中国国家大剧院消防设计.pdf

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1、!建筑给排水!中中中中中中中中中中中中 国国国国国国国国国国国国 国国国国国国国国国国国国 家家家家家家家家家家家家 大大大大大大大大大大大大 剧剧剧剧剧剧剧剧剧剧剧剧 院院院院院院院院院院院院 消消消消消消消消消消消消 防防防防防防防防防防防防 设设设设设设设设设设设设 计计计计计计计计计计计计刘文镔徐雷柴庆焦兰芬（北京市建筑设计研究院，北京!#$）摘要中国国家大剧院工程共有北区、中区和南区%个分区，其中中区为剧场区，为一“超椭圆壳体”，内建有歌剧院、音乐厅和戏剧场。本工程设有水消防、气体消防和建筑灭火器配置等消防设施。较详细地介绍了室内、外消火栓系统，消防水炮系统，湿式、干式、预作用自动喷

2、水 泡沫联用灭火系统，雨淋系统和水幕系统的消防水源、水量、水泵房及各系统的设计参数。同时对消防设计中遇到的!个问题及其解决办法做了介绍。关键词国家大剧院消防设计水消防气体消防灭火器!概况国家大剧院位于北京天安门地区人民大会堂西侧，总占地面积为!&(%)*+，总建筑面积约+万*+。地上高度#,&+$*，歌剧院台仓地下深度+-&$*，室外景观水池%&$万*+。本工程共有%个分区。北区（+!区）：有六级人防地下车库、水下通廊、画廊、商店、茶室、咖啡厅、预售票、检票处、艺术用房等。中区（+区）：为剧场区，外观是一个“超椭圆形壳体”，位于水池中央。东西向长+!+&+#*，南北向长!#%&,#*。内部设有

3、+$座的歌剧院，+座的音乐厅和!+座的戏剧场。本区还有为剧场服务配套的化妆间、排练厅、练琴房、录像录音室、布景制作间、仓库、技术用房、维修间、办公室、会议室、接待室、消防控制室等。南区（+%区）：有多功能厅（,人的小剧场）、化妆间、餐厅、厨房、单宿、休息厅、预售票房、检票处、技术用房、变配电室、冷冻站、热力点、排风排烟机房等。水消防!&!水消防系统本工程共设计有室外消火栓系统，室内消火栓系统，消防水炮系统，自动喷水灭火系统（湿式、干式、预作用自动喷水 泡沫联用灭火系统，雨淋系统及水幕系统）。!&+消防水源、水量及水泵房!&+&!消防水源由市政给水管网与地下室+*%消防水池（共分$格）和消防水泵

4、联合供水。在歌剧院屋顶层水箱间内设有 *%（分+格）消防水箱，#$.气压罐和+台增压稳压泵!/,.01，/+$*，以确保各消防系统最不利处消防初期用水，消防水箱、水池内均分格设有水箱自洁消毒器。!&+&+消防水量中国国家大剧院消防用水量见表!和表+。表 中国国家大剧院消防水炮及消火栓系统用水量序号用水项目用水量标准0.01火灾延续时间0)一次火灾用水量0*%!室外消火栓%+#+室内消火栓#%#%+%消防水炮+2+!#合计(注：火灾时两门水炮同时使用。一次火灾时最大用水量#/表!中!3+3%3 表+中%3,3(3!3!/!,$%（*%）。!&+&%消防水泵房在地下室消防水池旁设有水消防各系统的消

5、防水泵。室外消火栓泵%台（+用!备），室内消火栓泵%台（+用!备），消防水炮泵%台（+用!备），自动喷水灭火系统泵#台（%用!备）（包括湿式、干式、预作用自动喷水 泡沫联用灭火系统），雨淋泵#台（%用!备），水幕泵#台（%用!备）。各消防系统泵组均带控制箱和巡检设备，各消防系统出水管上均设有防超压的泄压阀。!给水排水#$%&($&)*+万方数据表!中国国家大剧院自动喷水、雨淋、水幕灭火系统消防用水量序号设置场所系统类型危险等级喷水强度!（#$%#&）作用面积或宽度计算流量!火灾时用水量!#()休息厅、前厅、贵宾室、办公室、会议室、餐厅、厨房等湿式系统中危险级!级*)*+#&)*,-&地下商店服

