#航站樓#大興新機場航站樓“定制版”消防設計航站樓大興

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小編說：北京大興國際機場航站樓占地面積大，供水距離遠，室內消防水池和消防供水系統按2倍消防水量設計。圍繞消防供水系統介紹了消防供水方案比選，消防水池容積的計算，消防泵的設置以及水力計算時易犯的錯誤；圍繞自動滅火系統詳細介紹了電氣管廊自動滅火系統的方案比選，行李機房噴淋系統設計參數的選取，消防水炮的設置方式與取舍等問題。

01、工程概況

北京大興國際機場航站區工程是新機場建設的重要組成部分，總建筑面積約143萬m2，以2025年滿足7200萬人次/年旅客吞吐量為設計容量目標，見圖1。本文所介紹的航站樓及換乘中心工程（簡稱航站樓）為航站區項目子項工程，先期配備處理4500萬人次/年旅客吞吐量的相應設施。航站樓項目位于永定河北岸，北京市大興區榆垡鎮、禮賢鎮和河北省廊坊市廣陽區之間。建筑占地面積約30萬m2，總建筑面積約78萬m2，地上5層，地下2層，建筑高度50m（金屬屋面最高點），混凝土結構標高約28m。

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圖1建筑效果

本項目的消防設計原則上應遵循現行規范，但由于機場航站樓項目使用功能上的特殊性，導致有許多設計內容難以完全滿足現行規范。項目不能滿足規范的部分依據功能可以劃分為4個區域：①公共區域，包括B1~F5層旅客可以到達的公共區域，總面積約541476m2；②行李空間，包括行李處理機房以及用于行李轉輸的管廊、夾層、洞口等，總面積約108037m2；③機電管廊，全部位于地下1層，包括電氣與設備管廊，總面積約44305m2；④地下1層機房及服務車道，總面積約46933m2。以上區域進行了消防性能化設計。

電氣管廊、行李空間、大屋面下方等區域在消防策略上均不同于普通民用建筑；建筑占地面積大、供水距離遠，其消防供水系統也較普通民用建筑復雜。根據設計階段參照的《民用機場航站樓設計防火規范》（GB51236-2017）征求意見稿及民航局組織的初步設計專家評審會的評審意見，要求室內消防水量按照現行設計規范的2倍考慮。增加了消防系統的設計難度。

02、消防供水系統

2.1消防供水方案比選

針對初設評審會的評審意見中關于"室內消防水量按照現行設計規范的2倍考慮"的要求，提出以下3種方案進行對比，見表1。

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方案一：對平面區域進行分區，各個區域設置獨立的消防水池、水泵房、消防泵和供水管道；2處消防水池、水泵和管網分別滿足1倍消防用水量，如圖2a。方案二：對平面區域進行分區，各區域共用消防水池和水泵房，消防泵和供水管道則相互獨立，消防水池儲存2倍消防用水量，各分區水泵和管網滿足1倍消防用水量，如圖2b。方案三：平面區域不分區，全樓各系統分別共用1套消防水池、消防泵及供水管網，消防水池、消防泵組和中心區環管滿足2倍消防用水量，指廊按照1倍消防用水量設計，如圖2c。

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-------------只是想畫一條線而已----------------

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本工程雖然占地面積大，但是由于采取五指廊放射狀布置，整座建筑布局緊湊，航站樓內最遠兩點的直線距離只有1200m，將消防泵房布置于航站樓靠中間的位置，并適當擴大供水干管管徑，可以避免管道壓力差過大的問題。供水干管大部分布置于設備管廊內，不確定因素少，檢修方便，避免了維護復雜的問題。

考慮到安全性及經濟性等因素，最終采用方案三。如圖2c，其中，中心區功能多、層數多、面積和人員密度較大，其環管（12345管段）的流量按照2倍消防流量計算；指廊區域主要為候機功能，建筑面積和人員密度相對較小，消防管網按照1倍消防流量計算。

2.2消防水池容量的計算

室外消防給水由市政管網供給，室內消防用水量儲存在室內消防水池。各系統室內消防用水量如表2所示，防護冷卻水幕用于行李機房內防火卷簾的冷卻；庫房噴淋按照倉庫危險Ⅱ級設計，計算流量為45L/s,噴水時間2h；其他噴淋系統參數將在本文第3節介紹。為計算同時使用的最大室內消防用水量，選取典型起火部位，根據需要同時開啟的系統計算用水量，如表3。可見，當2處庫房同時著火時，系統的用水量最大，為756+756=1512（m3），消防水池的最小容積即為1512m3。

