新建博物館建筑防火設(shè)計(jì)研究

任巍

摘 要：博物館建筑防火設(shè)計(jì)是一項(xiàng)全面而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。隨著我國新一輪博物館建設(shè)浪潮的來臨，許多新建博物館都具有建筑規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且內(nèi)部使用功能多樣化、復(fù)合化的特點(diǎn)。而這些因素?zé)o疑會(huì)對博物館建筑防火設(shè)計(jì)提出了更高的要求。文章通過博物館建筑內(nèi)部功能布局的合理性、確定建筑耐火等級及構(gòu)件的耐火極限、防火分區(qū)設(shè)計(jì)、安全出口等疏散設(shè)施的布置、防排煙措施等方面，并結(jié)合消防系統(tǒng)的合理設(shè)置，對博物館建筑防火設(shè)計(jì)進(jìn)行分析、論述，以期為新時(shí)代博物館建設(shè)提供有益的建議。

關(guān)鍵詞：博物館建筑;防火設(shè)計(jì);防火分區(qū);自動(dòng)滅火系統(tǒng)

0 引言

火災(zāi)是一種發(fā)生最為頻繁且破壞性極強(qiáng)的災(zāi)害之一。它不但會(huì)使建筑物遭受嚴(yán)重?fù)p害，而且還會(huì)對其內(nèi)的人員和財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。博物館建筑作為保存藏品的重要場所，一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅會(huì)造成人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)受損，還會(huì)導(dǎo)致建筑內(nèi)的藏品大量燒毀，造成難以估量的損失。2018年9月2日，巴西國家博物館發(fā)生火災(zāi)，使無數(shù)珍貴藏品毀于一旦，給人類文明造成了無法挽回的重大損失。因此，防火對于博物館建筑、人員、藏品的安全而言具有極其重要的意義。隨著新時(shí)代社會(huì)公眾對文化需求的日益增長，我國也掀起了博物館建設(shè)的新一輪熱潮。很多新建博物館都具有建筑規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用功能多樣化等特點(diǎn)，而這些因素?zé)o疑對博物館建筑的防火設(shè)計(jì)提出了更高的要求。如何通過科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)手段，來提升建筑整體防火性能，有效降低火災(zāi)的危害，同時(shí)又要滿足博物館實(shí)際使用功能，則是新建博物館建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，具有重要的研究價(jià)值。

1 博物館建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

博物館建筑不同于一般公共建筑，對于火災(zāi)的預(yù)防應(yīng)更為全面、系統(tǒng)，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮建筑內(nèi)部功能布局的合理性、建筑耐火等級及構(gòu)件的耐火極限、防火分區(qū)設(shè)計(jì)、安全出口等疏散設(shè)施的布置、防排煙措施等方面，并結(jié)合消防系統(tǒng)的合理設(shè)置，來有效提升博物館建筑整體防火性能。

