新建博物館建筑防火設計研究

任巍

摘 要：博物館建筑防火設計是一項全面而復雜的系統工程。隨著我國新一輪博物館建設浪潮的來臨，許多新建博物館都具有建筑規模大、結構復雜且內部使用功能多樣化、復合化的特點。而這些因素無疑會對博物館建筑防火設計提出了更高的要求。文章通過博物館建筑內部功能布局的合理性、確定建筑耐火等級及構件的耐火極限、防火分區設計、安全出口等疏散設施的布置、防排煙措施等方面，并結合消防系統的合理設置，對博物館建筑防火設計進行分析、論述，以期為新時代博物館建設提供有益的建議。

關鍵詞：博物館建筑;防火設計;防火分區;自動滅火系統

0 引言

火災是一種發生最為頻繁且破壞性極強的災害之一。它不但會使建筑物遭受嚴重損害，而且還會對其內的人員和財產造成巨大損失。博物館建筑作為保存藏品的重要場所，一旦發生火災，不僅會造成人員傷亡以及財產受損，還會導致建筑內的藏品大量燒毀，造成難以估量的損失。2018年9月2日，巴西國家博物館發生火災，使無數珍貴藏品毀于一旦，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的新一輪熱潮。很多新建博物館都具有建筑規模大、結構復雜、使用功能多樣化等特點，而這些因素無疑對博物館建筑的防火設計提出了更高的要求。如何通過科學、合理的設計手段，來提升建筑整體防火性能，有效降低火災的危害，同時又要滿足博物館實際使用功能，則是新建博物館建筑設計的關鍵環節之一，具有重要的研究價值。

1 博物館建筑防火設計要點分析

博物館建筑不同于一般公共建筑，對于火災的預防應更為全面、系統，其防火設計應重點考慮建筑內部功能布局的合理性、建筑耐火等級及構件的耐火極限、防火分區設計、安全出口等疏散設施的布置、防排煙措施等方面，并結合消防系統的合理設置，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部功能更加趨于多樣化、復合化，使建筑防火設計的難度也隨之加大。因此，應在博物館建筑內部功能布局中重點關注防火問題，通過科學、合理的設計手段優化布局，最大限度降低火災的危害。例如，為兒童專設的活動室、展廳等功能用房不應設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，并設置獨立的安全出口，且與其他功能區域相對獨立布置，當兒童用房布置于高層博物館建筑內時，也應設置專供兒童疏散使用的安全出口和疏散樓梯，以便一旦發生火災，避免兒童與其他區域人員混雜，確保其迅速疏散。博物館建筑內的報告廳、多功能廳在使用時人員較為密集，應設置在建筑首層、二層或三層，如果設置于建筑頂層則不利于火災時人員疏散和救援。建筑內的餐廳、茶室等餐飲區域要遠離展廳、藏品庫區等藏品保存場所布置，食品可采用電加熱的方式，以降低火災隱患，如果由于烹飪的需要使用明火設施時，則必須靠建筑外墻設置，并與其他功能區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常會使用油漆涂料等易燃物以及電焊等明火設施，存在火災隱患，宜靠建筑外墻設置，并采取相應的防火措施。有些博物館由于工藝特殊需要，使用高濃度酒精保存動物、植物標本，這類藏品庫房存在較大的火災隱患，不能布置于高層、地下、半地下建筑內。當布置于單層或多層建筑內時，不但要設置于鄰近建筑外墻的位置，還應采取有效措施，防止酒精等液體流散。消防控制室作為建筑內消防設施系統的控制中心，應具備良好的防火性能，以便為消防設施的穩定運行提供重要保障，其位置宜布置在博物館建筑首層且靠外墻部位，并設有可直通室外的安全出口。

1.2 確定建筑耐火等級及構件的耐火極限

博物館建筑屬于重要公共建筑，其耐火等級應不低于二級，建筑規模超過10000平方米的博物館耐火等級應為一級。地下、半地下以及高層博物館建筑，發生火災時疏散、撲救均存在一定難度，為了有效降低人員傷亡和藏品受損，其耐火等級應為一級。博物館建筑構件也要具有較高的耐火性能，尤其是藏品庫區、展廳、藏品技術區等藏品保存場所應具有比其他功能區域更高的防火安全性能，這些區域的建筑構件耐火極限應參照《博物館建筑設計規范》（JGJ 66-2015）的規定執行（表1）①，以提升建筑整體的防火性能。