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2.3消防泵的設置

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消防主泵的配置有2種方案：①各系統分別配置2臺滿足2倍消防用水流量的消防泵(1用1備)；②各系統分別配置3臺滿足1倍消防用水流量的消防泵(2用1備)，逐臺啟動。2種方案均能滿足消防供水要求，方案①啟泵控制較為簡單，但設計時為了避免大功率電機啟動電流過大影響電網穩定性，最終選擇方案②。水泵自動啟動通過水泵出口壓力開關控制，壓力開關壓力下降至啟泵壓力時啟動首臺消防泵，若壓力繼續下降則代表同時發生了第二處火災或者1處火災點的用水量超過了設計流量，此時啟動第二臺消防泵。

2.4水力計算時需注意的問題

（1）出于慣性思維，容易將全樓最高點認定為系統最不利點進行水力計算。本工程設計時分別計算了從消防泵房向全樓最高點（圖2cA點5層或圖3A點）供水和向系統最遠點（圖2cE點3層）供水時管道的壓力差，結果表明系統的最不利點是在圖2cE點3層的系統最遠點。

（2）中心區主環管水頭損失未按2倍消防流量進行計算。計算時選取2處著火點，其中一處為前面確定的系統最不利點，如圖2c，最不利工況發生在E指廊最高點和F指廊最高點同時著火時，此時0-1-2管段承擔了2倍消防流量。

03、自動滅火系統

3.1電氣管廊自動滅火系統方案比選

航站樓地下1層設置了設備管廊和電氣管廊，電氣管廊內為電力電纜和通信線纜等，其中，消防負荷電纜為礦物絕緣電纜，非消防負荷電纜為阻燃電纜。根據《城市綜合管廊工程技術規范》(GB50838-2015)，干線綜合管廊中容納電力電纜的艙室，支線綜合管廊中容納6根及以上電力電纜的艙室應設置自動滅火系統；其他容納電力電纜的艙室宜設置自動滅火系統，但規范中并未規定采用哪種自動滅火系統。除了常見的氣體滅火系統、細水霧系統、水噴霧系統之外，依據美國消防協會標準NFPA850，電纜可以采用水噴淋系統進行保護。因此，設計階段分別對上述4種自動滅火系統的優缺點進行了比較，見表4。

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從表4中可以看出，相比于其他設施，噴淋系統具有占地面積最小、造價最低、維護成本最低的優勢，雖然國內應用較少，但國外已有成功經驗，所以本工程電氣管廊采用噴淋系統。噴頭設置在倉室頂部，水滴自上而下流淌，能起到冷卻的作用，管廊底部設置排水溝，滅火時產生的廢水由集水坑內設置的提升泵排除。設計參數借鑒了NFPA850中的規定，設計噴水強度為12L/(min·m2)，作用面積按照200m2計算。

3.2行李機房噴淋系統設計

3.2.1工程實施情況

行李處理機房位于首層中心區，層高6.5m，局部2層通高約12m。由于機場行李托運對于酒類、香水等易燃物品有嚴格的數量限制，參照《建筑設計防火規范》（GB50016-2014，2018年版）對火災危險性的定義，行李處理機房危險性類似于丙類。《民用機場航站樓設計防火規范》（GB51236-2017）規定行李機房的危險級為中危險Ⅱ級，但是對于行李機房內的2層通高區域應該采用哪種設計參數并未規定。

行李機房局部2層通高區域頂部距地12m，煙氣收集較慢，噴頭噴放時間也要滯后于常規系統，另外水滴下落時容易受到氣流的影響。根據消防性能化評估報告，對于2層通高區域采用快速響應噴頭，噴水強度和作用面積也較中危Ⅱ級略有提高，如表5。由于快速響應噴頭不能應用于干式系統和預作用系統，因此噴淋采用濕式系統。行李處理機房是個半敞開的房間，北方冰凍地區需要考慮防凍保溫措施。本工程空調機房出風口部分設置在行李機房內，建筑內其他功能區的熱空氣可以保持行李機房內部一定的溫度，機房出入口30m范圍內管道則設置了電伴熱保溫。

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3.2.2問題延伸

本工程的設計工作開始于2015年初，噴淋系統依據的規范為《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2001,2005年版)，2018年1月1日起，《自動噴水滅火系統設計規范》(GB50084-2017)已經施行，2017年版噴淋規范5.0.2條補充了8～12m工業廠房的設計參數，規定噴水強度為15L/（min·m2），作用面積為160m2，噴頭間距為1.8～3m，今后8～12m凈高的行李機房可據此設計。筆者根據上述參數進行了水力計算，選用流量系數K=115的噴頭，噴淋的設計流量為46.99L/s，與本工程原設計的噴淋系統設計流量（50L/s)相近。

