2010年上海世博会展览建筑

2010年上海世博会展览建筑

干挂立面外墙的防火探究

赵华亮

上海市消防局

摘要：世博会展览建筑有着丰富多采的外墙立面装饰设计，但目前国家

现行规范对建筑外墙的装饰没有具体防火技术要求，本文从分析世博会

展览建筑干挂立面外墙的装饰特点入手，寻找和探讨其防火设计对策。

关键词：世博会，展览建筑，干挂立面，外墙，装饰，防火设计

建筑的立面，人们用“皮肤”、“幕墙”或“外表墙”等词语来形容，其实都是表达的一种方法[1]，展览建筑的外墙素有“第七个展示面”之称。2010年上海世博会建筑的外墙以广阔的表面为平台，以材料环保、外观新式、多媒体技术为表达信息的方式，建筑自身也成为一个吸引人的展品，使得2010年上海世博会更加精彩、绚丽。

将目及可视的世博会展览建筑外墙做一个分类，我们可以得到两类：即延续性立面和干挂立面。依靠外墙自身进行立面表达的，我们称之为延续性立面，即外墙的维护、承重等功能向立面装饰、视觉美学的延续。在建筑外墙墙体以外通过干挂材料、装置等进行装饰，则称为干挂立面。

干挂立面装饰是基于建筑外墙上所做的“外套”或“表皮”，以不同的材料、安装防法，或配以灯光、多媒体技术等形成新奇、多彩的外形，进行展示和传达信息，其主要有：石材类、面砖和陶土类、金属或合金类、玻璃类、天然纤维类、竹木类、有机塑料类以及其他等种类。

1世博会展览建筑干挂立面材料的特点

1.1选用材料的人文情怀显现

在世博会上参展者的展览展示带有鲜明、浓郁的地域性、民族性，展览建筑的外墙立面自然地成为展示特色的最前沿的平台，让游客领略到参展国的人文风情。如租赁馆中的越南馆采用当地盛产的竹子做为外墙立面装饰的材料，爱莎尼亚则采用具有鲜明的民族特色的手工艺织布作为展馆的外装饰材料。

1.2选用材料的自然环保取向

装饰材料的绿色环保是上海世博会的一大特点，这也表现了建筑外墙立面装饰的发展趋势。材料生产的无公害，可回收利用、节约能源等都是绿色、环保的基本理念。建筑的外墙具有耐久性的要求，因此也限制了许多材料在外墙装饰上的运用。而世博会历时184天，展览建筑都是以使用年限为1年的临时建筑为主，对于外墙立面的装饰材料的耐久性要求可以降低。世博会正值春夏秋三季，对材料的抗冻性、节能保温性能等也几乎没有要求。这就给建筑师在展览建筑外墙装

左图：西班牙馆，上图：罗阿案例

饰材料的选择上以极大的自由度。天然植物

及其纤维的编织物都被大面积使用，如西班

牙馆的藤条编织物、越南馆和城市最佳实践

区的罗阿案例采用了竹子作为外墙装饰材

料。瑞士馆的宽松“外衣”——红色幕帷主

要由大豆纤维制成，既能发电，又能天然降

解；加拿大馆采用该国特产的经济林木制成

木隔栅作为立面装饰材料，既起到了遮阳降

温，又可在展馆拆除后循环利用。

建筑外墙立面采用植被装饰也是一种

方式，如上海世博会主题馆的东西立面、新

西兰馆的屋顶等都采用了种植绿

化的手段来进行装饰，同时对建筑

整体的节能降耗起到了积极的作

用。

1.3选用材料的高新技术展

示

世博会展览建筑外墙立面既

是展示绿色环保的展台，又成为展

示许多的新材料、新技术的展台。

上海企业联合馆采用了透明亚克

力管内装LED发光组件作为整座展馆的“罩子”，在这个“罩子”上还可以投放

多媒体的影响，体示新技术的奇特。还有如石油馆、信息通讯馆等都是采用PC、PU等高分子有机材料作为外墙装饰材料并配合以灯光、投影形成流光溢彩的视觉效果。

（信息通信馆）（上海企业联合馆）

2世博会展览建筑外墙立面装饰防火难点

“福祸相依”言明了事物的两面性，上述材料的特点、优点也造成了材料具有较大的火灾危险性，这也是本文重点探讨、力求解决的一对矛盾。高分子有机塑料制品如亚克力、聚氨酯（PU）材料，竹木，藤条等天然纤维织物之类都是可燃、易燃材料，一旦受到火源危害就极易造成火灾事故。然而目前要对这些材料进行有效的防火阻燃处理，抑或需要昂贵的经济成本，抑或牺牲材料特有的材性，因此通过改进材料本身燃烧性能进而化解这对矛盾就显得乏术无助。如何提高干

