在矛盾中求解

上海光源(上海同步辐射装置，英文缩写为SSRF)工程是由中国科学院与上海市人民政府共同向国家申请建造的国家重大科学工程，现建于上海浦东张江高科技园的西南角，总用地面积约200000m2。一期已建成约53393m2，其中包括主体建筑(约39000m2，建筑高度约17m)、综合实验楼、综合办公楼、用户招待所，以及相关工艺设备所需的动力设备用房等。

同步辐射是由真空中以接近光速运动的电子在其运动改变方向时所产生的电磁辐射。同步辐射光源具有一系列其它人工光源无可比拟的优异特性，是继电光源、×光源和激光光源之后又一种崭新的人工光源。上海光源是世界上运行或在建的性能指标最先进的第三代中能同步辐射光源之一，在科学界和工业界有着广泛的应用价值，是众多学科前沿研究和高新技术开发应用的一种最先进又不可替代的综合实验平台，也将是新世纪国家综合科技实力的象征之一。

上海光源工程的主体建筑占地35500m2，是一个内径约58m，外径约106m的环形建筑。主体建筑的平面设计必须解决好工艺装置的安装、维护所要求的工艺流线，从平面功能来说，主体建筑主要由100MeV电子直线加速器隧道、3.5Gev增强器隧道、3.5Gev电子储存环隧道以及实验大厅和外围实验辅助用房(外围实验辅助用房共设有两层)、辅助设备用房组成。电子束的运行轨迹是从直线加速器隧道内出发，在椭圆形的增强器隧道中积聚能量，最终在环形的储存环隧道内运行，所产生的同步辐射光通过锯齿墙送达实验大厅中的各个实验棚屋。由于储存环隧道为周长432m，近似直径137m的圆形封闭环，其将主体建筑自然划分为位于环内的中心区建筑(包括电子直线加速器隧道、增强器隧道、辅助设备用房等)和位于储存环隧道外围的同步辐射光实验应用区域(包括实验大厅、实验辅助用房等)。在环形大屋面覆盖下的主要是储存环隧道、实验大厅，以及外围辅助用房，其中前两项均有较高的基础及温度稳定性控制要求。由于环中心区主要是供工作人员活动的室外区域，工作人员对疏散路线比较熟悉，且人员数量较少，因此不设置供消防车辆穿越的地下车道，仅设置两处供人员疏散用的地下人行通道。这样地下通道的截面可以做到最小，对地基整体性的破坏也相对较少。两处地下通道的一端均设在环中心区，另一端与外围实验辅助用房的疏散楼梯间直接连通，使得环中心区域的人员可以通过外围楼梯间到达室外，同时，考虑到让消防车辆能尽可能接近主体建筑，在环形建筑的外围设置了4m宽的环通消防车道，并沿外围实验辅助用房的外边设置了8个均匀分布的安全疏散口，使得相邻两个疏散口的间距控制在80m以内，满足现行消防规范的要求。

主体建筑环形屋面下所包含的建筑面积约3万m2，其中实验大厅区域的面积将近1.5万m2，包含了内技术走廊区域、储存环隧道，以及供搭建实验棚屋用的大厅区域。大厅区域与外围用房区直接连通，主要是考虑满足设备管线的连接敷设和今后少数束线延长建站的需要。根据工艺要求，主体建筑实验大厅内必须设置两台环向运行的行车，每台行车的运行范围均为360°全覆盖，用以满足储存环隧道内设备安装维护等使用要求。由此就形成了一个约3万m2的无法作防火分区划分的室内空间。因为如果在这样一个环形空间内作径向的防火分区划分，必将阻断全覆盖的环向行车的运行，使得工艺装置无法正常使用；如果采用环向的防火分区方式，那么在确保实验大厅使用的前提下，唯一可能划分的部位就是实验大厅与外围建筑相交接处，然而这样的划分方案，不仅会使外技术走廊与实验大厅之间的大量设备关系连接困难，也会让所有通向室外的疏散口全部划入外围用房区域，使得实验大厅区成为一个封闭的围合空间；而且仅实验大厅区域的面积也已经远远超过了规范限定的面积控制值。这是一个两难的矛盾局面，划分防火分区将无法满足工艺上的使用要求，不划分防火分区则显然与我国现行的防火规范相抵触。

