新建博物馆建筑防火设计研究

任巍

摘 要：博物馆建筑防火设计是一项全面而复杂的系统工程。随着我国新一轮博物馆建设浪潮的来临，许多新建博物馆都具有建筑规模大、结构复杂且内部使用功能多样化、复合化的特点。而这些因素无疑会对博物馆建筑防火设计提出了更高的要求。文章通过博物馆建筑内部功能布局的合理性、确定建筑耐火等级及构件的耐火极限、防火分区设计、安全出口等疏散设施的布置、防排烟措施等方面，并结合消防系统的合理设置，对博物馆建筑防火设计进行分析、论述，以期为新时代博物馆建设提供有益的建议。

关键词：博物馆建筑;防火设计;防火分区;自动灭火系统

0 引言

火灾是一种发生最为频繁且破坏性极强的灾害之一。它不但会使建筑物遭受严重损害，而且还会对其内的人员和财产造成巨大损失。博物馆建筑作为保存藏品的重要场所，一旦发生火灾，不仅会造成人员伤亡以及财产受损，还会导致建筑内的藏品大量烧毁，造成难以估量的损失。2018年9月2日，巴西国家博物馆发生火灾，使无数珍贵藏品毁于一旦，给人类文明造成了无法挽回的重大损失。因此，防火对于博物馆建筑、人员、藏品的安全而言具有极其重要的意义。随着新时代社会公众对文化需求的日益增长，我国也掀起了博物馆建设的新一轮热潮。很多新建博物馆都具有建筑规模大、结构复杂、使用功能多样化等特点，而这些因素无疑对博物馆建筑的防火设计提出了更高的要求。如何通过科学、合理的设计手段，来提升建筑整体防火性能，有效降低火灾的危害，同时又要满足博物馆实际使用功能，则是新建博物馆建筑设计的关键环节之一，具有重要的研究价值。

1 博物馆建筑防火设计要点分析

博物馆建筑不同于一般公共建筑，对于火灾的预防应更为全面、系统，其防火设计应重点考虑建筑内部功能布局的合理性、建筑耐火等级及构件的耐火极限、防火分区设计、安全出口等疏散设施的布置、防排烟措施等方面，并结合消防系统的合理设置，来有效提升博物馆建筑整体防火性能。

1.1 合理布局建筑内部功能

近些年，随着博物馆职能的不断延展，许多新建博物馆建筑内部功能更加趋于多样化、复合化，使建筑防火设计的难度也随之加大。因此，应在博物馆建筑内部功能布局中重点关注防火问题，通过科学、合理的设计手段优化布局，最大限度降低火灾的危害。例如，为儿童专设的活动室、展厅等功能用房不应设置于建筑地下层或半地下层，要尽量布置于首层、二层或三层，并设置独立的安全出口，且与其他功能区域相对独立布置，当儿童用房布置于高层博物馆建筑内时，也应设置专供儿童疏散使用的安全出口和疏散楼梯，以便一旦发生火灾，避免儿童与其他区域人员混杂，确保其迅速疏散。博物馆建筑内的报告厅、多功能厅在使用时人员较为密集，应设置在建筑首层、二层或三层，如果设置于建筑顶层则不利于火灾时人员疏散和救援。建筑内的餐厅、茶室等餐饮区域要远离展厅、藏品库区等藏品保存场所布置，食品可采用电加热的方式，以降低火灾隐患，如果由于烹饪的需要使用明火设施时，则必须靠建筑外墙设置，并与其他功能区域之间采取有效的防火分隔。展品展具制作加工用房由于经常会使用油漆涂料等易燃物以及电焊等明火设施，存在火灾隐患，宜靠建筑外墙设置，并采取相应的防火措施。有些博物馆由于工艺特殊需要，使用高浓度酒精保存动物、植物标本，这类藏品库房存在较大的火灾隐患，不能布置于高层、地下、半地下建筑内。当布置于单层或多层建筑内时，不但要设置于邻近建筑外墙的位置，还应采取有效措施，防止酒精等液体流散。消防控制室作为建筑内消防设施系统的控制中心，应具备良好的防火性能，以便为消防设施的稳定运行提供重要保障，其位置宜布置在博物馆建筑首层且靠外墙部位，并设有可直通室外的安全出口。