挂立面外墙的防火安全，还面临以下的难点：

2.1法律法规、消防技术标准尚不健全

在我国就一般建筑设计中对于外墙立面的装饰仅有干挂石材、玻璃幕墙、饰面砖、涂料等等有限的种类和手段，这些材料都是非燃材料，而世博会展览建筑及其外墙立面装饰与一般建筑有很大的差异。我国现行的消防技术标准体系中尚未对建筑外墙立面装饰材料提出有关防火设计的要求，由于明确的技术标准的缺位，因此在世博会展览建筑设计防火审核时也只能综合建筑整体的消防安全性、焰火燃放的威胁等对建筑外墙立面装饰材料提出建议。

济南奥体中心火灾以及今年2·9央视新址火灾等同类别的火灾，其经验教训促成了建设部、公安部联合颁布《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》。在此规定中对外墙装饰材料仅作了“建筑外墙的装饰层，除采用涂料外，应采用不燃材料。”[2]基本的要求，如何落实和执行还有许多需要深化、细化之处。

2.2外界的诱发火灾因素多

2.2.1焰火燃放

世博会举办期间将有大型的焰火燃放表演，这对展览建筑外墙立面装饰材料的消防安全是最大的潜在风险。世博会园区位于黄浦江两岸的狭长地带，其纵深较小，园区内的展馆聚集，其密度大，而焰火燃放需要一定的安全范围。焰火燃放的高温残渣对建筑外墙的安全性产生影响。礼花弹一类的焰火燃放，在理想情况下，距地40m及以下的高度内，焰火应燃尽无残留，但实际情况受到风力、风速以及焰火品质、施放等因素影响，往往达不到理论状态。如此，焰火燃放对展馆建筑的外墙立面，特别是干挂立面的可燃装饰材料，大大增加了防火安全的风险。

2.2.2违规操作、野蛮施工

在建筑物火灾中施工阶段火灾比例很高，而施工阶段火灾中大部分又集中在外墙施工期间。事实证明施工中为了抢进度，出现野蛮施工，违规操作，特别是在可燃的外墙保温材料、装饰材料的安装过程中，材料受明火点燃、受热阴燃的险情时有发生。因此施工工艺、施工安排的科学性、安全性对防火安全有着密切的关系。

2.2.3电气线路火灾

外墙立面装饰不仅材料多种多样，燃烧性能低，而且还有许多泛光照明、多媒体放映设备。这些大功率的用电设备发热量大，运行时的高温可能引燃外墙干挂可燃材料，电气设备遇湿、受潮以及疲劳运行等容易导致电气设备自身火灾，也可能引起外墙材料的火灾。

2.2.4其它

世博会展览建筑外墙立面的装饰材料还会被不可抗力的自然气候、相邻着火建筑的飞火、热辐射引燃。世博会园区地处江边的开阔地，使得夏季雷暴天气中雷电气候现象更加频繁，存在着雷击引发建筑火灾的可能。

外墙的装饰材料的安全同时也受到人为因素制约和影响。

2.3外墙立面装饰潜在的火灾风险较大

外墙立面装饰材料的可燃性对于建筑会产生以下几方面的危险性：

2.3.1材料自身易被引燃烧，造成物损灾害和不良影响。由于世博会部分展览建筑外墙干挂立面材料的可燃性，在受到人为点火、雷击等作用时，极易被点燃，并很快形成火灾，造成不良的社会影响和财产损失。

2.3.2、火灾形成后沿建筑外墙蔓延扩散的可能性大，造成立体燃烧，难于扑救。建筑外墙立面装饰材料燃烧一旦成灾，其蔓延速度快且易形成立体化燃烧。当火灾发展到猛烈燃烧阶段时，消防力量灭火的难度也就急剧增大，同时还要考虑着火点相邻的建筑的防护。

2.3.3材料的燃烧产物易造成次生灾害。高分子有机材料燃烧产生烟气含有一定的化学刺激性、毒害性，特别是经卤化物阻燃处理的，燃烧时释放出卤化物更具化学刺激性；燃烧时还可能会产生熔滴物，对火点下方的可燃物、逃生人员都形成危害。竹、木以及植物纤维织物燃烧时易产生飞火，对周边相邻的建筑物造成威胁。

3世博会展览建筑外墙立面装饰防火的原则

世博会建筑外墙立面装饰的特殊性和重要性，其防火设计要把握三条思路，一是非常之时用非常之法，二是立足规范的要旨创造性地思考，三是实事求是注重实效。

3.1非常之时用非常之法

我们首次举办世博会，不得不承认存在经验上的不足，对于世博会临时展览建筑，我国现有的消防技术标准规范，包括针对为世博会展览建筑编制的标准，还是有许多涵盖不全、预想不到的情况。2010年上海世博会以精彩、成功、难忘为目标，安全上不容出现一点闪失，世博会虽是临时性的活动，但与奥运会不同，需历时184天。在这样的非常态情况下，通过建立高效的消防基础设施、先进的消防装备和技术、快速响应的消防力量、高频次全方位的防火体系方法来整体性降低火灾风险，提高世博会的消防安全性。

3.2立足规范的要旨创造性地思维

世博会建筑有许多方面是现行规范、标准没有涵盖的，我们需要打破这样的思维定势“这是不符合规范要求”，需要以“我们能不能在现有规范的精神、原则指引下解决新问题”的角度进行思维。在实践中既要达到理解和掌握规范条文精神的深度，又要开阔思路大胆创新。

