也談劇場舞臺的消防設(shè)計——華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院 王琪海副總工
王琪海 楊靜琨
（華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院）
0 引言
劇場舞臺的消防設(shè)計是劇場建筑消防設(shè)計的重點。舞臺采用的消防系統(tǒng)最多，其消防用水量決定了整座劇場的消防用水量，對消防系統(tǒng)的投資影響最大。在實際設(shè)計中，由于采用消防滅火系統(tǒng)不同，導(dǎo)致不同劇場舞臺的消防用水量相差極大。究其原因，一方面在于設(shè)計者對雨淋系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)取值的差異；另一方面，在于有關(guān)規(guī)范條文的不合理性或表述不明確，造成設(shè)計者和消防審查部門對規(guī)范條文，尤其是對舞臺防火分區(qū)的理解存在較大的差異，導(dǎo)致對舞臺周圍是否設(shè)置防火分隔水幕產(chǎn)生很大的分歧。
1 舞臺的消防系統(tǒng)和消防用水量
常見的大型劇場舞臺內(nèi)部空間形式如圖1所示。舞臺一般由主舞臺、后舞臺、左右側(cè)臺和主舞臺下方臺倉構(gòu)成。中小型劇場可以沒有后舞臺和臺倉，側(cè)臺也可以只在單側(cè)設(shè)置。大型劇場主舞臺上空由于需要布置燈光設(shè)備和幕布等，高度通常達(dá)到二十多米。由于舞臺區(qū)域有大量的燈光設(shè)備、懸掛的幕布和道具等可燃物品，火災(zāi)危險性極大。一旦發(fā)生火災(zāi)，會迅速蔓延，產(chǎn)生大量的煙氣和熱量對觀眾廳的人員威脅極大。所以，舞臺區(qū)域的火災(zāi)需要及時撲滅和隔離，才能保障觀眾和演職人員的人身安全。
舞臺常用到的消防系統(tǒng)有以下幾種：①室內(nèi)消火栓系統(tǒng)；②雨淋系統(tǒng)；③閉式自動噴水滅火系統(tǒng)；④防火冷卻水幕系統(tǒng)；⑤防火分隔水幕系統(tǒng)。也有的舞臺在葡萄架下采用大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)代替雨淋系統(tǒng)。
對于室內(nèi)消火栓和閉式自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)計參照現(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》或《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱“噴規(guī)”）以及《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱“建規(guī)”）進(jìn)行，設(shè)計用水量和系統(tǒng)的布置形式規(guī)范都有明確的規(guī)定。對于相近規(guī)模的劇場，這兩個系統(tǒng)的用水量基本上是一致的，但舞臺雨淋和水幕系統(tǒng)的設(shè)計，不同劇場相差甚遠(yuǎn)。
根據(jù)文獻(xiàn)和筆者收集的一些項目資料，國內(nèi)2000年后新建和改建的大型劇場舞臺消防用水量見表1。
由表1可看到，不同項目舞臺消防設(shè)計用水量差別很大，即使剔除最高和最低值（以下均同），大小差值也達(dá)到2倍以上。其中舞臺雨淋系統(tǒng)的設(shè)計用水量相差1.9倍，水幕系統(tǒng)相差2.4倍。并且，也不是劇場規(guī)模越大、級別越高，舞臺消防用水量就越大。不同設(shè)計者對劇場舞臺的消防系統(tǒng)設(shè)計和參數(shù)的取值分歧很大，主要體現(xiàn)在對雨淋系統(tǒng)的作用面積和同時動作的分區(qū)數(shù)；是否設(shè)置防火分隔水幕以及水幕系統(tǒng)的作用時間等。如表1中有的劇場舞臺設(shè)置了防火分隔水幕，有的卻沒有設(shè)置；另外水幕系統(tǒng)的作用時間有的取1h，也有的取3h。有關(guān)舞臺消防系統(tǒng)設(shè)計已有文章作了較全面的論述，本文主要對舞臺水幕和雨淋系統(tǒng)設(shè)計存在的問題作進(jìn)一步的分析。
