1、现代消防技术在上海世博园区建筑工程中的应用沈友弟（上海市消防局，上海 200051）摘 要：中国 2010 年上海世博会园区内有许多体量庞大、气势恢宏的标志性建筑，也有许多设计新颖、阿娜多姿的外国自建馆和企业自建馆等临时建筑；有的场馆建筑采用新型环保的建筑材料，有的在大空间建筑内搭建房中房展区，由此在防火分区、安全疏散、烟气控制、结构保护、消防设施配置等方面，给消防设计带来了前所未有的挑战。本文介绍了上海世博会场馆消防设计遇到的难题和应用现代消防技术解决难题的对策。关键词： 消防技术 上海世博会 场馆应用The Application of Fire Protection Technologi
2、es on Projects in Shanghai ExpoShen You-di( Shanghai Fire Department, Shanghai 200051 ,China )Abstract: In the park of Shanghai Expo 2010 China, there were some permanent symbol buildings with large spaces and many temporary pavilions novelty designed with grand appearance, some of which use new con
3、struction materials, and some of which establish pavilions in the building. As a result there appear some fire problems concerning fire safety design of fire compartment, safety evacuation, smoke control, structure protection and fire facilities. This article summarizes the fire problems and the sol
4、utions by the application of fire protection technologies in Shanghai Expo.Keywords: Shanghai Expo; fire protection technology；application in project中国 2010 年上海世博会是我国继 2008 年举办奥运会后的又一次盛会，参展的国家和国际组织达 246 个，预计参观人数达到 7000 万人次，成为历届世博会之最。举办一届精彩、成功、难忘的世博会，消防安全是重要保障之一；而世博园区场馆的消防设计，是保障世博消防安全的重要环节。作者简介：沈友弟，男
5、，法学硕士，高级工程师，组织开展了中国上海 2010 年世博会消防规划技术研究；上海市消防协会常务理事。 电话：021-52737771 E-mail:1 上海世博园区建筑工程概况上海世博会规划区规划控制范围约 6.68 平方公里，其中浦东约 4.72 平方公里，浦西约 1.96 平方公里（不包括黄浦江水域面积） 。规划区规划控制范围包括红线范围和规划协调区两部分。红线范围面积约 5.28 平方公里（浦东 3.93 平方公里，浦西 1.35 平方公里） ，规划协调区面积约 1.40 平方公里。红线范围包括围栏区和配套区两部分，围栏区面积约3.28 平方公里（浦东 2.37 平方公里，浦西 0.
6、91 平方公里） ，配套区面积约 2.00 平方公里。世博围栏区内的建筑分为永久性建筑和临时性建筑两大类。永久性建筑主要有世博轴、中国馆、主题馆、世博会议中心和世博文化中心，简称一轴四馆；临时建筑包括外国自建馆、联合馆、租赁馆和企业馆等场馆建筑，共有 130 余个，其中外国自建馆 42 个，联合馆11 个，租赁馆 44 个，企业馆 18 个，城市最佳实践区参展案例馆 18 个；世博配套区内的世博村的高级宾馆、公寓式酒店、办公楼等各类建筑 45 个；总建筑面积达 230 多万 m2，其中展览建筑面积 70 多万 m2 ，世博轴、会议中心、文化中心等重要配套设施建筑面积 51万 m2，餐饮、服务等
7、配套设施建筑面积约 50 万 m2，世博村宾馆酒店、办公楼建筑面积 54.8万 m2。2 世博园区场馆建筑防火设计面临的挑战2.1 防火分区难度大对空间面积过大的建筑物按照消防技术规范的要求划分防火分区，是减少火灾危害、利于人员疏散和火灾扑救的消防技术措施之一。防火分区的划分应根据建筑物的使用性质、火灾危险性以及建筑物的耐火等级、建筑物的长度、室内容纳人员和可燃物的数量、消防扑救能力和消防设施配置、人员疏散难易程度及建设投资等情况进行综合考虑。但在世博场馆建筑防火设计中，有些场馆很难按照现行的消防技术规范要求划分防火分区，如果严格执行消防技术规范进行防火分区分隔，会影响其使用功能。例如，中国馆
