体育馆大空间建筑消防形式研究

1、体育馆大空间建筑消防形式研究引言:随着我国经济建设的发展，一些具有大空间的建筑不断涌现，如大型体育馆、游泳馆、展览馆、会议中心、飞机维修库、大型生产厂房、大型设备间等。这些建筑单层建筑面积大，楼层高，内部空间不能分隔，其特殊使用的要求使建筑设计方案与现行防火设计规范相矛盾，套用现行防火设计规范无法合理确定出完善的防火设计方案。而此类大型建筑又存在多样性，有的火灾危险性较高，有可燃物较少，甚至没有引发火灾的可能性。而这类大空间建筑在规范上没有分类设计，且现在规范对这方面的考虑不足，造成设计与规范的矛盾。近年来全国各地的大空间建筑也多次发生重大、特大火灾事故。因此这类建筑的防火设计问题日益引起人们

2、的关注。一、防火分隔与安全疏散1、 大空间建筑的火灾特性由于建筑结构上的特殊性和使用方面的复杂性，大空间建筑的火灾预防与普通建筑有着明显的区别，主要表现在以下几个方面：1）不易进行防火分隔在建筑物内设置防火防烟分区是控制烟气蔓延的主要方法，但是对于大空间建筑，由于建筑结构、生产工艺、使用功能等方面的影响，特别是一些大型体育场馆、工业厂房，很难利用防火墙、防火卷帘等有效防烟隔烟措施进行防火分隔。2）人员的安全疏散相当困难大空间建筑一般都是人员高度集中的场所，常常有成千上万的人，而且这些人来到这里通常是没有组织的(例如剧场、体育馆等)，一旦发生火灾，在较短的时间内将人们迅速疏散到外界是一个极为困难

3、的问题。由于以上火灾特性，致使大空间建筑的防火与普通建筑防火相比存在更多难点，更应引起足够的重视和开展研究。在建筑消防上试从以下几个角度入手对对体育馆大空间建筑的防火进行研究1. 安全疏散随着我国经济的迅速发展，体育文化建筑逐年兴起，且规模越来越大，功能趋于多样化，复杂化。但同样带来了疏散的难题，因为体育场馆体量大，疏散距离远，人员密集，人员对场馆的熟悉程度较低，这些成为了体育场管固有特点。由于大型体育馆内观众台成环行布置，缺乏明显的方向性，极易在疏散中形成人流相互交叉的现象造成混乱，再加上地面坡度大，使疏散人员，尤其是老人和儿童消耗体力多，也影响疏散速度。因此，建筑设计中，如何设置安全出口的

4、位置、数量以及宽度，如何保证疏散指示标志、安全疏散指令等诱导疏散设施等在火灾发生时能够很好的发挥作用，是建筑设计需要着重考虑的问题。1） 安全疏散严格执行规范要求：在建筑设计防火规范GB-50016-2006上体育馆的安全疏散有明确规定：疏散宽度的规定：剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集场所的疏散走道、疏散楼梯、疏散门、安全出口的各自总宽度，应根据其通过人数和疏散净宽度指标计算确定，并应符合下列规定：1 观众厅内疏散走道的净宽度应按每100 人不小于0.6m 的净宽度计算，且不应小于1m；边走道的净宽度不宜小于0.8m。在布置疏散走道时，横走道之间的座位排数不宜超过20 排；纵走道之间的座位

5、数：剧院、电影院、礼堂等，每排不宜超过22 个；体育馆，每排不宜超过26 个；前后排座椅的排距不小于0.9m 时，可增加1 倍，但不得超过50 个；仅一侧有纵走道时，座位数应减少一半；2 剧院、电影院、礼堂等场所供观众疏散的所有内门、外门、楼梯和走道的各自总宽度，应按表5.3.16-1 的规定计算确定；3 体育馆供观众疏散的所有内门、外门、楼梯和走道的各自总宽度，应按表5.3.16-2 的规定计算确定；疏散时间的规定：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34min控制。（疏散时间的计算方法详见建筑设计防火规范GB50016