2 舞臺消防給水系統(tǒng)設(shè)計合理性分析
2.1防火分隔水幕系統(tǒng)
由表1數(shù)據(jù)可以得出，導(dǎo)致舞臺消防用水量偏高的主要原因是舞臺周圍設(shè)置了防火分隔水幕系統(tǒng)。設(shè)計依據(jù)是“建規(guī)”8.5.2.1條：“特等、甲等或超過1500個座位的其他等級的劇院和…的舞臺口，以及與舞臺相連的側(cè)臺、后臺的門窗洞口宜設(shè)置水幕系統(tǒng)。”另外根據(jù)現(xiàn)行《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱“劇場規(guī)范”）8.3.4.2條“…超過1500個座位的劇場舞臺臺口及與舞臺相連的側(cè)臺、后臺的門窗洞口應(yīng)設(shè)防火分隔水幕。”
主舞臺與側(cè)臺、后臺相連的長度一般超過50m，若采用防火水幕分隔，分隔水幕帶的設(shè)計噴水強度取2L/s,則用水量超過100L/s；若參照防火墻的耐火時間，水幕系統(tǒng)作用時間取3h，則這部分的用水量超過1000m3。
根據(jù)“噴規(guī)”4.2.10條：“…防火分隔水幕不宜用于尺寸超過15m（寬）×8m（高）的開口（舞臺口除外）。”另據(jù)相應(yīng)條文解釋，該條文旨在限制民用建筑中防火分隔水幕的規(guī)模，不推薦采用水幕作為防火分隔措施。近年各地新建的大型會展中心、商品市場及類似高大空間建筑常采用防火分隔水幕代替防火墻，以解決防火分區(qū)問題。防火分隔水幕長度達(dá)幾十米，甚至上百米，造成防火分隔水幕系統(tǒng)的用水量很大。儲存大量消防用水，不用于主動滅火，而用于被動防火的做法，不符合火災(zāi)中應(yīng)該積極主動滅火的原則，是一種不合理的設(shè)計和浪費。
根據(jù)“建規(guī)”5.1.11條：“防火分區(qū)應(yīng)采用防火墻分隔。當(dāng)采用防火墻確有困難時，可采用防火卷簾等防火分隔設(shè)施分隔。”可見，規(guī)范提倡防火分區(qū)應(yīng)優(yōu)先采用防火墻，其次采用防火卷簾，最后才是防火分隔水幕。根據(jù)“劇場規(guī)范”，舞臺口與觀眾廳之間的分隔也是首先采用防火幕，外加冷卻水幕保護(hù)。只有建筑專業(yè)實在無法設(shè)置防火幕時，才采用防火分隔水幕。
那么主舞臺與側(cè)臺、后舞臺之間有必要設(shè)置防火分隔水幕嗎？是否需要設(shè)置防火分隔是由防火分區(qū)的要求決定的。“建規(guī)”5.1.7條：“耐火等級為一、二級的民用建筑防火分區(qū)的最大允許面積為2500m2，當(dāng)設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)時，防火分區(qū)的最大允許面積可以增加10倍。”大型劇場主舞臺面積一般不超過1000m2，加上側(cè)臺和后舞臺，舞臺區(qū)總面積也不會超過2500m2。舞臺上空一般設(shè)置雨淋系統(tǒng)和閉式自動噴水滅火系統(tǒng)，根據(jù)“建規(guī)”，舞臺區(qū)域可按1個防火分區(qū)處理。因此，主舞臺與側(cè)臺、后舞臺之間沒有必要做防火分隔。
