大型公共文化建筑的消防设计策略研究

摘要：公共文化类建筑由于建筑造型的多样化、内部功能空间的特殊需求等原因通常都会存在各种复杂的建筑消防设计问题，合理解决这些问题，在保证建筑消防安全的前提下，最大限度满足使用功能，体现方案创作特色，是一项颇具挑战的工作。本文以某国际文化艺术中心为例，针对此类建筑消防设计难点问题进行了探讨分析。关键词：公共文化类建筑；建筑；消防设计引言近年来，随着我国公共文化服务体系建设的不断完善，基本公共文化服务水平不断提升，各地公共文化建筑日益增多，这些公共文化建筑为人们的休闲活动提供了必要的空间场所。一些城市级公共文化建筑规模较大，功能复杂，人员密集[1]，创新的设计理念和技术材料应用也不断涌现，因此消防设计中往往会遇到不少难点问题，如何合理解决这些问题，使得建筑在满足规范要求的前提下，更好为人们提供优质的空间感受。人性化设计是我们需要不断研究和思考的课题。以下将以无锡市某国际文化艺术中心为例，探讨研究公共文化类建筑消防设计审查中的难点。一、工程项目概况无锡国际文化艺术中心地处高新区太湖湾科创城核心区中央位置，总用地面积约100亩，总建筑面积共10万平方米，规划建筑功能主要包含“一厅两中心”，其中“一厅”包含约1500座交响音乐厅、600座室内乐演奏厅、录音棚、排练用房及管理用房等，总建筑面积约5万平方米；“两中心”包含艺术交流中心与演艺商业中心，总建筑面积共约5万平方米。项目依托音乐的艺术文化优势打造一个大型艺廊形式的体验式业态及空间，建成后将成为太湖湾科创城活力新中心，成为无锡国际化的文创新名片。二、建筑消防设计的难点及策略（一）总体建筑设计项目场地西北侧较高，东南侧较低，场地周边均为城市道路，有良好的对外交通疏散条件。翡翠河从地块内东部穿行而过，交响音乐厅建筑沿毗邻翡翠河及景观水面依水而建，地上共三层，“两中心”建筑地上共四层，场地满铺地下室，局部设置了地下二层。音乐厅建筑外立面及屋顶采用了镂空UHPC、玻璃幕墙及玻璃球壳的装饰表皮系统，规划建筑高度为28.8米，消防建筑高度为2395米。由于场地标高差异较大，建筑周边打造完整的阶梯式景观空间要求、立面造型及内部功能空间布局复杂等因素，导致总平面中消防车道局部无法环通，无法临近建筑周边，布置较为困难。综合上述实际问题，音乐厅建筑周边采取了避让景观水面、台阶等方式布置消防车道，使建筑各个主要功能区域对应部位均设有消防车道[2]。建筑南侧消防车道虽有局部未连续，但仍能确保消防车道可通达音乐厅一层主入口（绝对标高6.75米）处，并延伸至小音乐厅南侧主入口门厅。建筑东侧消防车道设置在地下一层对应区域（绝对标高2.35米），使得建筑东翼地下一层大部分外墙面均可设置通有消防车道的室外安全出口，从而内部平面布置及防火分区划分更加灵活。覆盖建筑整体的装饰大屋面呈“L”型延展形态，其东侧局部屋盖下部亦为室外空间，净空高度约16米，可满足消防车道穿行及救援要求。在总平面消防车道设计时，兼顾到建筑外部救援条件与内部空间布置形式，从整个立体空间层面考虑主要功能空间的实际灭火救援要求来布置消防车道，尽可能为打造完整优质的景观空间创造条件。（二）建筑单体设计1.建筑定性众所周知，建筑定性为整个建筑消防设计的关键，依据建筑的特性准确判定建筑定性类别，是后续所有消防设计顺利进行的前提。