上海文化广场消防设计实践

吕景芳

摘要/以上海文化广场为的设计切入点，对设计中采用的一些方法及措施进行了总结。

关键词/地下公建 消防 建筑设计

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

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1、项目背景

上海文化广场早年属于法租界，为法商赛狗会。解放后其文化演出功能日益退化直至沉睡多年。2005年伊始，上海市决定对文化广场进行重新改造，规划将其定位为一个以文化功能为主的开放式城市绿地和一个拥有2000个座位的以音乐剧演出为主的特大型甲级剧场。为更好地体现“以绿为主、文绿结合”的规划定义，剧院的主要功能空间均位于地下。

2、项目概况

剧院的+0.00m层平面是剧院地面的入口空间，在这一层布置有大堂的上层环廊。剧院观众厅大堂空间位于地下-7.50m处。观众厅大堂内与观众厅池座及一、二层楼座相连接，共有-7.50m、-3.65m、+0.00m三处不同标高平面，并通过大堂内两个弧形景观楼梯相联系。

3、消防设计及布局分析：

（1）、消防分区

①剧场地下部分总建筑面积为57104㎡，主要分为-22.0m、18.0m、-12.0m、-7.5m、-4.0m五层。按一类防火标准设计，耐火等级为一级。每个防火分区面积均小于1000㎡，共计有防火分区44个。

② 地下剧场-7.5m处中庭空间为一个独立防火分区。

③ 舞台和观众厅分别为独立防火单元，舞台和观众厅之间台口处设有防火幕，并做水幕系统加以保护。

（2）、建筑消防设计思路

建筑消防设计思路基于两个方面：扑救与疏散

扑救：除在地面设置沿建筑的环形消防通道外，还结合下沉广场引入地下消防通道。

疏散：文化广场地下剧场观众厅池座部分（1297座）设有6个疏散口，通向-7.5m处大堂及消防环道（室外），包厢层（158座）设有4个疏散口通向-3.65m大厅，楼座部分（395座）设有4个疏散口通向地面层大堂。整个观众厅共计有8个疏散口通向室外。每个疏散口的最大疏散人数符合规范5.3.9要求。

观众厅内部设有4条纵走道，走道宽度＞1.3m，边走道＞0.8m，2条横走道，走道宽度＞1.4m，座位排距0.93m。

① 观众厅共设8个疏散口通向室外（包括-7.5m处室外消防环道），厅内的疏散走道宽度按通过人数每100人不小于0.75m计算，每个安全出口平均疏散人数均不超过250人。

② 观众厅的疏散内门和观众厅的疏散外门和走道宽度按通过人数每100人不小于0.65m计算。

③ 观众厅的疏散梯宽度按通过人数每100人不小于0.75m计算

④ 观众厅内部设有4条纵走道，走道宽度＞1.3m，边走道＞0.8m，2条横走道，走道宽度＞1.4m，座位排距0.93m，满足疏散要求。

⑤ 消防电梯：地下剧场内共设有五部消防电梯，观众厅与后台区各设二台，车库与地下剧场相通处设有一台，电梯与消防楼梯共用前室，前室面积＞10㎡。

-7.5m层是本项目的主要集散楼层，主要为观众厅池座，入口大厅以及办公区域等，其中观众厅与入口大厅分别为单独防火分区。入口大厅的人员可以直接进入下沉广场，也可向上进入0.0m层。

（3）、消防性能化分析

性能化分析对本项目的疏散及排烟进行了精密的计算，并对潜在火灾危险区域空间火灾场景进行了模拟、设定与

概率分析值域：C：可能，在某一时刻会发生； D：不太可能，在某一时刻可能会发生

发生后果值域：

3：中等伤者需要医疗救护,较大经济损失； 4：较大伤者较多,很大经济损失

危险等级值域：

E：风险性极大，需要立刻采取行动；H：风险性高，需要引起高度重视； M：中等风险性，需要指定人员负责处理

从上述分析可以看出，当主舞台布景起火的风险等级最高，在这种情况下起火，火灾的后果会比较严重。

为此，性能化分析对本项目设定了六个具有代表性的火灾场景：

设计火灾1——自动灭火系统失效的大厅钢结构柱旁移动商摊火灾。设计火灾是一个最大火灾强度为5MW的快速t平方火，设计火灾位置在大厅钢结构柱旁的一个移动商摊。在此CFD模型中，模拟了持续1200s的火灾。

设计火灾2——自动灭火系统失效的大厅侧边移动商摊火灾。设计火灾是一个最大火灾强度为5MW的快速t平方火，设计火灾位置在大厅侧边的一个移动商摊。在此CFD模型中，模拟了持续1200s的火灾。

设计火灾3——自动灭火系统失效的地下剧场主舞台火灾。设计火灾是一个最大火灾强度为12MW的快速t平方火，设计火灾位置在舞台前端。在此CFD模型中，模拟了持续1200s的火灾。

设计火灾4——自动灭火系统失效的地下剧场后舞台火灾。设计火灾是一个最大火灾强度为12MW的快速t平方火，设计火灾位置在后舞台上。在此CFD模型中，模拟了持续1200s的火灾。

设计火灾5——自动灭火系统失效的地下剧场观众席火灾。设计火灾是一个最大火灾强度为15MW的快速t平方火，设计火灾位置在近舞台的观众座位起火。在此CFD模型中，模拟了持续1200s的火灾。