6、装鞋帽间等湿式系统中危险级级-.)/(0)+/1)*+#&2/2)+(舞台上部湿式系统中危险级级-)*+#&)/(221集装箱仓库湿式系统仓库危险级级每只喷头的喷水量*/)!作用面积内开放的喷头数)&只2(/&*1,物流通道干式系统中危险级级-)*+.)/(0&+-（#&）&2/2)+*歌剧院、戏剧院主舞台葡萄架下部雨淋系统严重危险级级)*&*+#&)+(*+2后舞台、两侧舞台上部雨淋系统严重危险级级)*&*+#&)+(*+-布景组装场、绘景间、布景道具库房雨淋系统严重危险级级)*&*+#&)+(*+3主舞台与观众厅金属防火幕水幕系统防护冷却)!（#）)3/-#)3/-2)+主舞台与侧舞台金属

7、防火幕水幕系统防护冷却)!（#）&/1.&0 11/-（#）11/-)*)主舞台与后舞台金属防火幕水幕系统防护冷却)!（#）&(/&#&(/&-1)&地下车库预作用自动喷水 泡沫联用系统中危险级级-)*+#&)/(22注：火灾延续时间均为)4。图)消防通道室外消火栓系统)/(室外消火栓系统从大剧院东西两侧市政管道分别引入!&+给水管与大剧院室外!&+环状给水管网（即消防环管）相连。室外消火栓沿景观水池外路边布置，采用地下式消火栓，间距不大于)&+#。在大剧院&+&区周围有宽度为-#的消防通道（5)/,#），设有供消防人员专用的室外消火栓（间距为*+#）及室内各消防系统的消防水泵接合器。消防通道

8、室外消火栓系统见图)。)/1室内消火栓系统本工程室内消火栓为一个系统，当消火栓栓口的出水压力大于+/,678 时，采用减压稳压消火栓。室内消火栓的间距为(+#，消火栓的栓口直径为*,#，水带长度&,#，水枪喷嘴口径)3#。图&+&区消火栓系统所有双出口、单出口消火栓均为带消防卷盘的消火栓，消防卷盘的栓口直径为&,#，配备的胶带内径为)3#，消防卷盘喷嘴口径为*#。歌剧院屋顶给水排水!#$%&$(&)&*+(万方数据上设置一个装有显示装置试验检查用的试验消火栓。在消防电梯间、楼梯间、各走道的明显地点以及图!#$区消火栓系统图%#!区消火栓系统图&#和#!区自动喷水灭火系统大面积（!#(）的设备用

9、房内设有消火栓。消火栓箱内设有消火栓水泵启动按钮。各消防电梯井底设排水泵，排水量按$#)*+设计。#区室内消火栓给水系统设墙壁式消防水泵接合器%个，安装于,$-&(消防环道内侧#区内有明显标志的消防小室内的墙壁上，见图。#$区、#!区室内消火栓给水系统设地下式消防水泵接合器各 个，见图!和图%。$-&自动喷水灭火系统$-&-$湿式系统歌剧院、戏剧场舞台上部、地下排练厅、地下画廊、地下商店等按 自动喷水灭火系统设计规范（./�%#$，以下简称“喷规”）中危险级!级设计。办公室、会议室、贵宾室、休息厅、前厅、走道、维修间、化妆间、预售票房、检票处、餐厅、厨房、茶室、咖啡厅和层高小于 0(高的观

10、众厅及大于 0#(的观众厅吊顶内等按“喷规”中危险级级设计。除集装箱仓库外，自动喷水灭火系统选用快速响应喷头，玻璃球直径!(，流量系数 10#，厨房喷头动作温度为 2!3，歌剧院、戏剧场舞台格栅上部喷头动作温度为 42 3，其它均为 50 3。,$-02(层集装箱仓库按“喷规”仓库危险级!级设计，采用快速响应早期抑制喷头。玻璃球直径$-&(，流量系数 1#，喷头动作温度 50 3。喷头在有吊顶时向下安装采用下垂型喷头，无吊顶时向上安装采用直立型喷头，而安装快速响应早期抑制喷头处，喷头必须向下安装。观众厅、公共大厅及环廊、贵宾室等采用隐蔽式喷头，一般房间均采用下垂型喷头。当吊顶高度超过 0#(且