1.1 合理布局建筑內(nèi)部功能

近些年，隨著博物館職能的不斷延展，許多新建博物館建筑內(nèi)部功能更加趨于多樣化、復(fù)合化，使建筑防火設(shè)計(jì)的難度也隨之加大。因此，應(yīng)在博物館建筑內(nèi)部功能布局中重點(diǎn)關(guān)注防火問題，通過科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)手段優(yōu)化布局，最大限度降低火災(zāi)的危害。例如，為兒童專設(shè)的活動(dòng)室、展廳等功能用房不應(yīng)設(shè)置于建筑地下層或半地下層，要盡量布置于首層、二層或三層，并設(shè)置獨(dú)立的安全出口，且與其他功能區(qū)域相對獨(dú)立布置，當(dāng)兒童用房布置于高層博物館建筑內(nèi)時(shí)，也應(yīng)設(shè)置專供兒童疏散使用的安全出口和疏散樓梯，以便一旦發(fā)生火災(zāi)，避免兒童與其他區(qū)域人員混雜，確保其迅速疏散。博物館建筑內(nèi)的報(bào)告廳、多功能廳在使用時(shí)人員較為密集，應(yīng)設(shè)置在建筑首層、二層或三層，如果設(shè)置于建筑頂層則不利于火災(zāi)時(shí)人員疏散和救援。建筑內(nèi)的餐廳、茶室等餐飲區(qū)域要遠(yuǎn)離展廳、藏品庫區(qū)等藏品保存場所布置，食品可采用電加熱的方式，以降低火災(zāi)隱患，如果由于烹飪的需要使用明火設(shè)施時(shí)，則必須靠建筑外墻設(shè)置，并與其他功能區(qū)域之間采取有效的防火分隔。展品展具制作加工用房由于經(jīng)常會(huì)使用油漆涂料等易燃物以及電焊等明火設(shè)施，存在火災(zāi)隱患，宜靠建筑外墻設(shè)置，并采取相應(yīng)的防火措施。有些博物館由于工藝特殊需要，使用高濃度酒精保存動(dòng)物、植物標(biāo)本，這類藏品庫房存在較大的火災(zāi)隱患，不能布置于高層、地下、半地下建筑內(nèi)。當(dāng)布置于單層或多層建筑內(nèi)時(shí)，不但要設(shè)置于鄰近建筑外墻的位置，還應(yīng)采取有效措施，防止酒精等液體流散。消防控制室作為建筑內(nèi)消防設(shè)施系統(tǒng)的控制中心，應(yīng)具備良好的防火性能，以便為消防設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要保障，其位置宜布置在博物館建筑首層且靠外墻部位，并設(shè)有可直通室外的安全出口。

1.2 確定建筑耐火等級及構(gòu)件的耐火極限

博物館建筑屬于重要公共建筑，其耐火等級應(yīng)不低于二級，建筑規(guī)模超過10000平方米的博物館耐火等級應(yīng)為一級。地下、半地下以及高層博物館建筑，發(fā)生火災(zāi)時(shí)疏散、撲救均存在一定難度，為了有效降低人員傷亡和藏品受損，其耐火等級應(yīng)為一級。博物館建筑構(gòu)件也要具有較高的耐火性能，尤其是藏品庫區(qū)、展廳、藏品技術(shù)區(qū)等藏品保存場所應(yīng)具有比其他功能區(qū)域更高的防火安全性能，這些區(qū)域的建筑構(gòu)件耐火極限應(yīng)參照《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 66-2015）的規(guī)定執(zhí)行（表1）①，以提升建筑整體的防火性能。

1.3 防火分區(qū)設(shè)計(jì)

防火分區(qū)設(shè)計(jì)是博物館建筑整體防火設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。特別是新建的大型博物館建筑內(nèi)部功能較多，如果在建筑設(shè)計(jì)中沒有對內(nèi)部防火分區(qū)進(jìn)行科學(xué)、合理劃分，一旦發(fā)生火災(zāi)，很難將火勢控制在一定范圍內(nèi)，對滅火救援極為不利。各防火分區(qū)之間應(yīng)設(shè)置防火隔墻、防火門、防火卷簾等設(shè)施進(jìn)行防火分隔。博物館建筑內(nèi)各功能區(qū)域之間也要采取必要的防火分隔，有效防止火勢在建筑內(nèi)擴(kuò)大蔓延。

展陳區(qū)和藏品庫區(qū)是博物館建筑內(nèi)藏品保存的重要區(qū)域，其防火分區(qū)設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合建筑實(shí)際性質(zhì)及藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別進(jìn)行綜合考慮。其中，藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性應(yīng)根據(jù)藏品的性質(zhì)和藏品中可燃物數(shù)量等因素劃分。①《博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 66-2015）中列舉了藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類（表2）①，分別按照可燃、難燃、不燃三種界定標(biāo)準(zhǔn)將藏品火災(zāi)危險(xiǎn)性劃分為丙類、丁類、戊類。

