1、上海世博會篷房建筑的防火設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、結構輕巧、便于拆裝等特點切合了需求，但篷房臨時性、簡易性、材料和結構耐火性能差的特征，在消防技術規范標準尚無有針對性的條文可以參照，增加了火災風險，可謂是利弊參半。本文以最為復雜和典型的馬戲帳篷等觀演篷房為例進行防火設計原則的分析、探討，希望本文的觀點能對篷房的防火設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支撐和保障。關鍵詞：上海世博會，篷房，防火設計2010年上海世博會浦
2、東園區的游樂場內將擬建一座可容納2500人的“主題演繹秀”場,這是一個鋼結構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，然而篷房的火災案例也時有發生, 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15
3、日失火，奪取了41人的生命，另有76人受傷。火災原因目前仍在調查中（見右圖）。正由于目前篷房在防火設計上卻沒有較強針對性的規范條文可以參照執行。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”項目的設計審核的實踐中，分析和歸納了一些防火設計原則，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、鋁合金等輕質的金屬構件和膜布搭建而成，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。除有支承結構并覆膜材
4、料的篷房外，還有采用充氣式膜結構形式的雙層膜結構，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構骨架，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，短則數日、長則數月，為之配套的功能用房僅需提供一個圍合的建筑空間，在冬夏季節能夠供暖供冷。篷房以其輕便性，便于拆裝、租售廉價的優點，被廣泛運用于體育活動臨時設施、文化娛樂設施、商業設施及商務活動、軍事設施和緊急救援設施中。1.2.2具有很強的場地適應性。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，由于篷房的結構構件承載力和穩定性有限，自重
5、輕所以幾乎沒有基礎的要求；篷房對水電等配套設施的要求也很低，在大多數的篷房中只需要滿足用電負荷的要求，而無上下水的需要；搭建篷房時無需運輸、起重等大型的機械設備，在無機動車道到達的空地上也能完成搭建，因此篷房的用地對機動車道要求不高。1.2.3結構簡單輕便易拆裝。篷房多采用輕鋼結構或者是鋁合金結構作為結構體系，用膜布圍護形成建筑空間。結構構建為輕質的材料，加工成裝配件，在現場由人工組裝即可完成。膜布也是定向加工，尺寸、與結構的連接件都預先確定，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篷房的火災危險性分析篷房的規模不一，有的僅幾十平方
6、米極為簡單，但有的卻是跨度大、面積大，層數上甚至有二、三層的結構。馬戲場是最為人所熟知的，也是火災危險性最大的一種篷房，世博會的“主題演繹秀”場也是設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行火災危險性分析，并提出相應的設計原則。2.1人員密集，難于疏散觀演形式的建筑體內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、河南洛陽東都歌舞廳等群死群傷的火災案例都給過我們慘痛的教訓。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。篷房的輕鋼結構、鋁合金結構體系耐火極限低，鋼結構的耐火時間一般為15分鐘,在火災情況下很快便會失去承載力，造成結構垮塌。鋁合金構件的耐火極限比鋼結構還要低，且目前還沒有有效防火噴涂材料進行保護。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滌綸網布、防水牛津布以及尼龍質（PA）、聚氨脂質（PU）和聚乙烯質（PE）類材料等，經防火處理后其耐火性能可達到B1級。有的膜布還具有燃燒熔滴物、延燃性等火災危險性，仍易造成火勢的擴大蔓延，并很快影響結構的支撐結構的安全性。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周邊消防設施欠缺篷房對場地的適應性、靈活性，使得其所在的區域可能遠離消防車道、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設施也可能非常欠缺。篷房一旦發生火災，消防車輛難于到達，周邊消防水源不足，都會極大的影響火災的撲救。2.4表演過程中火災隱患多篷房內的舞臺、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，也是一大火災隱患。3篷房防火設計的原則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有避難場地，避難的場地不僅保障了篷房內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。當篷房組團布置時，避難場地的設置還加大了單體之間的間距，形成了防火間距。3.1.2安全疏散設計要以快速、安全為目標。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計、安全出口的布局等來實現。考慮到觀眾有少年兒童，安全疏散的寬度、距離以及臺階的設計要適當考慮兒童的特點，在疏散時提高行走的安全性，防止摔倒和踩踏發生。3.1.3疏散設施的細節設計。1、安全出口的設計由于是篷房的結構耐火度差，一旦發生火災，其結構安全很