1.2 确定建筑耐火等级及构件的耐火极限

博物馆建筑属于重要公共建筑，其耐火等级应不低于二级，建筑规模超过10000平方米的博物馆耐火等级应为一级。地下、半地下以及高层博物馆建筑，发生火灾时疏散、扑救均存在一定难度，为了有效降低人员伤亡和藏品受损，其耐火等级应为一级。博物馆建筑构件也要具有较高的耐火性能，尤其是藏品库区、展厅、藏品技术区等藏品保存场所应具有比其他功能区域更高的防火安全性能，这些区域的建筑构件耐火极限应参照《博物馆建筑设计规范》（JGJ 66-2015）的规定执行（表1）①，以提升建筑整体的防火性能。

1.3 防火分区设计

防火分区设计是博物馆建筑整体防火设计的重要环节。特别是新建的大型博物馆建筑内部功能较多，如果在建筑设计中没有对内部防火分区进行科学、合理划分，一旦发生火灾，很难将火势控制在一定范围内，对灭火救援极为不利。各防火分区之间应设置防火隔墙、防火门、防火卷帘等设施进行防火分隔。博物馆建筑内各功能区域之间也要采取必要的防火分隔，有效防止火勢在建筑内扩大蔓延。

展陈区和藏品库区是博物馆建筑内藏品保存的重要区域，其防火分区设计应结合建筑实际性质及藏品的火灾危险性类别进行综合考虑。其中，藏品的火灾危险性应根据藏品的性质和藏品中可燃物数量等因素划分。①《博物馆建筑设计规范》（JGJ 66-2015）中列举了藏品的火灾危险性分类（表2）①，分别按照可燃、难燃、不燃三种界定标准将藏品火灾危险性划分为丙类、丁类、戊类。

展陈区的防火分区建筑面积可根据博物馆建筑实际性质合理划分，以便有效控制火势蔓延。其中，单层或多层博物馆建筑不应超过2500平方米;高层博物馆建筑不应超过1500平方米;地下或半地下博物馆建筑不应超过500平方米。如果展陈区的防火分区内全部采用预作用自动喷水、高压细水雾等自动灭火系统时，可将防火分区面积扩大一倍。为确保建筑内一旦发生火灾，人员、藏品可以安全疏散，同时能够将火势控制在一定范围内，有效防止其蔓延，展陈区防火分区内每个展厅、陈列室的建筑面积不宜超过1000平方米。但有的博物馆由于展陈的实际要求需要展示一些特大型藏品，展厅建筑面积可根据建筑实际性质及展厅内藏品的火灾危险性类别适当扩大。例如，当展厅所在的防火分区位于单层建筑内或多层建筑的首层，而且展厅内藏品为难燃物或不燃物时，展厅的建筑面积可适当增加，但也不宜超过2000平方米。此外，展陈区通常人员流动量较大，为确保火灾发生时人员可以有效疏散，每个防火分区的疏散人数应根据区域中所有展厅内人员高峰限值的总和计算。

藏品库区的防火分区建筑面积可根据博物馆建筑实际性质及藏品的火灾危险性类别合理划分。《博物馆建筑设计规范》（JGJ 66-2015）中规定了藏品库区每个防火分区的最大允许建筑面积，可作为防火分区设计的依据（表3）①。防火分区内每个藏品库房的建筑面积应根据藏品的火灾危险性类别确定。其中，丙类藏品属于可燃物，其库房建筑面积应不超过500平方米，对于保存丙类液体藏品库房的建筑面积应控制在300平方米之内;丁类藏品属于难燃物，戊类藏品属于不燃物，这两类藏品库房的建筑面积则应分别不超过1000平方米、2000平方米。

