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某大型剧场类建筑人员疏散消防设计研究

更新时间:2016-07-05

0 引言

随着社会文化生活的不断丰富,剧场类建筑蓬勃涌现,该类建筑作为大量人员聚集的场所,具有人员密集、空间规模宏大、疏散路线复杂等特点,给防火工作带来很大困难[1]。近年来,剧场类建筑火灾时有发生,造成了大量的人员伤亡和经济损失,表1给出了1998—2007年间剧场类建筑的火灾统计情况[2]。如何有效保证剧场类建筑内部人员的生命财产安全,有效避免火灾发生带来的损失,成为消防建筑设计的重要目标。

通过相关智能基础设施的安装,实现轨道实时信息的反馈与管理。这些信息实时的反馈到铁路管理部门以及列车的驾驶人员,对于可能存在的风险与故障可实现有效的规避。这相比于传统的铁路检查工作而言,不仅准确性更高,同时效率优势也十分显著。

表1 1998-2007年剧场类建筑火灾情况

年份 起数 死人 伤人 直接损失(万元)1998 117 2 8 548.2 1999 85 3 7 224 2000 105 1 2 577.5 2001 85 1 137.8 2002 70 2 1 168.5 2003 60 1 1 222.8 2004 56 68.2 2005 64 1 1 97.3 2006 52 1 1 49.7 2007 46 47.8

随着人员疏散数值模拟软件的快速发展,其疏散模型有近20种,其中Pathfinder 2015以其优越的视觉分析和准确的烟气蔓延,成为一款应用最为广泛的人员疏散模拟软件。利用经验公式结合该软件对高层建筑[3],地铁隧道[4]和大型场馆[5]的研究越来越多,为指导人员安全疏散提供诸多有益建议。

利用性能化设计的理论知识,根据建设工程使用功能和消防安全要求,运用消防安全工程学原理,采用先进适用的计算分析工具和方法,为建设工程消防设计提供设计参数、方案,或对建设工程消防设计方案进行综合分析评估。以下述综合性剧场为实例,针对剧场中存在的疏散距离过长的问题,提出了疏散出口和人员疏散路线的优化设计政策,对该类建筑的火灾危险性给出了客观的评估。

在针对城乡进行规划和具体设计的时候,为了保证城乡规划的科学性和合理性,首先要做的一点就是要树立具有生态文明特征的规划理念,并且在实践中可以将该理念落实到实处。也就是说在实践中,要采取有针对性的措施,尽可能保证遵循人与自然环境相互协调的基础发展原则。首先,要采取有针对性的措施,尽可能降低CO2的排放力度,同时还要使用一些具有清洁性功能特征的能源。这样不仅能够针对城乡规划相关措施具体落实过程中的一些污染问题进行有针对性的处理,而且还能够保证生态文明城市理念在实践中的有效落实。

1 剧场情况简介

人为的将该区域进行划分,使其作为“亚安全区”从而解决了杂技剧场该区域疏散距离过长的问题[7]。为实现上述人为规定,必需要保证以下几个条件:

(1)舞台台口墙,采用不燃材料,且为实心结构,要求耐火极限不小于3.0 h。

2 解决方案

火灾场景的选取应该具有足够的代表性,特别需要考虑我们所设置的火灾场景要能充分的证明设计是否满足保证不发生人员伤亡、人员安全疏散等目标。通过危险源辨识,根据可信最不利原则设计了最快到达危险状态的火灾场景,同时考虑了起火点会直接封堵疏散出口以及火势使得人员因心理作用只往背离起火点的方向疏散的情况[9]。通过对该剧场内部建筑结构及人员荷载的分析,共设置了5个不同起火位置的火灾场景,并确定了各个火灾场景的情景,其中包括排烟设施是否有效、防火分割是否有效及火灾功率等,如表2所示。

2.1 前厅区域建议措施

该剧场为综合观演建筑,总建筑面积为40,792 m2,其中地上建筑面积28,800 m2,地下建筑面积11,992 m2,建筑层数为4-5层(小剧场4层、主剧场5层),建筑高度为46.3 m,为一类高层建筑。按照功能性的不同,可划分为包括杂剧剧场、综合剧场和地方戏剧场三个场所。

其中sj(n)为传统散射波信号,ta与n一一对应,可表示为ta=nT.单独考虑第m阶假目标,设yajm(n+1)、ybjm(n)分别为A、B天线接收到的第m阶假目标干扰信号,则两通道接收的信号为

(3)观众厅内的电缆均应采用矿物不燃性电缆或低烟无卤阻燃性电缆。

(2)通过各种消防设备控制周边区域的火灾烟气不蔓延至该区域内;

警惕惩罚性赔偿在知识产权法领域的泛用——以商标法及其实践为例 .............冯术杰 夏 晔 02.42

(3)当周边区域内发生失控火灾,烟气得不到有效控制而进入连接通道,也能触发该区域内部的消防设备迅速作用,进行有效地警报或控制,避免对人员的危害。

利用SPSS 19.0统计软件分析数据,每个标本独立重复三次,所有细胞实验独立重复三次,计量数据以均数±标准差表示,若满足正态性和方差齐性,两样本均数比较采用独立t检验和配对t检验,相关性分析采用Spearman秩相关性分析,P<0.05为差异有统计学意义。