10、快就會有失去穩定性的風險，因此為了提高和保障安全疏散的有效性，在安全出口處應設置不燃燒墻體和頂棚，且墻與頂棚有一定的結構穩定性，并與篷房的結構完全脫離。不燃燒體的墻體和頂棚可以實現以下兩種功效：一是安全出口盡可能提高可用于安全疏散的時間，其結構具有獨立和一定的穩定性，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構失穩，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地面標高差較大時，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、音響設備的安裝使用的防火設計。大功率的電器設備發熱量大，容易引燃貼臨的可燃物，此類設備設置的位置應遠離可燃物或作有效的防火隔離。大型電氣設備、燈具等，也要便于人員的檢修和應急處置，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
12、采用低煙、無鹵的電線、電纜，消防設備的供電電纜、電線需要為耐火電纜。同時，電氣線路的布線、接線等也應規范操作、安全連接，如電線電纜的連接采用壓扣方式，電氣線路的敷設采用電纜橋架、設置分隔措施等。3.2.3電氣線路設置高效的防火保護設備。馬戲、雜技等表演中大量使用制造聲、光、電等效果的電氣設備，還需要卷揚機、甚至可能是舞臺升降起重設備等，這些大功率電器設備的電氣線路中產生的過熱、過載、短路以及漏電等現象均可能造成火災事故，只是不同的現象成災的概率有大小之別。因此，對于電氣線路設置防火保護設備是必要的，而且這類電氣防火保護設備必須是高效的，如果是防火保護設備動作，但電氣線路釋放的能量仍然足以點燃可
13、燃物致災，則起不到防止電氣火災的作用。電氣線路的防火保護需要高效、可靠的設備來保證，而非依靠一般的空氣開關。3.3消防設施高效篷房的空間形式特殊，消防設施如何設計、如何能使其發揮出作用，與消防設備的選型、安裝都有著密切的關系。同時結合篷房具有臨時性、人員密集性和低耐火性的特點，對消防設施的高效性提出了很大的要求。消防設施的設計力求實現小投入、便操作、大效果。 3.3.1火災探測報警系統要立足于早期報警。篷房內的疏散難度大、安全要求高，加之篷房的火災危險性較大，火災探測報警系統就顯得尤為重要。篷房設置的火災報警探測系統時需要早發現、早報警，如吸氣式空氣采樣系統就有早期報警的優勢，但是容易受表演時
14、產生的煙、塵影響；如紅外對射感煙探測系統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，光截面火災探測報警系統綜合的適應性較高。3.3.2人工滅火設施立足于撲滅初期火災，自動滅火系統立足于控制中期火災，保護篷房的結構安全。篷房內設置消防水喉、滅火器等輕便、易操作的設施，再配以訓練有素的人員就可有效地撲滅火災事故的苗頭。自動滅火系統如消防水炮、大空間射水裝置等比較適合使用，雖受到篷房所在區域的消防水源、增壓設備等條件限制，但應盡量創造條件設置。對于篷房而言，人工滅火與自動滅火不應由主次之分，但應有先后之分，人工滅火撲滅事故苗頭、初期火災優先，自動滅火設備則是在延長篷房結構安全、爭取疏散時
15、間上發揮作用。3.4消防環境良好世博會在規劃階段就為其安全性度身定制了防災規劃，具有“五站四點”（消防站、消防駐防點）的消防保護構架，確保園區內三分鐘消防車到場處置；各個地塊由設置集中的消防水泵房，地塊內是穩高壓消防給水形式，具有非常優越的消防環境。但是世博園區外的篷房所處地塊、使用環境的消防力量配備、水源情況十有八九是不良的，甚至是欠缺的。如何創造一個良好的消防環境，應注重以下三點：3.4.1消防車道、滅火救援操作場地不可少。篷房發生火災時，篷房內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、戰斗展開所需要的車道和場地將會決定了火災撲救的成功與否。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調，避免交叉，互擾。3.4.2重視消防水源的設置。結合所在地塊水電配套條件和建設資金情況，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、室外消火栓等應充分加以利用。當這些配套設施缺乏時，可以通過設置臨時的高位水箱或小型的簡易水塔來提供消防水源；也可以設置臨時的消防水池和加壓泵組來提供室內外的消防水源。世博會的防災規劃對園區內的消防水源進行了科學的規劃，世博園區個地塊內設有集中的消防水泵房，給地塊內的各類建筑提供穩高壓消防水源。3.4.3增強消防的內環境。篷房消防安全的內環境指篷房自身的消防安全性，篷房的各個構件的耐火性能的提高，也就會增強篷房的消
17、防安全內環境。篷房的圍護體膜材料，與其深究材料不僅應盡可能采用難燃材料（B1級），還應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化為有利因素，在火災時圍護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的火場溫度，延緩結構破壞的時間。篷房的結構耐火安全性是一個具有爭議的問題，輕鋼結構或是鋁合金結構是否需要采取防火保護措施，對于網殼結構形式的如何確定構件的類別（柱、梁等耐火極限不同）以確定耐火極限，索膜結構的篷房拉索是否進行防火保護等等等。篷房的結構是否采取防火保護應該從使用重要性、經濟性、技術可行性等方面來權衡，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求穩考慮，而一般的篷房則可以在保障安全疏散、強化消防管理等方面來彌補結構安全性地的不足。3.5安全經濟適度在篷房的防火設計中要把握安全、經濟、適用的原則。安全、經濟都有具體的衡量標準，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、經濟兩大目標為參照，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”就要偏向于經濟。在“度”的把握中除了技術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危險性，參觀者是兒童、老人的疏散安全，管理、保衛人員的能力和水平的因素，也會對“安全、經濟、適用”的把握產生影響。4結語篷房不僅在世博會中會被使用，而且在體育活動臨時設施、文化娛樂設施、商業設施及商務活動、軍事設施和緊急救援設施中已經廣泛運用。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計不缺失、能有安全、經濟、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，研究建筑防火設計并從事上海世博會建筑工程建筑消防審核，zhaohl5
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