博物馆建筑内贯通上下楼层的自动扶梯等开口部位以及一些采用中庭式布局的博物馆，当火灾发生时，极易造成火势纵向迅速蔓延，不利于人员疏散和灭火救援。因此，应采取相应的防火分隔，阻止火势通过开口部位或上下楼层的连通空间纵向蔓延，以有效提升建筑的防火安全性能。

1.4 合理设置安全出口等疏散设施

博物馆建筑应结合自身的规模和性质、各区域的实际使用功能、防火分区划分等因素合理设置安全出口、疏散楼梯、疏散通道等疏散设施，以确保火灾发生时人员和藏品可以及时、安全疏散。

博物馆建筑内每个防火分区的安全出口数量应不少于2个。藏品库区作为博物馆藏品保管的重要区域，其人员流动量小，建筑构件的耐火性能较高，又设有自动灭火系统，其出入口的设置应根据藏品库区的实际特点，要利于安全防范，保证藏品库区整体安全性能。因此，藏品库区的出入口数量应合理设置，其每个防火分区应布置至少2个可以通向疏散楼梯、通道或室外的出口，但对于建筑面积在100平方米以内的防火分区可设置1个出口;每个藏品库房应设置至少2个安全出口，但对于占地面积在300平方米以内的藏品库房可设置1个安全出口;如果藏品库房位于建筑地下层或半地下层，火灾时排烟会存在一定困难，为确保安全疏散，应设置不少于2个安全出口，但对于建筑面积在100平方米以内的藏品库房可设置1个安全出口。

高层博物馆建筑内的疏散楼梯如果在火灾发生时不具备有效的防烟、封闭功能，将会导致烟气通过楼梯快速向上层蔓延，对人员疏散、救援极为不利。因此，高层博物馆建筑内的疏散楼梯应采用设有防烟前室等设施的防烟楼梯间，以确保其具有良好的防烟、防火性能。博物馆建筑内的展厅、藏品库区、藏品技术区的疏散楼梯也应采用防烟楼梯间或封闭楼梯间，电梯应设置前室或防烟前室。但由于安全防范的需要，藏品库区的疏散楼梯和电梯不要设置于库房区内。此外，为便于消防人员在高层博物馆建筑内实施灭火救援，应在建筑的每个防火分区内设置至少1部消防电梯，电梯内部也要采用不燃材料装修，并设有消防对讲装置。消防电梯的电线、电缆、操纵面板要采取防水措施，消防电梯井底部应设置排水集水池等排水设施，电梯前室也要采取挡水措施，避免消防灭火中产生的废水影响电梯的正常运行。

1.5 防排烟措施

建筑火灾中产生的烟气含有大量有毒有害气体，如果不能及时排除，烟气将会在建筑内快速蔓延，对人员安全疏散和火灾扑救极为不利。因此，博物馆建筑内的疏散楼梯间、疏散通道、电梯前室等部位应根据实际排烟条件，合理设置防排烟设施，可采用开启外窗等自然排风的方式排除烟气，也可设置机械加压送风系统，有效防止烟气侵入。对于建筑内人员经常停留或可燃物较多的用房应设置机械排烟系统，以便使烟气可以及时排出建筑物。此外，一些中庭式布局的博物馆，发生火灾时烟气不但会迅速弥漫到整个中庭，还会由中庭扩散至与其相连通的空间，所以中庭也应采用机械排烟系统，确保有良好的排烟效果，以利于人员疏散、救援。

1.6 合理设置消防系统

新建大型博物馆建筑内部功能较多，且保存的藏品数量较大，如何根据建筑内部布局、各类用房的使用功能、人员逗留情况以及受防护对象的实际特点等因素，科学、合理设置消防系统则是博物馆建筑防火设计的关键环节。

