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1、上海世博會篷房建筑的防火設(shè)計原則之初探趙華亮上海市消防局 工程師摘 要：上海世博會是一次歷時較長、全球性的重大活動，除建造的展館和配套用房外，在園區(qū)運營中還會使用大量的臨時搭建“篷房”。篷房對搭建場地要求低、結(jié)構(gòu)輕巧、便于拆裝等特點切合了需求，但篷房臨時性、簡易性、材料和結(jié)構(gòu)耐火性能差的特征，在消防技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)尚無有針對性的條文可以參照，增加了火災(zāi)風(fēng)險，可謂是利弊參半。本文以最為復(fù)雜和典型的馬戲帳篷等觀演篷房為例進(jìn)行防火設(shè)計原則的分析、探討，希望本文的觀點能對篷房的防火設(shè)計起到拋磚引玉的作用，并為世博會安全使用篷房提供消防技術(shù)支撐和保障。關(guān)鍵詞：上海世博會，篷房，防火設(shè)計2010年上海世博會浦2、東園區(qū)的游樂場內(nèi)將擬建一座可容納2500人的“主題演繹秀”場,這是一個鋼結(jié)構(gòu)和膜布圍合成的建筑體，主要用于演出使用。世博會在運營期間還可能將使用大量的篷房作為文娛活動、遮陽避雨設(shè)施等用房。目前，許多大型活動、賽事以及展覽中都廣泛使用著臨時搭建的篷房建筑體，如太陽馬戲的馬戲城，上海國際博覽中心的簡易展廳等等。這些建筑體具有跨度大、耐火極限低、人員密集等特點，消防安全就尤顯重要，然而篷房的火災(zāi)案例也時有發(fā)生, 2006年12月16日晚，巴基斯坦木爾坦市西部某處村莊婚禮現(xiàn)場豎起了兩座大帳篷用于婚宴，帳篷失火死亡27人。無獨有偶，2009年8月16日，科威特首都科威特城一對新人舉行婚禮的大帳篷8月153、日失火，奪取了41人的生命，另有76人受傷。火災(zāi)原因目前仍在調(diào)查中（見右圖）。正由于目前篷房在防火設(shè)計上卻沒有較強(qiáng)針對性的規(guī)范條文可以參照執(zhí)行。對時間跨度184天，吸引7000萬參觀人次的2010年上海世博會而言，消防安全是重中之重。因此，筆者在世博會游樂場的“主題演繹秀”項目的設(shè)計審核的實踐中，分析和歸納了一些防火設(shè)計原則，以求能為“平安、快樂”的世博會提供安全保障，同時也希望能為類似建筑體提供防火設(shè)計的參考。1定義及特點1.1定義為了便于表述，將“篷房”作一個定義，即以輕鋼、鋁合金等輕質(zhì)的金屬構(gòu)件和膜布搭建而成，或充氣而成的，類似帳篷的臨時性建筑體，多用于演出、活動等。除有支承結(jié)構(gòu)并覆膜材4、料的篷房外，還有采用充氣式膜結(jié)構(gòu)形式的雙層膜結(jié)構(gòu)，雙層膜之間的膜柱中充空氣后可形成具有一定剛性的膜結(jié)構(gòu)骨架，建成一座充氣式的篷房。1.2篷房的特點1.2.1廣泛運用于臨時性活動。大型活動、賽事、展示以及馬戲表演等具有臨時性的共性，短則數(shù)日、長則數(shù)月，為之配套的功能用房僅需提供一個圍合的建筑空間，在冬夏季節(jié)能夠供暖供冷。篷房以其輕便性，便于拆裝、租售廉價的優(yōu)點，被廣泛運用于體育活動臨時設(shè)施、文化娛樂設(shè)施、商業(yè)設(shè)施及商務(wù)活動、軍事設(shè)施和緊急救援設(shè)施中。1.2.2具有很強(qiáng)的場地適應(yīng)性。