李一波

(合肥市消防支隊,安徽 合肥 230001)

0 引言

隨著社會文化生活的不斷豐富，劇場類建筑蓬勃涌現(xiàn)，該類建筑作為大量人員聚集的場所，具有人員密集、空間規(guī)模宏大、疏散路線復雜等特點，給防火工作帶來很大困難[1]。近年來，劇場類建筑火災時有發(fā)生，造成了大量的人員傷亡和經濟損失，表1給出了1998—2007年間劇場類建筑的火災統(tǒng)計情況[2]。如何有效保證劇場類建筑內部人員的生命財產安全，有效避免火災發(fā)生帶來的損失，成為消防建筑設計的重要目標。

表1 1998-2007年劇場類建筑火災情況

隨著人員疏散數(shù)值模擬軟件的快速發(fā)展，其疏散模型有近20種，其中Pathfinder 2015以其優(yōu)越的視覺分析和準確的煙氣蔓延，成為一款應用最為廣泛的人員疏散模擬軟件。利用經驗公式結合該軟件對高層建筑[3]，地鐵隧道[4]和大型場館[5]的研究越來越多，為指導人員安全疏散提供諸多有益建議。

利用性能化設計的理論知識，根據(jù)建設工程使用功能和消防安全要求，運用消防安全工程學原理，采用先進適用的計算分析工具和方法，為建設工程消防設計提供設計參數(shù)、方案，或對建設工程消防設計方案進行綜合分析評估。以下述綜合性劇場為實例，針對劇場中存在的疏散距離過長的問題，提出了疏散出口和人員疏散路線的優(yōu)化設計政策，對該類建筑的火災危險性給出了客觀的評估。

1 劇場情況簡介

該劇場為綜合觀演建筑，總建筑面積為40,792 m2，其中地上建筑面積28,800 m2，地下建筑面積11,992 m2，建筑層數(shù)為4-5層(小劇場4層、主劇場5層)，建筑高度為46.3 m，為一類高層建筑。按照功能性的不同，可劃分為包括雜劇劇場、綜合劇場和地方戲劇場三個場所。

該劇場由于其建筑的特殊性，主要消防設計難點為火災發(fā)生時人員疏散距離超長。當發(fā)生火災時，該劇場中觀眾廳內少數(shù)觀眾的疏散途徑是先至前廳、再疏散至安全出口。其中由雜技劇場觀眾廳內最遠點觀眾需疏散57 m才至室外安全區(qū)域。這就遠遠超過相關規(guī)定的此類建筑室內與疏散出口最大距離為30 m的規(guī)定，同時也超過了室內兩點間的最大距離為15 m的規(guī)定[6]。

2 解決方案

本節(jié)綜合雜技劇場區(qū)域疏散距離過長的消防設計難點，根據(jù)各廳的結構特點給出如下解決方案。

2.1 前廳區(qū)域建議措施

人為的將該區(qū)域進行劃分，使其作為“亞安全區(qū)”從而解決了雜技劇場該區(qū)域疏散距離過長的問題[7]。為實現(xiàn)上述人為規(guī)定，必需要保證以下幾個條件：

(1)控制該區(qū)域內可燃物的量，從本質上降低其火災荷載；

(2)通過各種消防設備控制周邊區(qū)域的火災煙氣不蔓延至該區(qū)域內；

(3)當周邊區(qū)域內發(fā)生失控火災，煙氣得不到有效控制而進入連接通道，也能觸發(fā)該區(qū)域內部的消防設備迅速作用，進行有效地警報或控制，避免對人員的危害。

一方面，控制好周邊區(qū)域發(fā)生火災時煙氣的蔓延，使其僅僅在源區(qū)域內，不會向外傳播影響到前廳區(qū)域。另一方面，作好前廳本身的火災防范，即在該區(qū)域設置自動噴水滅火系統(tǒng)和機械排煙系統(tǒng)，使得前廳區(qū)域本身火災發(fā)生概率和風險都很低。再者，也由于各種裝置對火災的及時控制，使得該區(qū)域不易受到其他區(qū)域火災的影響，獨立成為相對安全的特殊區(qū)域，這樣也就達到了我們將該區(qū)域設置“亞安全區(qū)”的目的。

2.2 舞臺區(qū)域措施

由于舞臺的表演需要，其上的各類材料及道具均為易燃材料；且舞臺上線路復雜，煙火表演頻繁；舞臺空間高大，適于燃燒，撲救困難。因此，舞臺往往是劇場中火災主要起源之一[8]。并且觀眾廳是大量觀眾聚集場所，造成人員疏散工作非常困難。觀眾廳內的裝飾美觀需要，會在吊頂內布置有大量線路，且觀眾廳內有大量的可燃物。綜上說述，針對該劇場防火的關鍵在于將舞臺和觀眾廳隔開，采用如下措施：