藏品库房由于人员流动量小，其自动灭火系统的设置应主要根据各类库房所保存藏品的材质合理选用。尤其是纸质类、纺织品类藏品以及珍贵藏品，一旦遇水会造成损坏，所以保存这些藏品的库房应设置气体灭火系统。气体灭火系统的选型要确保灭火剂对藏品无损害、对人员无毒害。目前，效果较好的气体灭火系统为IG-541（烟烙尽）。这种灭火系统具有灭火速度快、灭火剂输送距离长，且不会对人体和环境造成影响等优点。这种气体灭火剂是由氮气、氩气、二氧化碳组合而成的混合气体。当混合气体释放后，会将防护区空气中的氧浓度降至不能维持燃烧的程度，使火势因缺氧而熄灭，同时空气中的二氧化碳含量会有所升高，加快了人的呼吸频率，使现场人员依然可以在氧浓度下降的情况下正常呼吸。但IG-541灭火系统由于采用高压气态储存方式，导致钢瓶间面积较大，在实际应用中也要考虑这一不利因素。而对于保存其他藏品的库房可采用预作用自动喷水灭火系统或高压细水雾灭火系统，以便迅速有效扑灭初期火灾。展厅内通常观展人数较多，人员流动量大，自动灭火系统的选用应根据人员逗留情况以及藏品的级别、材质等因素综合考虑。其中，珍贵纸质类藏品的展厅应设置气体灭火系统，灭火剂的选用要确保对人体无毒害，使现场人员可以安全呼吸;其他展厅可采用预作用自动喷水灭火系统或高压细水雾灭火系统，但对于遇水产生影响的藏品要采取相应的防水措施，避免水渍对藏品的危害。藏品技术区是博物馆藏品修复、保护的重要区域，其自动灭火系统可采用气体灭火系统或预作用自动喷水灭火系統，但气体灭火剂的选用也要确保人员的呼吸安全。建筑内的变配电室、消防控制室、计算机房、通讯机房等遇水会造成安全事故的用房以及图书资料库应采用气体灭火系统。此外，许多新建博物馆建筑内的综合大厅具有空间大、净空高度较高的特点，一旦发生火灾火势会迅速蔓延。因此，对于这类高大空间的灭火系统可采用消防水炮系统，确保有效扑灭火灾，防止火势蔓延。

为及时发现、通报建筑内初期火情，以便采取有效措施控制、扑灭火灾，博物馆建筑内应设置火灾自动报警系统，并与自动灭火系统、防排烟系统、防火门、防火卷帘等设施联动。对于博物馆建筑内综合大厅、中庭等高大空间以及藏品库房可设置灵敏度较高的吸气式感烟探测器，利用采样管采集防护区内空气中的烟雾，经过探测器分析，以实现火灾早期预警的目的。新建大型博物馆建筑内电气线路较多，一旦由于电气短路、漏电、接触电阻过大等原因引发火灾，后果不堪设想。因此，应设置电气火灾监控系统，以便对电气火灾隐患起到先期预报警作用。

2 结语

随着我国新一轮博物馆建设浪潮的来临，越来越多的新建博物馆建筑都呈现出体量大、结构复杂且使用功能多样化、复合化的特点。无论从博物馆建筑结构设计以及内部功能布局上，还是藏品的安全防范上，均对防火设计提出了更高的要求。而博物馆建筑防火设计则是一项全面、系统的工程，它不但要根据博物馆建筑规模、特点，确定耐火等级及构件的耐火极限，还要结合内部使用功能，科学设计防火分区及疏散设施，采取有效的防排烟措施，并按照建筑内各功能区域的特点及藏品的材质、类别合理设置消防系统，来有效提升建筑整体防火性能，最大限度降低火灾的危害，以确保建筑、人员、藏品的安全，对于新时代博物馆建设具有极其重要的意义。