6、-2006条文解释5.3.10）2） 体育馆观众厅内纵横走道的布置是疏散设计中的一个重要内容，在工程设计中应注意以下几点：观众席位中的纵走道担负着把全部观众疏散到安全出口(或疏散门)的重要功能。因此，在观众席位中不设横走道时，其通向安全出口(或疏散门)的纵走道设计总宽度应与观众厅安全出口(或疏散门)的设计总宽度相等。观众席位中的横走道可以起到调剂安全出口(或疏散门)人流密度和加大出口疏散流通能力的作用。所以，一般容量规模超过6000人或每个安全出口(或疏散门)设计的通过人流股数超过4股时，宜在观众席位中设置横走道。经过观众席中的纵、横走道通向安全出口(或疏散门)的设计入流股数与安全出口(或疏散

7、门)设计的通行股数，应符合“来去相等”的原则。如安全出口(或疏散门)设计的宽度为2.2m，则经过纵、横走道通向安全出口(或疏散门)的人流股数不宜超过4股，超过了就会造成出口处堵塞、延误疏散时间。反之，如果经纵、横走道通向安全出口(或疏散门)的人流股数少于安全出口(或疏散门)的设计通行人流股数，则不能充分发挥安全出口(或疏散门)的疏散作用，在一定程度上造成浪费。3） 通过功能分区进行人流分区疏散。体育建筑通常分区观众区、贵宾区、运动区、管理区、比赛区。各个功能通过清晰合理的分区设计，互不干扰，在疏散时各自通过区域疏散快速到达室外。4） 大型体育馆应建立在场地开阔、便于疏散的地点，至少应有两条车辆

8、通道与城市干道连接。人流集散和车流应分层错开，互不干扰。馆外空地面积应能容纳馆内最多允许人数，并分散布置在体育馆四周。体育馆周围应设消防通道，使消防车能接近主体建筑。2. 建筑构造1）体育场馆跨度大、顶棚高，这些可燃材料大大增加了体育馆的火灾负荷，一旦起火，火灾蔓延迅速，产生大量有毒气体。发生火灾时燃烧猛烈，蔓延迅速，易形成大面积火灾，扑救难度大。2）装修量大、可燃物多，大型体育馆观众厅的座椅一般采用塑料、胶合板、木板或棉布等可燃材料。在其建筑中，可燃装修材料的应用也十分广泛。3）着火源多。体育馆内设有大量的电气设备和照明灯具，用电量大，电气线路容易发生故障或过负荷引起火灾。文体演出的燃放的烟

9、花、观众吸烟和平常维护过程中的电气焊等明火作业也是不容忽视的火源。4）屋顶多采用钢结构，耐火极限低，发生火灾坍塌早。例如天津体育馆的钢结构屋架，发生火灾时，在消防队出警后12 min就出现了局部坍塌，随后，很快发展成整个屋架倒塌。1)主体构件耐火极限应符合规范规定2）内部装修材料应符合建筑内部装修设计防火规范GB50222-95的规定3）屋盖系统的防火设计a）采用外包敷不燃材料做法。这种作法是指直接在钢屋架杆件上外包装饰性防火板材。屋架系统杆件纵横交错，外包板材在实际操作上有很大困难，效果既不经济也不美观。采用不燃板材保护钢结构屋盖系统是在钢屋盖下作一层可阻燃的吊顶，一般做法是在钢屋架下弦杆件

10、上直接安装一层轻质钢筋混凝土预制板件，板的下表面安装用防火材料制成的装饰面层。b）自动喷水系统和水冷却系统。自动喷水系统对钢屋盖系统进行直接的保护，其主要作用是通过水直接作用在钢材表面上起到对钢材的冷却作用。在钢结构屋盖体系的下部安装自动喷水管道系统，采用上喷式喷头，使水向钢屋盖的杆件均匀连续喷射，达到冷却钢材，保护屋盖的目的。大空间建筑的屋盖通常采用钢结构网架屋盖体系，结构杆件一般采用钢管杆件，而其结点通常采用球结点、焊接球结点或螺栓球结点。试想如果结构体系的杆件之间都是空心且相通的，向管内注入连续的水流，通过水流的冷却作用，使钢管降温，从而达到了保护钢构件，使得火灾时不会达到使构件软化变形

