一种新型多功能模块化消防训练塔设计

洪诗艺 刘东军 阮桢 许卫星 孙春辉

摘要：目前，我国基层消防站建造的消防训练塔设计相对落后，大多为2010年前建造，功能较少，培训方式有限，甚至说是千塔一面，难以满足新发展阶段新要求下消防应急救援的需要。现提出一种新型消防训练塔设计方案，将高空绳索救援、深井救援、烟雾模拟救援等按照模块集成为集装箱式训练塔建筑，旨在拓展训练塔训练功能，提高消防救援人员的实战能力。

关键词：消防；训练塔；模块化

装配式建筑作为近年来建筑行业逐渐兴起的建筑形式，其施工简单，成本节约，过程环保，受到广大建筑企业的重视和消费者的青睐。我们在消防训练领域创新性的提出模块化和集成式的理念，并且给出一种新型多功能模块化训练塔的设计方案，旨在为我国后续的消防训练设施建设提供一种新的思路。

1 集装箱式装配建筑

装配式集装箱模块化建筑是根据建筑规范按照使用功能要求对集装箱模块进行装配的建筑类型。集装箱房主体框架以镀锌钢为主要材料，通过定制设备、成型机等一次性压制成钢，包括箱角、立柱、顶梁、底梁、次梁等，经过焊接及螺栓连接，形成可批量工业生产的标准模块建筑[1]。集装箱模块作为建筑单元，具有集成度高、建造快速、坚固耐用、拆运方便、可重复使用等诸多优点。集装箱用作工业化生产的模块化建筑，建筑模块的种类和规格少，相同功能的基本模块具有通用性和互换性，以便于批量化生产，可节约成本，提高效率。集装箱建筑类型目前有干式集装箱建筑、轻型龙骨型集装箱建筑、插接式集装箱建筑、旋转式集装箱建筑、抽拉式集装箱建筑[2]。自《集装箱模块化组合房屋技术规程》颁布后，目前集装箱式建筑已在住宅、公共抗震救灾、施工一線、军队驻地、商业建筑等多个领域得到广泛应用。

2 消防训练塔国内外现状

近年来，随着我国城市化建设的快速发展，火灾预防和扑救的难度不断增加，然而我国消防事业总体仍处于解决常规需求的初级阶段。在转隶改革为担任“全灾种、大应急”职能任务的国家综合性消防救援队伍初期，我国消防救援队伍面临着更新、更高的期待和要求，消防队伍亟须更好更专业的训练设施和方法。消防训练塔是各级消防救援队伍普遍配备的用以日常应急救援模拟训练的重要训练设施。目前各地基层消防队伍中投入使用的训练塔建造时间多在2010年前，普遍存在功能单一、利用率低的问题。我国现行规定的《城市消防站建筑规范》[3]和《城市消防站设计标准》对于消防训练塔的建设仅作出简单指导。按照《城市消防站建筑规范》设计的标准版消防训练塔造型简单，情景化程度低，实战性效果较差，往往仅被用以体能训练、会操、比武及晾晒水带。《城市消防站建筑规范》中的示意图及某典型消防训练塔实景图如图1所示。基层消防救援队伍在日常训练中难以实现在高层建筑、化工仓储、矿井坑道等场景救援实战训练的需求。结合近年消防员作战伤亡事故可以看出，消防员普遍缺乏触电、爆炸、轰燃、复杂搜救路线、烟气中毒等训练实战经验，在救援现场只能单纯依靠理论知识处置相关事故，导致类似伤亡不断重复发生。由于国内多功能消防训练塔的建设缺乏指导方案，外部建筑设计院对消防训练需求把握不准，个性化定制难度高。最终导致国内消防训练塔“千塔一面”，更新换代速度停滞，而灾害专项模拟化训练缺口日益增大。

与国内相比，欧美等发达国家同样缺乏多功能消防训练塔建设方案指南。但是由于消防职业化周期较长，欧美等国家消防站训练塔的建筑设计经验较丰富，在消防训练塔的个性化设计和多功能实现方面普遍有更高水平。例如美国在20世纪80年代即颁布了NFPA 1402 Guide to building Fire Service Trainning Centers（消防训练中心建设指南）及NFPA 1403 Standard on Live Fire Training Evolutions（现场消防培训课程标准）的第一版，并多次修订。为了提高消防救援队伍应急救援的实战能力，保证新时期训练的专业化要求，迫切需要给予国内消防队伍在消防训练塔建设上的技术支持与建设方案参考。多功能模块化消防训练塔建设方案的研究，可促进消防训练塔功能多元化、集成化，实现在有限土地资源下进行常见应急救援项目的情景化训练，是满足新时代大应急背景下消防训练的必然工作。

