区相通；地上一层为内场演出区域楼层，包括入口大厅、

7、安检大厅、比赛内场区域及商业区域；地上二层主要为观众席池座 及休息环廊；地上三层和四层主要为 vip楼座和包厢及休息环廊； 地上五层主要为观众席楼座及休息环廊和餐饮区、办公区等；地上六层为观光楼层，包括俱乐部、电影院、餐厅和酒 吧等。世博演艺中心内场图文化中心设有18000座的多功能剧场，根据演出模式可分隔为：18000座的中心舞台模式、12000座和8000座的尽端舞台模式、4000座的伸出式舞台模式等。 可举办世博会庆典、 各种文艺演出、舞蹈和创意秀、百老汇、音乐剧、杂技、魔术、颁奖典礼、小型音乐会和演 唱会、电影、新科技展示、公司活动、新产品发布等各类演出、文艺和商业活动。演艺中心 公共

8、空间及空中观景平台充分利用滨江和周边的景观资源，通过空间的共享以及室内外大型屏幕和投影等技术手段，将内部的演出气氛同步传递到世博万人庆典广场及周边城市空间， 形成内外共享并互动的热烈场景，营造大众的，高雅的，时尚的文化氛围，激发整个园区的动感活力。1.3 建筑特点设计方案为“时空飞梭”，将18000座演出大厅、公共文化娱乐区等多项功能统一于简 洁的建筑形体之中，形态新颖别致。它突出了内部空间的多样化和可变性，增强了表演者和观众的互动，室内演艺空间得到延伸，构成一幅自然灵动的画面。主演区灵活多变的功能配 置，满足了多功能高规格的演出需求，公共空间及空中观景平台充分利用滨江和周边的景观资源。建筑布

9、局及其衍生功能力求达到场馆的后续利用和长期高效运营的使用目标。文化中心其充满活力的内外环境空间，将成为永不落幕的城市舞台，并展示和演绎2010年世博会“城市，让生活更美好”的主题。2消防设计文化中心的设计属国内首创，设计师参照了位于英国伦敦的o2剧院（20000座）的设计理念，目前我国的 高层民用建筑设计防火规范、建筑设计防火规范、剧场建筑设计 规范、体育建筑设计规范等国家相关标准规范不能完全适用于该工程的消防设计，其面临大空间的防火分区的划分、安全疏散的布局、自动消防设施的设置等诸多消防难题。为了解决这些消防设计难点，保留设计的各种功能和造型，由rja防火专业顾问公司应用了性能化消防设计方法

10、制定整体消防策略，综合考虑防火分区、 安全疏散、自动灭火系统、火灾自动报警系统、防排烟系统等安全性，使该工程的整体上达到了较高的消防安全水平。2.1 消防车道与消防扑救面建筑物外围与草坡挡土墙之间，设置了宽度为7m的环通消防车道，消防车道与基地南侧、西侧、北侧与东侧的广场相联通，广场作为消防登高扑救场地，登高车可抵达23.00m标高的主体建筑室外观光环廊。基地东侧设有一永久消防驻防点，有消防车停车位和消防队员休息室，当有重大活动时，消防队可入驻保卫。2.2 防火分区地下二层汽车库、 地下一层音乐俱乐部、 地上部分的办公、 餐饮服务等均按规范划分了防火分区。通过性能化分析，地下一层商业街区分为

11、4 个防火分区, 其中地下一层内侧环廊与地下二层溜冰场划作同一防火分区 , 地下一层商业街区商店均作固定隔断，与公共通道间设耐火极限不低于 1.00h 的隔墙或防火玻璃隔断； 与内庭相通的 4 个商铺设耐火极限不低于1.00h 的隔墙或防火玻璃隔断, 使内庭成为准安全区。 地上部分将整个18000 座的演出大空间作为独立的防火分区，用防火墙和甲级防火门与四周其他场所分隔开, 观众厅的安全出口处设防火墙及甲级防火门与观众休息区作防火分隔； 观众厅的三层和四层 vip 包厢后墙及与环廊相通的门为防火墙及甲级防火门，环廊与其他区域之间上采用 3h 耐火极限的防火墙隔 断。2.3 安全疏散2.3.1

12、疏散出口及疏散宽度的设计地下二层车库设置 12 座疏散楼梯；地下一层商业街下沉内庭有3 座敞开大楼梯直通首层室外，另外周边还有14座疏散楼梯；首层有4扇4m宽的疏散门直通大厅，大厅可疏散至室外；二层池座有18 扇 2.2m 宽的门（总疏散宽度为 39.6m） ，疏散至环廊内，环廊内有19个2.5m宽安全出口（总疏散宽度为47.5m）疏散直通6.5m标高的室外平台；三层 vip观众席内的人员通过13扇1.4m宽的疏散门和34扇0.9m宽的疏散门（总疏散宽度为 48.8m）疏 散至11m标高环廊内，环廊内有6部防烟楼梯间和一个敞开楼梯间（总疏散宽度为 15.6m）直通 6.5m 标高的室外平台；四