11、的温度，也就保护了整个钢结构屋盖系统。3. 防火分隔1） 防火分区的分割通常有一下几种方式：a)利用防火墙进行防火分隔防火墙应直接设置在基础上或钢筋混凝土的框架上。防火墙应截断燃烧体或难燃烧体的屋顶结构，且应高出非燃烧体屋面不小于40cm，高出燃烧体或难燃烧屋面不小于50cm。当建筑物的屋盖为耐火极限不低于0.5h的非燃烧体时、高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于1h的非燃烧体时，防火墙（包括纵向防火墙）可砌至屋面基层的底部，不高出屋面。b)利用防火卷帘进行防火分隔一般应满足以下要求：当采用以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时，其耐火极限不应小于3 h，如双轨、双帘无机防火卷帘和气雾式等特殊

12、防火卷帘。当采用不以背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘时，其防火卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水灭火系统保护，系统喷水持续时间不应小于3 h，喷水强度不应小于0.5Lsm，喷头间距应为2m2.5 m，喷头距卷帘的垂直距离宜为0.5 m。c)用水幕进行防火分隔应满足以下要求：喷头布置应为3排，防火水幕带的有效宽度不应小于6m。供水强度不应小于2 Lsm，喷水延续时间不应小于3 h。水幕上部不应有可燃构件和可燃物。水幕上部空间较大时，水幕应同时喷向上部，防止烟火从水幕上部空间蔓廷。自动扶梯、开敞式楼梯和防火墙上根据需要开设的孔洞均应设置防火卷帘或水幕进行分隔。但防火分区分隔措施造成设计和使用之间

13、的矛盾。2)对一些工艺设备连续性强的工业建筑，设置防火墙会将其分隔成若干个完全不通的部分，在开口部位设置防火卷帘又不能下降到底，不能进行有效的防火分隔。在大空间建筑内设置防火墙会破坏大空间，而且很高的防火墙其自身的稳定都难以保证；设置防火卷帘因自重大，对建筑物的承重要求高，安装难度大，且大面积防火卷帘能否正常动作也是个未知数，它还会影响建筑物的实用性和艺术效果；如果设置消防水幕进行分隔，其巨大的消防用水量(储水设施)是业主无法接受的，而且，消防水幕的防火分隔效果也得打些折扣。目前规范上对这种类型的空间防火划分没有充分考虑，造成设计上没有规范可依，实际问题难以解决。以下是部分项目中采用的方法：a

14、)用防火带进行划分辽宁工业展览馆在建筑主展厅的中心部位设置跨度为9 m的通道，在具体布置展位时避开这个通道，保证通道上没有可燃物，利用这个通道作为无形的空间把主展厅分割成四个区域，防止一个区域的烟火通过该通道向其他区域的扩散蔓延，从而起到防火分隔的作用。在这个通道上设置区别于其他地面的明显标志及疏散指示等设施；在防火带的垂直上方的屋面上加强设置机械排烟设施，及时排出上升到顶棚的烟气，防止高温烟气的水平扩散和对建筑构件的影响。b)安阳体育馆扩大防火分区的面积安阳体育馆的比赛大厅面积为8200平方米，而无法分隔。通过专业论证会，提高建筑装修材料的耐火等级，增加疏散出口等方式进行补偿式设计确保扩大的