1.3 防火分區設計

防火分區設計是博物館建筑整體防火設計的重要環節。特別是新建的大型博物館建筑內部功能較多，如果在建筑設計中沒有對內部防火分區進行科學、合理劃分，一旦發生火災，很難將火勢控制在一定范圍內，對滅火救援極為不利。各防火分區之間應設置防火隔墻、防火門、防火卷簾等設施進行防火分隔。博物館建筑內各功能區域之間也要采取必要的防火分隔，有效防止火勢在建筑內擴大蔓延。

展陳區和藏品庫區是博物館建筑內藏品保存的重要區域，其防火分區設計應結合建筑實際性質及藏品的火災危險性類別進行綜合考慮。其中，藏品的火災危險性應根據藏品的性質和藏品中可燃物數量等因素劃分。①《博物館建筑設計規范》（JGJ 66-2015）中列舉了藏品的火災危險性分類（表2）①，分別按照可燃、難燃、不燃三種界定標準將藏品火災危險性劃分為丙類、丁類、戊類。

展陳區的防火分區建筑面積可根據博物館建筑實際性質合理劃分，以便有效控制火勢蔓延。其中，單層或多層博物館建筑不應超過2500平方米;高層博物館建筑不應超過1500平方米;地下或半地下博物館建筑不應超過500平方米。如果展陳區的防火分區內全部采用預作用自動噴水、高壓細水霧等自動滅火系統時，可將防火分區面積擴大一倍。為確保建筑內一旦發生火災，人員、藏品可以安全疏散，同時能夠將火勢控制在一定范圍內，有效防止其蔓延，展陳區防火分區內每個展廳、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際要求需要展示一些特大型藏品，展廳建筑面積可根據建筑實際性質及展廳內藏品的火災危險性類別適當擴大。例如，當展廳所在的防火分區位于單層建筑內或多層建筑的首層，而且展廳內藏品為難燃物或不燃物時，展廳的建筑面積可適當增加，但也不宜超過2000平方米。此外，展陳區通常人員流動量較大，為確保火災發生時人員可以有效疏散，每個防火分區的疏散人數應根據區域中所有展廳內人員高峰限值的總和計算。

藏品庫區的防火分區建筑面積可根據博物館建筑實際性質及藏品的火災危險性類別合理劃分。《博物館建筑設計規范》（JGJ 66-2015）中規定了藏品庫區每個防火分區的最大允許建筑面積，可作為防火分區設計的依據（表3）①。防火分區內每個藏品庫房的建筑面積應根據藏品的火災危險性類別確定。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控制在300平方米之內;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分別不超過1000平方米、2000平方米。

博物館建筑內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，當火災發生時，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，應采取相應的防火分隔，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 合理設置安全出口等疏散設施

博物館建筑應結合自身的規模和性質、各區域的實際使用功能、防火分區劃分等因素合理設置安全出口、疏散樓梯、疏散通道等疏散設施，以確保火災發生時人員和藏品可以及時、安全疏散。

博物館建筑內每個防火分區的安全出口數量應不少于2個。藏品庫區作為博物館藏品保管的重要區域，其人員流動量小，建筑構件的耐火性能較高，又設有自動滅火系統，其出入口的設置應根據藏品庫區的實際特點，要利于安全防范，保證藏品庫區整體安全性能。因此，藏品庫區的出入口數量應合理設置，其每個防火分區應布置至少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平方米以內的防火分區可設置1個出口;每個藏品庫房應設置至少2個安全出口，但對于占地面積在300平方米以內的藏品庫房可設置1個安全出口;如果藏品庫房位于建筑地下層或半地下層，火災時排煙會存在一定困難，為確保安全疏散，應設置不少于2個安全出口，但對于建筑面積在100平方米以內的藏品庫房可設置1個安全出口。

高層博物館建筑內的疏散樓梯如果在火災發生時不具備有效的防煙、封閉功能，將會導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，高層博物館建筑內的疏散樓梯應采用設有防煙前室等設施的防煙樓梯間，以確保其具有良好的防煙、防火性能。博物館建筑內的展廳、藏品庫區、藏品技術區的疏散樓梯也應采用防煙樓梯間或封閉樓梯間，電梯應設置前室或防煙前室。但由于安全防范的需要，藏品庫區的疏散樓梯和電梯不要設置于庫房區內。此外，為便于消防人員在高層博物館建筑內實施滅火救援，應在建筑的每個防火分區內設置至少1部消防電梯，電梯內部也要采用不燃材料裝修，并設有消防對講裝置。消防電梯的電線、電纜、操縱面板要采取防水措施，消防電梯井底部應設置排水集水池等排水設施，電梯前室也要采取擋水措施，避免消防滅火中產生的廢水影響電梯的正常運行。