在与消防主管部门人员多次探讨后，我们最终确定采用“消防性能化设计”这一方式进行主体建筑的消防疏散等设计。因为防火规范作为国家统一的标准，强调的是通用性，是针对常规项目采用的处方式设计方案，所以对一些特殊的建筑，就会有其不可避免的局限性。上海光源工程主体建筑由于受到特殊工艺要求的限制，无法象常规建筑项目那样采用“处方式”的规范方案。现在，我们将从建筑设计师的角度，结合主体建筑消防性能化设计的过程，回顾在性能化设计中的几个关键环节。

找出矛盾点首先是要找出设计中无法与规范要求相符合的内容及其原因。这一点在前文中已经作了分析与解释，对光源工程的主体建筑而言，其实验大厅室内空间的任何一种防火分区方案都将对工艺装置的使用、维护，设备管线的安装敷设产生极大的影响，并将最终造成建筑功能的无法正常使用。

解读矛盾点其次是要与消防主管部门共同定义出与规范相对应的性能要求，也就是解读条文背后的意义，确定所要达到的安全目标。在消防性能化设计中，安全目标是我们必须关注的内容，只有在安全目标确定后，才能选择相对应的各种防火措施，并将其有机地结合起来，构成建筑物的总体防火设计方案。可以这样理解，规范要求将大空间划分成若干个面积适宜的防火分区，其主要目的不外乎两个，一是做到合理的防火分隔，限制火灾的范围；二是确保人员在安全时效内完成安全疏散。上海光源作为一台大科学装置，在其建成后，将对全国乃至全世界的各学科研究人员开放。因此，主体建筑实验大厅及外围辅助用房的使用者大多会是一些外来的科研工作者，如何确保外来人员在如此大空间内的安全疏散，也是主体建筑疏散设计必须解决的问题。通过多次反复的论证、讨论，以及与业主方的多次沟通，我们将主体建筑疏散设计的安全目标确定为：保证人员疏散安全，较少财产损失，减少对实验的影响。同时，按大空间的疏散时间要求，实验大厅区域的疏散时间要小于15分钟。

确定解决方案安全目标确定后，就要与专门的消防性能化设计方一起，根据业主的实际情况，充分考虑建筑的工艺要求、资金、造价等方面的因素，共同确定解决的设计方案。经过深入细致的分析计算，以及对类似方案的比较分析，我们对主体建筑各部位的疏散方案作了全面系统的梳理：近3万平方米的室内区域以封闭的储存环隧道为界，可以分成两个部分，一是位于隧道圆心侧的内技术走廊，考虑到内技术走廊也是工作人员活动区域，其功能特点及使用对象均与环中心区类似，因此分设4个通向环中心区的出口，将人员就近疏散至环中心区，再经地下通道到达外围室外；二是位于储存环隧道外侧的实验大厅区、外围一层实验辅助用房区，这两个区域内的使用人员以外来实验人员为主，考虑通过外围的8个出入口直接疏散至室外，为避免人员在环形大空间内因迷失方向而错过最近的疏散口，在大厅区域内的所有外侧立柱上标识出明显的疏散口编号，以利于人员在最短时间内疏散。

外围二层的实验用房区则通过与8个出入口相对应的楼梯间，实现最短时间和距离的疏散。为了使表达更加直观，我们根据不同区域及使用者的不同，整理罗列了主体建筑的疏散路径情况。

确定实施方案最后，由专门的消防性能化评估方根据拟定的解决方案，运用专门的软件加以模拟分析，计算确定方案的可靠性，并对各相关设计内容提供明确的指导性意见，最终形成消防性能化设计评估报告，报主管部门评审。获得评审通过的方案方可正式实施，并在施工图设计中予以落实。光源工程主体建筑的消防性能化设计方案经过专门的场景模拟等论证手段，在建筑、暖通、给排水、电气等各专业消防措施的保障下，主体建筑内所采用的疏散途径基本符合安全目标的要求，能够使室内人员在安全疏散的间内完成从各区域到达外围室外的安全疏散。因此该方案顺利通过评审，成为最终的实施方案。

目前上海光源工程的建设已经全部完成，工艺装置的调试也已经取得了相当好的成绩，2007年底，光源工程主体建筑顺利通过了消防部门的验收。至此，可以说主体建筑的特殊消防设计既为使用者提供了安全保证，又极大程度满足了工艺要求，实现了双赢的局面。相信在今后的一段时间里，上海光源工程主体建筑作为大空间科研建筑疏散设计的成功实例，对其他特殊建筑项目的消防设计将起到一定的启示与参考作用。