一方面,控制好周边区域发生火灾时烟气的蔓延,使其仅仅在源区域内,不会向外传播影响到前厅区域。另一方面,作好前厅本身的火灾防范,即在该区域设置自动喷水灭火系统和机械排烟系统,使得前厅区域本身火灾发生概率和风险都很低。再者,也由于各种装置对火灾的及时控制,使得该区域不易受到其他区域火灾的影响,独立成为相对安全的特殊区域,这样也就达到了我们将该区域设置“亚安全区”的目的。

2.2 舞台区域措施

由于舞台的表演需要,其上的各类材料及道具均为易燃材料;且舞台上线路复杂,烟火表演频繁;舞台空间高大,适于燃烧,扑救困难。因此,舞台往往是剧场中火灾主要起源之一[8]。并且观众厅是大量观众聚集场所,造成人员疏散工作非常困难。观众厅内的装饰美观需要,会在吊顶内布置有大量线路,且观众厅内有大量的可燃物。综上说述,针对该剧场防火的关键在于将舞台和观众厅隔开,采用如下措施:

(2)杂技剧场主舞台与观众厅之间设置防火幕+冷却水幕进行分隔。防火幕耐火极限不能低于3.0 h,冷却水幕保护时间不低于3.0 h。

该剧场由于其建筑的特殊性,主要消防设计难点为火灾发生时人员疏散距离超长。当发生火灾时,该剧场中观众厅内少数观众的疏散途径是先至前厅、再疏散至安全出口。其中由杂技剧场观众厅内最远点观众需疏散57 m才至室外安全区域。这就远远超过相关规定的此类建筑室内与疏散出口最大距离为30 m的规定,同时也超过了室内两点间的最大距离为15 m的规定[6]

2013年,深圳市水务局以党的十八大精神为指引,不断加快水务改革发展,着力完善水安全、水资源、水环境、水生态“四位一体”的工作格局,取得显著成效。

(3)演出与排练期间,舞台区域的侧台不放置大量道具等可燃物,仅作为演员候场的区域。

(4)舞台区域的疏散走道不与道具通道混用,采用防火墙加+防火门同周围的化妆等功能区域进行分隔。

2.3 观众厅区域措施

杂技剧场观众厅区域分析图如图1所示,根据观众厅的结构特点给出如下建议措施:

(1)增加观众厅蓄烟空间,考虑观众厅层高为H,最高处楼座高度为13.0 m,最小清晰高度Hq=1.6+0.1H,建议楼座区域最高座椅同吊顶下沿之间的距离不应小于清晰高度的要求D,即为D≥13.0+Hq,H=13.0+D。杂技剧场观众厅采用机械排烟系统和机械补风系统;排烟量按照13次换气进行控制,机械补风应设置在观众厅池座内座椅下的位置处,补风量不小于排烟量的50%,补风口应均匀设于观众座椅下,以保持一股吹向舞台方向的新风,为观众提供更好的疏散环境。

图1 杂技剧场观众厅区域分析图

(2)观众厅的墙面装修材料燃烧性能按照规定应该为A级。

(1)控制该区域内可燃物的量,从本质上降低其火灾荷载;

(4)观众厅应设置喷射型自动射流灭火系统。

综上所述,该剧场结构复杂,人员对于疏散路径不熟悉。建议在各个区域内设置疏散指示灯具,充分利用各类疏散设施,如照明设施和指示标志指引人群安全的逃生方向,引导人们避开烟和火所影响的区域。

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3 火灾场景设定

本节综合杂技剧场区域疏散距离过长的消防设计难点,根据各厅的结构特点给出如下解决方案。

表2 杂技剧场火灾场景设计表

火灾场景编号 起火地点 疏散设施 排烟设施 水保护 防火分隔 火源功率 设置目的1 伸出式舞台台仓 均可用 失效 均可用 均可用 2.5MW 研究舞台台仓座椅储藏区发生火灾对观众厅区域人员疏散的影响,检验观众厅区域蓄烟能力2 舞台中央升降台 均可用 均可用 失效 防火幕失效 8.0MW 研究在分隔设施失效的情况下,舞台火灾对观众厅内人员疏散的影响研究在一个疏散出口被火灾烟气封堵的情况下,杂技剧场观众厅现有消防设施能否保证区域内人员疏散安全4 观众席楼座 均可用 均可用 失效 均可用 8.0MW 研究在部分消防设施失效的情况下,观众厅区域内人员能否安全疏散5 前厅二层休息区3观众厅观众席封堵一个疏散出口 均可用 均可用 均可用 2.5MW封堵一个疏散楼梯 均可用 失效 均可用 4.0MW 研究杂技剧场前厅一个疏散出口被封堵对区域内人员疏散的影响