设计火灾6——自动灭火系统控制的地下剧场观众席火灾

疏散模拟结果及分析如下：

大厅场景

1、火灾发生在大厅钢结构柱旁

2、火灾发生在大厅侧边

总的需要疏散时间RSET是识别时间,响应时间和行程时间的总和。 各火灾场景下各部位RSET计算表：

（时间单位:S）

设计场景 部位 感知时间 响应时间 总行程时间 RSET需要疏散时间

对有效疏散时间(ASET)和需要疏散时间(RSET)的评估

场景 位置 RSET需要疏散时间(s) ASET有效疏散时间(s) ASET/RSET比值 是否符合

从上述表格可以看出当火灾发生在大厅内时，由于大厅为单独防火分区，火灾对于剧院、舞台及其他功能区人员不会产生影响。因此只需评估大厅人员疏散情况，可以看出由于大厅空间较高，在顶部能自然形成储烟仓，并且大厅内设置有机械排烟系统，因此大厅火灾后，烟气能较为有效的控制排放。且大厅内人员疏散路径较为明确，且距离较短， 火灾产生的烟气对-7.5m大厅人员疏散基本不会造成影响。当火灾发生在舞台上时，由于舞台与观众厅间设有防火幕，防火幕再收到报警信号联动下降，将舞台与观众区分隔成两个防火分区，因此对于舞台火灾，观众厅人员基本不会受到影响。而舞台区域，在主舞台，后舞台及侧舞台均设有机械排烟系统,且舞台净高度较高，因此烟气对于舞台人员基本不会造成影响。 当火灾发生在观众厅时，主要需要考虑人员为观众厅内人员，火灾场景设置了两种情况，即为无自动灭火系统控制及有自动灭火系统控制的情况下，在无自动灭火系统控制情况下，由于火灾负荷大，烟气产生量较多，因此观众厅各层人员的可耐受时间较短，人员无法安全的进行疏散。而在自动灭火系统控制情况下，火灾负荷较小，烟气量较少，因此人员疏散较为安全，从结果也可以看出。观众厅由于人员较多，因此自动灭火系统是否能有效动作并控制火灾荷载将成为人员能否安全疏散的重要因素。建议发生火灾时，地下剧场观众厅、大厅等应该加强人员疏散的引导，在疏散线路及疏散通道上不应堆积物品。在疏散过程中，建筑的关键节点处要增加疏散引导标志、必要时可临时安排工作人员加强疏导，这样可以减小人员阻塞的发生机率，降低人员等待时间，为人员的生命安全提供保证。观众厅人员较多，虽然出口宽度设置充足，但在大多数观众对于文化广场出口配置不熟悉的情况下，因此观众厅出口的畅通性对于文化广场地下剧场的疏散来说至关重要，对于这些出口必须保持通畅，并且不得有固定可燃物堆积。

消防性能化分析结论

文化广场地下剧场部分由于建筑的特殊性对消防设计提出了新的挑战。本报告运用消防性能化设计和评估的方法，对文化广场地下剧场及大厅区域的人员疏散安全、结构防火保护、消防队员扑救路线等方面进行了分析，提出了地下剧场、大厅及舞台区域的相应消防方案，并进一步通过CFD模拟、火灾情况下人员疏散模拟及钢结构抗火分析，对文化广场的地下剧场、舞台及大厅消防安全进行较为全面的评估和分析，得出以下结论：

（1）应制订严格的剧场舞台热源操作规程，加强热源操作人员的专业培训；

（2）舞台净空高度较大，一般探测器不适宜作为启动舞台雨淋系统的探测系统，应采用更适当的探测系统，如双波段图像型探测系统或火焰探测系统。

（3）舞台区域的主台、侧台、后台可作为一个防火分区，排烟量不小于4次换气次数，总得排烟量不小于223000m3/h。

（4）当剧场观众厅无自动灭火系统控制时，发生火灾后人员无法安全疏散，因此，剧场观众厅内必须设有自动灭火系统，净高低于8m的区域及包厢层可设置喷淋系统，高于8m的区域可设置固定消防炮或大空间大流量智能灭火系统。

（5）观众厅内需设机械排烟系统，排烟量不小于1120000m3/h。

（6）大厅净空高度约18m，可考虑采用双波段图像型探测系统或空气采样系统进行探测，而自动灭火系统可采用固定消防炮或大空间大流量智能灭火系统。

（7）大厅内需设置机械排烟系统，排烟量不小于148000m3/h。

（8）地下剧场观众厅、大厅等应该加强人员疏散的引导，在疏散线路及疏散通道上不应堆积物品。

（9）下沉广场会有部分人员疏散时进入消防车道区，因此消防车道应有与人员疏散通道区采取分隔措施。

结语

2010年，上海文化广场成功建成并投入使用。运行期间相关部门进行了各项消防演练，设计中的各项指标和措施都得到了有效验证。上海文化广场是地下空间利用的一个成功案例。地下空间具有节能、节地的优点,具有无限的推广前景。相信随着地下空间各个专项的技术的不断发展与成熟，地下建筑的利用前景将变得越来越宽广。

参考文献：

1、《建筑设计防火规范》GB50016-2006；

2、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年版) ；

3、《人民防空地下室防火规程》GB50098-98(2001年版)；

4、 《上海市公共建筑防火分隔设计若干规定》（暂行）沪公消（2006）439号；

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。