新《剧场建筑设计规范》实施对给排水设计的影响
近年来, 随着人民群众的文化生活需求日益增长, 剧场建筑在国内二、三线城市的建设风生水起。《剧场建筑设计规范》 (JGJ 57—2000, 以下简称“旧剧场规范”) 于2001年7月1日起实施, 至2017年2月已将近16年。新的国家标准《剧场建筑设计规范》 (JGJ 57—2016, 以下简称“新剧场规范”) 已于2017年3月1日正式颁布实施。新剧场规范包含了一些新理念和新的设计要求。笔者通过对比新、旧剧场规范的相关条文, 并结合工程实例分析, 与各位同仁交流探讨新剧场规范对给排水设计的影响。
1 剧场分类和部分术语有变化
剧场建筑按规模划分为4类:特大型、大型、中型、小型。“旧剧场规范”把大型剧场定义为“1 201~1 600座”, 特大型定义为“>1 600座”。新剧场规范把大型剧场定义为“1 201~1 500座”, 特大型定义为“>1 500座”。
“旧剧场规范”把剧场建筑按等级划分为特等、甲等、乙等、丙等, 但是没有明确等级的划分依据。“新剧场规范”把剧场建筑按等级划分为特等、甲等、乙等, 并且明确了等级的划分依据:国家级别的为特等, 省、直辖市级别的为甲等, 市、县级别的为乙等。
剧场的分类定性对采取何种消防系统至关重要。“新剧场规范”对规模和等级的分类标准清晰, 便于给排水设计人员比较容易地判断剧场类别, 设置相应的消防系统和设施。
“新剧场规范”扩充了部分术语, 并且部分术语的描述发生了变化。对给排水专业比较重要的术语变化是:“旧剧场规范”名称为“主台”和“侧台”, 但“新规范”称之为“主舞台”和“侧舞台”。虽然仅一字之差, 但是笔者认为这是“新剧场规范”编制组用词严谨, 强调主舞台、侧舞台、后舞台都属于舞台区, 与非舞台区 (如观众厅、后台区等) 有本质的区别, 避免了设计人员在解读防火设计章节的条文时产生歧义。
2 对雨淋、水幕系统设计的影响
“旧剧场规范”要求超过1 500个座位的剧场的舞台葡萄架下, 应设雨淋系统。“新剧场规范”提高了标准, 不但要求特大型剧场 (超过1 500座) 的舞台葡萄架下应设雨淋系统, 而且要求只要是特等和甲等剧场, 即使规模小于1 500座, 也应设雨淋系统。
“旧剧场规范”8.1.2条规定:舞台主台通向各处洞口均应设甲级防火门, 或按本规范第8.3.4条规定设置水幕。8.3.4.2条规定:按8.1.1条规定应设置防火幕有困难的部位, 超过1 500个座位的剧场舞台台口及与舞台相连的侧台、后台的门窗洞口, 应设防火分隔水幕。
那么, 主台是否指主舞台?洞口的范围指哪些?主舞台与侧舞台、主舞台与后舞台之间的大型连通洞口算不算规范要求设甲级防火门或防火分隔水幕的部位?大、中型剧场的舞台区一般属于同一个防火分区, 在主舞台与侧舞台之间设防火分隔水幕是否合适?上述2条“旧剧场规范”的条文限定对象模糊不清, 给设计人员带来较大的困惑, 也带来理解上的争议。大多数设计师在设计大型剧院时从“旧剧场规范”8.1.2条的字面上考虑, 在主舞台与侧舞台、主舞台与后舞台之间的大型连通洞口设计了防火分隔水幕。据了解, 上海、江浙一些大型剧院也是在主舞台与侧舞台之间设计了防火分隔水幕。
以笔者2013年设计的某大型甲等剧场项目为例:剧院为1 220座;舞台开口宽度为16m, 高度为11m, 在舞台口设置了金属防火幕, 并在防火幕处设防护冷却水幕保护;主舞台与两边的侧舞台开口宽度为13.6m, 高度为10m, 在主舞台与两边的侧舞台之间均设防火分隔水幕进行保护。
