天津博物館地下建筑空間防火分區(qū)研究

天津博物館地下建筑空間防火分區(qū)研究

1天津博物館的主體和建筑天津博物館位于天津文化中心南側(cè)。建筑東側(cè)靠近天津美術(shù)館，西臨天津自然博物館。該博物館南側(cè)為7m寬的文化中心內(nèi)部道路,西側(cè)為32m寬的越秀路,北側(cè)為7m寬的景觀步行道,東側(cè)為7m寬的步行道。天津博物館由主體和裙房?jī)刹糠纸M成,主體長(zhǎng)、寬均為115.7m,總建筑面積63883m2,地上5層,地下1層,建筑高度30.0m。建筑主體西側(cè)和北側(cè)直接落地,在東側(cè)和南側(cè)裙房凸出主體15m,高8.5m。該博物館按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50045《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》進(jìn)行防火設(shè)計(jì),耐火等級(jí)為一級(jí)。2地下防火分區(qū)博物館地下一層,主要為博物館文物庫(kù)區(qū)、庫(kù)區(qū)前區(qū)及設(shè)備用房區(qū),建筑面積14031m2,其中文物庫(kù)區(qū)總面積7927m2,各個(gè)庫(kù)房面積約為100～200m2。現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ66《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定,藏品庫(kù)區(qū)的防火分區(qū)面積,單層建筑不得大于1500m2,多層建筑不得大于1000m2,同一防火分區(qū)內(nèi)的隔間面積不得大于500m2?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50016《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.3.2條表3.3.2規(guī)定,地下倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類時(shí),防火分區(qū)面積不應(yīng)大于300m2。因文物庫(kù)區(qū)平時(shí)無(wú)人,需要進(jìn)入時(shí)人員很少,均為熟悉環(huán)境的工作人員,且有嚴(yán)格的保安管理需要,博物館地下室設(shè)置為單一防火分區(qū),設(shè)5個(gè)獨(dú)立安全出口直通室外,編號(hào)為L(zhǎng)T0-1～LT0-5如圖1所示。文物庫(kù)房面積大都為100～200m2,每個(gè)庫(kù)房只設(shè)1個(gè)疏散門(mén),此外文物庫(kù)區(qū)內(nèi)未設(shè)置直通室外的安全出口,其最遠(yuǎn)點(diǎn)至庫(kù)門(mén)距離86m超出了現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。針對(duì)博物館文物庫(kù)區(qū)的使用功能需要,結(jié)合該建筑的空間特點(diǎn),對(duì)地下一層的防火分隔提出如下要求:(1)博物館文物庫(kù)區(qū)、庫(kù)區(qū)前區(qū)及設(shè)備用房區(qū)內(nèi)部通過(guò)防火墻和甲級(jí)防火門(mén)劃分為4個(gè)防火分區(qū)。(2)在文物庫(kù)區(qū),按儲(chǔ)存文物火災(zāi)危險(xiǎn)性的不同如織物、書(shū)籍、字畫(huà)、陶瓷、金屬制品等分區(qū)存放,并設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)滅火系統(tǒng)。(3)各個(gè)文物庫(kù)房作為一個(gè)獨(dú)立的防火單元,采用防火墻與其他庫(kù)房進(jìn)行防火分隔,庫(kù)房的門(mén)采用甲級(jí)防火門(mén)。在文物庫(kù)區(qū)內(nèi)的走道上設(shè)置2道甲級(jí)防火門(mén),將庫(kù)區(qū)分成2個(gè)防火分區(qū)。(4)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.8.2條規(guī)定,當(dāng)庫(kù)房防火分區(qū)的建筑面積小于等于100m2時(shí),可設(shè)置一個(gè)通向疏散走道的出口。當(dāng)文物庫(kù)房因平面布置等原因只能設(shè)置一個(gè)門(mén)時(shí),建議該庫(kù)房?jī)H存放丁、戊類的火災(zāi)危險(xiǎn)性物品。(5)雖然文物庫(kù)房的使用人數(shù)較少,但考慮到疏散距離較長(zhǎng),建議在文物庫(kù)區(qū)內(nèi)設(shè)置保持視覺(jué)連續(xù)的疏散指示標(biāo)志,并提高應(yīng)急照明的照度。3安全屋分析3.1安全疏散評(píng)估在設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景時(shí),應(yīng)設(shè)定火源在建筑物內(nèi)的位置,考慮建筑的空間幾何特征。