根據(jù)“劇場規(guī)范”8.1.1條（強條）：“甲等及乙等的大型、特大型劇場舞臺臺口應(yīng)設(shè)防火幕。”8.1.2條：“舞臺主臺通向各處洞口均應(yīng)設(shè)甲級防火門，或按本規(guī)范第8.3.4條設(shè)置水幕。”（前一句為強條，后一句不是）。根據(jù)相應(yīng)條文解釋，劇場的防火問題關(guān)鍵是將舞臺與其他區(qū)域，尤其是與觀眾廳分隔開來。舞臺與觀眾廳的臺口通過防火幕分隔，外加水幕冷卻保護(hù)。主舞臺除臺口外，還有很多孔、洞、門通向觀眾廳，如舞臺通向面光橋及觀眾廳悶頂?shù)拈T洞等，見圖1。處理這些防火間隔薄弱環(huán)節(jié)的方法有：一是加甲級防火門，二是加水幕分隔。另外也必須將舞臺和后臺分隔開來，辦法還是采用防火門和水幕。必須指明，這里所說的“后臺”是指舞臺后方配套的演職員活動區(qū)域，如化妝間、休息室等，而非“后舞臺”。后舞臺和主舞臺同屬舞臺區(qū)域。
從防火分區(qū)的概念來講，對于一定規(guī)模和級別的劇場，舞臺區(qū)域包含主舞臺、側(cè)臺和后舞臺，應(yīng)劃分為一個防火分區(qū)；觀眾廳、后臺區(qū)域劃分為另外的防火分區(qū)。設(shè)有葡萄架的舞臺屬于火災(zāi)嚴(yán)重危險等級，應(yīng)把它與人員較多的觀眾廳和演職員較多的后臺區(qū)域分隔開來。“建規(guī)”和“劇場規(guī)范”的建筑篇里都沒有要求將主舞臺與側(cè)臺、后舞臺分隔成不同的防火分區(qū)。因此，給排水專業(yè)也沒有依據(jù)需要在主舞臺與側(cè)臺、后舞臺之間設(shè)置防火分隔水幕。
“劇場規(guī)范”8.3.4.2條和“建規(guī)”8.5.2.1條中“…與舞臺相連的側(cè)臺、后臺的門窗洞口應(yīng)設(shè)防火分隔水幕。”這句話存在歧義。首先，從舞臺通往其他區(qū)域的門窗洞口應(yīng)優(yōu)先設(shè)置防火門；只有無法設(shè)置防火門，才需要設(shè)置分隔水幕。其次，對于大型劇場，（主）舞臺與側(cè)臺、后舞臺相連處的尺寸一般有20m×10m左右，不能視為“門窗洞口”。該規(guī)范條文的用詞和表達(dá)的意思不夠準(zhǔn)確，建議修改。劇場舞臺是一個較復(fù)雜的空間，專業(yè)名詞較多，如舞臺、側(cè)臺、后舞臺、后臺、臺倉、升降舞臺、馬道、葡萄架等，編制規(guī)范條文說明時，宜附上示意圖，以便于理解。尤其對于防火分區(qū)和各類滅火系統(tǒng)的設(shè)置宜配置圖文說明。
2.2雨淋系統(tǒng)
導(dǎo)致舞臺消防用水量偏高的另外一個原因是舞臺雨淋系統(tǒng)設(shè)計不合理。
據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，國內(nèi)近年來新建的大型劇場舞臺雨淋系統(tǒng)用水量最大與最小相差19倍。
根據(jù)“噴規(guī)”，舞臺葡萄架下部為火災(zāi)嚴(yán)重危險等級Ⅱ級，噴水強度為16L/（min·m2），作用面積為260m2。雨淋系統(tǒng)的設(shè)計流量應(yīng)按雨淋閥控制的噴頭流量之和計算。若一個雨淋閥控制的區(qū)域剛好為260m2，則雨淋系統(tǒng)設(shè)計流量75～90L/s。當(dāng)然規(guī)范要求的作用面積和噴水強度是通過大量試驗和經(jīng)驗的總結(jié)，采用這樣的數(shù)據(jù)設(shè)計的雨淋系統(tǒng)能有效控制和撲滅舞臺火災(zāi)。實際設(shè)計時一般根據(jù)舞臺的平面尺寸采用1個或2個雨淋閥保護(hù)超過260m2的舞臺面積，在作用面積和噴水強度上預(yù)留一定的安全系數(shù)。若安全系數(shù)取得太大，則必然導(dǎo)致設(shè)計流量和用水量偏大，消防水池和消防泵都會相應(yīng)增大，造成浪費。筆者以為，在舞臺消防設(shè)計時應(yīng)合理確定劃分雨淋系統(tǒng)的作用面積和進(jìn)行管網(wǎng)布置，使雨淋系統(tǒng)能有效撲滅火災(zāi)及隔離舞臺和觀眾廳。