篷房對于搭建場地的要求不高，一塊空曠、平坦的場地、草地等就能完成搭建工程，由于篷房的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力和穩(wěn)定性有限，自重5、輕所以幾乎沒有基礎(chǔ)的要求；篷房對水電等配套設(shè)施的要求也很低，在大多數(shù)的篷房中只需要滿足用電負(fù)荷的要求，而無上下水的需要；搭建篷房時無需運輸、起重等大型的機(jī)械設(shè)備，在無機(jī)動車道到達(dá)的空地上也能完成搭建，因此篷房的用地對機(jī)動車道要求不高。1.2.3結(jié)構(gòu)簡單輕便易拆裝。篷房多采用輕鋼結(jié)構(gòu)或者是鋁合金結(jié)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)體系，用膜布圍護(hù)形成建筑空間。結(jié)構(gòu)構(gòu)建為輕質(zhì)的材料，加工成裝配件，在現(xiàn)場由人工組裝即可完成。膜布也是定向加工，尺寸、與結(jié)構(gòu)的連接件都預(yù)先確定，只要按照順序安裝就能快速、精確地搭建篷房。安裝便捷得益于篷房的輕巧、簡單，拆除時也是一樣，方便操作。2篷房的火災(zāi)危險性分析篷房的規(guī)模不一，有的僅幾十平方6、米極為簡單，但有的卻是跨度大、面積大，層數(shù)上甚至有二、三層的結(jié)構(gòu)。馬戲場是最為人所熟知的，也是火災(zāi)危險性最大的一種篷房，世博會的“主題演繹秀”場也是設(shè)有舞臺演出的觀演類篷房。以下就以用于馬戲、雜技、演出功用的篷房為例進(jìn)行火災(zāi)危險性分析，并提出相應(yīng)的設(shè)計原則。2.1人員密集，難于疏散觀演形式的建筑體內(nèi)人員密集是一個共性，密集的觀眾坐觀表演，在緊急情況下座位、室內(nèi)的臺階等都是影響疏散的因素，如新疆克拉瑪依電影院火災(zāi)、河南洛陽東都歌舞廳等群死群傷的火災(zāi)案例都給過我們慘痛的教訓(xùn)。特別是馬戲表演對于少年兒童具有極大的吸引力，世界各國的馬戲表演現(xiàn)場少年兒童都是最主要的觀眾，少年兒童的身心還未成熟，逃生自救7、能力差，更加需要給予安全關(guān)注。2.2材料特殊，耐火性低篷房是在空地上搭建的臨時的簡易用房。篷房的輕鋼結(jié)構(gòu)、鋁合金結(jié)構(gòu)體系耐火極限低，鋼結(jié)構(gòu)的耐火時間一般為15分鐘,在火災(zāi)情況下很快便會失去承載力，造成結(jié)構(gòu)垮塌。鋁合金構(gòu)件的耐火極限比鋼結(jié)構(gòu)還要低，且目前還沒有有效防火噴涂材料進(jìn)行保護(hù)。篷的膜布多為可燃或難燃材料。目前使用的膜布主要有高聚酯纖維PVC膜、PVC滌綸網(wǎng)布、防水牛津布以及尼龍質(zhì)（PA）、聚氨脂質(zhì)（PU）和聚乙烯質(zhì)（PE）類材料等，經(jīng)防火處理后其耐火性能可達(dá)到B1級。有的膜布還具有燃燒熔滴物、延燃性等火災(zāi)危險性，仍易造成火勢的擴(kuò)大蔓延，并很快影響結(jié)構(gòu)的支撐結(jié)構(gòu)的安全性。篷房的膜布還易受到8、外來火種的威脅，焰火、煙花的燃放對其安全性也有一定的影響。2.3周邊消防設(shè)施欠缺篷房對場地的適應(yīng)性、靈活性，使得其所在的區(qū)域可能遠(yuǎn)離消防車道、消防水源，其所在地塊周邊消防車道、室外消火栓等的消防基礎(chǔ)設(shè)施也可能非常欠缺。篷房一旦發(fā)生火災(zāi)，消防車輛難于到達(dá)，周邊消防水源不足，都會極大的影響火災(zāi)的撲救。2.4表演過程中火災(zāi)隱患多篷房內(nèi)的舞臺、演出場會有舞臺布景、可燃道具；演出輔助的聲、光、電、煙的效果需要有大量大功率電器，增加了電氣火災(zāi)的隱患；演出中特別是馬戲表演中會有不少使用明火的表演形式，也是一大火災(zāi)隱患。