“新剧场规范”对防火分隔水幕设置的条件和部位作了修改, 并提出了明确要求。8.1.4条规定:舞台区通向舞台区外各处的洞口均应设甲级防火门或设置防火分隔水幕, 运景洞口应采用特级防火卷帘或防火幕。8.1.1条规定:大型、特大型剧场舞台台口应设防火幕。8.3.6.3条规定:按本规范8.1.1条、8.1.4条规定应设置防火幕和甲级防火门确有困难时, 应设置防火分隔水幕;当运景洞口设置特级防火卷帘或防火幕有困难时, 宜设防火分隔水幕。
从这3条规范可以解读出几层意思: (1) 洞口的位置很明确, 指舞台区与非舞台区 (如观众厅、后台区等) 之间的交界洞口, 一般也是2个不同防火分区之间的交界洞口。 (2) 舞台区与非舞台区之间的洞口需设甲级防火门、或者特级防火卷帘、或者防火幕、或者防火分隔水幕, 四者取一。 (3) 若舞台口已设置了防火幕, 就不需要设置防火分隔水幕;若运景洞口已设置了特级防火卷帘, 就不需要设置防火分隔水幕;若舞台区与非舞台区之间的其他交界洞口已设置了甲级防火门, 就不需要设置防火分隔水幕。
也就是说, 按照“新剧场规范”, 在舞台区与非舞台区之间的各交界洞口已经设置了防火幕、特级防火卷帘、甲级防火门的前提下, 不需要设置防火分隔水幕。那么, 笔者2013年设计的某大型甲等剧场项目若按新规范设计, 就可以取消主舞台与两边的侧舞台之间的防火分隔水幕。
3 对消防水池有效容积的影响
以笔者2013年设计的某大型甲等剧场项目为例, 该项目室内设置消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、雨淋系统、水幕系统、大空间智能型主动喷水灭火系统。
在舞台葡萄架下设置雨淋系统, 雨淋系统按严重危险级Ⅱ级考虑, 喷水强度为16L/ (min·m2) 。雨淋系统共设3套雨淋阀, 每套雨淋阀的作用面积为160m2。按相邻2个区的雨淋阀同时启用考虑, 计算流量为85L/s, 系统设计流量取100L/s, 火灾延续时间为1h。剧场设有水幕系统, 包括防护冷却水幕和防火分隔水幕。在舞台口防火幕处设防护冷却水幕, 舞台开口宽度为16m, 喷水强度按1L/ (s·m) , 防护冷却水幕设计水量为16L/s。在舞台主台与两边的侧台之间设防火分隔水幕进行保护, 每个开口宽度为13.6m, 喷水强度按2L/ (s·m) , 按主台与两边的侧台的水幕喷头同时开启, 防火分隔水幕系统设计水量为60L/s。水幕系统的设计总流量为76L/s, 火灾延续时间为3h。
消防水池储存室内消防系统用水, 其有效容积按满足一次火灾同时启用的灭火系统用水量之和来确定。项目最不利的火灾场所是剧场舞台, 一旦失火, 启动的消防给水系统如下:
(1) 室内消火栓系统用水量取30L/s, 火灾延续时间取3h, V1=324m3。
(2) 自动喷水灭火系统 (保护葡萄架上部, 按中危险级Ⅱ级) 设计流量为30L/s, 火灾延续时间取1h, V2=108m3。
(3) 水幕系统设计流量为76L/s, 火灾延续时间取3h, V3=821m3。
(4) 雨淋系统设计流量为100L/s, 火灾延续时间取1h, V4=360m3。
(5) 大空间主动喷水灭火系统设计流量为30L/s, 火灾延续时间取1h, V5=108m3。
(6) 以上系统同时开启的用水量为1 721 m3。消防水池设计总有效容积取1 800m3。