该项目音乐厅建筑平面延展面较大，四周室外场地高差较大（绝对标高从2.35米到6.95米），建筑的椭圆形球壳、东翼、西翼各部分高度均不一，建筑屋顶又有平屋顶、坡屋顶、玻璃球壳表皮、镂空UHPC装饰屋面等多种形式，对整个建筑高度的计算乃至建筑的定性带来了困难。音乐厅球壳及西翼部分室外地坪（消防车道）标高-2.35米（绝对标高4.70米），顶部标高取檐口及屋脊平均高度为21.60米（绝对标高28.65米），计算建筑高度为23.95米。东翼室外地坪（消防车道）标高-4.70米（绝对标高2.35米），屋面平均标高14.80米（绝对标高21.85米），建筑高度为19.5米。设计参考了坡地建筑的建筑高度计算方式，在音乐厅及西翼、东翼之间设置了防火墙进行竖向防火分隔，音乐厅及西翼与东翼分别以对应部分设有消防车道的室外地坪开始进行建筑高度计算，建筑高度均低于24米，从而将建筑定性为多层公共建筑[3]。2.防火分区音乐厅建筑内部防火分区的划分采取了多种形式，有按楼层平面内部划分的，有按竖向连通各层水平空间叠加划分的，也有大空间内部跨越多个楼层划分的形式。如何确定地上、地下各防火分区建筑面积控制要求，结合建筑内部平面布局及外部消防救援疏散條件，合理划分防火分区，也是该建筑消防设计遇到的难点。1500座的观众演艺厅（主观众厅）为营业厅建筑的核心区域，内设有升降舞台区、池座低区、池座高区、楼座区，为打造国际一流的视听音乐建筑空间，确保良好的视觉和声学效果，项目在设计伊始就对主观众厅内部座位、舞台的布置、视线的硬遮挡、视角、隔墙视线观察窗以及耳光室等设计问题都进行了反复论证[4]。大厅内部空间跨越了地下一层至地上二层，主体结构空间高度达24.3米，建筑面积约4200平方米。其中池座低区位于室外地坪面以下，规范中地下室防火分区建筑面积最大仅可做到1000平方米，而主厅容纳人数众多，面积较大，如按地下室要求控制，则无法满足使用功能需求，于是设计中将该地下部分埋深控制在整个主厅使用空间净高度的1/3以内，该部分定为地上区域，作为地上部分划分为一个单独防火分区，建筑面积按不超5000平方米来控制，解决了主观众厅空间防火分区面积控制问题[5]。音乐厅的休息前厅跨越了地下一层至地上三层，空间高度达到了23.85米，建筑面积达到了4810平方米，整个空间也作为一个防火分区。此类空间地下一层区域均为上下联通的中庭，采用在地下中庭洞口附近设置防火卷帘，同时每个地下中庭区域另设两个防火疏散门，用以满足中庭部分人员紧急疏散，加强了人员安全逃生设计。音乐厅建筑东翼部分设有音乐小厅、排练厅、录音棚、配套用房。音乐小厅（600座）部分内部空间也位于地下一层，小厅与配套功能用房建筑面积约为4900平方米。排练厅与配套用房位于地下一层，建筑面积约1500平方米，建筑面积均超过了地下室防火分区建筑面积限制要求。考虑到建筑东翼部分主要功能区外侧均有消防车道通达，有良好的室外疏散及采光通风条件[6]，经多次讨论后，最终认定了可以将其作为地上建筑划分防火分区，进行该部分的防火设计，从而解决了局部地下功能空间布局的灵活适用性与防火分区面积控制之间的矛盾。3.建筑疏散设计结合平面布局，考虑各功能区域的交通流线及疏散人流，合理设置安全出口及疏散楼梯间对于建筑疏散设计尤为重要。建筑周边场地高差较大，建筑各层主要出入口布置复杂，地下一层南侧设有音乐厅低区大厅观众出入口（从地库进入）、北侧设有演员出入口（可直通室外）、西侧设有贵宾前厅出入口（从地库进入）、东翼部分设有音乐小厅、排练厅及配套用房出入口（可直通室外）；一层南侧设音乐厅大厅观众主出入口、北侧设疏散门厅出入口、东南侧设音乐小厅及排练厅大厅出入口、西翼设配套商业等用房出入口。