展陳區(qū)的防火分區(qū)建筑面積可根據(jù)博物館建筑實(shí)際性質(zhì)合理劃分，以便有效控制火勢蔓延。其中，單層或多層博物館建筑不應(yīng)超過2500平方米;高層博物館建筑不應(yīng)超過1500平方米;地下或半地下博物館建筑不應(yīng)超過500平方米。如果展陳區(qū)的防火分區(qū)內(nèi)全部采用預(yù)作用自動(dòng)噴水、高壓細(xì)水霧等自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，可將防火分區(qū)面積擴(kuò)大一倍。為確保建筑內(nèi)一旦發(fā)生火災(zāi)，人員、藏品可以安全疏散，同時(shí)能夠?qū)⒒饎菘刂圃谝欢ǚ秶鷥?nèi)，有效防止其蔓延，展陳區(qū)防火分區(qū)內(nèi)每個(gè)展廳、陳列室的建筑面積不宜超過1000平方米。但有的博物館由于展陳的實(shí)際要求需要展示一些特大型藏品，展廳建筑面積可根據(jù)建筑實(shí)際性質(zhì)及展廳內(nèi)藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別適當(dāng)擴(kuò)大。例如，當(dāng)展廳所在的防火分區(qū)位于單層建筑內(nèi)或多層建筑的首層，而且展廳內(nèi)藏品為難燃物或不燃物時(shí)，展廳的建筑面積可適當(dāng)增加，但也不宜超過2000平方米。此外，展陳區(qū)通常人員流動(dòng)量較大，為確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)人員可以有效疏散，每個(gè)防火分區(qū)的疏散人數(shù)應(yīng)根據(jù)區(qū)域中所有展廳內(nèi)人員高峰限值的總和計(jì)算。

藏品庫區(qū)的防火分區(qū)建筑面積可根據(jù)博物館建筑實(shí)際性質(zhì)及藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別合理劃分?！恫┪镳^建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 66-2015）中規(guī)定了藏品庫區(qū)每個(gè)防火分區(qū)的最大允許建筑面積，可作為防火分區(qū)設(shè)計(jì)的依據(jù)（表3）①。防火分區(qū)內(nèi)每個(gè)藏品庫房的建筑面積應(yīng)根據(jù)藏品的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別確定。其中，丙類藏品屬于可燃物，其庫房建筑面積應(yīng)不超過500平方米，對于保存丙類液體藏品庫房的建筑面積應(yīng)控制在300平方米之內(nèi);丁類藏品屬于難燃物，戊類藏品屬于不燃物，這兩類藏品庫房的建筑面積則應(yīng)分別不超過1000平方米、2000平方米。

博物館建筑內(nèi)貫通上下樓層的自動(dòng)扶梯等開口部位以及一些采用中庭式布局的博物館，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，極易造成火勢縱向迅速蔓延，不利于人員疏散和滅火救援。因此，應(yīng)采取相應(yīng)的防火分隔，阻止火勢通過開口部位或上下樓層的連通空間縱向蔓延，以有效提升建筑的防火安全性能。

1.4 合理設(shè)置安全出口等疏散設(shè)施

博物館建筑應(yīng)結(jié)合自身的規(guī)模和性質(zhì)、各區(qū)域的實(shí)際使用功能、防火分區(qū)劃分等因素合理設(shè)置安全出口、疏散樓梯、疏散通道等疏散設(shè)施，以確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)人員和藏品可以及時(shí)、安全疏散。

博物館建筑內(nèi)每個(gè)防火分區(qū)的安全出口數(shù)量應(yīng)不少于2個(gè)。藏品庫區(qū)作為博物館藏品保管的重要區(qū)域，其人員流動(dòng)量小，建筑構(gòu)件的耐火性能較高，又設(shè)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)，其出入口的設(shè)置應(yīng)根據(jù)藏品庫區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，要利于安全防范，保證藏品庫區(qū)整體安全性能。因此，藏品庫區(qū)的出入口數(shù)量應(yīng)合理設(shè)置，其每個(gè)防火分區(qū)應(yīng)布置至少2個(gè)可以通向疏散樓梯、通道或室外的出口，但對于建筑面積在100平方米以內(nèi)的防火分區(qū)可設(shè)置1個(gè)出口;每個(gè)藏品庫房應(yīng)設(shè)置至少2個(gè)安全出口，但對于占地面積在300平方米以內(nèi)的藏品庫房可設(shè)置1個(gè)安全出口;如果藏品庫房位于建筑地下層或半地下層，火災(zāi)時(shí)排煙會(huì)存在一定困難，為確保安全疏散，應(yīng)設(shè)置不少于2個(gè)安全出口，但對于建筑面積在100平方米以內(nèi)的藏品庫房可設(shè)置1個(gè)安全出口。

