前言

           近年来，随着社会经济和城市化建设的快速发展，现代建筑日趋大型化、复杂化、多样化、综合化。各类大型公共建筑，特别是展览馆、观赏厅、体育馆、机场、车站和大型购物中心等大空间建筑不断涌现，越来越受到人们青睐。大空间建筑普遍具有视觉通透、规模大型化、造型非标准化、使用功能特殊化的特点，不仅增加了建筑物的艺术感和可观赏性，而且使我们的生活和工作环境变得多姿多彩、舒适便利。

          但与此同时，其消防安全问题也日益凸显。大空间建筑火灾与普通建筑火灾的特性有较大的不同，采用传统的消防安全技术很难对其进行有效保护。因此，如何对大空间建筑进行科学、合理、经济的消防安全设计，如何客观评估其火灾风险等级，如何有效防范和避免火灾的发生，已成为急需解决的重要课题。

          研究大空间建筑消防安全技术与设计方法对于促进大空间建筑消防安全水平的提高具有重要的现实意义和推动作用。

          本书共分8 章，第1 章为大空间建筑概述，第2 章为大空间建筑的火灾动力学特性，第3 章为大空间建筑的防火分区与安全疏散，第4 章为大空间建筑的火灾探测技术，第5 章为大空间建筑的灭火技术，第6 章为大空间建筑的防排烟技术，第7 章为大空间建筑的消防设计方法，第8 章为大空间建筑消防安全设计实例。本书的研究内容对于进一步明确大空间建筑消防安全技术与设计方法以及促进大空间建筑消防安全水平的提高具有重要意义。

          本书是作者在总结近年来教学与科研经验的基础上撰写完成的，在撰写过程中得到了徐晖博士的指导与帮助，在此深表感谢！由于作者水平所限，书中难免有疏漏之处，恳请广大读者批

