作者簡介：周峰（1989—），男，漢族，湖北襄陽人，本科，研究方向：特殊消防設(shè)計、消防設(shè)計咨詢。

摘要：圖書館的閱覽空間存在大量圖書火災(zāi)荷載，由于書籍的燃燒特性，閱覽空間的火災(zāi)危險性相對較高。為提高大型圖書館建筑的消防安全性，本文結(jié)合具體的工程案例提出了相應(yīng)的防火措施，并借助FDS和人員安全疏散模擬軟件Pathfinder作出了進一步研究分析，以期為相似的工程提供經(jīng)驗借鑒。

關(guān)鍵詞：大型圖書館；書谷；防火措施；FDS；Pathfinder

引言

近年來，社會飛速發(fā)展，許多城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越完善，如圖書館等公共文化類建筑配套也在大力建設(shè)。為給圖書館讀者帶來較好的閱覽體驗，圖書館閱覽空間更通透、更開闊的效果受到追捧。某市新建一處大型圖書館，打造了書山、書谷的超大閱覽空間，該空間形成的投影面積接近1.5萬平方米。

該圖書館（如圖1）總建筑面積約1.4萬平方米，包含圖書館、方志館、書庫等，地上十層、地下二層，建筑高度56.5米。

一、書谷空間消防設(shè)計難點分析

（一）防火分區(qū)問題

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016-2014（2018版）第5.3.1條規(guī)定，高層民用建筑設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)時，防火分區(qū)最大允許建筑面積不應(yīng)超過3000平方米。該項目書谷為貫穿建筑內(nèi)各層的巨大空間，其中書谷內(nèi)敞開區(qū)域投影面積約1.5萬平方米，難以按照上述規(guī)范要求劃分防火分區(qū)。

（二）安全疏散問題

書谷作為連接各書山的主要平臺，出于空間、周邊總平面條件需求，利用通向谷底的開敞大樓梯疏散。書谷部分區(qū)域距直通室外出口的距離過長（沿谷底開敞大樓梯疏散至室外的路徑過長）。書谷各臺地設(shè)置有向下通行的樓梯，導(dǎo)致各臺地可就近向谷底疏散，也可向同層書山內(nèi)疏散，疏散路徑無法形成統(tǒng)一。

二、書山空間防火措施

（一）可燃物控制及裝修

書谷空間具有閱覽、藏書功能，應(yīng)盡可能降低該區(qū)域的火災(zāi)荷載^[1]。書谷谷底區(qū)域僅用于人員通行及相應(yīng)登記接待，該區(qū)域不設(shè)置任何可燃物；書谷、臺地區(qū)域內(nèi)除書籍外的固定設(shè)施、固定裝飾材料均采用不燃材料；活動桌椅采用難燃材料；書谷空間的頂棚、墻面、地面應(yīng)采用燃燒性能不低于A級的裝修材料；控制書谷空間書籍總數(shù)；書谷、臺地范圍內(nèi)的書架距同一水平面的疏散樓梯、平臺連廊、出入口不小于2米。

（二）防火分隔措施

1.形成防火隔離帶

書山之間（從書架外緣）最近距離不小于9米，使書谷本體成為依附于書山的書架相對位置間的防火隔離帶^[2]。

2.控制書山與書谷之間的開口

除必要的人員通行出入口外，書谷與書山之間采用防火墻分隔，用于人員出入口設(shè)常開式的甲級防火門；各部分書山每層開向書谷的開口總寬度不大于該層面向書谷邊界的30%。

3.書谷谷底分隔

谷底區(qū)域作為書谷區(qū)域人員重要的疏散通道，谷底與周圍采用防火墻進行分隔，面向谷底各房間的開口部位采用甲級防火門進行分隔（如圖2）。

4.書谷退臺設(shè)置

書山每層書架上層處為退臺設(shè)計，預(yù)留至少不小于1米、不設(shè)置可燃物的豎向區(qū)域。

5.防火單元設(shè)置

書谷防火分區(qū)內(nèi)各設(shè)備用房按防火單元設(shè)置，采用耐火極限不低于3h的防火隔墻及甲級防火門與周圍分隔。

6.管井開口

開向書谷空間的水井、電纜井開口的門采用甲級防火門分隔。

（三）安全疏散措施

大空間內(nèi)疏散指示標(biāo)志采用大型疏散指示標(biāo)志；書谷內(nèi)任一點距首層疏散外門、防煙樓梯間入口的距離不超過60米^[3]；臺地主要經(jīng)與書山防煙樓梯間連接的走道或前室進行疏散，最不利點至防煙樓梯間入口處、谷底的距離不超過37.5米；書谷不承擔(dān)書山的疏散壓力，不通過書谷底部門廳進行疏散。