高層博物館建筑內(nèi)的疏散樓梯如果在火災(zāi)發(fā)生時(shí)不具備有效的防煙、封閉功能，將會(huì)導(dǎo)致煙氣通過樓梯快速向上層蔓延，對人員疏散、救援極為不利。因此，高層博物館建筑內(nèi)的疏散樓梯應(yīng)采用設(shè)有防煙前室等設(shè)施的防煙樓梯間，以確保其具有良好的防煙、防火性能。博物館建筑內(nèi)的展廳、藏品庫區(qū)、藏品技術(shù)區(qū)的疏散樓梯也應(yīng)采用防煙樓梯間或封閉樓梯間，電梯應(yīng)設(shè)置前室或防煙前室。但由于安全防范的需要，藏品庫區(qū)的疏散樓梯和電梯不要設(shè)置于庫房區(qū)內(nèi)。此外，為便于消防人員在高層博物館建筑內(nèi)實(shí)施滅火救援，應(yīng)在建筑的每個(gè)防火分區(qū)內(nèi)設(shè)置至少1部消防電梯，電梯內(nèi)部也要采用不燃材料裝修，并設(shè)有消防對講裝置。消防電梯的電線、電纜、操縱面板要采取防水措施，消防電梯井底部應(yīng)設(shè)置排水集水池等排水設(shè)施，電梯前室也要采取擋水措施，避免消防滅火中產(chǎn)生的廢水影響電梯的正常運(yùn)行。

1.5 防排煙措施

建筑火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣含有大量有毒有害氣體，如果不能及時(shí)排除，煙氣將會(huì)在建筑內(nèi)快速蔓延，對人員安全疏散和火災(zāi)撲救極為不利。因此，博物館建筑內(nèi)的疏散樓梯間、疏散通道、電梯前室等部位應(yīng)根據(jù)實(shí)際排煙條件，合理設(shè)置防排煙設(shè)施，可采用開啟外窗等自然排風(fēng)的方式排除煙氣，也可設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，有效防止煙氣侵入。對于建筑內(nèi)人員經(jīng)常停留或可燃物較多的用房應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，以便使煙氣可以及時(shí)排出建筑物。此外，一些中庭式布局的博物館，發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣不但會(huì)迅速彌漫到整個(gè)中庭，還會(huì)由中庭擴(kuò)散至與其相連通的空間，所以中庭也應(yīng)采用機(jī)械排煙系統(tǒng)，確保有良好的排煙效果，以利于人員疏散、救援。

1.6 合理設(shè)置消防系統(tǒng)

新建大型博物館建筑內(nèi)部功能較多，且保存的藏品數(shù)量較大，如何根據(jù)建筑內(nèi)部布局、各類用房的使用功能、人員逗留情況以及受防護(hù)對象的實(shí)際特點(diǎn)等因素，科學(xué)、合理設(shè)置消防系統(tǒng)則是博物館建筑防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