雨淋系統(tǒng)管網(wǎng)布置及分區(qū)可參照文獻(xiàn)中的方式，將舞臺劃分成3~5個作用面積，管網(wǎng)按平行于舞臺口邊線布置。相鄰兩個作用面積有一部分重疊，以便火災(zāi)發(fā)生在交界區(qū)域時，啟動任何一個雨淋閥控制的區(qū)域均能覆蓋著火點。建議雨淋控制系統(tǒng)在自動或手動操作時，優(yōu)先啟動控制靠近觀眾廳作用面積的雨淋閥，以達(dá)到滅火和隔離火勢的作用，阻止火勢向觀眾廳蔓延。在劃分雨淋系統(tǒng)作用面積時，按稍大于260m2為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。這樣只要合理設(shè)置噴頭間距和系統(tǒng)壓力，雨淋系統(tǒng)的設(shè)計流量就可以控制在合理的范圍內(nèi)。以常用的舞臺尺寸30m×26m、舞臺面積780m2為例，作雨淋系統(tǒng)管網(wǎng)布置，見圖2。圖2a是把舞臺分為4個區(qū)域，一個雨淋閥保護(hù)區(qū)域（Ⅰ~Ⅳ區(qū)）對應(yīng)一個火災(zāi)探測區(qū)域（A~D區(qū)），相鄰兩個保護(hù)區(qū)有2排噴頭重疊保護(hù)，作用面積為311m2，相當(dāng)于規(guī)范規(guī)定作用面積的1.20倍。圖2b是把舞臺分為5個區(qū)域，每個區(qū)由一個雨淋閥保護(hù)，作用面積為260m2。圖2b的布置方法使雨淋系統(tǒng)的作用面積剛好滿足規(guī)范的規(guī)定值，雨淋系統(tǒng)的設(shè)計流量較小，缺點是會增加一個雨淋閥。
2.3側(cè)臺和后舞臺的消防滅火方式
側(cè)臺是設(shè)在主臺的兩側(cè)，為遷換布景、演員候場、臨時存放道具景片及車臺的輔助區(qū)域。后舞臺設(shè)在主臺的后面，可增加表演區(qū)縱深方向的舞臺。從概念上講，側(cè)臺不是舞臺，不需要設(shè)置復(fù)雜的燈光和舞臺設(shè)備，側(cè)臺頂部也不需要設(shè)置葡萄架。因此側(cè)臺的火災(zāi)危險等級達(dá)不到嚴(yán)重危險級，在設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)時，設(shè)計參數(shù)取值最多按中危險等級Ⅱ級設(shè)計。從滿足使用功能要求側(cè)臺凈高可不小于7m，故側(cè)臺可以采用閉式自動噴水滅火系統(tǒng)。但有時為了外觀上一致，建筑上把側(cè)臺和主舞臺設(shè)計成一樣高，凈高超過12m，這時側(cè)臺宜采用大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)。
特大型劇場一般都設(shè)置后舞臺，作為表演區(qū)的延伸。后舞臺的高度一般為8～12m，并設(shè)置部分吊桿、燈光設(shè)備和工作天橋。當(dāng)后舞臺頂部設(shè)置葡萄架時，也應(yīng)按嚴(yán)重危險等級設(shè)置雨淋滅火系統(tǒng)。
2.4舞臺采用大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)時存在的問題
近年來應(yīng)用于大空間場所的智能型噴水滅火系統(tǒng)和產(chǎn)品得到長足的發(fā)展。雖然相關(guān)的設(shè)計依據(jù)尚未有國家設(shè)計規(guī)范，但《大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》(CECS263:2009)以及某些省市的相關(guān)規(guī)范早已出臺。大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)也在某些省份允許應(yīng)用于嚴(yán)重危險等級的劇場舞臺區(qū)域。但在實際工程應(yīng)用中存在一些問題，如火災(zāi)探測、系統(tǒng)的自動和手動控制轉(zhuǎn)換問題。
