展览建筑火灾危险性消防安全浅析

　　[摘要]本文介绍了国内展览建筑的消防安全概况，简述当今展览建筑的消防设施条件。
　　[关键词]防火分区；火灾荷载
　　
　　1展览中心发展概况
　　近些年，随着国内经济的快速增长，在全国各个经济发达城市、地区，为了扩大本地区企事业单位的对外交流，以进一步招商引资，迫切需要一个对外展示自己的窗口。本着以展扬名、以展会商、以展聚财、以展兴市，从而带动本地经济建设的目的，纷纷开工兴建了各种大型的智能化的会议展览中心。此类建筑由于建设规模巨大，设施先进，功能齐全，成为了各地的标志性建筑。
　　目前，随着展览经济的持续健康发展，我国已形成了京津、东北边贸、长江三角洲、珠江三角洲和中西部等各具特色的展览中心城市。据商务部“中国展览业市场调查课题成果”统计：2001、2002和2003年全国各地举办的经贸领域展览会分别为2387、3075和3298个，范围涉及国民经济的各个行业和主要部门。截止2003年底，全国各地已建成展览场馆212个，分别比2001年和2002年增长81.2%和20.5%，总建筑面积达601万m2，使用面积376万m2，展览面积251万m2，分别比2002年增长了33.5%、41.07%和39.6%，分别比2001年增长了131.8%、145.3%和133%。目前，全国各地正在建设或规划在三年内建成的展览场馆的展览面积将超过100万m2。
　　从现已建成和正在施工的展览建筑来看，为满足建筑空间高大、空阔、舒适的使用要求，这些建筑与普通建筑相比更追求视觉上的通透性，具有技术现代化、规模大型化、造型优美但非标准化等特点。诸如：宁波国际会议展览中心占地面积1463亩，建筑面积9万余m2，建筑高度主展厅达35.8m，其他展厅21.3m，规模庞大，外形优美，宛如一道飞跃的彩虹；广州国际会议展览中心总体占地面积约203万m2，总建筑面积394938m2(含地下128743m2)，容积率0.567，建筑高度40m，是目前亚洲最大，世界第二的展览中心，但以一个展馆内建筑面积39.5万m2，展厅面积16万m2这两项指标，使它成为世界上单体展馆最大的展览场馆；重庆国际会议展览中心展馆建筑面积122768m2，主要结构为三层的展览厅，每层层高16m，其32.0m标高采用弧形大跨度钢管桁架结构屋面形式，无柱展览空间面积达15000m2；成都新国际会议展览中心展览馆建筑面积129909m²，由9座展览厅呈扇叶式布局组合而成，以单层为主，建筑高度20.4m，其结构形式为大跨度钢结构，每座展览厅为短边50.776m、长边91.928m、进深150m的无柱空间，面积为10677m2；郑州国际会议展览中心展览馆建筑面积67500m²，由跨度102m、宽60m的单位建筑和扇形单位建筑构成，分别为6120m²和4580m²，展览厅分上、下两层，1层层高14m，2层层高21m，采用吊杆式悬索屋盖结构；哈尔滨国际展览体育中心展览馆建筑面积107000m²，单层建筑，展览厅最高举架36m，屋盖为钢索拱结构，由多个跨度126m、宽95m的无柱展览空间借助屋顶仅为构筑结构的露天室外街组合而成。表1.1给出了我国近年建成的主要展览建筑情况统计。
　　综上所述，展览类建筑是现代化的大型公共建筑，具有高大空间建筑的典型特点，集展览、会议、酒店、餐饮、娱乐、休闲、购物等多功能为一体，因此深受业内人士的欢迎，但由于其建筑结构的特殊性与使用功能的具体需要，也向建筑火灾安全理论与技术领域提出了新的挑战。
　　2展览中心建筑特点
　　（1） 占地面积大