8、总建筑面积为16万m2，其组成部分的地区馆，地下2层，地上1层，建筑高度 13m，建筑面积约10万m2，其中地上5.0万多m2，地下4.7万多m2，世博会期间地上部分划分给全国 31个省、市、自治区布展，各地区均600m2，如果设计防火墙或防火卷帘划分防火分区，势必会影响地区馆展厅的通透性和整体性，甚至会影响参展地区的热情。2.2 安全疏散距离长人身安全是消防安全的重中之重。建筑安全疏散设计是贯彻以人为本的消防工作理念的具体体现，是建筑防火设计中最根本、最关键的技术，也是建筑物消防安全的核心内容。安全疏散设计的目标就是要保证建筑物内人员疏散完毕的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间。建筑安全疏
9、散设计的重点是：安全出口、疏散出口以及安全疏散通道的数量、宽度、位置和疏散距离。基本要求是：每个防火分区必须设有至少两个安全出口；疏散路线必须满足室内最远点到房门，房门到最近安全出口的行走距离限值；疏散出口应分散布置，减少袋形走道的设置。但在世博场馆建筑安全疏散的设计中，遇到的突出问题是疏散距离难以满足消防技术规范的要求。例如，世博会主题馆是一个长约290m、宽约190m的大跨度、大体量的展览建筑，世博会期间，主要设置“城市人馆” 、 “城市生命馆”和“地球馆”三大展馆，着重反映当今世界快速城市化和城市人口加速增长背景下的地球、城市、人三个有机系统之间的关联和互动，揭示创造更美好的城市，更美好
10、的生活。如果按照常规设计，很难符合消防技术规范规定的“建筑物内的展览厅，其室内任何一点至最近安全出口的直线距离不宜大于30m”的要求。特别是展览布展中，设计有许多房中房，甚至有长达600m、高达11m的架空参观步道，增加了安全疏散的难度。2.3 火灾烟气控制难烟气是导致建筑火灾人员伤亡的最主要原因，如何有效地控制火灾时烟气的流动，对保证人员安全疏散以及灭火救援行动的展开起着重要作用，而且也是火灾时防止发生轰燃，有效保护建筑的一种消防技术措施。烟气控制的方法包括合理划分防烟分区和选择合适的防烟、排烟方式。划分防烟分区是为了在火灾初起阶段将烟气控制在一定范围内，以便有组织地将烟气排出室外，使人员疏
11、散、避难空间的烟气层高度和烟气浓度处在安全允许值之内；排烟系统是采用机械排烟方式或自然通风方式，将烟气排至建筑物外，控制建筑内的有烟区域保持一定能见度的系统；防烟系统是采用机械加压送风方式或自然通风方式，防止烟气进入楼梯间及其前室或疏散通道的系统。防烟和排烟是烟气控制的两个方面，是一个有机的整体。但在世博场馆建筑防火设计中，对于大跨度钢结构建筑，由于体量大、空间大，很难划分防烟分区，从而也很难按常规设计防烟、排烟系统。2.4 材料耐火极限低建筑材料中不少是可以燃烧的，特别是大多数天然高分子材料和合成高分子材料都具有可燃性，而且这些建筑材料在燃烧后往往产生大量的烟雾和有毒气体，给火灾扑救和人员疏
12、散造成严重威胁。为了预防火灾的发生，或阻止、延缓火灾的发展，最大限度减轻火灾危害，必须对可燃建筑材料的使用及其燃烧性能进行有效的控制。建筑材料防火设计就是要根据国家的消防技术标准、规范，针对建筑的使用性质和不同部位，合理地选用建筑的防火材料，这是保护火灾中受困人员免受或少受高温有毒烟气侵害，争取更多可用疏散时间的重要措施。在世博园区，有许多外国自建馆采用可燃或易燃的外墙和屋面建筑材料，如西班牙展馆的外墙和室内分隔墙采用藤条编织块作装饰，英国展馆主体采用 6 万多根可燃亚克力管嵌插在木结构框架上，波兰展馆的内外墙采用剪纸木板装饰，日本展馆采用EFTE 幕结构，挪威展馆采用木材支撑的幕结构，等等。
13、而且在许多展馆布展中，采用大量的可燃易燃的布展材料，更增加了建筑的火灾荷载。2.5 电气火灾风险大我国的火灾统计资料表明，电气火灾发生起数和损失每年占火灾总起数和损失的1/41/3。2008 年，上海市因电气线路老化、过负荷、电气故障等电气原因引发火灾 1489起，造成 22 人死亡、18 人受伤，直接财产损失 1.02 亿元；其中因电气线路故障引发火灾全年共发生 1036 起，死亡 16 人，受伤 12 人，直接财产损失 9927.6 万元，占全年四项指数的 29.5%、32.0%、21.1%、97.2%。世博园区建筑的电气设计，包括用电荷载、线径选择、线路敷设等，都是按照有关标准规范执行的
14、。但是在建筑土建设计时，对于展览建筑布展用电的需求量，设计人员不甚了解。而现在的布展，为增加展览的视觉效果，往往应用现代多媒体技术、灯光照明艺术，因而用电设施器具大量使用，展览运行时用电超负荷、拉接临时电气线路的现象难以避免，增加了电气火灾的风险。可以说，电气防火是世博消防安保的重点任务之一。 3 防火技术在世博园区场馆建筑中的应用3.1 特殊建筑的性能化防火设计技术上海世博园区建设的世博轴、中国馆、主题馆、会议中心、文化中心等场馆具有容积大、宽度大、组合多、功能全等特点，大量采用新材料、新结构和新工艺，又是人们观赏、娱乐、聚集的主要场所，与一般建筑物在火灾预防方面存在较大差别。如何确保展览场