（四）消防設(shè)施系統(tǒng)措施

大空間內(nèi)設(shè)置自動跟13e859ff1c911f4503f1692c52a70e9835c2e8c31ae04c590fda5001932d7a54蹤定位射流滅火系統(tǒng)，水炮可直接噴射至各書架，書架最不利點可確保有不少于2門水炮保護^[4]。高位消防水箱容積不小于50立方米。濕式滅火系統(tǒng)場所如門廳、走道等位置采用快速響應(yīng)噴頭。書谷區(qū)域在明顯位置和便于取用的地點，按嚴(yán)重危險等級配置通用型滅火器。消火栓箱內(nèi)應(yīng)配備消防軟管卷盤。大空間內(nèi)采用線性光束感煙火災(zāi)探測器、圖像型火災(zāi)探測器兩種不同型式的火災(zāi)探測器^[5]。屋面可開啟自然排煙窗，有效面積占書谷敞開區(qū)的最大投影面積的比例不低于5%^[6]。

三、人員安全疏散和火災(zāi)煙氣模擬分析

（一）數(shù)值模型建構(gòu)及工況設(shè)計

1.煙氣模型的建立

采用以大渦模擬（LES）方法數(shù)值求解低速、熱驅(qū)動下流動的Navier-Stokes方程為原理的FDS進行煙氣模擬研究^[7]。書庫、閱覽區(qū)內(nèi)空間凈高不高、書籍儲量大、書架布置嚴(yán)密，火災(zāi)荷載相對較高，火災(zāi)情況下易形成轟然態(tài)勢。參考國內(nèi)多個關(guān)于圖書館火災(zāi)的研究，書庫、閱覽區(qū)區(qū)域在滅火系統(tǒng)有效時火災(zāi)規(guī)模為4MW，在滅火系統(tǒng)失效時，火災(zāi)規(guī)模為20MW（如圖3）。

書谷區(qū)域火災(zāi)荷載主要為書山墻壁上的書籍、書谷內(nèi)布置的臨時桌椅，各書山之間嚴(yán)格控制在9米的間距，書庫區(qū)域火災(zāi)荷載相對較小。參考《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017第4.6.7條給出的商店、展覽廳場所火災(zāi)最大熱釋放速率，書谷區(qū)域在滅火系統(tǒng)有效時火災(zāi)規(guī)模為3MW，在滅火系統(tǒng)失效時，火災(zāi)規(guī)模為10MW。

書谷谷底未布置書架、書籍等設(shè)施，當(dāng)自動滅火設(shè)施失效時，書谷谷底區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時最大熱釋放速率選取為3.5MW；當(dāng)自動滅火設(shè)施有效時，書谷谷底區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時最大熱釋放速率選取為1.5MW。

2.人員疏散模型的建立

人員疏散主要采用Pathfinder軟件進行研究，對發(fā)生火災(zāi)時圖書館內(nèi)的所有人員進行疏散模擬，圖書館總疏散人數(shù)為16380人，建立的圖書館整體Pathfinder模型如圖4所示。

3.工況設(shè)計

選擇了9組18個具有代表性的設(shè)定火災(zāi)場景進行計算分析，詳見表1。

（二）結(jié)果分析

運用FDS對該項目各工況進行了煙氣數(shù)值模擬計算，得出以上各工況下對應(yīng)的危險來臨時間；運用Pathfinder對該項目進行了人員安全疏散模擬計算，得出對應(yīng)的必須疏散時間^[8]。通過對比危險來臨時間與必須疏散時間分析該項目內(nèi)人員疏散安全與否，以驗證其消防設(shè)計方案的合理性，如表2。

由表2的人員疏散與煙氣模擬情況可看出，建筑內(nèi)人員可在危險來臨前疏散至安全區(qū)域，達到設(shè)定的消防安全目標(biāo)。

結(jié)語

針對超大圖書館書山空間，在滿足功能及空間效果的前提下，應(yīng)盡可能采取消防措施，加強大空間防火分區(qū)的消防安全性。本文針對該種空間設(shè)計存在的消防設(shè)計難點，提出了相應(yīng)的防火措施，并采用數(shù)值模擬的方式進行了分析驗證。研究結(jié)果表明：可燃物為火災(zāi)發(fā)生的三要素之一，書谷空間應(yīng)盡量限制書籍等可燃物總量，以降低該區(qū)域的火災(zāi)荷載；各書山之間設(shè)置的防火隔離帶可在一定程度上阻礙一側(cè)書山火災(zāi)煙氣熱流對對向書山的影響，形成虛擬的防火分隔；室內(nèi)書谷區(qū)域空間高大，可為火災(zāi)煙氣蓄積提供空間條件，減小火災(zāi)煙氣對下方人員安全的威脅；書谷空間各區(qū)域豎向、橫向交錯連接，人員疏散路徑的多樣性給了人員安全疏散更多選擇；書谷空間消防設(shè)施應(yīng)在規(guī)范要求的基礎(chǔ)上進行加強，以滿足該超大空間火災(zāi)探測報警、滅火、排煙需求。

參考文獻

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