　　大型展览中心，往往由多个展馆组合，其中主展馆的平面尺寸一般超过150×80m2，超大型展览中心往往将多个展馆汇集在一个空间之中，其平面尺寸甚至超过300×250m2。通常属于扁平型大型空间建筑。
　　（2） 体量庞大
　　大型展览中心往往采用大跨度空间钢结构屋盖系统。屋架下弦净高度达13m以上，两层主展馆的屋架下弦高度达24m以上，空间体积非常庞大。
　　（3） 功能复杂
　　现在大型展览中心功能日趋复杂，配套设施繁多，大型专题交易会、展销会的场地布置，不再是整齐划一的展位格子和宽敞的通道。如深圳高交展览中心的房地产商品交易会，展位布置自由、立体，布置采用的材料可燃物居多，如木地板、地毯、建筑模型、宣传条幅、挂饰、广告牌、布景，还有大量的宣传纸制品。配合展位布置，电气照明、电讯、音响、控制、显示设备，应有尽有。
　　3展览中心火灾特性
　　展览建筑通常大量采用钢结构或膜结构、功能玻璃幕墙、金属板材等作为构图元素，多以百余米的大跨度、数百米的超长度及十几米到数十米的室内高举架空间形式作为鲜明特征，其建筑结构的特殊性、空间规模的超大性、功能的综合多样性、火灾荷载的可变性和使用者群体状态的不确定性决定了这类建筑的火灾特性与普通建筑有着明显的区别，主要表现在以下几个方面：
　　（1）防火分区超大，不易进行防火分隔
　　在建筑设计中，防火分区通常采用防火墙、防火门、防火卷帘、水幕等方法进行防火分隔，但在大空间展览建筑中，传统的分区方法或措施已无法同时满足使用功能和防火功能上的要求。如采用防火墙、防火门的方式划分防火分区，则失去了大空间及开敞的视觉效果，违背了建造此类建筑的初衷；如采用防火卷帘划分防火分区，技术上很难实现，产品本身就不能满足高度和跨度的要求，且钢结构难以分隔到顶，即使在技术上能够采用防火卷帘分隔，但大面积地使用防火卷帘也往往不能保证在火灾时卷帘全部关闭；如采用防火水幕带划分防火分区，其分隔长度达几十米到上百米，消防用水量将达上千立方米，显然不经济，且高度较高，效果也会受到一定影响。因而这类建筑防火分区普遍大大超过防火设计规范的规定，已成为无可回避的事实。防火分区超规同样也会带来建筑超长、建筑面积超大、穿越建筑的消防车道设置困难等问题，使救援力量难以短时间抵达起火部位，容易延误灭火时机。
　　（2）疏散距离超长，疏散路线多变，人员的安全疏散较为困难
　　现行《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）规定，展览厅内任何一点至最近的疏散出口的直线距离不宜超过30m。按照这个指标，一个内部不布置疏散楼梯或安全疏散通道的展厅的最大面积只能达到3600m2，根本不能满足大空间展览建筑的需要。大空间展览建筑超大防火分区的现状必然带来疏散距离超长的问题，而每次展览的内容、性质、规模、方式的可变和多样性，必然会带来疏散路线多变的问题。据了解，大空间展厅除了布置纵横两大主通道外，一般没有固定的疏散通道，其长度、宽度和间隔随布展功能而定，这给疏散路线的确定和疏散指示标志的设置带来了困难。大空间展览建筑是人员高度密集的场所，由于展览经济的特点，每次展览活动所对应的使用者群体的流动性较大，其安全自救能力、对使用环境的熟悉程度、参加活动的目的取向均存在很大差异，加上展览建筑火灾荷载的多样性、钢结构等特殊结构受火后的耐火性等因素影响，无疑使人员安全疏散性能的可靠实现面临挑战。
　　（3）普通火灾探测技术无法及时发现火灾，常用的闭式喷水灭火系统不能有效发挥作用