為對(duì)博物館內(nèi)文物庫(kù)區(qū)的安全疏散進(jìn)行分析和評(píng)估,將火源設(shè)置在地下一層書(shū)畫(huà)庫(kù)房?jī)?nèi),如圖2所示,為儲(chǔ)存的書(shū)畫(huà)發(fā)生火災(zāi),考慮庫(kù)房滅火系統(tǒng)失效且防火門(mén)未正常關(guān)閉的情況,走道機(jī)械排煙系統(tǒng)正常開(kāi)啟,走道防火門(mén)正常關(guān)閉,以計(jì)算走道煙氣影響到人員疏散的時(shí)間以及人員逃離受煙氣影響的走道的時(shí)間。3.2地下文物主火災(zāi)火災(zāi)增長(zhǎng)速率是衡量火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要指標(biāo)。同樣的火災(zāi)荷載可能支持較小的火燃燒較長(zhǎng)時(shí)間,如得到消防人員及時(shí)撲救則所造成的損失較小,或可能支持較大的火燃燒較短時(shí)間,則這種情況的危險(xiǎn)性更高,造成的損失更大。火災(zāi)的增長(zhǎng)速度與可燃物的燃燒特性、儲(chǔ)存狀態(tài)、空間擺放形式、是否有自動(dòng)滅火系統(tǒng)、火場(chǎng)通風(fēng)排煙條件等因素密切相關(guān)。地下文物庫(kù)房?jī)?nèi)的主要可燃物為木制家具、字畫(huà)和圖書(shū),由于火源所在的庫(kù)房面積較小,在消防人員開(kāi)始滅火戰(zhàn)斗前火災(zāi)可能已經(jīng)達(dá)到轟燃狀態(tài),此時(shí)火災(zāi)的最大熱釋放速率為轟燃時(shí)的熱釋放速率,其值由房間表面積和通風(fēng)狀況決定。文物庫(kù)房發(fā)生轟燃時(shí)的熱釋放速率可以利用托馬斯轟燃公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)該項(xiàng)目,經(jīng)計(jì)算得出發(fā)生轟燃時(shí)的熱釋放速率為4014kW,到達(dá)最大熱釋放速率時(shí)間為293s,而消防隊(duì)員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)并展開(kāi)救援的時(shí)間一般為600s?？梢?jiàn),文物庫(kù)房火災(zāi)在消防人員展開(kāi)滅火戰(zhàn)斗前已經(jīng)達(dá)到了轟燃狀態(tài)。在分析文物庫(kù)房火災(zāi)時(shí),考慮1.5倍的安全系數(shù)確定其火災(zāi)最大熱釋放速率為6.0MW。3.3人員疏散模擬分析結(jié)合設(shè)定的火災(zāi)場(chǎng)景,對(duì)博物館地下文物庫(kù)房設(shè)計(jì)如下疏散場(chǎng)景:對(duì)應(yīng)火源位置A,待疏散人員為地下一層的工作人員,疏散人數(shù)24人,重點(diǎn)觀察地下一層的人員疏散情況。無(wú)疏散出口、疏散通道堵塞,各區(qū)的人員通過(guò)疏散樓梯正常進(jìn)行疏散?；馂?zāi)發(fā)生之后,并不是所有人員均馬上開(kāi)始疏散。根據(jù)研究,人員疏散的必需疏散時(shí)間TRSET一般包括幾個(gè)不同的時(shí)間間隔。為了能方便、統(tǒng)一地描述人員疏散的必需疏散時(shí)間,消防安全工程大致將必需疏散時(shí)間簡(jiǎn)化為三個(gè)階段:報(bào)警時(shí)間TA、響應(yīng)時(shí)間TR和疏散行走時(shí)間TM。即TRSET=TA+TR+1.5×TM。采用疏散模擬軟件PathFinder進(jìn)行分析,該軟件為三維網(wǎng)絡(luò)模型,可模擬緊急狀況下的人員疏散情況。按照確定的各個(gè)參數(shù),建立文物庫(kù)區(qū)的疏散場(chǎng)景的PathFinder模型,將模擬計(jì)算的疏散行走時(shí)間加上報(bào)警時(shí)間和響應(yīng)時(shí)間,最后可得到文物庫(kù)區(qū)的必需疏散時(shí)間為272s。4天津文化中心博物館文物推動(dòng)森林火災(zāi)的設(shè)計(jì)資金來(lái)源模擬根據(jù)設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景對(duì)地下一層文物庫(kù)房火災(zāi)的煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算分析,按照火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣、輻射熱和環(huán)境能見(jiàn)度等因素達(dá)到影響人員安全疏散時(shí)的時(shí)間,得到可用疏散時(shí)間為304s。由于文物庫(kù)區(qū)內(nèi)人數(shù)較少,最多為24人,且均為工作人員,熟悉環(huán)境,能夠及時(shí)對(duì)火災(zāi)等緊急情況做出反應(yīng)。模擬得出必需疏散時(shí)間272s,與可用疏散時(shí)間相對(duì)比,可以判定在文物庫(kù)區(qū)內(nèi)的人員能夠安全疏散。綜上所述,天津文化中心博物館文物庫(kù)區(qū)因使用功能的需要,平時(shí)無(wú)人,需要進(jìn)入時(shí)人員較少,均為熟悉環(huán)境的工作人員,且有嚴(yán)格的保安管理