15、防火分区的可行性。2） 性能化分析近年来，随着新技术、新工艺、新设备、新材料的推广应用，大型公共建筑、高层民用建筑等超高、超大空间建筑日益增多。建筑的防火分区、烟气控制、人员疏散等防火安全问题日益突出。而现行消防技术规范存在诸多不合理之处，照顾了建筑的普遍性而忽视了个性，禁锢了建筑师的创新思维。要解决这些问题，推行大空间建筑防火性能化设计势在必行。消防性能化设计，解决了现有消防规范条文的修订滞后、不能满足迅速发展的建筑市场需求的矛盾。大空间建筑性能化防火设计的必要性目前我国现行消防技术规范所不能涵盖的方面越来越多，某些条文规定缺乏系统的科学研究依据，规范照顾了建筑的普遍性而忽视了每个建筑的个性

16、，现行消防技术规范存在一些不足。1）规范规定的设计参数和指标，特别是防火防烟分区的面积限制严格，给一些形式特殊、功能特定及火灾危害性突出的建筑特别是大空间建筑的设计带来很大限制，更无法兼顾建筑的使用灵活性和安全性；2）建筑内部有关疏散距离的规定没有充分考虑建筑实际的疏散条件、人员素质等因素，规模较大的建筑往往很难达到疏散距离要求；3）一些新的消防技术和措施未被纳入规范，致使一些新颖的建筑构造形式和新材料的使用在规范中无依据，在一定程度上限制了建筑技术的发展进步，限制了建筑结构和造型等的突破创新，限制了建筑的应用功能，也限制了设计人员构思的自由度。性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是建

17、立在诸多理性条件上的一种科学的设计方法。该方法汇集了当前建筑防火领域最先进的技术，是人们关注的最前沿、最活跃的研究领域。世界范围已经广泛开展了消防性能化设计的研究，如澳大利亚于1996年颁布了性能化建筑防火设计规范BuildingCodeofAustralia（BCA-96）。美国于2001年发布了国际建筑性能规范和国际防火性能规范。目前，英国、法国、日本、加拿大、新西兰、瑞典、荷兰、西班牙、国际标准组织（ISO）、国际建筑研究与文献研究委员会（CIB）等多个国家和国际组织采用了性能化规范或性能化设计方法。建筑性能化防火设计在应对现代建筑的纷繁复杂、现代工程技术的日新月异上，都是传统消防设计无

18、法比拟的，它在实践过程中显现出的系统性、科学性、合理性的拓展空间，对于解决超越消防技术规范的复杂建筑具有实际意义。二、防排烟系统随着经济的快速发展,大空间建筑如展览场馆、会议中心、候机厅等场所越来越多，这些场所普遍存在空间跨度大、人员集中密集、功能复杂等特点，对建筑防排烟系统设计方法上提出了更高的要求。建筑防排烟工程设计将从工程上解决以下问题：火灾时，如何使着火区域中所产生的烟气尽可能少，并阻止烟气向无烟区扩散；如何使有烟区火灾烟气迅速最大限度地排除；如何在疏散通道上保证实现防烟安全区等等。以下针对大空间建筑的火灾特性以及建筑物防排烟设计进行分析和初步探讨。1 烟气的危害以及运动特征火灾烟气中

19、含有多种有毒和有害的成分，具有很大的危害性，特别在建筑火灾中，烟气窒息和中毒是火灾致死的主要因素。在大空间建筑火灾中，烟气的危害表现得更为突出。设有完善排烟设施的建筑，发生火灾时可排除大量烟气，不仅能排除火灾所产生的70%80%的热量，还能起到控制火势蔓延的作用。对于大空间建筑，顶棚高，空间容积大，会延缓烟气的下降，即使没有排烟设备的场合，人员也可在烟气下降以前逃离，这就称为“蓄烟”，在大型的穹顶建筑中尤为典型。为了增加避难安全时间，有必要进行防止或延迟烟气下降的设计预测。而烟层的下降从理论上讲，可用流体的质量守恒方程经建立模型后通过计算机进行计算。由于大空间火灾是个非稳定的发展过程，烟气充满