藏品庫房由于人員流動(dòng)量小，其自動(dòng)滅火系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)主要根據(jù)各類庫房所保存藏品的材質(zhì)合理選用。尤其是紙質(zhì)類、紡織品類藏品以及珍貴藏品，一旦遇水會(huì)造成損壞，所以保存這些藏品的庫房應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)。氣體滅火系統(tǒng)的選型要確保滅火劑對藏品無損害、對人員無毒害。目前，效果較好的氣體滅火系統(tǒng)為IG-541（煙烙盡）。這種滅火系統(tǒng)具有滅火速度快、滅火劑輸送距離長，且不會(huì)對人體和環(huán)境造成影響等優(yōu)點(diǎn)。這種氣體滅火劑是由氮?dú)狻鍤?、二氧化碳組合而成的混合氣體。當(dāng)混合氣體釋放后，會(huì)將防護(hù)區(qū)空氣中的氧濃度降至不能維持燃燒的程度，使火勢因缺氧而熄滅，同時(shí)空氣中的二氧化碳含量會(huì)有所升高，加快了人的呼吸頻率，使現(xiàn)場人員依然可以在氧濃度下降的情況下正常呼吸。但I(xiàn)G-541滅火系統(tǒng)由于采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)存方式，導(dǎo)致鋼瓶間面積較大，在實(shí)際應(yīng)用中也要考慮這一不利因素。而對于保存其他藏品的庫房可采用預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，以便迅速有效撲滅初期火災(zāi)。展廳內(nèi)通常觀展人數(shù)較多，人員流動(dòng)量大，自動(dòng)滅火系統(tǒng)的選用應(yīng)根據(jù)人員逗留情況以及藏品的級別、材質(zhì)等因素綜合考慮。其中，珍貴紙質(zhì)類藏品的展廳應(yīng)設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，滅火劑的選用要確保對人體無毒害，使現(xiàn)場人員可以安全呼吸;其他展廳可采用預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或高壓細(xì)水霧滅火系統(tǒng)，但對于遇水產(chǎn)生影響的藏品要采取相應(yīng)的防水措施，避免水漬對藏品的危害。藏品技術(shù)區(qū)是博物館藏品修復(fù)、保護(hù)的重要區(qū)域，其自動(dòng)滅火系統(tǒng)可采用氣體滅火系統(tǒng)或預(yù)作用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，但氣體滅火劑的選用也要確保人員的呼吸安全。建筑內(nèi)的變配電室、消防控制室、計(jì)算機(jī)房、通訊機(jī)房等遇水會(huì)造成安全事故的用房以及圖書資料庫應(yīng)采用氣體滅火系統(tǒng)。此外，許多新建博物館建筑內(nèi)的綜合大廳具有空間大、凈空高度較高的特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)火勢會(huì)迅速蔓延。因此，對于這類高大空間的滅火系統(tǒng)可采用消防水炮系統(tǒng)，確保有效撲滅火災(zāi)，防止火勢蔓延。

為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、通報(bào)建筑內(nèi)初期火情，以便采取有效措施控制、撲滅火災(zāi)，博物館建筑內(nèi)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，并與自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、防火門、防火卷簾等設(shè)施聯(lián)動(dòng)。對于博物館建筑內(nèi)綜合大廳、中庭等高大空間以及藏品庫房可設(shè)置靈敏度較高的吸氣式感煙探測器，利用采樣管采集防護(hù)區(qū)內(nèi)空氣中的煙霧，經(jīng)過探測器分析，以實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期預(yù)警的目的。新建大型博物館建筑內(nèi)電氣線路較多，一旦由于電氣短路、漏電、接觸電阻過大等原因引發(fā)火災(zāi)，后果不堪設(shè)想。因此，應(yīng)設(shè)置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，以便對電氣火災(zāi)隱患起到先期預(yù)報(bào)警作用。

2 結(jié)語

隨著我國新一輪博物館建設(shè)浪潮的來臨，越來越多的新建博物館建筑都呈現(xiàn)出體量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且使用功能多樣化、復(fù)合化的特點(diǎn)。無論從博物館建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及內(nèi)部功能布局上，還是藏品的安全防范上，均對防火設(shè)計(jì)提出了更高的要求。而博物館建筑防火設(shè)計(jì)則是一項(xiàng)全面、系統(tǒng)的工程，它不但要根據(jù)博物館建筑規(guī)模、特點(diǎn)，確定耐火等級及構(gòu)件的耐火極限，還要結(jié)合內(nèi)部使用功能，科學(xué)設(shè)計(jì)防火分區(qū)及疏散設(shè)施，采取有效的防排煙措施，并按照建筑內(nèi)各功能區(qū)域的特點(diǎn)及藏品的材質(zhì)、類別合理設(shè)置消防系統(tǒng)，來有效提升建筑整體防火性能，最大限度降低火災(zāi)的危害，以確保建筑、人員、藏品的安全，對于新時(shí)代博物館建設(shè)具有極其重要的意義。