在矛盾中求解

1、在矛盾中求解        摘 要：配合“上海光源工程”主體建筑的工藝要求，結(jié)合我國(guó)的國(guó)情，本文就如何確定特殊建筑的特殊消防疏散方案展開(kāi)了論述，并分析、介紹了該項(xiàng)目消防設(shè)計(jì)實(shí)施方案的相關(guān)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞：上海光源工程；同步輻射裝置；消防設(shè)計(jì)；性能化設(shè)計(jì)；疏散設(shè)計(jì) 上海光源(上海同步輻射裝置，縮寫(xiě)為SSRF)工程是由院與上海市人民政府共同向國(guó)家申請(qǐng)建造的國(guó)家重大科學(xué)工程，現(xiàn)建于上海浦東張江高科技園的西南角，總用地面積約200000m2。一期已建成約53393m2，其中包括主體建筑(約39000m2，建筑高度約17m)、

2、綜合實(shí)驗(yàn)樓、綜合辦公樓、用戶招待所，以及相關(guān)工藝設(shè)備所需的動(dòng)力設(shè)備用房等。(見(jiàn)圖1) 同步輻射是由真空中以接近光速運(yùn)動(dòng)的在其運(yùn)動(dòng)改變方向時(shí)所產(chǎn)生的電磁輻射。同步輻射光源具有一系列其它人工光源無(wú)可比擬的優(yōu)異特性，是繼電光源、×光源和激光光源之后又一種嶄新的人工光源。上海光源是世界上運(yùn)行或在建的性能指標(biāo)最先進(jìn)的第三代中能同步輻射光源之一，在科學(xué)界和界有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，是眾多學(xué)科前沿研究和高新技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的一種最先進(jìn)又不可替代的綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，也將是新世紀(jì)國(guó)家綜合科技實(shí)力的象征之一。 上海光源工程的主體建筑占地35500m2，是一個(gè)內(nèi)徑約58m，外徑約106m的環(huán)形建筑。主體建筑的平面設(shè)計(jì)

3、必須解決好工藝裝置的安裝、維護(hù)所要求的工藝流線，從平面功能來(lái)說(shuō)，主體建筑主要由100MeV電子直線加速器隧道、3.5Gev增強(qiáng)器隧道、3.5Gev電子儲(chǔ)存環(huán)隧道以及實(shí)驗(yàn)大廳和外圍實(shí)驗(yàn)輔助用房(外圍實(shí)驗(yàn)輔助用房共設(shè)有兩層)、輔助設(shè)備用房組成。電子束的運(yùn)行軌跡是從直線加速器隧道內(nèi)出發(fā)，在橢圓形的增強(qiáng)器隧道中積聚能量，最終在環(huán)形的儲(chǔ)存環(huán)隧道內(nèi)運(yùn)行，所產(chǎn)生的同步輻射光通過(guò)鋸齒墻送達(dá)實(shí)驗(yàn)大廳中的各個(gè)實(shí)驗(yàn)棚屋。由于儲(chǔ)存環(huán)隧道為周長(zhǎng)432m，近似直徑137m的圓形封閉環(huán)，其將主體建筑劃分為位于環(huán)內(nèi)的中心區(qū)建筑(包括電子直線加速器隧道、增強(qiáng)器隧道、輔助設(shè)備用房等)和位于儲(chǔ)存環(huán)隧道外圍的同步輻射光實(shí)驗(yàn)應(yīng)用區(qū)域(

4、包括實(shí)驗(yàn)大廳、實(shí)驗(yàn)輔助用房等)。在環(huán)形大屋面覆蓋下的主要是儲(chǔ)存環(huán)隧道、實(shí)驗(yàn)大廳，以及外圍輔助用房，其中前兩項(xiàng)均有較高的基礎(chǔ)及溫度穩(wěn)定性控制要求。由于環(huán)中心區(qū)主要是供工作人員活動(dòng)的室外區(qū)域，工作人員對(duì)疏散路線比較熟悉，且人員數(shù)量較少，因此不設(shè)置供消防車(chē)輛穿越的地下車(chē)道，僅設(shè)置兩處供人員疏散用的地下人行通道。這樣地下通道的截面可以做到最小，對(duì)地基整體性的破壞也相對(duì)較少。兩處地下通道的一端均設(shè)在環(huán)中心區(qū)，另一端與外圍實(shí)驗(yàn)輔助用房的疏散樓梯間直接連通，使得環(huán)中心區(qū)域的人員可以通過(guò)外圍樓梯間到達(dá)室外，同時(shí)，考慮到讓消防車(chē)輛能盡可能接近主體建筑，在環(huán)形建筑的外圍設(shè)置了4m寬的環(huán)通消防車(chē)道，并沿外圍實(shí)驗(yàn)輔助