20、清洁空间的时间一般要35min以上。国外学者通过试验数据与理论的结合已提供了计算逐时段火灾的各种数据，如烟气充满清洁空间的时间，火灾的烟气发生量，烟气的温度升高，烟气体积等，以便与设计中的消防方案相配合。从安全考虑，为了防止烟气下降，可在顶部设置排烟口和机械排烟设备，以防止烟气下降而威胁避难。2 防烟分区的设置大空间建筑物（如会展中心、候机厅等）的单层层高一般为816m，考虑到其单层面积相当大，且防火分区面积和疏散距离往往超标，对这类建筑的大空间参照国外规定和同类建筑的做法进行妥善的防烟设计是十分必要的，以有效地控制高温烟气的无序流动，阻止火势迅速蔓延保证人员安全疏散。国外研究机构证明，如烟控

21、系统设计适当，可以防止烟在3045min聚集在地板34m处。而在这段时间内，室内的人员均可以安全疏散。同时，消防队员也可以进入室内，不受烟和其它燃烧产物的阻碍，有效地将火扑灭。这种大空间场所的防烟分区设计比防火分区更为重要。3 建筑物自然排烟大空间建筑的排烟设计首先应考虑排烟窗的位置，排烟窗的设置部位在坡屋盖系统情况下可在屋盖系统的中央顶部。如为大型钢结构网架平屋顶，可在屋顶上分散布置，避免烟和热空气在屋盖下某部分积聚，也可以在四周侧墙设置高侧窗，但侧墙材料应满足一、二级承重墙耐火等级的要求，即耐火极限达到不燃烧体2.00小时的要求，避免烟、热气流窜出时的高温引起侧墙的损坏。自然排烟窗设计时要

22、考虑平时防雨、空调等因素，便于开启。排烟窗平时处于关闭状态，一旦火灾，应能迅速开启，排烟窗的启动装置应与火灾报警系统联动，或能现场操作按钮启动。用于排烟天窗的开启面积应满足规范对自然排烟面积的要求。4 建筑物机械排烟一、排烟量分析与一般建筑不同，大空间建筑影响烟气上升扩散的因素很多，烟气上升过程热量散失较大，温度下降较快，很容易发生沉降，造成烟气的大面积扩散，给人员疏散和施救带来很大困难。在顶棚设置机械排烟设施，可大大减缓烟气的沉降速度、降低烟气的浓度，如果能保证机械排烟的速度，并在防火带的垂直上部设置挡烟设施并增加排烟口和加大排烟量，就能把烟气层控制在一定的高度，这样既能防止烟气在高空的水平

23、蔓延，又能为人员的安全疏散提供更多的时间，起到划分防火分区的效果。大空间建筑的排烟目标是在允许疏散时间内将烟气层控制在火灾区域内的一定高度之上，防止或延缓烟层下降，据此来确定排烟风机的排烟量。当建筑物火灾发展阶段为快速火时，机械排烟量的确定主要与火灾发展时间、所要控制的烟气层距地高度(控烟高度)等成函数关系。烟气层距地高度的确定可根据人员疏散视线的最小清晰高度、烟气层温度对人员疏散不造成危害等因素设定。对于大空间建筑，由于火灾紊流在上升过程中大量卷入周围空气，烟气的温度几乎不上升，因而与疏散密切相关的初期火灾中可将烟气层温度假设为固定值。假设建筑层高为1430m(大多无吊顶)，将控烟高度设定为

24、距地lOm以上，则烟气层温度值将不会威胁到人员生命安全口。此时疏散人员所处的下部空气层温度、烟气浓度以及能见距离均在安全范围内。对于大空间、大面积的建筑，在初期火灾阶段当可燃物的性质一定的情况下，其烟气的发展情形可看作是相似的，因此其防火分区面积越大，每平方米的排烟量越小。由于大多数的防火分区面积都会超过高规的规定，同时建筑空间越高大，其空间蓄烟量越大，烟气层厚度可适当增加。二、排烟系统机械排烟是常用的一种烟气控制方法。多年来，人们对机械排烟进行了一些研究，当着火建筑体积较小时，烟气温度较高，烟气浮力较大，与冷空气之间的分层比较明显。若在建筑物顶棚安装排烟风机，底部开有补风口，排烟时烟气排出，