从储水量计算结果可以看出, 水幕系统占比最大, 占总用水量的48%, 而且水幕系统的用水量中防火分隔水幕占用大部分水量。
若按“新剧场规范”设计, 可取消防火分隔水幕, 水幕系统仅包含防护冷却水幕, 水幕系统贮水量仅需173m3, 消防水池有效容积可减少648m3。
4 对防护冷却水幕系统的要求
虽然新、旧剧场规范对防护冷却水幕系统的具体条文要求差别较小, 但是还需结合现行国家标准《建筑设计防火规范》 (GB 50016—2014) 和《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB 50084—2017) 的相关规定, 才能比较准确地理解规范对剧场项目防护冷却水幕系统的要求。
根据《自动喷水灭火系统设计规范》的术语定义, 水幕系统由开式洒水喷头或水幕喷头、雨淋报警阀组或感温雨淋报警阀等组成, 用于防火分隔或防护冷却的开式系统。它包括2类:防火分隔水幕和防护冷却水幕。
还有一种系统也起防护冷却的作用, 《自动喷水灭火系统设计规范》称之为防护冷却系统, 它主要用于对防火玻璃墙或防火卷帘进行冷却保护。《建筑设计防火规范》5.3.2条、5.3.6条和6.5.3条规定了该系统的设置场所:建筑物内中庭与周围连通空间, 以及步行街两侧建筑商铺面向步行街一侧的围护构件采用耐火完整性不低于1h的非隔热性防火玻璃墙时, 应设置闭式自动喷水灭火系统保护;防火卷帘仅达到耐火完整性、但未达到耐火隔热性要求时, 应设置闭式自动喷水灭火系统保护。
防护冷却水幕系统与防护冷却系统的区别在于: (1) 防护冷却水幕系统是开式系统, 防护冷却系统是闭式系统。 (2) 防护冷却水幕系统的喷头采用开式喷头或水幕喷头, 防护冷却系统的喷头采用闭式喷头。 (3) 防护冷却水幕系统采用雨淋报警阀, 防护冷却系统采用湿式报警阀。 (4) 防护冷却水幕系统的喷头设置高度可以超过9 m, 防护冷却系统的喷头设置高度不应超过8m。 (5) 防护冷却水幕系统保护防火幕, 火灾延续时间取3h。防护冷却系统保护防火玻璃墙时, 火灾延续时间取1h;防护冷却系统保护防火卷帘时, 火灾延续时间一般取3h。
5 对给水、排水系统的影响
随着人们群众生活水平的提高, 剧场演出和运营越来越专业化, 对剧场建筑的功能要求也越来越高。“新剧场规范”修改、新增了部分与水专业给水、排水系统相关的条文, 主要如下:
(1) “旧剧场规范”仅要求在供主要演员使用的化妆间附设卫生间, 而“新剧场规范”要求在供主要演员使用的化妆间附设卫生间, 并设淋浴室。主要演员化妆间强调了淋浴功能, 提升了演员使用的舒适性。
(2) “新剧场规范”要求后台的化妆间、盥洗间、淋浴室应设热水供应, “旧剧场规范”是宜设热水供应。修改条文主要是考虑演员在演出前后需化妆、卸妆等, 盥洗及淋浴是必要的, 应设置热水供应, 满足使用需求。
(3) “新剧场规范”新增条文, 要求后台区应设置开水供应装置。主要是为演职人员和工作人员提供开水供应, 特别是歌唱演员和戏曲演员上场前大多有喝热饮、热咖啡、热茶的习惯, 不习惯喝凉茶, 需要有开水供应。此条规体现了新规范编制组以人为本的设计理念。
⑷“新剧场规范”要求屋面雨水斗、雨水悬吊管及雨水立管不应布置在观众厅区域内, 舞台区的雨水排水管不应设在主舞台区域内。屋面雨水排水系统工作时会有水流噪声产生, 且有管道意外漏水风险。舞台和观众厅是剧场建筑中声学环境、观演质量、装修及安装标准要求最高的区域, 需严格避免噪音影响和意外因素, 区域内一旦有雨水管道意外漏水, 损失较大。