3篷房防火設(shè)計的原則3.1安全疏散第一3.1.1總體布局上要考慮室外的避難疏散場地。篷房大9、部分是單層，有大量安全出口，人員疏散出篷房外要設(shè)有避難場地，避難的場地不僅保障了篷房內(nèi)疏散向外速度暢通不受影響，而且提高了室外人員的安全性。當(dāng)篷房組團(tuán)布置時，避難場地的設(shè)置還加大了單體之間的間距，形成了防火間距。3.1.2安全疏散設(shè)計要以快速、安全為目標(biāo)。篷房的耐火性能差，可供人員安全疏散的時間很短，因此安全疏散要力求簡捷快速，要通過疏散路徑的設(shè)計、安全出口的布局等來實現(xiàn)。考慮到觀眾有少年兒童，安全疏散的寬度、距離以及臺階的設(shè)計要適當(dāng)考慮兒童的特點，在疏散時提高行走的安全性，防止摔倒和踩踏發(fā)生。3.1.3疏散設(shè)施的細(xì)節(jié)設(shè)計。1、安全出口的設(shè)計由于是篷房的結(jié)構(gòu)耐火度差，一旦發(fā)生火災(zāi)，其結(jié)構(gòu)安全很10、快就會有失去穩(wěn)定性的風(fēng)險，因此為了提高和保障安全疏散的有效性，在安全出口處應(yīng)設(shè)置不燃燒墻體和頂棚，且墻與頂棚有一定的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并與篷房的結(jié)構(gòu)完全脫離。不燃燒體的墻體和頂棚可以實現(xiàn)以下兩種功效：一是安全出口盡可能提高可用于安全疏散的時間，其結(jié)構(gòu)具有獨立和一定的穩(wěn)定性，就可以使安全出口不受篷房局部坍塌的影響，甚至是在安全出口周邊的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，安全出口依然可供疏散使用。二是提高安全出口的安全性，人員經(jīng)安全出口疏散時不受篷膜熔滴、墜落物等的威脅，也不受安全出口周旁的輻射熱影響。2、臺階與坡道在大人流量的疏散路徑上，坡道的安全性比臺階要高，有利于人員的快速通過，且降低了人員在通過時的踏空、跌倒等情況。但11、是這里想探討的是當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)高差較大時，坡道坡度過大、距離過長所造成的不利影響。坡道坡度大、距離長，在向下疏散時，容易造成行走速度加快，制動難度增加，由于速度快、人體重心前傾等反而容易造成跌倒繼而發(fā)生踩踏。因此對于高差較的地坪面之間的疏散，坡道未必是好，因此需要作客觀的比較和評價后再行確定具體形式。3.2電氣防火并重3.2.1照明、音響設(shè)備的安裝使用的防火設(shè)計。大功率的電器設(shè)備發(fā)熱量大，容易引燃貼臨的可燃物，此類設(shè)備設(shè)置的位置應(yīng)遠(yuǎn)離可燃物或作有效的防火隔離。大型電氣設(shè)備、燈具等，也要便于人員的檢修和應(yīng)急處置，可以及時地消除火險隱患。3.2.2電線、電纜的防火阻燃性能。電氣線路使用的電線、電纜選型應(yīng)12、采用低煙、無鹵的電線、電纜，消防設(shè)備的供電電纜、電線需要為耐火電纜。同時，電氣線路的布線、接線等也應(yīng)規(guī)范操作、安全連接，如電線電纜的連接采用壓扣方式，電氣線路的敷設(shè)采用電纜橋架、設(shè)置分隔措施等。3.2.3電氣線路設(shè)置高效的防火保護(hù)設(shè)備。馬戲、雜技等表演中大量使用制造聲、光、電等效果的電氣設(shè)備，還需要卷揚機(jī)、甚至可能是舞臺升降起重設(shè)備等，這些大功率電器設(shè)備的電氣線路中產(chǎn)生的過熱、過載、短路以及漏電等現(xiàn)象均可能造成火災(zāi)事故，只是不同的現(xiàn)象成災(zāi)的概率有大小之別。