　　在普通建筑中广泛采用的火灾探测器大都是以烟气浓度或温度为信号进行探测，其楼层高度多数在8m以下，火灾烟气能够很快到达顶棚，探测器能及时报警。同样，在普通建筑中顶棚安装的闭式喷水灭火系统，当顶棚附近的温度到达喷头的启动温度后，喷头能及时喷水控火灭火。然而这两类系统在大空间建筑中则无法正常发挥作用。大空间展览建筑早期火灾烟气运动具有烟气弥散、沉降现象和热障效应等特点，因为弥散、沉降等原因，早期火灾产生的烟气不一定能上升到展览大厅的顶棚，不利于在顶棚附近使用感烟探测来进行火灾探测，即使烟气可以上升到顶棚，也会因为其温度过低，不利于实现感温火灾探测和使用闭式喷淋系统实现火灾保护。由于热障现象的影响，火灾早期烟气无法上升到顶棚，同样不利于在顶棚附近实现感烟、感温火灾探测和使用闭式喷淋系统实现火灾保护，也可能导致自然排烟的失效。即使探测器和喷头能够动作，下面的火势也已发展到相当大的规模，延误了早期报警、灭火的有利时机，而且常用的闭式喷水灭火系统所喷出来的水滴粒径和流速都较小，一般粒径的水滴还来不及到达火焰面，就已经被烟气羽流冲散并迅速蒸发，起不到灭火的作用。
　　（4）烟气层高度很不均衡，烟气控制较为复杂
　　火灾烟气实际上是燃烧产物与所卷吸的空气的混合物，随着流动距离的增加，烟气中所含的空气比率将越来越大，在空气的稀释下，烟气的温度和浓度都大大降低，导致烟气的浮力越来越小，烟气上升到一定高度后，烟气的浮力与重力达到某种平衡，导致烟气不能上升。在大空间展览建筑中，其早期火灾烟气运动具有的烟气弥散、沉降现象和热障效应，导致大空间内的烟气层高度很不均衡，烟气控制较为复杂。如利用顶棚天窗或较高的侧窗进行自然排烟是否能有效排除烟气，自然排烟口要有多大的面积才能及时排除烟气，都是需要研究的问题。此外，自然排烟口平时往往处于关闭状态，如何在紧急情况下及时开启，也需要解决相应的控制技术问题。如采用机械排烟方式，虽说机械排烟是控制烟气蔓延最有效的方法，但大空间展览建筑的烟气量很大，必须保证有较大的排烟速率，而排烟速率由风机的功率决定，在技术上虽然完全能够满足这一需要，但难以实现技术性和经济性的统一，也可能会由于控制的复杂性使可靠性降低，或者由于使用条件的限制、建筑造型的影响等而难以实施。
　　（5）钢结构耐火性能差，结构抗火设计要求高大跨度空间钢结构、轻钢结构在大空间展览建筑中得到了广泛的应用，但是钢结构不耐火。按BS5950的第一部分（1990）进行设计的普通尺寸钢结构若未作防火保护，这类钢结构本身只有约12至18min的耐火极限。一般在300℃～400℃时，其强度开始迅速下降；到500℃左右，其强度下降到40%～50%，钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，低于建筑结构所要求的屈服强度，也就是低于建筑结构的承载许用应力。542℃为钢的临界温度值，达到或超过这一温度时，很容易导致结构垮塌。目前，国内的钢结构防火保护时间是按照《建筑设计防火规范》GB50016-2006、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）所规定的建筑结构构件耐火极限来确定的。对于大空间展览建筑而言，在许多方面已超出现有规范所规定的范围，其建筑形式、通风条件、火灾荷载密度等因素与普通建筑不同，如何从人员安全逃生、消防人员灭火及结构性能要求的角度考虑综合经济及生命损失最小的目标，对钢结构进行有效保护，避免设计过于保守和不安全，就提出了更高的要求。
　　4展览中心火灾危险性