13、层 vip 观众席内的人员通过13 扇 1.4m 宽的疏散门和 35 扇0.9m宽的疏散门（总疏散宽度为 49.7m）疏散至15m标高的环廊内，环廊内有7部防烟楼梯 间（总疏散宽度为 15.4m）直通6.5m标高的室外平台；五、六层楼座人员通过 28扇2.2m 宽的疏散门（总疏散宽度为61.6m）疏散至19m标高的环廊内，环廊内有7部防烟楼梯间和4部敞开楼梯间（总疏散宽度为33m）直通6.5m标高的室外平台。2.3.2 安全疏散性能化分析 1使用exodu欹件，模拟文化中心观众厅及地下商业+首层集散大厅的人员疏散情况，并计算出人员所需要的疏散时间。 通过计算观众厅内的人员疏散所需的时间， 以及

14、与环境内可 以维持的人员耐受的时间进行比较，确定人员是否可以安全疏散，见下图所示：8ajzii at ；所用可mifc-i*! margn cf| safeby-jy全余虚pre-m3menj time 疏散行司随时阊afg1报替时间r1rlp，yz 门 l idetectionreugmhcn hme 火灾确认时间ijiime jm h-t h-t irv rm r * i ignition detpchon alarm发生火灾火夷探测报警i travel time im散仃疝时1.一response hme匕卜；.人员安全院散所需时间人员疏散时间线分析图场散、成 ;evacuation 渴

15、ability卬 mp3 憧limit人员可耐受时间availab厄safe u盲用电卜配aset环境可以提供的声全拓尊时间required safe escape time - rseta- |evaojahon fimt 流故时间观众厅内人员疏散至环廊内所需的时间，即rset并将此时间与烟气控制系统作用下，环境可以维持的人员耐受时间 asets行比较。人员疏散所需的时间 rset由以下部分组成： 探测时间（td）、报警时间（ta）、人员的识别时间（to）、人员反应时间（ti ）和人员从开 始疏散到安全地点的行动时间（te ）:rset=td + ta + to + ti +k x te根据

16、该观众厅的具体情况，td取60s; ta取120s; tdelay =（ to + ti）120s; k为安全系数，一般取1.52,此处取1.5。具体选了五个火灾场景：疏散场景一：池座内场。模拟结果，观众厅内人员完全疏散至首层安检及入口大厅内的 时间为2分钟43秒，即疏散行动时间 163秒。疏散场景二：池座二层。模拟结果，观众厅内人员完全疏散至二层环廊内的时间为3分钟51秒，即疏散行动时间 231秒。疏散场景三：楼座。模拟结果，观众厅内人员在4分钟时完全疏散至环廊内，疏散行动 时间240s。疏散场景四：首层集散大厅。模拟结果，人员在 165 s时疏散完毕，即疏散行动时间为 165s。疏散场景五

17、：地下商业区域。模拟结果，人员在 240 s时全部疏散至首层集散大厅准安 全区域，在248 s时全部疏散至室外安全区域，即疏散行动时间为 248s。表中的实际火灾中疏散所需的总时间rset探测时间+报警时间+ （人员识别时间+人员反应时间）+疏散行动时间=探测时间时艮警时间+疏散延迟时间+疏散行动时间：各区域人员疏散时间总结区域探测时间（s）报警时间（s）疏散延迟时 间（s）疏散行动时间（s）总疏散时 间rset s）模拟结果x 1.5的安全系数池座内场60120120163245545池座二层60120120231347647楼座60120120240360660首层集散 大厅6012012

18、0165248548地卜商业182*10120248372684aset为环境可以维持人员耐受的时间，从以下防排烟性能化分析可以验证出，aset均大于rset即：对大空间下的两个火灾场景进行了模拟分析，验证大空间内设定的排烟和 补风，定量分析得出，在设定的烟气控制策略的基础上，保证： z=28m处，环境可以提供的安全疏散时间aset 600s； z = 24m处，环境可以提供的安全疏散时间680s，其中z：为需要保持的烟气清晰高度，烟气清晰高度应可以保证位于大空间内的最高坐位区的人员安全疏 散。地下一层商业区火灾模拟中商铺火灾20mvv走道内4mwk灾规模下，可以提供的安全疏散时间aset 1

19、200s。2.4 防排烟2.4.1 防排烟设计地下车库、设备用房均利用结构梁格划分防烟分区进行机械排烟；对环形商业区域，商业内设置机械排烟系统，防烟分区面积不超过 2000m2,长边不超过60m排烟量应按照上海 市建筑防排烟技术规程进行设计，每个防烟分区排烟量不小于42,840m3/h ,补风口考虑空调送风补风；对共享空间区域，采用 0.5m挡烟垂臂划为5个防烟分区，防烟分区一、 三、五设置机械排烟，每个防烟分区排烟量不小于47, 880 m3/h ,防烟分区二、四采用自然孔洞让烟进入地上一层共享中庭升至首层，由顶棚自然排烟窗排出。 大空间观众厅6个机械排烟窗均匀布置于顶部，机械排烟量总量为

