专家探访奥运场馆 看体育场馆如何构筑防火屏障

随着2008年奥运脚步的临近，各种设计新颖的奥运体育场馆拔地而起，国家体育场（鸟巢）、国家游泳中心（水立方）、国家体育馆等超大空间建筑成为北京的新地标。

　　人们在感叹这些建筑气势恢宏的同时，不免心生好奇———特大型场馆是如何做到防火安全和人员及时疏散的？今天，让专家带我们探访一下大型奥运体育场馆是如何构筑防火屏障的。

　　结构———“真金不怕火炼”

　　沿着北京中京中轴线往北，集中了众多奥运场馆的北京奥林匹克公园已露出“庐山真面目”。巨大的银色钢结构织成的“鸟巢”独树一帜，这里是2008年奥运会主体育场，近10万观众将现场见证盛大壮观的奥运会开幕式。

　　钢材耐火性不高，一般承重钢结构都加以防火保护。但像鸟巢这样的建筑，如果采用传统的结构防火保护措施无疑会严重影响其建筑效果，而且花费不菲。中国建筑科学研究院建筑防火研究所通过引入新的设计理念，科学地分析了火灾可能对该钢结构框架造成的影响，他们得出结论：在控制可燃物的条件下，鸟巢钢结构外罩不需要采用防火保护。

　　“按照现行规范体系，钢结构防火要采用防火板和防火涂料的办法，才能达到一定的耐火强度。如果在钢结构外面钉板，加大了材料的厚度，鸟巢不再轻盈；喷涂防火涂料会使钢结构变得粗糙难看，破坏了鸟巢的建筑外观效果。”防火所所长李引擎说，在现行条文式规范框架下，个性化设计与建筑防火似乎成了“鱼和熊掌”。

　　他说，由于传统的防火设计规范适用于所有类型的建筑，所以有些要求难免粗放和笼统，故无法充分考虑到各个建筑的具体功能和使用情况。因此，严格按照规范设计，有时会使得建筑物原有的设计功能无法实现，或是造成建筑物的安全等级过高，造成不必要的浪费，尤其对于超大体量的创意型建筑，传统规范的适应力较差。

　　伴随着建筑设计日益多元化、个性化，国际上正在兴起一种新的性能化的防火设计方法，即通过量身定制、功能匹配的系统综合分析，形成更有针对性、更经济合理的消防设计方案。在“十五”国家科技攻关计划支持下，我国也开展了建筑性能化防火设计应用技术研究。该课题成果已开始在一些国家重大工程项目中成功应用，2008年奥运会70%的场馆与配套设施采用了性能化防火设计，并已经付诸实施。

　　应用性能化防火设计，鸟巢的结构防火问题可科学、合理、经济地得到解决。

　　在建筑火灾中，需要确保结构在常规荷载和火场高温综合作用下不塌垮和失效，这是结构防火安全的基本原则。李引擎介绍说，根据各种计算模拟，火灾中鸟巢钢结构外罩受到的温度均在200℃以内，而此时钢材的强度和弹性模量相对变化不大，因此，受温小于200℃的钢材处于安全限值之内。

　　鸟巢是个半开敞的露天场馆，高达67米。防火所从比赛场地、看台等方面对火灾情景做了多种设计、分析和计算。例如，假设庆祝花车进入体育场表演引发的比赛场地火灾情景，经测算距离地面以上42米的平均温度只有45℃，对钢结构不会有影响。

　　鸟巢是在观众席的外围，利用大量相互支撑的网络状钢构架“编织”而成的。鸟巢钢框架悬臂的转角处犹如人体胳膊的肘部，受力最大，较为脆弱。如果看台区域发生火灾，接近高层看台的力臂能否承受火灾荷载？计算结果显示，悬臂在火灾发生下的最大应力比为0.7，低于钢架的弹性承载力，也不会影响结构的整体安全。

　　“经过科学的计算和分析，只要将火控制在一定区域，国家体育场的钢框架外罩的结构是安全的，因此无需采用额外的防火保护。”对此李引擎十分自豪，他说这一项就有可能为国家节省上千万元。

　　疏散———8分钟原则

　　进入“鸟巢”内部，高大宏伟的建筑令人叹为观止。国家体育场将容纳91000名观众，一旦发生火情，观众安全疏散需要多长时间呢？

　　李引擎向记者演示了鸟巢看台人员安全疏散计算模型，结果是7.5分钟时最后一名观众撤离到安全区域。他说，我国传统的建筑防火规范没有特定的疏散时间限制，只是对看台出口的宽度有指标要求。2008年奥运场馆的疏散设计参照国际惯例，经综合分析最后确定为8分钟原则。

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