11、有可燃物时，吊顶内也设喷头，喷头向上安装，距顶板$#6$&#(。喷洒管道按每约 0#只喷头!给水排水#$%&()$&*(+万方数据设!个报警阀，在每个报警阀组控制的最不利点喷头处，均设有!#末端试水装置。在防火分区，各楼层的最不利点喷头处，设有!#的试水阀。在喷洒管道上设有消防水泵接合器。$区设%个墙壁式消防水泵接合器。$!区设 个地下式消防水泵接合器。$和$&区自动喷水灭火系统见图#。!#干式系统$区()$*层物流通道处均在室外，冬季温度在$+以下，故设计为干式自动喷水灭火系统，按“喷规”中危险级!级设计。喷头采用直立型向上安装。干式系统管道的末端设快速排气阀。干式系统的配水管道充水时间小于

12、!*,-。喷洒水泵和消防水泵接合器，干式系统和湿式系统合用。空气压缩机控制系统的压力小于$#./0。!#&预作用自动喷水 泡沫联用灭火系统$!区地下车库因冬季不采暖，采用了预作用自动喷水 泡沫联用灭火系统，见图 1。按“喷规”中危险级!级设计。持续喷泡沫时间大于!$*,-。泡沫喷淋系统选用水成膜泡沫液。泡沫混合液至车库最远点喷头的时间，根据 低倍数泡沫灭火系统设计规范，经计算为#*,-。喷头在(!$*层均为向上安装，()$*有部分喷头为向下安装，上喷采用直立型喷头，下喷采用下垂型喷头。有关本系统的管道计算、泡沫罐、比例混合器、空压机的选择待另文再叙。!#%雨淋系统在歌剧院、戏剧场的主舞台葡萄架

13、下部，歌剧院后舞台和两侧舞台上部，戏剧场两侧舞台上部，布景制作间、布景绘制间、布景装配区等设雨淋灭火系统，见图)，图 2。按“喷规”严重危险级!级设计。雨淋喷头采用开式喷头，其开启可用探测器控制或闭式喷头控制。各雨淋系统给水进口处采用雨淋报警阀及手动快开阀。雨淋报警阀分别设在歌剧院和戏剧场舞台后部入口处附近，以便于操作管理。雨图)雨淋系统图 1$!区预作用自动喷水 泡沫联用灭火系统图 2舞台雨淋系统给水排水!#$%&$(&)&*+%万方数据淋阀在演出期间为防止误喷设为手动启动，其余时间均自动控制。!#水幕系统图!$舞台水幕系统图%水幕系统在歌剧院主舞台与观众厅的金属防火幕、主舞台与侧舞台的金属

14、防火幕、主舞台与后舞台的金属防火幕设防护冷却水幕系统；在戏剧场主舞台与观众厅的金属防火幕、主舞台与侧舞台的防火卷帘处亦设防护冷却水幕系统；在&$&区 ($)层，货仓及台仓进出口处，当防火卷帘耐火极限不能满足*+时，设防护冷却水幕系统（见图%），图!$为舞台水幕系统。水幕系统采用水幕喷头。各水幕系统给水进口处采用控制阀（雨淋阀或电磁阀）及手动快开阀（蝶阀）。!(消防水炮系统!(!消防水炮位置在壳体内发生火灾时，消防车无法进入灭火。做为室外消火栓的补充，在剧场区,$层设-门移动式水炮。在歌剧院、戏剧场、音乐厅屋顶共设有!-门固定水炮及移动水炮，以便火灾时各剧场之间相互喷水灭火及对壳体上部进行喷水保

