1 工程概况

　　 遵义市大剧院位于遵义市新蒲新区, 用地总面积为8.301hm², 总建筑面积为5万m²。地上高度42.906m, 台仓地下深度13.1m。

　　 大剧院包括歌剧厅、音乐厅和戏剧厅 (多功能厅) 共3个厅。其中, 歌剧厅1 584座, 设有主台、侧台、后台、观众厅、化妆间、排练室、会议室等, 音乐厅764座, 戏剧厅420个活动座席, 为一类高层公共建筑, 耐火等级为一级, 设计使用年限为50年。剧院效果见图1。

　　 剧院类建筑内人员密度较高, 疏散较困难, 且舞台中电气设备较多, 可燃材料多, 火灾危险系数高, 一旦着火, 蔓延速度较快, 扑救难度大, 故剧院消防系统的设置尤为重要, 一定要在短时间内控制火灾。

　　 根据《建筑设计防火规范》 (GB 50016-2014) 、《消防给水及消火栓系统技术规范》 (GB 50974-2014) 、《剧场建筑设计规范》 (JGJ 57-2016) 及与当地消防部门的沟通, 设置如下几种消防给水系统:室内消火栓系统、室外消火栓系统、自动喷水灭火系统、舞台雨淋系统、舞台水幕系统、智能型消防水炮系统及气体灭火系统。各系统用水量见表1。

　　 遵义市属于缺水城市, 新蒲新区市政条件还不完善, 目前其自来水仅由一个自来水厂供给, 当地消防部门建议仅考虑一路供水, 故室外消防用水全部储存于地下室消防水池内。大剧院内同时火灾发生次数按1次考虑, 发生火灾时最大消防用水部位为主舞台, 包括以下消防系统:室外消火栓系统、室内消火栓系统、主舞台雨淋系统、冷却水幕系统、分隔水幕系统, 用水量之和为314L/s。

　　 在地下室靠近车库出入口处设置消防水泵房, 内设有室内外消火栓泵、喷淋泵、雨淋泵各2台 (1用1备) , 水幕泵3台 (2用1备) 。根据表1中各系统设计水量与火灾延续时间计算, 消防水池有效容积为2 750m³。需要说明的是, 只有当主舞台着火时所有水幕系统才会同时作用, 此时2台水幕泵同时启动, 若侧台与后台着火, 则分隔水幕仅有1排启动, 此时仅需启动1台水幕泵。

　　 室内外消火栓系统均采用临时高压系统, 在消防水泵房内分别设置消防水泵, 水泵从消防水池吸水后分别在室内外成环供给室内外消防用水。室外消火栓系统用水量为40L/s, 满足最不利点处栓口压力不低于0.1MPa的要求。在消防水池顶部开洞设置消防车取水口, 发生火灾时, 消防车从室外消火栓或取水口取水, 经加压后进行灭火。室内消火栓用水量为30L/s, 包括台仓及栅顶层的所有部位均设置室内消火栓, 保证两股水柱同时到达任意一点。

　　 本工程除变电所、柴发机房、开关站、配电室、耳光室、声控室等不宜用水扑救的部位、主舞台葡萄架下、侧台及后台部位以及净空高度超过12m的大厅外, 其余部位均设置闭式喷头保护。地下车库、主舞台葡萄架顶部自动喷水灭火系统的火灾危险等级为中危险Ⅱ级, 设计喷水强度8L/ (min·m²) , 作用面积160m²。剧院观众厅、台仓、排练厅、会议室、音乐厅、戏剧厅、办公室等净空高度小于12m的部位, 其火灾危险等级为中危险I级, 设计喷水强度6L/ (min·m²) , 作用面积160m²。共设置7组湿式报警阀, 设于消防水泵房内, 每个报警阀控制的喷头数量不超过800只。室外设置3套消防水泵接合器, 以便消防车向系统补水。