15、馆的防火安全与紧急疏散已成为成功举办上海世博会极为关键的首要问题。因而对这些场馆的防火设计提出了更高的要求。而按照现行的消防技术规范很难也不能完全解决其防火安全问题。性能化建筑防火技术有利于新思维、新技术、新工艺、新材料、新设备的发展与推广应用；有利于各项防火技术的优化组合和总体防火效果的发挥；有利于对工程投资恰如其分的合理使用。因此，为了满足上海世博会展览场馆建设的需要，对于无法满足现行消防技术规范要求的大型展览场馆我们积极推行采用性能化防火设计技术。通过性能化防火设计，应用防火隔离带和避难通道的措施妥善解决了中国地区馆、世博主题馆的防火分区和安全疏散问题；应用自然排烟和机械排烟相结合的方法
16、解决了主题馆和演艺中心的烟气控制问题。3.2 高大空间的火灾探测和灭火技术世博展览建筑有的是超过 10m 的高大空间建筑，按照目前的消防技术规范标准，常用的点式感烟和感温火灾探测器以及自动喷淋灭火系统不适用。为此，在火灾探测报警系统方面，高大空间的世博场馆建筑多数选用空气采样烟雾探测报警系统，或选用红外光束感烟探测报警系统。空气采样烟雾探测报警系统通过抽气泵主动将空气样品由采样管抽入激光探测器，经微电脑分析判断空气中烟雾的成分，从而早期判断是否有潜在火灾。由于该系统具有灵敏度高、安装方式灵活等特点，因而在中国馆、主题馆、世博会议中心、世博演艺中心、非洲联合馆等世博园区高大空间的场馆建筑设计应用
17、。在自动灭火系统方面，高大空间的世博场馆建筑多数选用大空间主动喷水灭火系统或早期抑制快速响应喷头的自动喷水灭火系统。大空间主动喷水灭火系统由智能型灭火装置、信号阀组、水流指示器等组件以及管道、供水设施等组成，按其组件构成分为三大类：大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置和自动扫描高空水炮灭火装置，能在发生火灾时自动探测着火部位并主动喷水灭火，适用于常规自动灭火系统不适用的大空间场所。中国国家馆、主题馆、世博演艺中心等场馆的消防设计，均选用了大空间主动喷水灭火系统。3.3 建筑和布展材料的防火保护技术世博园区场馆建筑材料和布展材料防火设计中遵循的主要原则，一是控制可燃物数量，即尽量采用环保节能
18、的不燃或阻燃防火材料。如非洲联合馆建筑面积 2.4 万 m2,共有 42 个非洲国家在这大空间展览建筑中参展，其中有的布展设计采用干稻草做布展装饰材料，以体现其民族风格特色，但用干枯的稻草布展具有很大的火灾风险，在我们的说服建议下，参展方改用金属丝条模拟稻草布展装饰。二是采取防火处理措施，即受条件限制或装修布展特殊要求，须需使用可燃材料的，对材料进行阻燃处理。如波兰馆采用的木板均作防火浸渍处理，达到 B1 级的要求。三是采取防火保护措施，即对可燃易燃的建筑和布展材料，采取加强自动喷水灭火系统或射水装置等方法，对可燃易燃材料进行保护。如采用藤条装饰的西班牙馆安装了自动洒水灭火装置和消防水炮保护；
19、采用幕结构、亚克力管的外国自建馆安装了水喷雾或高压细水雾装置进行保护，以提高建筑的抗火能力。3.4 建筑电气火灾的防控技术世博园区许多场馆的建筑设计选用了火灾漏电报警系统或电气火灾监控系统。但是这些系统的缺陷是不能有效的防范电气短路引发的火灾事故。针对世博园区展览场馆布展设计可燃物多、用电设备多、临时线路多，电气火灾风险大的实际情况，依据中国 2010 年上海世博会布展设计防火标准的有关规定和专家论证会的意见，在世博园区展览场馆的布展设计中采用新型的电气防火保护设施电气防火限流保护器。该保护器克服了传统的漏电火灾报警系统只检测报警而不联动控制和电气火灾监控系统存在的切断短路电流时间长等问题，提
20、高了电气火灾的防控能力。其主要有三大功能：一是过流保护, 任意一相的负载电流达到或超过过流保护整定值一定时间后，单/三相负载全部自动限流；二是短路保护，任意一相的相线短路，中性线短路，单/三相负载全部自动限流，其效果是在受保护的电路上即使发生短路，其短路处也不会产生引起火灾的危险火花；三是过热保护，单/三相固态断路器内部温升 75时，单/三相负载瞬间全部自动限流。电气防火限流式保护器在短路保护方面的特点可概括为“以速度取胜”，因而可极大的降低配电线带电导体间的电弧性短路引起的电气火灾。4 结束语世博园区消防安保工作任重而道远。场馆建筑和布展防火技术设计只是整个消防安保工作走完了第一步，在世博会运行期间，必须加强跟踪监督，确保设计的防火技术措施落实到位，圆满完成光荣而艰巨的世博消防安全保卫任务。参考文献1、中国消防手册第三卷，第三篇，建筑防火，科技出版社，2007 年 11 月2、中国 2010 年上海世博会消防安保工作档案文献，上海市消防局，2010 年 5 月