为观众厅和舞台区屋面考虑合适的雨水斗、雨水立管的位置, 设计合理的屋面雨水系统对后期运营很重要, 设计人员却容易忽视。“新剧场规范”以新增条文的形式提醒设计人员注意, 确实很有必要。
6 对细节的要求
“新剧场规范”6.3.5.5条规定:对于设有防护冷却水幕系统的剧场, 吊杆的位置不应侵占防护冷却水幕系统的安装空间。所谓吊杆, 是指设在舞台上空, 以单杆或桁架悬挂幕布、景物或灯具等升降的设备。舞台葡萄架下吊杆很多。规范制定此条文的目的是为了提醒给排水工程师和舞台工艺设计师, 在台口处设置吊杆时, 需要为防护冷却水幕系统的管道、管道支架和水幕喷头预留安装空间, 避免与吊杆的位置冲突, 影响使用。
水幕系统的管道、管道支架和水幕喷头设在防火幕与吊杆之间, 防火幕与吊杆之间一般需为水幕留有约300 mm宽的安装空间。以笔者2013年设计的某大型甲等剧场项目为例, 舞台口水幕的安装剖面示意见图1。
另外, “新剧场规范”还明确了雨淋系统和水幕系统的启泵和开启雨淋阀的控制方式。控制方式要求有3种:自动控制、消防控制室盘手动远控、水泵房和现场应急手动。
7“新剧场规范”存在问题
(1) “新剧场规范”8.3.6.1条规定:未按本规范8.1.1条的规定设置防火幕的上部, 应设防护冷却水幕系统。8.3.6.2条规定:未按本规范8.1.2条的规定设置防火幕的部位, 宜设防护冷却水幕系统。这两条要求在旧剧场规范也有, 详“旧剧场规范”8.3.4.1条, 但是“旧剧场规范”里除了没有“未”字, 其他字面意思都相同。
笔者认为不应该多写“未”字, 原因有3: (1) 防护冷却水幕的喷水量有限。喷水点高度为10m时, 防护冷却水幕的喷水强度仅为1L/ (s·m) , 而防火分隔水幕的喷水强度为2L/ (s·m) 。 (2) 防护冷却水幕的功能是降温, 单独使用不能起到防火分隔的作用, 只能与防火幕或防火卷帘配合使用。既然未设防火幕, 就没有必要设置防护冷却水幕。 (3) “新剧场规范”8.1.1条的条文解释里已经明确提出“台口设防火幕, 并设水幕保护;防火幕是一种有效的防火间隔手段, 设置水幕保护的防火幕可以降低温升, 减轻其构造断面及自重”。
因此笔者认为这两条新条文多出的“未”字是规范编制组的笔误, 希望规范编制组再版时修订完善。
(2) “新剧场规范”修改了“旧剧场规范”的10.1.2条文, 新增了一句“后台区应设置开水供应装置, 并应有防止误接烫伤的措施”, 但是却删除了原条文中的一句“前厅或休息厅宜设置观众饮水装置”。
笔者认为以人为本要全面体现, 既然考虑到了后台区演职人员和工作人员的开水使用需求, 也应该考虑前厅或休息厅观众的饮水需求。“新剧场规范”删除原条文中的观众饮水装置不合适, 宜保留, 并建议提高标准为“前厅或休息厅应设置观众饮水装置”。
8 结语
“新剧场规范”已经正式实施, 只有认真研读规范的条文及条文解释, 对比新、旧剧场规范的差异, 正确理解规范编制组的意图, 才能确定准确、经济、合理的消防系统和给排水系统, 尽可能地设计出满意的作品。安全性、合理性和舒适性是设计工程师需考量的重要因素。剧场项目平面功能、空间关系复杂, 并需与舞台工艺配合, 斟酌细节, 是非常有必要的。
[1] JGJ 57-2016剧场建筑设计规范
[2] JGJ 57-2000剧场建筑设计规范
[3] GB 50084-2017自动喷水灭火系统设计规范
[4] GB 50016-2014建筑设计防火规范