　　 根据《剧场建筑设计规范》中“8.1.1大型、特大型剧场舞台台口应设防火幕。”“8.3.6剧场内水幕系统设置应符合下列规定:1按本规范第8.1.1条规定设置的防火幕上部, 应设防护冷却水幕;3按本规范第8.1.1条、第8.1.4条规定应设置防火幕和甲级防火门确有困难时, 应设防火分隔水幕。”《消防给水及消火栓系统技术规范》中“3.6.4建筑内用于防火分隔的防火分隔水幕和防护冷却水幕的火灾延续时间, 不应小于防火分隔水幕或防护冷却水幕设置部位墙体的耐火极限。”的规定, 以及建筑专业对舞台防火分区的划分、防火幕的设置位置 (如图2所示) , 本项目舞台台口处设置防护冷却水幕, 喷水强度为1L/ (s·m) , 火灾延续时间为3h, 主舞台与侧台、后台交界处设置防火分隔水幕, 喷水强度为2L/ (s·m) , 火灾延续时间为3h。

　　 用于防护冷却水幕的喷头应采用窗口式水幕喷头或缝隙式水幕喷头, 水幕喷头应设在防火幕的上方, 成1排布置, 保证水流均匀地喷向防火幕以达到冷却的作用。由于水幕喷头喷出的水流为带状水帘, 若布置成3排时, 各排之间存在空白, 故防火分隔水幕不宜采用水幕喷头, 宜采用标准开式洒水喷头, 成2排布置。

　　 本工程共设置4组雨淋阀分别控制舞台口、主舞台与2个侧台和1个后台间的水幕系统。为了便于演出时对于舞台消防系统的控制, 雨淋阀间位于舞台两侧靠近后台位置。在室外适当位置设置6套水泵接合器。

　　 舞台是大剧院最核心的部分, 也是最容易发生火灾危险的部位, 故舞台的消防系统尤为重要。《剧场建筑设计规范》8.3.4条规定“特等和甲等剧场、特大型剧场舞台栅顶下, 应设雨淋自动喷水灭火系统”, 《建筑设计防火规范》8.3.7条也有同样规定。

　　 本工程舞台由3部分组成:有葡萄架的部分为主舞台, 面积约780m²;侧台位于主舞台两侧, 无葡萄架, 每个侧台面积约390 m²;后台位于主舞台后侧, 无葡萄架, 面积约510 m²。侧台与后台虽无葡萄架, 但考虑到演出时会放置易着火的道具或舞台布景等, 故同样设置雨淋系统。根据《自动喷水灭火系统设计规范》 (GB 50084-2001, 2005年) , 主舞台葡萄架下火灾危险等级为严重危险Ⅱ级, 喷水强度16L/ (min·m²) , 作用面积不低于260m²;侧台及后台火灾危险等级为中危险Ⅱ级, 喷水强度8L/ (min·m²) , 作用面积不低于160m²。本规范5.0.4条还规定“雨淋系统中每个雨淋阀控制的喷水面积不宜大于本规范表5.0.1中的作用面积”。

　　 根据规范要求, 本剧院舞台部分雨淋系统, 有3种方案, 方案一:同时开启2个雨淋阀, 作用面积为195m²×2=390m²≥260m² (规范要求值) , 系统设计用水量为138L/s, 共设11组雨淋阀, 雨淋平面布置如图3所示。

　　 方案二:由于方案一每个雨淋阀控制面积过大, 导致系统用水量过大, 故为了减小设计用水量, 将每个雨淋阀控制面积减小至130m², 着火时同时开启2个雨淋阀, 其总作用面积为130m²×2=260m²≥260m² (规范要求值) , 此时系统设计用水量为92L/s, 共设置16组雨淋阀, 雨淋平面布置如图4所示。

　　 方案三:考虑到方案一用水量过大, 方案二报警阀数量过多, 且两种方式需同时开启2组雨淋阀, 控制较为复杂。可以使2个雨淋阀控制区域有公共搭界部分, 在此区间内采用止回阀灵活控制每个分区。以侧台两个分区为例 (如图5) , 当A区着火时可以保护到B区止回阀处, 此时保护面积为260 m², 符合规范要求, 当A、B区交界处着火时, 任一雨淋阀开启均能保护到。笔者建议若采用此方案, 则搭界的喷头排数至少为2排, 这样相对安全。