因此，對于電氣線路設(shè)置防火保護(hù)設(shè)備是必要的，而且這類電氣防火保護(hù)設(shè)備必須是高效的，如果是防火保護(hù)設(shè)備動作，但電氣線路釋放的能量仍然足以點燃可13、燃物致災(zāi)，則起不到防止電氣火災(zāi)的作用。電氣線路的防火保護(hù)需要高效、可靠的設(shè)備來保證，而非依靠一般的空氣開關(guān)。3.3消防設(shè)施高效篷房的空間形式特殊，消防設(shè)施如何設(shè)計、如何能使其發(fā)揮出作用，與消防設(shè)備的選型、安裝都有著密切的關(guān)系。同時結(jié)合篷房具有臨時性、人員密集性和低耐火性的特點，對消防設(shè)施的高效性提出了很大的要求。消防設(shè)施的設(shè)計力求實現(xiàn)小投入、便操作、大效果。 3.3.1火災(zāi)探測報警系統(tǒng)要立足于早期報警。篷房內(nèi)的疏散難度大、安全要求高，加之篷房的火災(zāi)危險性較大，火災(zāi)探測報警系統(tǒng)就顯得尤為重要。篷房設(shè)置的火災(zāi)報警探測系統(tǒng)時需要早發(fā)現(xiàn)、早報警，如吸氣式空氣采樣系統(tǒng)就有早期報警的優(yōu)勢，但是容易受表演時14、產(chǎn)生的煙、塵影響；如紅外對射感煙探測系統(tǒng)受到篷房自身形變的影響很大，誤報率會大大增加。相比之下，光截面火災(zāi)探測報警系統(tǒng)綜合的適應(yīng)性較高。3.3.2人工滅火設(shè)施立足于撲滅初期火災(zāi)，自動滅火系統(tǒng)立足于控制中期火災(zāi)，保護(hù)篷房的結(jié)構(gòu)安全。篷房內(nèi)設(shè)置消防水喉、滅火器等輕便、易操作的設(shè)施，再配以訓(xùn)練有素的人員就可有效地?fù)錅缁馂?zāi)事故的苗頭。自動滅火系統(tǒng)如消防水炮、大空間射水裝置等比較適合使用，雖受到篷房所在區(qū)域的消防水源、增壓設(shè)備等條件限制，但應(yīng)盡量創(chuàng)造條件設(shè)置。對于篷房而言，人工滅火與自動滅火不應(yīng)由主次之分，但應(yīng)有先后之分，人工滅火撲滅事故苗頭、初期火災(zāi)優(yōu)先，自動滅火設(shè)備則是在延長篷房結(jié)構(gòu)安全、爭取疏散時15、間上發(fā)揮作用。3.4消防環(huán)境良好世博會在規(guī)劃階段就為其安全性度身定制了防災(zāi)規(guī)劃，具有“五站四點”（消防站、消防駐防點）的消防保護(hù)構(gòu)架，確保園區(qū)內(nèi)三分鐘消防車到場處置；各個地塊由設(shè)置集中的消防水泵房，地塊內(nèi)是穩(wěn)高壓消防給水形式，具有非常優(yōu)越的消防環(huán)境。但是世博園區(qū)外的篷房所處地塊、使用環(huán)境的消防力量配備、水源情況十有八九是不良的，甚至是欠缺的。如何創(chuàng)造一個良好的消防環(huán)境，應(yīng)注重以下三點：3.4.1消防車道、滅火救援操作場地不可少。篷房發(fā)生火災(zāi)時，篷房內(nèi)部人員的安全疏散與外部的消防力量滅火救援，時間是最寶貴的。消防車輛快速到達(dá)、戰(zhàn)斗展開所需要的車道和場地將會決定了火災(zāi)撲救的成功與否。消防車道、撲救16、場地還要與人員疏散和室外避難集散場地相協(xié)調(diào)，避免交叉，互擾。3.4.2重視消防水源的設(shè)置。結(jié)合所在地塊水電配套條件和建設(shè)資金情況，采取靈活的形式解決消防水源的問題。市政配套的消防水源、室外消火栓等應(yīng)充分加以利用。