4 人员疏散分析

4.1 人员荷载选取

人员荷载的数据统计分析可以为人员疏散研究的合理性奠定一定的基础。由于该剧场功能众多,结构复杂,部分区域人员荷载规范并无明确要求,如舞台、前厅等区域,剧院中人员分布主要受剧场使用功能布置影响,如以歌舞娱乐场所等标准强行计算,不符合实际使用需求。按照表3所示的疏散人数标准,确定该剧场杂技剧场内部人员载荷总数为2337,其中一层人数1334,二层人数137,三层人数356,四层人数147,五层人数96。

表3 杂技剧场内各功能区的疏散人数计算标准(单位:人)

用途 疏散人数计算 备注观众厅、包厢、池座有座区域考虑1.1倍安全系数舞台舞美 20人按照平面布置图额定人数管理用房A×0.25(人/m2)《办公建筑设计规范》化妆室A×0.25(人/m2)《剧场建筑设计规范》

4.2 人员疏散模拟结果及分析

计算机数值模拟(Computer numerical simulation)方法的应用已为多场景下的人员疏散模拟提供极大地便利,本文采用人员疏散模拟软件来模拟计算在上述所设置的场景下该剧场人员疏散的相关情况。本文所搭建的模型中,人员行为采用更加符合实际的Steering模式,行进速度根据现实中的数据统计设置为1.19 m/s,身体尺寸取45.58 cm。由于模拟计算效率的要求,本文采用的时间步长time step=0.025 s,转向选择间隔为0.1 s[7]。模拟过程中,针对杂技剧场设计了下面几种疏散场景,如表4所示。

表4 疏散场景表

场景编号 位置 疏散途径 对应火灾场景S1 杂技剧场 均可用 1,2,4疏散S2 杂技剧场 封堵观众席出口 3 S3 杂技剧场 前厅封堵一部疏散楼梯 5

对该剧场杂技城进行疏散模拟,得到3个疏散场景中各区域需要的疏散行动时间taction,将安全系数k取为1.5,于是RSET=talarm+tresp+1.5×taction[10]。通过计算最终得到各疏散场景中各考察区域的人员疏散时间,计算模拟结果列于表5,可明显从表中得知在各个火灾场景下的人员安全疏散时间均小于人员安全疏散规定中所要求的时间。故可以认为在消防设备无效如排烟系统失效、疏散口减少等特殊情况下,仍能做到及时安全疏散人群,避免伤亡的发生。

表5 疏散场景结果表

场景 楼层 探测报警时间/s人员反应时间/s疏散行动时间/s人员疏散时间/s一层S1 597 1435.5二层 234 531三层 75 472.5四层 102 513五层 151 586.5马道 185 997.5 60 120一层S2 654 1521二层 318 657三层 75 472.5四层 102 513五层 151 586.5马道 185 997.5 60 120一层S3 597 1435.5二层 234 531三层 75 472.5四层 102 513五层 151 586.5马道 185 997.5 60 120

5 结论

本文针对某剧场疏散距离过长的消防设计难点,提出了“亚安全区”的解决方案,并提出了详细的设计措施,设定了可信最不利的火灾场景,利用疏散模拟软件对剧场进行了数值模拟,综合分析模拟结果后提出下列三条建议:

(1)该剧场可实现人员安全疏散,亚安全区的设计可以解决人员疏散距离过长的问题。

(2)建议组织剧场人员进行定期的消防安全培训,进行各类的疏散演习,这样可以保证工作人员在发生火灾时可以快速的带领人群找到疏散出口并安全逃生。

(3)建立严格的消防规章制度,确保疏散出口和疏散通道的通畅,避免因为疏散通道等外在条件对人员疏散造成不良的影响。

结合对双载式多层穿梭车立体仓库联合进出库流程的分析,设单次入库两个货物分别为i和j,货架的列方向为x,层方向为y,目标货位分别为(xi,yi)和(xj,yj);出库两个货物分别为m和n,所在货位分别为(xm,ym)和(xn,yn);I/O位置用o点表示。按照进出库货物是否在同一层,单次联合进出库分为以下4种情况进行分类讨论:

参考文献

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[2]公安部消防局.中国消防年鉴[M].北京:中国人事出版社,2012.

[3]袁慧,代长青.高层住宅建筑人员疏散时间仿真分析[J].安徽建筑大学学报,2017,25(2):50-54.

[4]田鑫,苏燕辰,李冬.地铁列车火灾安全疏散研究[J].科学技术与工程.2016.31(16):281-284.

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[6]成城,王坤贵.从剧场火灾谈防火疏散[J].建筑学报,1995(11):38-43.

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[8]姜宁.性能化评估在消防工程中的应用[J].消防科学与技术.2004,23(S1):5-7.

[9]Fang T,Yu J,WuxK.Simulation Study on Occupant Evacuation Characteristics Under Emergent Conditions[J].Journal of Applied Fire Science,2010,20(1):21-38.

[10]霍然,胡源,李元洲.建筑火灾安全工程导论[M].合肥:中国科学技术大学出版社,1998.

李一波
《安徽建筑大学学报》2018年第1期文献

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