　　 本工程采用方案三, 系统设计用水量为92L/s, 供设置12组雨淋阀, 平面布置如图6所示。经过计算, 若雨淋喷头间距为3m时, 需选用K=115大口径喷头, 最不利喷头压力至少为0.157MPa, 本文中3种方案均按照K=115, P=0.2 MPa来计算。与水幕系统相同, 雨淋阀也放置于舞台两侧的雨淋阀间内。室外设置6套水泵接合器。

　　 本工程在净空高度超过12m的观众厅、挑高中庭以及吊顶复杂的音乐厅内设置大空间智能型主动喷水灭火系统, 利用智能型红外探测组件探测火灾并控制水炮开启, 每门水炮流量为5L/s, 标准工作压力为0.6 MPa, 保护半径为20 m, 最大同时开启数为4门, 系统设计流量为20L/s, 与自动喷水灭火系统合用消防泵。

　　 剧院地下室变电所、开关站及柴发机房采用柜式七氟丙烷气体灭火系统;消防控制室、信号机房、舞台控制室及变配电间采用手提式灭火器。

　　 舞台消防系统采用火灾探测器电控制系统, 利用感烟、感温火灾探测器。火灾探测器接到火灾信号后, 通过继电器打开雨淋阀上的电磁阀, 排水降压, 自动开启雨淋阀。启动水泵及开启雨淋阀的控制方式有以下3种: (1) 自动控制; (2) 消防控制室或现场手动远控; (3) 雨淋阀处现场紧急手动启动。无演出时, 雨淋阀为自动控制模式, 当舞台有火灾发生时, 火灾探测系统动作, 向火灾报警控制器报警, 此时消防联动控制器启动电磁阀, 雨淋阀控制腔泄压, 雨淋阀动作, 主泵启动, 并向消控室反馈泵的运转信号, 之后向系统供水灭火。同时四周防火幕开启进行冷却或分隔。当有演出时, 为了防止演出时有烟火效果导致误喷, 将雨淋阀的自动控制改为现场手动开启模式, 开启同时向火灾报警器报警。

　　 本项目土建与精装阶段同步设计施工, 室内专业将公共区域吊顶设计为75%通透格栅吊顶, 按照《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.3条规定“装设格网、栅板类通透性吊顶的场所, 系统的喷水强度应按本规范表5.0.1规定值的1.3倍确定”, 而此区域为中危险I级, 故喷水强度需达到7.8L/ (min·m²) , 由于地下车库及葡萄架顶部为中危险Ⅱ级, 喷水强度为8L/ (min·m²) , 已超过格栅吊顶处所需喷水强度, 满足规范要求。除此之外, 按照《全国民用工程设计技术措施给水排水》 (2009) 7.2.13条规定“当网格、栅板的投影面积小于地面面积15%时, 其喷头应安装在网格、栅板上;当投影面积为15%~70%时, 应在该吊顶的上下均设置喷头;当投影面积为大于70%时, 可安装在网格、栅板类吊顶的下面”, 本项目75%通透吊顶, 栅板投影面积在15%~70%, 故在格栅吊顶上下均设置喷头。

　　 舞台是整个项目投资最大的部位, 也是火灾发生时消防用水量最大的部位, 而台仓是舞台最低点, 所有消防排水在短时间内汇聚至台仓, 若未能及时将水排出, 台仓内设备会浸泡于水中, 造成较大损失, 故此部分消防排水尤为重要。

　　 《消防给水及消火栓系统技术规范》9.2.3条中仅对消防电梯井底排水设施做了如下规定:“排水泵集水井的有效容量不应小于2.00 m³;排水泵的排水量不应小于10L/s”, 并没有对舞台台仓底消防排水做出规定。本项目舞台消防用水量共计314L/s, 笔者考虑在台仓适当部位设置2个4 m×3 m×1.5m (高) 集水井, 每个井内设置4台Q=110m³/h潜污泵, 当最不利情况时, 8台潜污泵同时启动, 其排水总量为880m³/h, 即244L/s, 虽不及最大排水量314L/s, 但不至于台仓发生大面积积水现象。