20、588,000m3/h ,设6台排烟风机（98, 000 m3/h台）每个排烟窗的面积为3.10m2;同时，在顶部还设计了19个直径为2m的圆形自然排烟窗（考虑机械排烟失效后，人工控制开启），观众厅内利用两台空调箱的风机作为机械补风， 风口设在座椅下，总补风量为148, 000 m3/h,此外人员疏散时通向环廊的开启门作为自然补风口。 2.4.2性能化分析1在设计火灾场景中，可燃物燃烧性能、通风条件和灭火设施等都影响火灾的热释放率。 观众厅较不利的火灾场景为舞台区域、观众席区域和 vip包房区域，在此基础上设定机械排烟量，然后利用软件模拟烟气蔓延的情况。大空间良好的烟气控制系统维持烟气位于屋顶

21、下方较高的位置，减缓烟气层下降的速度，减小烟气对于地面层人员的影响。大空间内基本为燃料控制火。火灾场景一：楼座座椅火灾蔓延，热释放率为15mwv通过fds主要输入参数与模型外观，排烟量50, 0000 m3/h,机械补风量148, 000m3/h,模拟结果，火灾发生后，烟气上升 到顶部后形成顶棚射流沿着天花蔓延：在840s内，28m高度以下的空间的烟气温度没有超过60c；在 700s 内， 28 m 高度以下的空间的能见度大于15m。火灾场景二：舞台火灾，热释放率为20mvv通过fds主要输入参数与模型外观，排烟量50, 0000 m3/h,机械补风量14, 8000m3/h,模拟结果，火灾发

22、生后，烟气上升到顶部后 形成顶棚射流沿着天花蔓延：在840s内，28m高度以下的空间的烟气温度没有超过60c；在600s内，28m高度以下的空间的能见度大于15m；在 650s 内， 24 m 高度以下的空间的能见度基本大于15m。火灾场景三：地下一层商业区着火后发生蔓延，火灾热释放率为20mvv通过fds主要输入参数与模型外观，排烟量为66000 m3/h ,首层自然排烟窗面积120m2,模拟结果：在1200s内，除地下一层处着火商铺内，其他区域地板面以上2m水平面以下的温度及能见度等指标均在人体可耐受范围内，温度低于60，能见度大于10m；在1200s内，首层地板面2m水平面以下的温度及能

23、见度等指标均在人体可耐受范围内。地下一层商铺着火后， 烟气由门洞口及烧穿的防火玻璃窜出， 直接由共享中庭升至首层， 由顶棚自然排烟窗排出，未在地下一层及首层蔓延。火灾场景四和五： 地下一层商业区走道和地下一层共享空间走道分别发生火灾后， 基本 无可燃物，热释放率均为4mw机械排烟量47880 m3/h,首层自然排烟窗120m2模拟结果均为：在1200s内，地下一层商业区地板面以上2m水平面以下的温度及能见度等指标均在人体可耐受范围内，温度低于60 ，能见度大于10m；在1200s内，首层地板面2m水平面以下的温度及能见度等指标均在人体可耐受范围内。2.5 消防灭火系统该工程的地下车库、办公室、

24、商业、餐厅、观众厅三层和四层的 vip 包间、环廊、设备用房等场所均按规范设了自动水喷淋系统， 并采用快速响应喷头。 观众厅净空高， 沿马道下设了带雾化功能的自动水炮灭火系统； 沿屋顶承重主钢桁架设自动喷淋系统 （冷却钢结构） ， 在马道上方设自动喷淋灭火系统（保护马道），在楼座上方的8m-12m标高之间设自动喷淋灭火系统（保护高部楼座） ；在马道上设了室内消火栓系统。2.5.1 消火栓系统。基地内从市政给水管上引入两路 dn300mmi外消防供水管，并环通； 室内消火栓系统设两台加压泵，一用一备，直接从基地室外消防供水管上抽水，接18m3 的屋顶消防水箱，水泵设在地下二层的水泵房内，并设消火

25、栓系统的稳压泵和气压罐。2.5.2 自动喷水灭火系统。设喷淋加压泵两台，一用一备，直接从基地室外消防供水管上抽水，接18m3的屋顶消防水箱，水泵设在地下二层的水泵房内，并设喷淋系统的稳压 泵和气压罐。钢屋架喷淋冷却系统，设单独的报警阀组。2.5.3 气体灭火系统。地下一层 35kv/10kv 变压器室、低压配电室、 35kv 的配电室和 网络机房等设ig-541气体灭火系统保护。六夹层的eps机房设无管网气体灭火系统保护。2.5.4 消防水炮系统。观众厅大空间内采用带雾化功能的消防水炮系统保护。消防水炮设在马道下， 保证观众厅马道下任一处都能两股水柱同时保护， 根据舞台的分隔情况， 共 设16门炮，消防水炮系统设加压泵两台，一用一备，接18m3的屋顶消防水箱，水泵设在地下二层的水泵房内，并设水炮系统的稳压泵和气压罐。2.6 火灾自动报警系统该工程的地下车库、办公室、商业、餐厅、观众厅三层和四层的 vip 包间、环廊、设备用房等场所均按规范设了火灾报警系统（感烟、感温探测器），按一级保护等级设计，在底层设置