25、空气补充进来，烟气和空气是一个置换过程，当风机的排烟速率大于烟气的生成速率时，可将烟气层控制在所需的安全高度内。若着火建筑体积很大，烟气上升到建筑顶部时温度已经较低，浮力变小，容易沉降并与空气混合。按照有关规范对大空间建筑进行机械排烟设计的机械排烟量往往非常大，给设计和施工带来很大难度。性能化方法是运用消防安全工程学的原理和方法首先制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性，定量地预测与评估，以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护性能化设计方法。使用计算机模拟软件分析评估设计方法，用计算机模拟火灾发生后建筑内各部

26、分烟气的流动情况计算着火区域温度情况等重要的火灾参数以评估改善设计方案最终得到安全与经济最佳结合方案。可以应用于整体建筑的消防设计，也可以针对建筑消防设计的局部方案，目前，应用更多地集中在对整个建筑消防设计方案中的局部方案上。三、案例分析郑州国际会展中心的展厅、会议中心的多功能厅、入口大厅以及国际会议厅等面积大，层高较高，由于根据高层民用建筑设计防火规范计算出的排烟量非常大，所以按照燃烧理论和烟气特性进行消防性能化设计，以期优化超大空间的排烟系统设计。通过消防性能化设计，展览厅可不设置机械排烟系统，但考虑到烟气流动的不均匀和计算中采用了一定假设条件等情况，展览中心展厅设置机械排烟系统，排烟量可

27、适当减小。每层展厅共分6个展区，1个展区为2个防烟分区。每个防烟分区排烟量按每小时置换2m空间高度的空气6次进行计算。每个防烟分区设2个排烟系统。排烟风管贴梁敷设，由风管引至展厅两侧经管井高空排放，防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不超过30m。观景散步道及次入口大厅利用部分可开启玻璃幕墙采用自然排烟。根据消防性能化设计，通过对会议中心一层主入口大厅的火灾荷载、现场管理及报警和灭火设备配置等情况的分析，在严格控制可燃物、加强现场管理的情况下，可不设机械排烟系统；会议中心多功能厅设机械排烟系统，如果按照高层民用建筑设计防火规范计算，则对于面积为4000m2的多功能厅来说，排烟系统的排风量至少为

28、240000m3/h，显然不经济，需要用性能化的设计方法来确定机械排烟量，排烟量为21000m3/h。三、其它问题.大空间建筑多为23层，在有些设计中，一层或一、二层采用机械排烟系统，顶层采用可自动开启的天窗自然排烟，粗看这种做法似乎经济节能，但仔细分析其实不一定。顶层若采用自然排烟，须设电动开启天窗或侧窗，质量好的电动天窗价格不低，这部分初投资不一定小于机械排烟系统。顶层若采用机械排烟，可与一、二层机械排烟系统共用一套系统，包括排烟竖井和排烟风机。只需将每层排烟支管上的280排烟防火阀设为电动排烟阀，平时常闭，火灾时电动开启即可。由于消防系统的设计在原则上只考虑一个防火分区起火的情形，因此，

29、当某处发生火灾时，电动开启相应防火分区排烟支管上的排烟阀，共用的排烟风机启动，开始火灾排烟。排烟风机的排烟量应按最大一层的排烟量选择计算。三、自动灭火系统所谓大空间建筑就是指民用和工业建筑物内净空高度大于8m及仓库建筑物内净空高度大于12 m的场所。该建筑与普通建筑相比更追求视觉上的通透性， 具有技术现代化、规模大型化、建筑造型非标准化等特点。大空间建筑由于其特殊的使用功能，不宜进行防火、防烟分隔，会造成火灾和烟气的大范围扩散；空间高度高，热气流在上升的过程中会受到周围空气的稀释和冷却，造成普通火灾探测技术无法及时发现火灾，普通闭式喷头喷出的水滴从高空落下达到燃烧物表面时已失去了灭火效果；高度