评指正。

作者

2017 年6 月

目录1

目录

1 大空间建筑概述…........….....................…..........1

1. 1 大空间建筑的发展….....................................................1

1. 2 大空间建筑的定义与界定…………………………………………………… 3

1. 2. 1 大空间建筑的定义..............….........…..................…......……. 3

1. 2. 2 大空间的界定................…........…..............….........………… ·4

1. 3 大空间建筑的基本特征……………………………………………………… 5

1. 3. 1 空间尺度特征…………………………………………………………… 5

1. 3. 2 空间功能特征.......……................….........…......................... 7

1. 3. 3 空间使用特征…………………………………………………………… 9

1. 3. 4 空间塑造特征........…..................….........…………..........…… 10

1. 4 大空间建筑的主要类型……………………………………………………… 10

1. 4. 1 按结构形式分类……........….................................……………. 10

1. 4. 2 按功能类型分类……........…..........…........…..................……. 10

1. 4. 3 按空间形态和空间特征分类..............….................................. 16

1. 5 大空间建筑的消防技术难题………………………………………………… 19

2 大空间建筑的火灾动力学特性.........................…....................... 22

2. 1 经典火灾发展模型…·……………………………………………………….. 22

2.2 大空间火灾发展模型…·…………………………………………………….. 23

2.3 大空间烟气的层化现象与热障现象………....................................... 27

2.3. 1 层化现象与热障现象…….................…........................………· 27

2.3.2 热障效应下大空间内的烟气运动特性..............…..........………… 29

2.4 存在温度梯度的大空间中烟气扩散........….................…................. 33

2.4. 1 大空间建筑中烟气扩散的特点........….................…................. 33

2.4.2 基于二维线性羽流的中庭类建筑内烟气扩散分析…................….. 34

2.5 数值模拟技术研究大空间内烟气扩散情况….........................…........ 38

3 大空间建筑的防火分区与安全疏散...............….......…................. 43

3. 1 大空间建筑的防火分区............................43

3. 1. 1 大空间的防火分区........…..................……………….........……. 43

3. 1. 2 大空间的防火分区划分面积..............…..........………........……. 44

3. 1. 3 大空间的防火分隔范围…........………….........……………………. 46

3. 1. 4 大空间建筑的防火分区设计方法…................…................…. 49

3.2 大空间建筑的安全疏散………………………………………………………51

3.2. 1 大空间建筑安全疏散的设计原则…...............................……….. 52

3.2.2 大空间建筑安全疏散的要求........….................….......….......... 53

3. 2. 3 大空间建筑安全疏散的设计难点…………........……….........…….59

4 大空间建筑的火灾探测技术.................................61

4. 1 火灾探测技术...................................61

4. 1. 1 火灾探测技术的发展…................................……………………· 61

4. 1. 2 火灾探测技术的原理.................………….................………….. 62

4. 1. 3 火灾探测技术的分类.................……......……………................ 63

4. 1. 4 常规火灾探测方法........….....................…..................……. 64

4.2 大空间建筑火灾探测的技术难点……............................................. 70

4.2. 1 烟气弥散的影响.......................…….................................…. 70

4.2.2 烟气沉降的影响… . ......................…........................….......... 71

4.2.3 热障效应的影响........….........………...........................………. 71

4.3 大空间建筑火灾探测的技术要求........…........................................ 71

4. 3. 1 早期报警........…….......….........….........……..................…… 71

4. 3.2 高灵敏度.................….........……........…......................……. 72

4.3.3 克服层化现象…..............…….……........….......……...... 72

4.3. 4 便于安装维护..........................….........................……. 72

4.4 大空间建筑的火灾探测技术……….............….....................…........ 73

4.4. 1 吸气式感烟火灾探测技术…................................................ 74

4.4.2 线型红外先束感烟火灾探测技术…………….................…… 81

4.4.3 双波段图像型火灾探测技术.................………………................ 85

4.4.4 光截面图像感烟火灾探测技术........................…............... 89

5 大空间建筑的灭火技术……………………………………………………… 93

5. 1 消火栓给水系统………………………………………………………………归

5. 1. 1 室外消火栓给水系统………..........................………………....... 93

5. 1. 2 室内消火栓给水系统…..............………….…………………… 95

目录3

5.2 自动喷水灭火系统………………………………………………………… 100

5.2. 1 湿式系统…………………........……………….........……………· 100

5.2.2 快速响应早期抑制喷头的自动喷水灭火系统（ ESFR 系统） ............... 102

5.2.3 雨淋系统……………………………………………………………… 104

5.3 大空间智能型主动喷水灭火系统............................................. 106

5.3. 1 系统的类型……........…........................…..................….106

5. 3.2 系统选用的原则….................…........……….........……. 111

5.3.3 系统的设直…………………………………………………………… 112

5.3.4 系统的特点……..............……........................……….......... 117

5. 3.5 系统的设计…………………………………………………………… 118

5.3.6 系统的控制…….............……….......….........…….........……. 120

5.4 大空间消防炮灭火系统…·……………………………………………….. 120

5.4. 1 固定消防炮灭火系统........……....................................……· 121

5.4.2 自动消防炮灭火系统…..............……….................….......…· 125

5.5 自动眼踪定位射流灭火系统……………………………………………… 128

5. 5. 1 系统组成.................…….......…................….........……….. 128

5.5.2 系统分类……………………………………………………………… 131

5.5.3 工作原理………........…........................….........…….… 131

5.5.4 系统选用原则………………………………………………………… 133

5.5.5 控制方式.................….......................……….......... 133

5.5.6 主要特点……………………………………………………………… 134

5.6 大空间建筑的消防给水系统的选择….......................................... 135

6 大空间建筑的防排烟技术………………………………………………… 136

6. 1 大空间建筑排烟方式的选择……………………………………………… 136

6.2 大空间建筑防排烟设计方法……………………………………………… 137

6.2. 1 借鉴现有的防火设计规范进行设计…….........................…….. 137

6.2.2 采用数理公式进行设计..............…..............................…….137

6.2.3 采用计算机模拟的方法进行设计………........……............... 141

6.3 大空间建筑防排烟设计重点……………………………………………… 142

6.4 中庭类建筑防排烟设计特点……………………………………………… 146

6.4. 1 中庭类建筑排烟量的确定……............................................. 146

6.4.2 中庭类建筑防排烟设计目标与分类…..........................…….147

6.4. 3 中庭类建筑的分类以及相应的防排烟要求.......….......….......... 148

6. 5 体育类建筑防排烟设计特点……………………………………………… 152

6. 6 航站楼类建筑防排烟设计特点…........................................….. 154

7 大空间建筑的消防设计方法……………………………………………… 157

7. 1 建筑性能化防火设计……………………………………………………… 157

7. 1. 1 性能化防火设计方法的产生….......…….......………................ 157

7. 1. 2 国内外性能化防火设计的发展..........................................… 158

7. 1. 3 性能化防火设计方法的基本概念和特点…………………………… 162

7. 1. 4 性能化防火设计的技术条件…….......................................... 163

7. 1. 5 性能化防火设计的一般步骤和内容..............…...............……· 164

7.2 大空间建筑性能化防火设计要点.........................................…·… 167

7.2. 1 安全目标的确定.................….........………..................……· 167

7.2. 2 性能指标的选择.......…………………..................….......……· 168

7.2. 3 火灾场景的设计…........………..........................….......……· 169

7.2. 4 安全疏散设计………………………………………………………… 172

7. 2.5 大空间结构耐火设计………….......……...............….............. 180

7.2. 6 性能化烟气控制设计……........…….........…...............…....... 185

8 大空间建筑消防安全设计实例..............….....................….......... 189

8. 1 某机场航站楼消防设计…………………………………………………… 189

8. 1. 1 工程概况……………………………………………………………… 189

8. 1. 2 航站楼的建筑特点..............….................................……. 189

8. 1. 3 航站楼消防设计的特点……........................................…….. 189

8.2 某大剧院建筑消防设计…………………………………………………… 193

8. 2. 1 工程简介.......................…........……................………....... 193

8.2.2 消防给水系统设计........…………........………….......…. 193

8.2. 3 自动喷水灭火系统..............………………………….........……· 195

8. 2.4 自动消防炮灭火系统……………..............….........…….......... 198

8.3 某体育馆性能化防火改造设计................................................... 198

8.3. 1 性能化改造设计解决方案........……..................….........……· 198

8. 3.2 火灾场景设计.......................…...................….................. 200

8.4 某美术馆中庭排烟性能化设计..........…................................ 204

8.4. 1 性能化问题……........….……………...................... 204

8.4.2 火灾荷载和场景的确定.................…..................….........…· 205

8.4.3 计算分析……………………………………………………………… 206

8.4.4 结论和采用的技术措施….......................................………… 208

8.5 某会展中心消防性能化设计……………………………………………… 209

8. 5. 1 研究范围与总体目标………….......…................................... 210

8.5.2 确定性能指标….........................….........................……. 210

8.5.3 性能化防火试设计.............................…….........………....... 211

8.5.4 设计火灾场景……………........….........……........….............. 211

8. 5.5 人员安全疏散定量分析…...............................…….............. 213

8.5.6 火灾财产安全定量分析…........….................………........ 214

8.5. 7 结论…………………………………………………………………… 214