一種新型多功能模塊化消防訓練塔設計

洪詩藝 劉東軍 阮楨 許衛星 孫春輝

摘要：目前，我國基層消防站建造的消防訓練塔設計相對落后，大多為2010年前建造，功能較少，培訓方式有限，甚至說是千塔一面，難以滿足新發展階段新要求下消防應急救援的需要。現提出一種新型消防訓練塔設計方案，將高空繩索救援、深井救援、煙霧模擬救援等按照模塊集成為集裝箱式訓練塔建筑，旨在拓展訓練塔訓練功能，提高消防救援人員的實戰能力。

關鍵詞：消防；訓練塔；模塊化

裝配式建筑作為近年來建筑行業逐漸興起的建筑形式，其施工簡單，成本節約，過程環保，受到廣大建筑企業的重視和消費者的青睞。我們在消防訓練領域創新性的提出模塊化和集成式的理念，并且給出一種新型多功能模塊化訓練塔的設計方案，旨在為我國后續的消防訓練設施建設提供一種新的思路。

1 集裝箱式裝配建筑

裝配式集裝箱模塊化建筑是根據建筑規范按照使用功能要求對集裝箱模塊進行裝配的建筑類型。集裝箱房主體框架以鍍鋅鋼為主要材料，通過定制設備、成型機等一次性壓制成鋼，包括箱角、立柱、頂梁、底梁、次梁等，經過焊接及螺栓連接，形成可批量工業生產的標準模塊建筑[1]。集裝箱模塊作為建筑單元，具有集成度高、建造快速、堅固耐用、拆運方便、可重復使用等諸多優點。集裝箱用作工業化生產的模塊化建筑，建筑模塊的種類和規格少，相同功能的基本模塊具有通用性和互換性，以便于批量化生產，可節約成本，提高效率。集裝箱建筑類型目前有干式集裝箱建筑、輕型龍骨型集裝箱建筑、插接式集裝箱建筑、旋轉式集裝箱建筑、抽拉式集裝箱建筑[2]。自《集裝箱模塊化組合房屋技術規程》頒布后，目前集裝箱式建筑已在住宅、公共抗震救災、施工一線、軍隊駐地、商業建筑等多個領域得到廣泛應用。

2 消防訓練塔國內外現狀

近年來，隨著我國城市化建設的快速發展，火災預防和撲救的難度不斷增加，然而我國消防事業總體仍處于解決常規需求的初級階段。在轉隸改革為擔任“全災種、大應急”職能任務的國家綜合性消防救援隊伍初期，我國消防救援隊伍面臨著更新、更高的期待和要求，消防隊伍亟須更好更專業的訓練設施和方法。消防訓練塔是各級消防救援隊伍普遍配備的用以日常應急救援模擬訓練的重要訓練設施。目前各地基層消防隊伍中投入使用的訓練塔建造時間多在2010年前，普遍存在功能單一、利用率低的問題。我國現行規定的《城市消防站建筑規范》[3]和《城市消防站設計標準》對于消防訓練塔的建設僅作出簡單指導。按照《城市消防站建筑規范》設計的標準版消防訓練塔造型簡單，情景化程度低，實戰性效果較差，往往僅被用以體能訓練、會操、比武及晾曬水帶。《城市消防站建筑規范》中的示意圖及某典型消防訓練塔實景圖如圖1所示。基層消防救援隊伍在日常訓練中難以實現在高層建筑、化工倉儲、礦井坑道等場景救援實戰訓練的需求。結合近年消防員作戰傷亡事故可以看出，消防員普遍缺乏觸電、爆炸、轟燃、復雜搜救路線、煙氣中毒等訓練實戰經驗，在救援現場只能單純依靠理論知識處置相關事故，導致類似傷亡不斷重復發生。由于國內多功能消防訓練塔的建設缺乏指導方案，外部建筑設計院對消防訓練需求把握不準，個性化定制難度高。最終導致國內消防訓練塔“千塔一面”，更新換代速度停滯，而災害專項模擬化訓練缺口日益增大。

與國內相比，歐美等發達國家同樣缺乏多功能消防訓練塔建設方案指南。但是由于消防職業化周期較長，歐美等國家消防站訓練塔的建筑設計經驗較豐富，在消防訓練塔的個性化設計和多功能實現方面普遍有更高水平。例如美國在20世紀80年代即頒布了NFPA 1402 Guide to building Fire Service Trainning Centers（消防訓練中心建設指南）及NFPA 1403 Standard on Live Fire Training Evolutions（現場消防培訓課程標準）的第一版，并多次修訂。為了提高消防救援隊伍應急救援的實戰能力，保證新時期訓練的專業化要求，迫切需要給予國內消防隊伍在消防訓練塔建設上的技術支持與建設方案參考。多功能模塊化消防訓練塔建設方案的研究，可促進消防訓練塔功能多元化、集成化，實現在有限土地資源下進行常見應急救援項目的情景化訓練，是滿足新時代大應急背景下消防訓練的必然工作。