30、增加导致水平风力增大图，加快了火势的水平蔓延；火场中，消防人员难以堵截火势蔓延，且面对该类新建筑，又缺少扑灭该类建筑火灾的经验，建筑建设标准高、投资大，一旦发生火灾财产损失严重。大空间建筑较普通建筑火灾危险性大，自动扑救初期火灾的必要性大，对其消防给水设施要具有反应迅速、能扑灭初期火灾、空间适用高度范围广、灭火效果好等要求。然而对于大空间建筑，当室内净空高度超过一定值时，普通闭式自动喷水灭火系统已无法满足其消防要求，对传统给水设计提出了难题和挑战。本文中，笔者将针对大空间建筑的构造特点及火灾特点，在现行规范的基础上，结合国内外的发展情况，对其消防给水设施设计进行探讨。根据性能化设计的指导思想，

31、总结近年来国内一些超大建筑的防火设计方案及国外设计资料，笔者认为：对于大空间建筑的防火设计，除采用传统的规范规定的消火栓系统、闭式喷水灭火系统(局部小空间)外，在大空间内应采用应用快速响应早期抑制喷头的闭式喷水灭火系统；自动消防水炮系统；自动水枪装置。在大空间建筑平面上布置消火栓时，大空间中间部分的室内消火栓无法靠墙或靠柱布置， 故应采用落地式消火栓箱，消火栓给水管可埋地或在吊顶内铺设。且由于大空间建筑内部空间大、分隔复杂，上下层的防火分区往往错位，故消火栓的布置会上下对不齐，造成消防立管多或者消防横支管偏长，为此可采用分层横向成环的管网布置系统，各层和各防火分区内的消火栓可就近接自本层消防横

32、干管，这可大大减少支管数量及长度，而各层消防横干管上需间隔设置检修阀门以保证系统的安全性。由于建筑内各分割空间的大小、高度、用途等各不相同，故分别采用各种形式喷头的灭火系统。在通常的设计中一组消防泵对应一种系统，而有时一组消防泵会对应二种或更多的系统，如普通闭式喷淋和快速响应早期抑制喷头系统合用一组消防泵。在计算水泵设计扬程及水量时，则应该分别计算系统最不利点的设计水压和系统的最大流量，通过对不同系统的水力计算得出各个系统的设计参数，从而选出合适的水泵参数。同时，由于大空间高层建筑内防火分区的落差较大，同一个系统在不同层数的水压要求不同，会使较低层的出水量大，不到设定的时间消防储水就会用完，这

33、就需要设置减压阀，合理分区供水，另外宜使用恒压切线泵以减小系统中的水压波动。快速响应早期抑制喷头ESFR ( early Suppression fast : esponse Sprink ler )与标准喷头的区别可从K值及RTI值看出:标准喷头的流量系数K = 80，一个喷头流量为1.3L/s；ESFR喷头的流量系数K 值为200和350，则当喷头最不利点压力为0.5MPa时，其一个喷头流量为7.4 5 L/S 和13.04 L/s，比一个消火栓的水量(5L/S)还大。喷头的响应时间指数RTI 值为反映喷头达到爆破温度时间的参数，5mm标准喷头的RTI 10(m.S)0.5，ESFR喷头R

34、TI( 28 + 8 (m·S)0.5。由此可看出，普通标准喷头主要用于控制火灾蔓延，把火灾损失局限在一个较小范围内；ESF喷头因其具有反应快，水滴大，流量大，压力高等特点，能快速压制火灾，可直接用于灭火。该喷头是20世纪80年代由美国FM公司研制生产的，最初是专用于高架仓库的喷头，以后其使用范围不断扩大，美国自动喷水灭火系统规范NFPA13(99版)7 -9.5.1款规定:允许ESFR喷头用于中危级场所。试验证明，当喷头最不利点压力为0.5MPa时，喷头的保护高度可达13m。因此笔者认为对于展览馆、博物馆等高度在9-13m的大空间建筑，应用快速响应早期抑制喷头的闭式喷水灭火系统是目