當(dāng)這些配套設(shè)施缺乏時，可以通過設(shè)置臨時的高位水箱或小型的簡易水塔來提供消防水源；也可以設(shè)置臨時的消防水池和加壓泵組來提供室內(nèi)外的消防水源。世博會的防災(zāi)規(guī)劃對園區(qū)內(nèi)的消防水源進(jìn)行了科學(xué)的規(guī)劃，世博園區(qū)個地塊內(nèi)設(shè)有集中的消防水泵房，給地塊內(nèi)的各類建筑提供穩(wěn)高壓消防水源。3.4.3增強(qiáng)消防的內(nèi)環(huán)境。篷房消防安全的內(nèi)環(huán)境指篷房自身的消防安全性，篷房的各個構(gòu)件的耐火性能的提高，也就會增強(qiáng)篷房的消17、防安全內(nèi)環(huán)境。篷房的圍護(hù)體膜材料，與其深究材料不僅應(yīng)盡可能采用難燃材料（B1級），還應(yīng)該注重膜材料在受火、受熱時的熔融性和滴落性，熔融性好又無滴落物的膜反而將不利因素轉(zhuǎn)化為有利因素，在火災(zāi)時圍護(hù)體就像一整張的易熔排煙帶，有利于排煙，有利于人員疏散，也有利于降低蓬火內(nèi)的火場溫度，延緩結(jié)構(gòu)破壞的時間。篷房的結(jié)構(gòu)耐火安全性是一個具有爭議的問題，輕鋼結(jié)構(gòu)或是鋁合金結(jié)構(gòu)是否需要采取防火保護(hù)措施，對于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式的如何確定構(gòu)件的類別（柱、梁等耐火極限不同）以確定耐火極限，索膜結(jié)構(gòu)的篷房拉索是否進(jìn)行防火保護(hù)等等等。篷房的結(jié)構(gòu)是否采取防火保護(hù)應(yīng)該從使用重要性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)可行性等方面來權(quán)衡，世博會由于國際性、18、長時間性等特點決定了消防安全力求萬無一失，因此篷房的安全性也是要從嚴(yán)求穩(wěn)考慮，而一般的篷房則可以在保障安全疏散、強(qiáng)化消防管理等方面來彌補(bǔ)結(jié)構(gòu)安全性地的不足。3.5安全經(jīng)濟(jì)適度在篷房的防火設(shè)計中要把握安全、經(jīng)濟(jì)、適用的原則。安全、經(jīng)濟(jì)都有具體的衡量標(biāo)準(zhǔn)，但是適用確實涉及一個“度”（程度）的問題。對于這個“度”的把握和控制，不僅要以安全、經(jīng)濟(jì)兩大目標(biāo)為參照，而且還要看到其他的諸多重要因素。如世博會是舉世矚目的盛會，影響巨大，其安全性非一般活動可比擬，這個“度”要偏向于安全。又如篷房最大的一個特點即臨時性，世博會歷時184天，而有的活動僅有幾天，篷房稍用即拆，此時這個“度”就要偏向于經(jīng)濟(jì)。在“度”的把握中除了技術(shù)防范外還有一點不可忽視的就是人的因素，使用者的使用活動的火災(zāi)危險性，參觀者是兒童、老人的疏散安全，管理、保衛(wèi)人員的能力和水平的因素，也會對“安全、經(jīng)濟(jì)、適用”的把握產(chǎn)生影響。4結(jié)語篷房不僅在世博會中會被使用，而且在體育活動臨時設(shè)施、文化娛樂設(shè)施、商業(yè)設(shè)施及商務(wù)活動、軍事設(shè)施和緊急救援設(shè)施中已經(jīng)廣泛運用。因此，也想通過本文的一些觀點，拋磚引玉，使得篷房建筑的防火設(shè)計不缺失、能有安全、經(jīng)濟(jì)、適度的原則可供參考。如不妥之處更歡迎批評指正。5趙華亮，上海市消防局防火部建審處工程師，研究建筑防火設(shè)計并從事上海世博會建筑工程建筑消防審核，zhaohl5