5、用房的外邊設(shè)置了8個(gè)均勻分布的安全疏散口，使得相鄰兩個(gè)疏散口的間距控制在80m以內(nèi)，滿足現(xiàn)行消防規(guī)范的要求。(見(jiàn)圖2、圖3) 主體建筑環(huán)形屋面下所包含的建筑面積約3萬(wàn)m2，其中實(shí)驗(yàn)大廳區(qū)域的面積將近1.5萬(wàn)m2，包含了內(nèi)技術(shù)走廊區(qū)域、儲(chǔ)存環(huán)隧道，以及供搭建實(shí)驗(yàn)棚屋用的大廳區(qū)域。大廳區(qū)域與外圍用房區(qū)直接連通，主要是考慮滿足設(shè)備管線的連接敷設(shè)和今后少數(shù)束線延長(zhǎng)建站的需要。根據(jù)工藝要求，主體建筑實(shí)驗(yàn)大廳內(nèi)必須設(shè)置兩臺(tái)環(huán)向運(yùn)行的行車(chē)，每臺(tái)行車(chē)的運(yùn)行范圍均為360°全覆蓋，用以滿足儲(chǔ)存環(huán)隧道內(nèi)設(shè)備安裝維護(hù)等使用要求。由此就形成了一個(gè)約3萬(wàn)m2的無(wú)法作防火分區(qū)劃分的室內(nèi)空間。因?yàn)槿绻谶@樣一個(gè)環(huán)

6、形空間內(nèi)作徑向的防火分區(qū)劃分，必將阻斷全覆蓋的環(huán)向行車(chē)的運(yùn)行，使得工藝裝置無(wú)法正常使用；如果采用環(huán)向的防火分區(qū)方式，那么在確保實(shí)驗(yàn)大廳使用的前提下，唯一可能劃分的部位就是實(shí)驗(yàn)大廳與外圍建筑相交接處，然而這樣的劃分方案，不僅會(huì)使外技術(shù)走廊與實(shí)驗(yàn)大廳之間的大量設(shè)備關(guān)系連接困難，也會(huì)讓所有通向室外的疏散口全部劃入外圍用房區(qū)域，使得實(shí)驗(yàn)大廳區(qū)成為一個(gè)封閉的圍合空間；而且僅實(shí)驗(yàn)大廳區(qū)域的面積也已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了規(guī)范限定的面積控制值。這是一個(gè)兩難的矛盾局面，劃分防火分區(qū)將無(wú)法滿足工藝上的使用要求，不劃分防火分區(qū)則顯然與我國(guó)現(xiàn)行的防火規(guī)范相抵觸。 1      

7、    在與消防主管部門(mén)人員多次探討后，我們最終確定采用“消防性能化設(shè)計(jì)”這一方式進(jìn)行主體建筑的消防疏散等設(shè)計(jì)。因?yàn)榉阑鹨?guī)范作為國(guó)家統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)的是通用性，是針對(duì)常規(guī)項(xiàng)目采用的處方式設(shè)計(jì)方案，所以對(duì)一些特殊的建筑，就會(huì)有其不可避免的局限性。上海光源工程主體建筑由于受到特殊工藝要求的限制，無(wú)法象常規(guī)建筑項(xiàng)目那樣采用“處方式”的規(guī)范方案?，F(xiàn)在，我們將從建筑設(shè)計(jì)師的角度，結(jié)合主體建筑消防性能化設(shè)計(jì)的過(guò)程，回顧在性能化設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 找出矛盾點(diǎn)首先是要找出設(shè)計(jì)中無(wú)法與規(guī)范要求相符合的內(nèi)容及其原因。這一點(diǎn)在前文中已經(jīng)作了分析與解釋，對(duì)光源工程的主體建筑

8、而言，其實(shí)驗(yàn)大廳室內(nèi)空間的任何一種防火分區(qū)方案都將對(duì)工藝裝置的使用、維護(hù)，設(shè)備管線的安裝敷設(shè)產(chǎn)生極大的影響，并將最終造成建筑功能的無(wú)法正常使用。 解讀矛盾點(diǎn)其次是要與消防主管部門(mén)共同定義出與規(guī)范相對(duì)應(yīng)的性能要求，也就是解讀條文背后的意義，確定所要達(dá)到的安全目標(biāo)。在消防性能化設(shè)計(jì)中，安全目標(biāo)是我們必須關(guān)注的內(nèi)容，只有在安全目標(biāo)確定后，才能選擇相對(duì)應(yīng)的各種防火措施，并將其有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成建筑物的總體防火設(shè)計(jì)方案?？梢赃@樣理解，規(guī)范要求將大空間劃分成若干個(gè)面積適宜的防火分區(qū)，其主要目的不外乎兩個(gè)，一是做到合理的防火分隔，限制火災(zāi)的范圍；二是確保人員在安全時(shí)效內(nèi)完成安全疏散。上海光源作為一臺(tái)大裝置