(1)舞臺臺口墻，采用不燃材料，且為實心結構，要求耐火極限不小于3.0 h。

(2)雜技劇場主舞臺與觀眾廳之間設置防火幕+冷卻水幕進行分隔。防火幕耐火極限不能低于3.0 h，冷卻水幕保護時間不低于3.0 h。

(3)演出與排練期間，舞臺區(qū)域的側臺不放置大量道具等可燃物，僅作為演員候場的區(qū)域。

(4)舞臺區(qū)域的疏散走道不與道具通道混用，采用防火墻加+防火門同周圍的化妝等功能區(qū)域進行分隔。

2.3 觀眾廳區(qū)域措施

雜技劇場觀眾廳區(qū)域分析圖如圖1所示，根據(jù)觀眾廳的結構特點給出如下建議措施：

(1)增加觀眾廳蓄煙空間，考慮觀眾廳層高為H，最高處樓座高度為13.0 m，最小清晰高度Hq=1.6+0.1H，建議樓座區(qū)域最高座椅同吊頂下沿之間的距離不應小于清晰高度的要求D，即為D≥13.0+Hq，H=13.0+D。雜技劇場觀眾廳采用機械排煙系統(tǒng)和機械補風系統(tǒng)；排煙量按照13次換氣進行控制，機械補風應設置在觀眾廳池座內座椅下的位置處，補風量不小于排煙量的50%，補風口應均勻設于觀眾座椅下，以保持一股吹向舞臺方向的新風，為觀眾提供更好的疏散環(huán)境。

圖1 雜技劇場觀眾廳區(qū)域分析圖

(2)觀眾廳的墻面裝修材料燃燒性能按照規(guī)定應該為A級。

(3)觀眾廳內的電纜均應采用礦物不燃性電纜或低煙無鹵阻燃性電纜。

(4)觀眾廳應設置噴射型自動射流滅火系統(tǒng)。

綜上所述，該劇場結構復雜，人員對于疏散路徑不熟悉。建議在各個區(qū)域內設置疏散指示燈具，充分利用各類疏散設施，如照明設施和指示標志指引人群安全的逃生方向，引導人們避開煙和火所影響的區(qū)域。

3 火災場景設定

火災場景的選取應該具有足夠的代表性，特別需要考慮我們所設置的火災場景要能充分的證明設計是否滿足保證不發(fā)生人員傷亡、人員安全疏散等目標。通過危險源辨識，根據(jù)可信最不利原則設計了最快到達危險狀態(tài)的火災場景，同時考慮了起火點會直接封堵疏散出口以及火勢使得人員因心理作用只往背離起火點的方向疏散的情況[9]。通過對該劇場內部建筑結構及人員荷載的分析，共設置了5個不同起火位置的火災場景，并確定了各個火災場景的情景，其中包括排煙設施是否有效、防火分割是否有效及火災功率等，如表2所示。

表2 雜技劇場火災場景設計表

4 人員疏散分析

4.1 人員荷載選取

人員荷載的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可以為人員疏散研究的合理性奠定一定的基礎。由于該劇場功能眾多，結構復雜，部分區(qū)域人員荷載規(guī)范并無明確要求，如舞臺、前廳等區(qū)域，劇院中人員分布主要受劇場使用功能布置影響，如以歌舞娛樂場所等標準強行計算，不符合實際使用需求。按照表3所示的疏散人數(shù)標準，確定該劇場雜技劇場內部人員載荷總數(shù)為2337，其中一層人數(shù)1334，二層人數(shù)137，三層人數(shù)356，四層人數(shù)147，五層人數(shù)96。

表3 雜技劇場內各功能區(qū)的疏散人數(shù)計算標準(單位：人)

4.2 人員疏散模擬結果及分析

計算機數(shù)值模擬(Computer numerical simulation)方法的應用已為多場景下的人員疏散模擬提供極大地便利，本文采用人員疏散模擬軟件來模擬計算在上述所設置的場景下該劇場人員疏散的相關情況。本文所搭建的模型中，人員行為采用更加符合實際的Steering模式，行進速度根據(jù)現(xiàn)實中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計設置為1.19 m/s，身體尺寸取45.58 cm。由于模擬計算效率的要求，本文采用的時間步長time step=0.025 s，轉向選擇間隔為0.1 s[7]。模擬過程中，針對雜技劇場設計了下面幾種疏散場景，如表4所示。

表4 疏散場景表

對該劇場雜技城進行疏散模擬，得到3個疏散場景中各區(qū)域需要的疏散行動時間taction，將安全系數(shù)k取為1.5，于是RSET=talarm+tresp+1.5×taction[10]。通過計算最終得到各疏散場景中各考察區(qū)域的人員疏散時間，計算模擬結果列于表5，可明顯從表中得知在各個火災場景下的人員安全疏散時間均小于人員安全疏散規(guī)定中所要求的時間。故可以認為在消防設備無效如排煙系統(tǒng)失效、疏散口減少等特殊情況下，仍能做到及時安全疏散人群，避免傷亡的發(fā)生。

表5 疏散場景結果表

5 結論

本文針對某劇場疏散距離過長的消防設計難點，提出了“亞安全區(qū)”的解決方案，并提出了詳細的設計措施，設定了可信最不利的火災場景，利用疏散模擬軟件對劇場進行了數(shù)值模擬，綜合分析模擬結果后提出下列三條建議：

(1)該劇場可實現(xiàn)人員安全疏散，亞安全區(qū)的設計可以解決人員疏散距離過長的問題。

(2)建議組織劇場人員進行定期的消防安全培訓，進行各類的疏散演習，這樣可以保證工作人員在發(fā)生火災時可以快速的帶領人群找到疏散出口并安全逃生。

(3)建立嚴格的消防規(guī)章制度，確保疏散出口和疏散通道的通暢，避免因為疏散通道等外在條件對人員疏散造成不良的影響。

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