必須指出，劇場在有演出時舞臺著火的可能性更大，這時劇場內(nèi)有大量的觀眾和演職員人員，火災(zāi)的危險性也就更大。而當(dāng)有演出時，為防止誤操作，智能型滅火系統(tǒng)要求轉(zhuǎn)換成手動模式，這與快速探測火災(zāi)、快速啟動滅火系統(tǒng)的初衷是有矛盾的。當(dāng)舞臺設(shè)置大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)時，規(guī)范要求采用配置大空間智能型噴水滅火裝置的系統(tǒng)，最大開啟的滅火裝置數(shù)量為16個；要求手動準(zhǔn)確啟動相應(yīng)著火區(qū)域上方的16個大空間智能型噴水滅火裝置是有難度的。而相對于常規(guī)的雨淋系統(tǒng)，主舞臺一般設(shè)置3～4組雨淋閥，發(fā)生火災(zāi)時啟動1～2組雨淋閥，手動控制比較容易實現(xiàn)。雨淋系統(tǒng)雨淋閥后為開式，一打開雨淋閥，啟動消防泵，相應(yīng)的區(qū)域就能噴水滅火，可靠性較高。
那么，當(dāng)舞臺發(fā)生火災(zāi)時，一經(jīng)確認(rèn)，大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)是否應(yīng)馬上轉(zhuǎn)換成自動控制模式，由控制系統(tǒng)自動開啟相應(yīng)的滅火裝置呢？如何在演出時，快速、準(zhǔn)確啟動大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)建議作進(jìn)一步研究。
大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)也存在可靠性和耐久性方面的問題。所有的電子設(shè)備是有一定使用年限的。當(dāng)舞臺上空設(shè)置大空間滅火裝置的數(shù)量較多，每個裝置需要配套一個電磁閥，依靠相應(yīng)的電路來控制開啟，并依靠火災(zāi)探測器來探測火災(zāi)和判別著火點時，大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)能否起作用很大程度上依賴于電子產(chǎn)品和操作系統(tǒng)的可靠性。而這在平時是無法對每一個滅火裝置進(jìn)行實際開啟噴水測試的。當(dāng)系統(tǒng)安裝若干年后，能否正常運行，如何進(jìn)行測試與評估，需要實踐的檢驗。
3 結(jié)語
在主舞臺與側(cè)臺、后舞臺之間設(shè)置防火分隔水幕系統(tǒng)是導(dǎo)致劇場舞臺消防用水量偏大的主要原因；設(shè)置這種分隔水幕的依據(jù)是不充分的，也是不合理的，建議對《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》有關(guān)條文進(jìn)行修訂。舞臺雨淋系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)是舞臺上空是否設(shè)置了葡萄架，系統(tǒng)作用面積及噴水強度應(yīng)在規(guī)范的基礎(chǔ)上合理取值，合理劃分舞臺區(qū)域的雨淋系統(tǒng)作用面積，使每個分區(qū)稍大于規(guī)范規(guī)定的260m2即可。大空間智能型噴水滅火系統(tǒng)應(yīng)用于舞臺消防時，應(yīng)對系統(tǒng)的控制模式、檢測方式作進(jìn)一步的研究。
參考文獻(xiàn)略。
本文發(fā)表于《給水排水》雜志2014年11期。