9、，在其建成后，將對(duì)全國(guó)乃至全世界的各學(xué)科研究人員開(kāi)放。因此，主體建筑實(shí)驗(yàn)大廳及外圍輔助用房的使用者大多會(huì)是一些外來(lái)的科研工作者，如何確保外來(lái)人員在如此大空間內(nèi)的安全疏散，也是主體建筑疏散設(shè)計(jì)必須解決的問(wèn)題。通過(guò)多次反復(fù)的論證、討論，以及與業(yè)主方的多次溝通，我們將主體建筑疏散設(shè)計(jì)的安全目標(biāo)確定為：保證人員疏散安全，較少財(cái)產(chǎn)損失，減少對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。同時(shí)，按大空間的疏散時(shí)間要求，實(shí)驗(yàn)大廳區(qū)域的疏散時(shí)間要小于15分鐘。 確定解決方案安全目標(biāo)確定后，就要與專門(mén)的消防性能化設(shè)計(jì)方一起，根據(jù)業(yè)主的實(shí)際情況，充分考慮建筑的工藝要求、資金、造價(jià)等方面的因素，共同確定解決的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)深入細(xì)致的分析，以及對(duì)類似

10、方案的比較分析，我們對(duì)主體建筑各部位的疏散方案作了全面系統(tǒng)的梳理：近3萬(wàn)平方米的室內(nèi)區(qū)域以封閉的儲(chǔ)存環(huán)隧道為界，可以分成兩個(gè)部分，一是位于隧道圓心側(cè)的內(nèi)技術(shù)走廊，考慮到內(nèi)技術(shù)走廊也是工作人員活動(dòng)區(qū)域，其功能特點(diǎn)及使用對(duì)象均與環(huán)中心區(qū)類似，因此分設(shè)4個(gè)通向環(huán)中心區(qū)的出口，將人員就近疏散至環(huán)中心區(qū)，再經(jīng)地下通道到達(dá)外圍室外；二是位于儲(chǔ)存環(huán)隧道外側(cè)的實(shí)驗(yàn)大廳區(qū)、外圍一層實(shí)驗(yàn)輔助用房區(qū)，這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的使用人員以外來(lái)實(shí)驗(yàn)人員為主，考慮通過(guò)外圍的8個(gè)出入口直接疏散至室外，為避免人員在環(huán)形大空間內(nèi)因迷失方向而錯(cuò)過(guò)最近的疏散口，在大廳區(qū)域內(nèi)的所有外側(cè)立柱上標(biāo)識(shí)出明顯的疏散口編號(hào)(見(jiàn)圖4)，以利于人員在最短時(shí)間

11、內(nèi)疏散。(見(jiàn)圖5) 外圍二層的實(shí)驗(yàn)用房區(qū)則通過(guò)與8個(gè)出入口相對(duì)應(yīng)的樓梯間，實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間和距離的疏散。為了使表達(dá)更加直觀，我們根據(jù)不同區(qū)域及使用者的不同，整理羅列了主體建筑的疏散路徑情況(見(jiàn)表1)。 確定實(shí)施方案最后，由專門(mén)的消防性能化評(píng)估方根據(jù)擬定的解決方案，運(yùn)用專門(mén)的軟件加以模擬分析，計(jì)算確定方案的可靠性，并對(duì)各相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容提供明確的指導(dǎo)性意見(jiàn)，最終形成消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估報(bào)告，報(bào)主管部門(mén)評(píng)審。獲得評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)的方案方可正式實(shí)施，并在施工圖設(shè)計(jì)中予以落實(shí)。光源工程主體建筑的消防性能化設(shè)計(jì)方案經(jīng)過(guò)專門(mén)的場(chǎng)景模擬等論證手段，在建筑、暖通、給排水、電氣等各專業(yè)消防措施的保障下，主體建筑內(nèi)所采用的疏散途徑基本符合安全目標(biāo)的要求，能夠使室內(nèi)人員在安全疏散的間內(nèi)完成從各區(qū)域到達(dá)外圍室外的安全疏散。因此該方案順利通過(guò)評(píng)審，成為最終的實(shí)施方案。 目前上海光源工程的建設(shè)已經(jīng)全部