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3.3消防水炮的設置方式與取舍

在我國早期的航站樓設計中，考慮到大空間區域人員流動頻繁，可燃物少，有限的可燃物在高大空間里不容易蔓延，也不會對建筑物鋼結構構成威脅，因此對12m以上空間不設置任何自動滅火系統。近年來，隨著消防設計要求的日益嚴格，航站樓大空間的自動滅火裝置已成為常規配置。

3.3.1大屋面下方的水炮設置

由于部分大吊頂距離地面的高度超過了噴淋的最大設置高度，大吊頂形式不利于噴頭及噴淋配水管道布置以及高位水箱設置困難等因素，航站樓金屬屋面大吊頂下方地面采用噴淋系統進行保護較為困難，設計中一般采用帶自動跟蹤定位功能的消防水炮進行保護。經過調研國內航站樓，發現此區域水炮設置一般有以下2種方案：

方案一，消防水炮設置在屋面大吊頂上。圖3中1點，采用此做法的建筑包括廣州白云機場T2航站樓、杭州東站等。此做法的優點在于水炮布置不受地面構筑物布置的影響；大吊頂與地面距離遠，旅客不易發現，相對美觀。缺點是部分區域凈高超過了水炮的最大安裝高度（30m），平面布置受天窗等屋面構造的影響；另外由于水炮設置位置過高，維護保養不便。

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圖3中心區局部剖面

方案二，消防水炮設置在地面構筑物頂部。如：商業浮島頂部，圖3中2點；值機島頂部，圖3中3點，采用此做法的建筑包括首都機場T3航站樓、深圳寶安機場T3航站樓等。此做法優點在于安裝位置不會超過水炮的最大安裝高度，同時維護保養方便。缺點是水炮布置受地面構筑物的影響較大，設計時應充分與室內設計師溝通，避免水炮影響建筑美觀。

本工程大屋面采用了C型柱、采光頂等特殊的構造，為降低屋面構造對水炮平面布置的影響，并考慮到維護保養等因素，最終選擇方案二。民用建筑中常用的消防水炮分為2種：①自動消防炮（簡稱大水炮），單臺流量20L/s，保護距離50m，任意一點均需要2股水柱同時到達；②自動掃描射水高空水炮（簡稱小水炮），水炮單臺流量5L/s，保護范圍25m。經市場調研，大水炮的價格為小水炮的2倍左右，但其保護的面積遠大于2臺小水炮。考慮到保護距離遠、需求數量少、總造價低的優勢，優先采用大水炮，當構筑物距離過近、存在遮擋時，采用小水炮。為防止消防水炮傷人，所選水炮均帶有霧化功能，圖4所示為自動消防炮設置于值機島頂部（圖3中3點）施工現場安裝示意。

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圖4自動消防炮設置于值機島頂部安裝示意

3.3.2樓板開洞區域消防水炮的取舍

對于樓板開洞導致2、3層通高的區域，如圖3中4點、5點。由于2005年版噴淋規范中對超過8m凈高區域噴淋的噴水強度和作用面積取值較高，不論是8～12m還是12～18m凈高，設計中一律采用水炮系統。近期發布的2017年版噴淋規范將設置噴淋的凈高提高到了18m，參數要求有所降低，筆者按照規范布置噴頭，計算得出的噴淋流量約為47L/s，常規的噴淋供水系統均能滿足，考慮噴淋系統的技術更為成熟，因此在今后的設計中，2層、3層通高且有條件設置噴淋的區域，建議優先考慮設置噴淋系統。

04、結語

#航站樓#大興新機場航站樓“定制版”消防設計。本工程設計過程中對若干種可行的消防供水與自動滅火方案進行了比較，權衡利弊，最終選擇了最合適的方案。對機場航站樓消防系統的設計具有借鑒意義，對火車站、會展中心、大型商業綜合體等體量大、供水距離遠或內部含有綜合管廊和高大空間的建筑也有一定的參考價值。

#航站樓#大興新機場航站樓“定制版”消防設計。本文對原文有修改。原文標題：北京大興國際機場航站樓消防系統設計難點；韓維平、屈連松、穆陽、賈洪濤；作者單位：北京市建筑設計研究院有限公司第四建筑設計院。刊登在《給水排水》2019年第6期。