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。它不但會使建筑物遭受嚴(yán)重?fù)p害，而且還會對其內(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)，不僅會造成人員傷亡以及財(cái)產(chǎn)受損，還會導(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。隨著新時代社會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，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，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，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)危險性類別進(jìn)行綜合考慮。其中，藏品的火災(zāi)危險性應(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)作用自動噴水、高壓細(xì)水霧等自動滅火系統(tǒng)時，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，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)通常人員流動量較大，為確保火災(zāi)發(fā)生時人員可以有效疏散，每個防火分區(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)每個藏品庫房的建筑面積應(yīng)根據(jù)藏品的火災(zāi)危險性類別確定。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，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)生時人員和藏品可以及時、安全疏散。

博物館建筑內(nèi)每個防火分區(qū)的安全出口數(shù)量應(yīng)不少于2個。藏品庫區(qū)作為博物館藏品保管的重要區(qū)域，其人員流動量小，建筑構(gòu)件的耐火性能較高，又設(shè)有自動滅火系統(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，其每個防火分區(qū)應(yīng)布置至少2個可以通向疏散樓梯、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個出口;每個藏品庫房應(yīng)設(shè)置至少2個安全出口，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)時排煙會存在一定困難，為確保安全疏散，應(yīng)設(shè)置不少于2個安全出口，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)生時不具備有效的防煙、封閉功能，將會導(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，如果不能及時排除，煙氣將會在建筑內(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)時煙氣不但會迅速彌漫到整個中庭，還會由中庭擴(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量小，其自動滅火系統(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)?、氬氣、二氧化碳組合而成的混合氣體。當(dāng)混合氣體釋放后，會將防護(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，同時空氣中的二氧化碳含量會有所升高，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，人員流動量大，自動滅火系統(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，其自動滅火系統(tǒng)可采用氣體滅火系統(tǒng)或預(yù)作用自動噴水滅火系統(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)自動報(bào)警系統(tǒng)，并與自動滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、防火門、防火卷簾等設(shè)施聯(lián)動。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，對于新時代博物館建設(shè)具有極其重要的意義。