1.5 防排煙措施

建筑火災中產生的煙氣含有大量有毒有害氣體，如果不能及時排除，煙氣將會在建筑內快速蔓延，對人員安全疏散和火災撲救極為不利。因此，博物館建筑內的疏散樓梯間、疏散通道、電梯前室等部位應根據實際排煙條件，合理設置防排煙設施，可采用開啟外窗等自然排風的方式排除煙氣，也可設置機械加壓送風系統，有效防止煙氣侵入。對于建筑內人員經常停留或可燃物較多的用房應設置機械排煙系統，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，發生火災時煙氣不但會迅速彌漫到整個中庭，還會由中庭擴散至與其相連通的空間，所以中庭也應采用機械排煙系統，確保有良好的排煙效果，以利于人員疏散、救援。

1.6 合理設置消防系統

新建大型博物館建筑內部功能較多，且保存的藏品數量較大，如何根據建筑內部布局、各類用房的使用功能、人員逗留情況以及受防護對象的實際特點等因素，科學、合理設置消防系統則是博物館建筑防火設計的關鍵環節。

藏品庫房由于人員流動量小，其自動滅火系統的設置應主要根據各類庫房所保存藏品的材質合理選用。尤其是紙質類、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設置氣體滅火系統。氣體滅火系統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為IG-541（煙烙盡）。這種滅火系統具有滅火速度快、滅火劑輸送距離長，且不會對人體和環境造成影響等優點。這種氣體滅火劑是由氮氣、氬氣、二氧化碳組合而成的混合氣體。當混合氣體釋放后，會將防護區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，使現場人員依然可以在氧濃度下降的情況下正常呼吸。但IG-541滅火系統由于采用高壓氣態儲存方式，導致鋼瓶間面積較大，在實際應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作用自動噴水滅火系統或高壓細水霧滅火系統，以便迅速有效撲滅初期火災。展廳內通常觀展人數較多，人員流動量大，自動滅火系統的選用應根據人員逗留情況以及藏品的級別、材質等因素綜合考慮。其中，珍貴紙質類藏品的展廳應設置氣體滅火系統，滅火劑的選用要確保對人體無毒害，使現場人員可以安全呼吸;其他展廳可采用預作用自動噴水滅火系統或高壓細水霧滅火系統，但對于遇水產生影響的藏品要采取相應的防水措施，避免水漬對藏品的危害。藏品技術區是博物館藏品修復、保護的重要區域，其自動滅火系統可采用氣體滅火系統或預作用自動噴水滅火系統，但氣體滅火劑的選用也要確保人員的呼吸安全。建筑內的變配電室、消防控制室、計算機房、通訊機房等遇水會造成安全事故的用房以及圖書資料庫應采用氣體滅火系統。此外，許多新建博物館建筑內的綜合大廳具有空間大、凈空高度較高的特點，一旦發生火災火勢會迅速蔓延。因此，對于這類高大空間的滅火系統可采用消防水炮系統，確保有效撲滅火災，防止火勢蔓延。

為及時發現、通報建筑內初期火情，以便采取有效措施控制、撲滅火災，博物館建筑內應設置火災自動報警系統，并與自動滅火系統、防排煙系統、防火門、防火卷簾等設施聯動。對于博物館建筑內綜合大廳、中庭等高大空間以及藏品庫房可設置靈敏度較高的吸氣式感煙探測器，利用采樣管采集防護區內空氣中的煙霧，經過探測器分析，以實現火災早期預警的目的。新建大型博物館建筑內電氣線路較多，一旦由于電氣短路、漏電、接觸電阻過大等原因引發火災，后果不堪設想。因此，應設置電氣火災監控系統，以便對電氣火災隱患起到先期預報警作用。

2 結語

隨著我國新一輪博物館建設浪潮的來臨，越來越多的新建博物館建筑都呈現出體量大、結構復雜且使用功能多樣化、復合化的特點。無論從博物館建筑結構設計以及內部功能布局上，還是藏品的安全防范上，均對防火設計提出了更高的要求。而博物館建筑防火設計則是一項全面、系統的工程，它不但要根據博物館建筑規模、特點，確定耐火等級及構件的耐火極限，還要結合內部使用功能，科學設計防火分區及疏散設施，采取有效的防排煙措施，并按照建筑內各功能區域的特點及藏品的材質、類別合理設置消防系統，來有效提升建筑整體防火性能，最大限度降低火災的危害，以確保建筑、人員、藏品的安全，對于新時代博物館建設具有極其重要的意義。