　　对于展览中心的火灾危险性，从时间上分析，在布展和展览期间的火灾危险性较大。由于展台较多，参展商在布展时使用了大量的可燃装饰材料，电气线路和电器设备较多。有时参展商会根据自己展位的需要临时布置电气线路，乱拉乱接电线现象较为普遍。展览期间人员众多且相对集中，展览厅一旦发生火灾，由于空间大，空气容易流通，因此火势会很快发展且迅速蔓延到装饰材料、临时展台等。
　　（1）展览布置阶段的火灾危险性
　　参展商在布展时因为事先要制作各种展台、展柜、展板等，因此在展场内分散有大量的可燃材料，再加上展览厅的间隔、装饰，以及一些设备的包装板和包装填充物，使展厅的火灾荷载剧增。而在布展期间，木工、电工、焊接、油漆、喷漆、粉刷等诸工种可能一起工作或交叉作业，稍有不慎，极有可能发生火灾。
　　（2）展览期间的火灾危险性
　　展场内的展品往往是易燃和可燃产品。为配合展览快速拆装的原则，装饰装修多为不能重复使用且成本较低的木制品。由于现代的展览建筑面积大、跨度大、净空较高，一旦发生火灾，初期外部进入空气不足，易形成不完全燃烧而产生大量的浓烟。加之展览厅多为空调密闭式建筑，内部燃烧产生的热量极易聚集成高温、高热烟气，不但展厅内人员易被灼伤，也使外部救援人员不易靠近，一旦外部有大量空气进入，将瞬时引起猛烈燃烧，造成人员的重大伤亡和财产的损失。
　　展览期间除动力、照明、排风等用电外，有的参展商为营造展示效果，往往增加用电设备、模型、广告灯箱，有的还会增加荧光灯、霓虹灯、装饰灯、彩灯等灯光系统。总之，各种用电设备相对集中，用电量大。特别是由于临时安装，施工相对粗糙，不能达到规程要求，容易发生短路、超负荷、接触不良等故障，因而具有较大的电气火灾危险性。
　　展览会上为营造效果，多采用人工光源，常用的照明灯有白炽灯、荧光灯、高压汞灯、高压钠灯以及金属卤化物灯等。这些灯具表面温度很高，如白炽灯，灯泡表面温度为170～220℃；1000w的卤钨灯，表面温度为500～800℃，均可引燃可燃物。其他灯具的镇流器或电子触发器，则有过热燃烧的危险。吊灯、筒灯、射灯与搭建的展台若未保持墙距、柱距、顶距、灯距时，也极有可能引发火灾。
　　5现代消防防灾措施
　　现代防火技术中基本的防火安全目标可分为与生命安全相关的目标和与其他安全相关的目标两大部分。后者又包括财产安全、保证系统运行的连续性、保护环境等等。围绕这些基本目的，还细化出许多具体的目标如下：
　　（1）保证建筑内人员的生命安全
　　应当根据烟气流动特点和人员的行为特点，做好疏散通道的设计，选用合适的火灾自动报警系统和疏散诱导系统，保证所有人员能在安全时间内撤离起火建筑。
　　（2）防止火灾发生及蔓延
　　重点考虑合理选择建筑材料、室内设备和物品的燃烧性能，加强有关材料的阻燃处理，对易燃、易爆物品采取可靠的防护措施等。防止火灾蔓延方面主要防止火灾在水平方向和垂直方向蔓延，重点考虑使用具有足够耐火强度的构件材料、采取合理的防火分隔等。
　　（3）有利于实施火灾扑救并保证建筑结构稳定性
　　有利于实施火灾扑救并减少损失方面主要考虑建筑设计和消防设施的设置有利于火场侦察、灭火和营救受困人员等方面，同时尽量减少火灾和灭火过程中造成的财产损失和环境危害。
　　国家出台了相关场所的规范与标准，对建筑从定性分类、平面布局、耐火等级、消防设施等多方面进行了约束，增强了建筑本身防控火灾的能力，同时作为建筑的管理使用人，应提高自身的管理水平和自检能力，从硬件和软件上增强商场的防火安全性以保证商场为社会和老百姓服好务。
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