15、护。!(&水炮装置水炮可遥控、自控和手动控制。水炮水平扫射（旋转）!.$/。上下喷射角度共!-#/，向上!$/，向下 -#/。水炮系统见图!。!气体消防声光控制室、消防控制中心、保安监控楼宇自控中心、信息处理中心、大小录音间的控制室、演播室的控制室等设置气体消防。选用七氟丙烷，灭火浓度!(0。灭火器的设置按 建 筑 灭 火 器 配 置 设 计 规 范（123!-$%$，!%4 年版）进行设计。所有放置室内消火栓的部位，均设有手提式灭火器，干粉磷酸铵盐#5。剧场的舞台及后台的部位，按严重危险级 5 类火灾设计。录音室、多功能厅、餐厅、厨房按中危险级 5 类火灾设计。剧场观众厅、办公、会议、商店等

16、按轻危险级 5 类火灾设计。变配电室采用推车式灭火器。干粉灭火剂采用磷酸铵盐。#消防设计中遇到的问题及解决办法（!）消防水池容积。水池容积是按一次火灾时段能用到的消防设施同时用水量确定。经比较计算歌剧院舞台着火时，同时开放的消防设施最多，故以此确定消防水池容积。但在&$年进行设计时，自动喷水灭火系统设计规范 正在修订，本工程是根据报批稿设计的，水幕系统火灾延续时间为*+。另外 固定消防炮灭火系统设计规范 为征求意见稿，对火灾延续时间规定不清，本工程是参考首都机!给水排水#$%&()$&*(+(万方数据图!消防水炮系统场消防炮设计的。故消防水池容积比现规范偏大。因消防水池已施工完，况且剧场罩在壳

17、体下消防主要立足于自救，为安全起见未改变消防水池容积。（）消防水池的消毒问题。原设计为循环泵加氯系统，考虑到剧场的安全改为水箱自洁消毒器。（#）消防水泵的自检。大剧院水消防系统很多，为防止消防泵机组的锈蚀卡死现象，保证火灾时消防泵及时投入工作，设计了水泵低速自检系统。每$%!&巡检一次。（(）设室外消火栓泵。由于大剧院建筑的特殊性，剧场区外围是#)&万*的大水池，水池外的室外消火栓距离剧场区太远，况且在+!)&,*还隔有-*宽的消防环道。并且市政外网不能满足火灾时的消防用水量。故消防水池内存有室外消防水量。火灾时由室外消火栓泵从消防水池抽水供给消防环道上的室外消火栓，从而保证消防环道上的水泵接

18、合器用水。（&）消防环道处室外消火栓为何间隔按.,*设置。大剧院剧场区消防环道为椭圆型，火灾时影响消防队员的视线。另外在消防环道处设有消防水泵接合器，室内消火栓系统(个，消防水炮系统(个，自动喷水灭火系统&个，雨淋系统$个，水幕系统$个，规范规定水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，距室外消火栓宜为!&%(,*。为火灾时方便消防车取水，根据实际情况设计为.,*间距。（.）消防水泵接合器的选型。在剧场区选用墙壁式水泵接合器并放置在不会结冻的消防小室内，因,!区建筑物均在地下，故设地下式水泵接合器。（$）管道电伴热。地下车库不采暖，对消火栓管道以及报警阀前的喷洒管道用恒功率电伴热防冻。（-）舞

19、台格栅上喷头动作温度。演出时灯光聚热格栅上温度上升，比剧场其他部位温度高，经调研北京天桥剧场等选用$/0，本工程也设计为$/0。（/）舞台雨淋系统传动管管径的确定。雨淋系统传动管管径规范没有规定，只有 水喷雾灭火系统设计规范（12&,!/&）第.),)(条规定传动管的长度不宜大于#,*，公称直径宜为!&%&*。而有的设计院取舞台雨淋系统传动管管径为(,*。经分析，管径!&*不可取，而,*管径一只喷头爆时水流阻力太大，故本工程选用管径为&*。（!,）管材的选用：消火栓系统、消防水炮系统、自动喷水灭火系统的管材均为热镀锌钢管。!,*为法兰连接，!3!,*为丝扣连接或沟槽式卡箍连接。参考文献!姜文源，等4 水工业工程设计手册 建筑和小区给排水4 北京：中国建筑工业出版社，,黄晓家，等4 自动喷水灭火系统设计手册4 北京：中国建筑工业出版社，,+通讯处：!,(&北京市西城区南礼士路.号电话：（,!,）.-,!&5-!-收稿日期：,(5-5给水排水!#$%&$(&)&*+,万方数据