3 新型训练塔设计方案

本消防训练塔采用集装箱式模块集成化设计，可分为深井训练模块、高空心理模块、实景模拟烟热模块、障碍穿越烟雾模块。各模块间保持封闭，避免因模块间切换或有人在黑暗中进入时缺乏保护措施而造成安全隐患。外墙造型和标识可根据实际需要进行个性化定制。

深井训练模块设计包括紧急逃生出口和遮光装置，拟实现功能：竖井和建筑倒塌（巷道）的救援培训、隧道和狭小空间的碰撞救援培训、绳索救援（DRT）技术培训，深井训练模块如图2所示。高空心理模块设计拟实现功能：横渡吊升、渡绳救援培训、攀爬绳索训练、登高破拆训练（于窗口安装铝合金防盗窗），高空心理模块如图3所示。

烟热环境训练模块分为两个小模块：一是实景模拟烟热模块，设置模拟沙发、灶台、电视、床、橱柜、燃气灶、燃气管道（裸露）、燃气表、简易电器、电表、电气线路（裸露）等，通过模拟带有电气线路、燃气管道的真火实景救援环境，进行烟热适应性、排烟、防轰燃、人员搜救等训练，烟热环境训练模块如图4所示。二是障碍穿越烟雾模块，设置有迷宫式网格障碍、燃气储存装置、点火发烟装置、紧急切断装置、排烟装置、紧急逃生装置和温控报警装置，可训练消防救援人员在烟热环境下穿越障碍的能力，障碍穿越烟雾模块如图5所示。该区域设置有黑暗区域及发烟、排烟装置，室内可根据集装箱大小摆放多层网栅，内设障碍若干（桶型、H型等各类障碍）[4]，可开展黑暗环境下的适应训练。

集成上述各功能模块及基础楼梯模块后可得多功能模块化综合消防塔，整体效果图如图6所示。整体设计还可实现如下训练：挂钩梯训练；沿楼梯铺设水带训练；原地攀登6m拉梯（消防员穿着全套消防员防护装具，扣好安全绳，从原地逐级攀登架设在训练塔窗口的6m拉梯，并进入二楼平台）；楼层火灾内攻操；斜坡绳索救援培训；攀爬绳索（将30mm麻绳一端固定在训练塔的顶部，另一端垂于塔下，参训人员两手握住绳索，手脚配合向上攀爬，到达训练塔四楼后，身体跨入四楼窗口）；爬绳、爬杆训练（可开展爬绳、爬杆等基础体能训练及紧急避险专项训练）；模拟蜂窝摘除训练（可开展袋装、水攻、火攻法蜂窝摘除训练）。能够开展模拟环境训练、意志训练、反应训练、刺激训练、触觉训练、情绪训练、思维训练、黑暗训练，进行诸如黑暗取物、深井救人、贴身转移、攀岩、网攀、速降、软绳、软梯、滑杆、搭索自救及地面综合训练等项目的培训测试[5]。具体集成方案可根据基层中队实际需求进行定制，具有个性化、功能化、环保节能等特点。

4 結语

文章提出一种新型多功能模块化训练塔的设计方案，在保留原有功能基础上，增加目前常见训练塔缺乏的训练功能和科目，涵盖了常见应急救援场景的模拟训练，以期为基层中队训练设施建设提供新的思路，缩短现场和训练场的距离，提升消防队伍的实战能力。

参考文献：

[1]王强.多连间装配式集装箱房屋细节构造分析[J].工程与建设，2020，34（5）：847-849.

[2]郭楷，季秋玲，吴敌，等.装配式模块化集装箱建筑的应用研究[J].建设科技，2020（17）：88-92.

[3]GB 51054-2014，城市消防站设计规范[S].

[4]杜冬冬.基层消防部队实战化训练的新模式[J].水上消防，2015（3）：14-17.

[5]张晓龙，宋嘉鹏，王博，等.多功能集约组合式应急训练塔[J].农村电气化，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