各楼层疏散楼梯布置均衡，确保满足各防火分区及功能空间疏散距离及宽度要求，部分防火分区之间采用了借用安全出口方式疏散。因主厅为内区空间，亦不可避免有多个疏散出口经声闸通道采用借用相邻防火分区防火墙上开设的门进行疏散。由于交响音乐厅主观众厅的视觉及声学设计要求，主厅部分功能空间为建筑的内区空间，周围均不靠外墙，厅内高峰时将容纳约1400名观众及120名四管制乐队人员，室内空间人员高度密集，规范中对其疏散设计要求疏散宽度、疏散距离及疏散时间均应满足。主厅部分设置了两个专用疏散楼梯，地下一层、地上一层、地上二层均设有疏散出口（疏散门），采用了多楼层分区域的立体疏散方式。池座前区中部人员（位于地下部分）经由疏散楼梯间到达首层，继而疏散至室外，舞台区两侧及后部人员通过首层门厅直接疏散到室外，池座后区人员主要借相邻防火分区（前厅区）再疏散至室外，楼座人员则可通过疏散楼梯到达首层后疏散至室外。主观众厅空间关系复杂，其疏散组织通过各层分别进行分流疏散为较为合理的解决方案。另在设计初始时，主观众厅外的休息厅人员疏散也曾考虑让其返回主厅专用楼梯再行疏散至室外，经与设计人员反复商议后，为确保内区主厅部分的安全性及快速有序地组织紧急疏散，最终还是坚持了将休息厅的疏散人流全部在外部消化，使内区主厅及外部休息厅均采用由内向外单方向疏散方式。在设计过程中，反复商讨，探求更为合理的疏散形式对于功能复杂的公共建筑是非常必要的。疏散距离方面，按位于两个安全出口之间的房间疏散门至最近安全出口的距离不大于50米，位于袋形走道两侧或尽端的房间疏散门至最近安全出口的距离不大于27.5米控制，交响音乐厅、休息厅、前厅等大空间按室内任一点至最近疏散门或安全出口的直线距离不大于37.5米控制。观众主厅按高峰期所容纳人数计算疏散宽度，各层休息厅、中庭人数均按对应楼层区域观众厅内人数计算（按与观众厅人员不同时存在考虑）。仍需注意的是，对于人员密集的观众厅，在满足疏散距离和疏散宽度之后，尚应计算复核室内疏散人流至各个疏散门的完成疏散时间，观众全部疏散出去时间不应大于2分钟[7]。4.消防安全设施设计（1）设计齐全的消防设施建筑内部需要设置自动喷水灭火系统和火灾报警装置，除此之外，还应增加机械防排烟系统，且考虑到这一类大型公共建筑与高层建筑具有相似的特点，可按照《高层民用建筑设计防火规范》中有关规定进行防烟区域划分。在排风方面，全窗结构、无窗结构、固定窗结构的空间里均要引入机械排烟系统，保证在出现火灾事故时，既可以最大限度减少由高温烟雾造成的火势蔓延，也可以减少高温烟雾对建筑结构造成的损害，同时也可以降低有害气体对人体的伤害。（2）采用低压集中式事故照明供电系统目前，公共建筑物的安全疏散信号指示灯大多都是内置蓄电池照明灯具，但这一类型照明设备的照明强度较小。因此，对于大型公用建筑来说，可采用集中电源（大型蓄电池组或双低压电源相互切换），以密封钢管线路集中供电，这样不仅方便维修，还延长了它的使用年限，而且也方便施工和统一管理。结语上述案例作为大型公共文化艺术中心建筑，存在室外场地高差大、消防车道布置条件受限、建筑造型复杂、内部功能空间布置必须满足特殊功能使用要求及人员交通流线多等问题，对建筑消防设计带来了不少挑战。笔者分别从外部消防车道的设置、建筑高度定性、内部防火分区划分、疏散系统组织