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兩部分組成,主體長、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)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50045《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》進(jìn)行防火設(shè)計,耐火等級為一級。2地下防火分區(qū)博物館地下一層,主要為博物館文物庫區(qū)、庫區(qū)前區(qū)及設(shè)備用房區(qū),建筑面積14031m2,其中文物庫區(qū)總面積7927m2,各個庫房面積約為100～200m2。現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ66《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定,藏品庫區(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)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB50016《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.3.2條表3.3.2規(guī)定,地下倉庫火災(zāi)危險性為丙類時,防火分區(qū)面積不應(yīng)大于300m2。因文物庫區(qū)平時無人,需要進(jìn)入時人員很少,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個獨(dú)立安全出口直通室外,編號為LT0-1～LT0-5如圖1所示。文物庫房面積大都為100～200m2,每個庫房只設(shè)1個疏散門,此外文物庫區(qū)內(nèi)未設(shè)置直通室外的安全出口,其最遠(yuǎn)點(diǎn)至庫門距離86m超出了現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。針對博物館文物庫區(qū)的使用功能需要,結(jié)合該建筑的空間特點(diǎn),對地下一層的防火分隔提出如下要求:(1)博物館文物庫區(qū)、庫區(qū)前區(qū)及設(shè)備用房區(qū)內(nèi)部通過防火墻和甲級防火門劃分為4個防火分區(qū)。(2)在文物庫區(qū),按儲存文物火災(zāi)危險性的不同如織物、書籍、字畫、陶瓷、金屬制品等分區(qū)存放,并設(shè)置相應(yīng)的自動滅火系統(tǒng)。(3)各個文物庫房作為一個獨(dú)立的防火單元,采用防火墻與其他庫房進(jìn)行防火分隔,庫房的門采用甲級防火門。在文物庫區(qū)內(nèi)的走道上設(shè)置2道甲級防火門,將庫區(qū)分成2個防火分區(qū)。(4)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第3.8.2條規(guī)定,當(dāng)庫房防火分區(qū)的建筑面積小于等于100m2時,可設(shè)置一個通向疏散走道的出口。當(dāng)文物庫房因平面布置等原因只能設(shè)置一個門時,建議該庫房僅存放丁、戊類的火災(zāi)危險性物品。(5)雖然文物庫房的使用人數(shù)較少,但考慮到疏散距離較長,建議在文物庫區(qū)內(nèi)設(shè)置保持視覺連續(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安全疏散評估在設(shè)計火災(zāi)場景時,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。為對博物館內(nèi)文物庫區(qū)的安全疏散進(jìn)行分析和評估,將火源設(shè)置在地下一層書畫庫房內(nèi),如圖2所示,為儲存的書畫發(fā)生火災(zāi),考慮庫房滅火系統(tǒng)失效且防火門未正常關(guān)閉的情況,走道機(jī)械排煙系統(tǒng)正常開啟,走道防火門正常關(guān)閉,以計算走道煙氣影響到人員疏散的時間以及人員逃離受煙氣影響的走道的時間。3.2地下文物主火災(zāi)火災(zāi)增長速率是衡量火災(zāi)危險性的重要指標(biāo)。同樣的火災(zāi)荷載可能支持較小的火燃燒較長時間,如得到消防人員及時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間,則這種情況的危險性更高,造成的損失更大?；馂?zāi)的增長速度與可燃物的燃燒特性、儲存狀態(tài)、空間擺放形式、是否有自動滅火系統(tǒng)、火場通風(fēng)排煙條件等因素密切相關(guān)。地下文物庫房內(nèi)的主要可燃物為木制家具、字畫和圖書,由于火源所在的庫房面積較小,在消防人員開始滅火戰(zhàn)斗前火災(zāi)可能已經(jīng)達(dá)到轟燃狀態(tài),此時火災(zāi)的最大熱釋放速率為轟燃時的熱釋放速率,其值由房間表面積和通風(fēng)狀況決定。文物庫房發(fā)生轟燃時的熱釋放速率可以利用托馬斯轟燃公式進(jìn)行計算。對該項目,經(jīng)計算得出發(fā)生轟燃時的熱釋放速率為4014kW,到達(dá)最大熱釋放速率時間為293s,而消防隊員到達(dá)現(xiàn)場并展開救援的時間一般為600s?？梢?文物庫房火災(zāi)在消防人員展開滅火戰(zhàn)斗前已經(jīng)達(dá)到了轟燃狀態(tài)。在分析文物庫房火災(zāi)時,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)場景,對博物館地下文物庫房設(shè)計如下疏散場景:對應(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。無疏散出口、疏散通道堵塞,各區(qū)的人員通過疏散樓梯正常進(jìn)行疏散。火災(zāi)發(fā)生之后,并不是所有人員均馬上開始疏散。根據(jù)研究,人員疏散的必需疏散時間TRSET一般包括幾個不同的時間間隔。為了能方便、統(tǒng)一地描述人員疏散的必需疏散時間,消防安全工程大致將必需疏散時間簡化為三個階段:報警時間TA、響應(yīng)時間TR和疏散行走時間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。按照確定的各個參數(shù),建立文物庫區(qū)的疏散場景的PathFinder模型,將模擬計算的疏散行走時間加上報警時間和響應(yīng)時間,最后可得到文物庫區(qū)的必需疏散時間為272s。4天津文化中心博物館文物推動森林火災(zāi)的設(shè)計資金來源模擬根據(jù)設(shè)定火災(zāi)場景對地下一層文物庫房火災(zāi)的煙氣運(yùn)動進(jìn)行模擬計算分析,按照火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣、輻射熱和環(huán)境能見度等因素達(dá)到影響人員安全疏散時的時間,得到可用疏散時間為304s。由于文物庫區(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,能夠及時對火災(zāi)等緊急情況做出反應(yīng)。模擬得出必需疏散時間272s,與可用疏散時間相對比,可以判定在文物庫區(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區(qū)因使用功能的需要,平時無人,需要進(jìn)入時人員較少,均為熟悉環(huán)境的工作人員,且有嚴(yán)格的保安管理