上海世博文化中心的消防设计

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 geshanghai 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。abstra

2、ct: one of the permanent venues of the 2010 shanghai world expo is the culture center, which is shaped as the seashell. covering 764housand square meters, the performance venue contains a central stage surrounded by thousands of seats. the enormous venue can be converted at will to stage performance

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

4、ituation 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尊文化屮心（原称上海壯购演艺中心，以下简称文化屮心）是世博会最重要的永 久性场馆之-，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，以满足人中型综艺演出、体育赛事、活动庆典等多

5、功能的使川需求。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，为观众捉供了多样化的服务，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，在消防女全方面遇到了新的挑 战。1文化中心工程概况1.1建筑概况文化屮心位于浦东世尊园区的滨江绿地东部，北临黄浦江，南至浦明路，西起世购轴, 东至保留成品码头东边界，川地面积为69,000m2,建筑高度45。文化中心采丿ij集屮式布局, 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，建筑形体为万人庆典广 场可以进行室内外互动、转换与衔接。柔和的建

6、筑形体融于滨江公园绿地之中，与西侧的吐 博轴和世博屮心、与南侧的中国馆相呼应，相协调。吐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, 941 m2:地下建筑为两层，建筑面积为52, 004m2o建设屮的世博演艺屮心实景图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;地卜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；地上一层为内场演岀区 域楼层，包括入口大厅、安检大厅

7、、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、餐厅利酒 吧等。世博演艺中心内场图文化屮心设肓18000座的多功能剧场，根据演岀模式可分隔为：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。演艺屮心 公共空间及空中

8、观景平台充分利川滨江和周边的景观资源，通过空间的共享以及室内外大型 屏幕和投彩等技术手段，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z中，形态新颖别致。它突出了内部空间的多样化和町变性，增强了表演者和 观众的互动，室内演艺空间得到延伸，构成一幅口然灵动的画曲。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。建筑布局

9、及其衍生功能力求达到场馆的后续利川和长期高效运营的使丿ijri标。文化屮 心其充满活力的内外环境空i'可，将成为永不落幕的城市舞台，并展示和演绎2010年世尊会 “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02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、剧场建筑设汁 规范、体育建筑设计规范等国家相关标准规范不能完全适川于该工程的消防设计，其而 临人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，ftlrja防火专业顾问

10、公司应用了性能 化消防设计方法制定整体消防策略，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扌肖土墙z间，设置了宽度为7n）的环通消防车道，消防车道为基地南 侧、西侧、北侧与东侧的广场相联通，广场作为消防晋鬲扑救场地，沓高车可抵达23. 00m 标高的主体建筑室外观光环鳩。皋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，消防队可入驻保一卫。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

11、过性能化分析，地下一层商业街区分为4个防火分区，其屮地下一层内侧环廊 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. ooh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. ooh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vtp包厢后墙及与 环廊相通的门为防火墙及甲级防火门，环鳩与其他区域z间上采用3h耐火极限的防火墙隔 断。2. 3安全疏散2

12、. 3. 1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座敞开大楼梯航通首 层室外，另外周边还有14座疏散楼梯；首层有4扇4ni宽的疏散门宜通大厅，大厅可疏散至 室外；二层池座有18扇2.加宽的门（总疏散宽度为39. 6m）,疏散至环廊内,环廊内有19 个25m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标高环鳩内，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） 立通6. 5ni标高

13、的室外平台；四层vtp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标高的坏廊内，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，环鳩内有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exodus软件，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，

14、以及与环境内可 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，见卜图所示：人员安全疏散所需时间人员疏散时间线分析图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,r111111i111“花詁人员疏散所需加间“ !111111111111报警时间required safe escape time - rset i1 margin ofm 11e""11_咳全今暈evacuafion time疏散时间广上"字.i11alre 111卩17iprimovement time1a"®1疏散彳列前时间|trav

15、el：recognition timl；軸散行动时申火灾确认时间1.11available safe escape timeaset环境【叮以提供的安全疏散吋间response tim ji反应时间 i探测时间alarm timedetectionj；jtime |ign计ion detectionalarm发生火灾火灾探测报警i疏散成 1evacudhon knab山tycompletelimit人员可耐受时间环境可以维持的人员耐受时间aset进行比较。人员疏散所需的时间rset山以下部分组成: 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

16、散到安全地点的行动时间（te）：rset=td + ta + to + ti +kx te根据该观众厅的具体情况，td取60s； ta取120s； tdelay =（ to + ti） 120s； k为女 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 <

17、>疏散场景四：首层集散人厅。模拟结果，人员在165 s时疏散完毕，即疏散行动时间为 165so疏散场景五：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时全部疏散至宗外女全区域，即疏散行动时间为248so表中的实际火灾中疏散所需的总时间rset二探测时间+报警时间+ （人员识别时间+人员 反应时间）+疏散行动时间二探测时间+报警时间+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60120120163245

18、545池座层60120120231347647楼座60120120240360660首层集散 人厅60120120165248548地下商业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二28m处，环境可以提供的 安全疏散时间aset2600s； 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

19、人员安全疏 散。地下一层商业区火灾模拟中商铺火灾20mw,走道内4mw火灾规模下，可以提供的安全 疏散时间aset>1200so2. 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，防烟分区血积不超过2000n）2，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

20、自 然孔洞让烟进入地上一层共享中庭升至首层，山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58& 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的圆形口然排烟 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

21、场呆为舞台区域、观众席区域和vt卩包房区域，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下 方较扁的位置，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15曲，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60°c；在700s内，28 m高度以下的空间的能见度大于15叭火灾场景二：

22、舞台火灾，热释放率为20mw,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60°c；在600s内,28m高度以下的空间的能见度大于15m；在650s内，21 m高度以下的空间的能见度基本人于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20mw；通过fds主要 输入参数与模型外观，排朋量为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，

23、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°c,能见度大于10叫在1200s内，首层地板而2m水平而以下的温度及能见度等指标均在人体可耐受范围内。地下一层商铺着火后，烟气山门洞口及烧穿的防火玻璃窜出，直接山共享中庭升至首层, 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：地卜-一层商业区走道和地下一层共享空间走道分别发生火灾厉，基本 无可燃物，热释放率均为4mw,机械排烟量47880 m3/h,旨层口然排烟窗120m2。模拟结果 均为：在1200s内，地下一层商业区地板而以上加水平而以下的温度及能见度等指标均在人 体可耐受

24、范围内，温度低于60°c,能见度大于10m；在1200s内，首层地板血2m水平血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、商业、餐厅、观众厅三层和四层的vip包间、环廊、设备 川房等场所均按规范设了自动水喷淋系统，并采川快速响应喷头。观众厅净空高，沿马道下 设了带雾化功能的自动水炮火火系统；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火火系统（保护马道），在楼座上方的8m-12m标高之i'可设自动喷淋灭 火系统（保护髙部楼座）；在耳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

25、上引入两路dn300mm室外消防供水管，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，水泵设在地卜二层的水泵房内，并设消火栓系统的稳压泵和气压罐。2.5.2 口动喷水灭火系统。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1g-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。观众厅人空间内采川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18ni3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（