35、前较可行的防火设计方案。我们在天津经济技术开发区金融大厦及国际会展中心工程中，高度在9-13m的共享空间及展览大厅中，采用了ESFR喷水灭火系统，有效地解决了高大空间的防火问题，取得了消防部门的认可。对于高度大于13m的大空间，尤其是具有较高美观要求的网架结构及玻璃幕顶的建筑，虽然闭式喷水灭火系统能够起到保护钢屋架的作用，但在实际设计及施工中，尤其是对于不规则屋顶，存在较大的难度。目前日本、欧美等国家在机场、体育馆等大空间建筑中，普遍使用自动消防水炮系统。该系统早期常用于码头及大型露天油库，近年来被越来越多地应用于室内大空间场所。国外对消防水炮的研制和应用技术已较成熟、设计先进、制做精细、性能

36、优越，但其价格昂贵，每台约100万元人民币。国内近年来开始对消防水炮进行研制，并已成功地应用于室内消防，降低了造价，促进了该系统的普及。自动消防水炮系统，不仅可以遥感、自控、自锁，对准着火点自动喷水， 而且可与火灾探测系统联动，采用双波段图像火灾自动探测与空间定位补救技术及光截面图像感烟火灾探测技术。解决了大空间火灾报警， 具有控制距离远， 保护面积大，反应速度快，可靠性高等优点，可远程定点扑灭早期火灾。自动消防水炮系统由电动消防炮和控制器两部分组成，控制器包括定位器、控制主机、解码器、控制盘等。室内消防炮的布置数量不应少于两门，布置高度应保证炮的射流不受上部建筑构件的影响，并应能使两门水炮的

37、水射流同时到达被保护区域的任一部位，相当于消火栓的布置要求。实际设计中，如果只设置二门水炮且为水柱射流，考虑到水炮的喷射角度，一门水炮下方区域将只能有另一门水炮扑救，不能满足规范要求，故常常在区域内设置三门水炮。如果炮口采用雾化装置，则在水炮的喷射角度内本门水炮也能扑救自身下方区域的火灾，这时也能采用二门水炮区域保护的方式。自动消防水炮系统的启动方式分为手动和自动。手动启动方式为:值班人员在现场发现着火点，按下手动报警按钮，通知值班室；或在控制室通过监测系统发现着火点，操作控制盘使消防水炮对准着火点， 按动面板按钮直接启动水泵及电动碟阀，使之喷水灭火。自动启动方式为:控制主机接到火灾探测器探测

38、报警并进行图像显示后，通过联动控制器联动，扫描确定着火点坐标，驱动消防水炮对准着火点，并启动消防水泵，通过压力继电器设定的水压值自动开启消防电磁阀喷水灭火。当火灾探测器结束警报时或设定时间内联动控制器关闭水泵及电动碟阀。目前室内常用的消防水炮，如EL57O消防炮，最大流量1200L/min(20L/S )， 水炮入口压力8-10bar (1bar=100kPa)时，最大射程50m；EL36消防炮，最大流量2400L/min(40L/s)，水炮入口压力8-10bar时，最大射程80m。以上水炮水平旋转范围可从零点位置到左边右边的900位置，垂直旋转范围从+6 00-850。根据(固定消防炮灭火系统设计规范(国家标准报批稿)规定:水炮系统从启动至炮口喷射水的时间不应大于5min。扑救室内火灾的灭火用水连续供给时间不应小于lh。室内消防炮的布置应保证被保护区域的任何一部位同时处于至少两门水炮的保护范围内。自动消防水炮系统在室内的应用，虽然一次性投资较大