3 新型訓練塔設計方案

本消防訓練塔采用集裝箱式模塊集成化設計，可分為深井訓練模塊、高空心理模塊、實景模擬煙熱模塊、障礙穿越煙霧模塊。各模塊間保持封閉，避免因模塊間切換或有人在黑暗中進入時缺乏保護措施而造成安全隱患。外墻造型和標識可根據實際需要進行個性化定制。

深井訓練模塊設計包括緊急逃生出口和遮光裝置，擬實現功能：豎井和建筑倒塌（巷道）的救援培訓、隧道和狹小空間的碰撞救援培訓、繩索救援（DRT）技術培訓，深井訓練模塊如圖2所示。高空心理模塊設計擬實現功能：橫渡吊升、渡繩救援培訓、攀爬繩索訓練、登高破拆訓練（于窗口安裝鋁合金防盜窗），高空心理模塊如圖3所示。

煙熱環境訓練模塊分為兩個小模塊：一是實景模擬煙熱模塊，設置模擬沙發、灶臺、電視、床、櫥柜、燃氣灶、燃氣管道（裸露）、燃氣表、簡易電器、電表、電氣線路（裸露）等，通過模擬帶有電氣線路、燃氣管道的真火實景救援環境，進行煙熱適應性、排煙、防轟燃、人員搜救等訓練，煙熱環境訓練模塊如圖4所示。二是障礙穿越煙霧模塊，設置有迷宮式網格障礙、燃氣儲存裝置、點火發煙裝置、緊急切斷裝置、排煙裝置、緊急逃生裝置和溫控報警裝置，可訓練消防救援人員在煙熱環境下穿越障礙的能力，障礙穿越煙霧模塊如圖5所示。該區域設置有黑暗區域及發煙、排煙裝置，室內可根據集裝箱大小擺放多層網柵，內設障礙若干（桶型、H型等各類障礙）[4]，可開展黑暗環境下的適應訓練。

集成上述各功能模塊及基礎樓梯模塊后可得多功能模塊化綜合消防塔，整體效果圖如圖6所示。整體設計還可實現如下訓練：掛鉤梯訓練；沿樓梯鋪設水帶訓練；原地攀登6m拉梯（消防員穿著全套消防員防護裝具，扣好安全繩，從原地逐級攀登架設在訓練塔窗口的6m拉梯，并進入二樓平臺）；樓層火災內攻操；斜坡繩索救援培訓；攀爬繩索（將30mm麻繩一端固定在訓練塔的頂部，另一端垂于塔下，參訓人員兩手握住繩索，手腳配合向上攀爬，到達訓練塔四樓后，身體跨入四樓窗口）；爬繩、爬桿訓練（可開展爬繩、爬桿等基礎體能訓練及緊急避險專項訓練）；模擬蜂窩摘除訓練（可開展袋裝、水攻、火攻法蜂窩摘除訓練）。能夠開展模擬環境訓練、意志訓練、反應訓練、刺激訓練、觸覺訓練、情緒訓練、思維訓練、黑暗訓練，進行諸如黑暗取物、深井救人、貼身轉移、攀巖、網攀、速降、軟繩、軟梯、滑桿、搭索自救及地面綜合訓練等項目的培訓測試[5]。具體集成方案可根據基層中隊實際需求進行定制，具有個性化、功能化、環保節能等特點。

4 結語

文章提出一種新型多功能模塊化訓練塔的設計方案，在保留原有功能基礎上，增加目前常見訓練塔缺乏的訓練功能和科目，涵蓋了常見應急救援場景的模擬訓練，以期為基層中隊訓練設施建設提供新的思路，縮短現場和訓練場的距離，提升消防隊伍的實戰能力。

參考文獻：

[1]王強.多連間裝配式集裝箱房屋細節構造分析[J].工程與建設，2020，34（5）：847-849.

[2]郭楷，季秋玲，吳敵，等.裝配式模塊化集裝箱建筑的應用研究[J].建設科技，2020（17）：88-92.

[3]GB 51054-2014，城市消防站設計規范[S].

[4]杜冬冬.基層消防部隊實戰化訓練的新模式[J].水上消防，2015（3）：14-17.

[5]張曉龍，宋嘉鵬，王博，等.多功能集約組合式應急訓練塔[J].農村電氣化，2018（2）：71-72.

A new multi-functional modular fire training tower design

Hong Shiyi1， Liu Dongjun2，Ruan zhen1， Xu Weixing3，

Sun Chunhui1

（1.Shanghai Fire Research Institute of MEM， Shanghai 200438;

2. Guangdong Mobile Detachment of China Rescue Team， Guangdong Guangzhou 510000;3.Shanghai Pudong Fire and Rescue Division， Shanghai 200127）

Abstract：At present， China's fire station construction of fire training tower design is relatively backward， mostly built before 2010， limited function and training methods， difficult to meet the new requirements of the new development stage under the needs of fire emergency rescue. In this paper， a new type of fire training tower design scheme is proposed， which integrates high-altitude rope rescue， deep well rescue， smoke room rescue and so on into container-type training tower building according to the module， aiming to expand the training function of the training tower and improve the actual combat capability of fire rescue personnel.

Keywords：firefighting; training tower; modularization