3.3实事求是、注重高效

在世博会建筑防火设计的实践中，就展览建筑的外墙干挂立面防火设计为例，一定要实事求是、注重高效。在设计上尊重建筑的科学规律和现有的技术条件，而不能随意提出经济上无法承受、技术上无法实现的防火设计要求。针对火灾危险性较高的干挂立面设计，采用的防火保护方法不能拘泥于求大、求全，不能死扣规范条文，需要因地制宜、因材施用，重在达到保护效果。

4世博会展览建筑外墙干挂立面装饰的防火对策

世博会展览建筑干挂立面外墙设计因其使用材料具有一定的火灾危险性，加之现有规范规定不明确，这就需要从面到点来寻求防火对策，利用和发挥一切有利条件，降低和规避火灾风险。

4.1充分依托世博会的安全大环境，形成多道防护屏障

世博会有着良好安全保障，入园的安全检查可以杜绝打火机、可燃液体等火源、危险品的入园，最有效地防止人为破坏。世博会的防火检查和防火监督严格、有序的开展，防微杜渐地消灭隐患、消灭事故苗头。世博园内设有消防站和消防驻防点科学布局，装备精良，能够快速响应处置火情。

这三道屏障建立起了对火灾的纵深防御体系，为世博会创造了一个安全的大环境。

4.2注重整体性能防范控制

4.2.1提高外墙墙体的防火性能

外墙墙体作为立面装饰的基层，通过提高外墙墙体的不燃化程度、防火性能等方法，提高外墙体系的整体防火性能。特别是与装饰材料最近的外墙的外层材料的不燃化至关重要。

4.2.2泛光照明和多媒体技术的电气防火设计

外墙立面装饰的泛光照明灯具采用冷光源，多媒体设备发热量大的应使用隔热性强的不燃烧体与装饰材料隔离，防止局部高温引燃装饰材料。电气线路敷设时应穿管保护，电气设备、电线电缆由于使用于外墙，易受到风雨侵袭，须注意防火、防水保护，有条件的应在电路上安装电气防火保护装置。

4.2.3开发有效的防护措施，加强重点时段的防范

世博会展览建筑外墙立面装饰材料受焰火燃放影响最大，也最缺乏可控性，因此，这对焰火威胁的防护措施十分必要。防火措施以水湿润装饰材料，避免被掉落的焰火残渣引燃成灾是有效的方法，具体的措施可以结合建筑的喷水降温设施、外立面喷水自洁设施对外立面（包括屋顶）进行喷水，也可以沿外墙立面周边设置类似于球罐降温的喷水管网对外墙立面进行喷水，再者可以设置水炮、细水雾等自动喷水灭火系统保护建筑外墙立面。如万科（企业自建馆）因地制宜地设置射水装置对外墙进行保护，屋顶设置消火栓，焰火燃放时可供在屋顶值守人员使用。总之，措施以简便、有效为佳。在防范措施中把握好运用的时机也很重要，应在焰火燃放前使用喷水设施将保护对象淋湿，要不留死角；燃放过程中进行死看死守，发现火苗立即扑灭；燃放结束后要再次喷水并进行一次认真细致的地毯式检查，做到不留隐患。

4.3优化立面装饰的节点设计

4.3.1隔离法

干挂的装饰材料垂直向或水平向间隔布置，打破可燃材料分布的连续性以防止延燃。立面装饰材料干挂固定构件采用不燃材料。

万科馆的外墙采用耐火极

限不低于1.00h的不燃烧体墙，

干挂麦秸秆板作外墙立面装饰。

麦秸秆板的连接、固定件采用不

燃材料，但外墙的最外层的防水

材料也是可燃材料，直对麦秸秆

板。外墙的最外层防水层采用不

燃材料代替原设计，使麦秸秆板

内侧完全不燃化，提高了消防安

全性能。

4.3.2贴敷法

立面装饰材料与外墙墙体之间减少空腔，从防火角度更加有利。燃烧学机理分析，悬空的立面装饰材料燃烧少时空气补充充分，有助于燃烧，而直接贴敷在不燃外墙上时则反之。

4.3.3封堵法

竹、木装饰材料的端头、断面要注重封堵或包覆处理。“出头的椽子先烂”，在竹、木类的装饰材料端头、断面更容易被点燃，应对此作封堵、包覆等措施保护。封堵的方法可以采用金属包覆、钢丝网砂浆抹平等。

4.3.4减少对建筑内部消防安全的影响

建筑外墙立面装饰的防火设计还应注重对建筑的排烟口、灭火救援口的避让，一是保障装饰材料不影响建筑的排烟、灭火救援；二是防止火灾通过装饰材料在建筑内部与外墙之间蔓延。

4.4规范施工方法，防范火灾事故

由许多火灾案例教训可知，在建筑防水保温材料的安装施工过程是火灾高发阶段，由此可见，使用可燃材料作为干挂立面外墙的展览建筑，外墙立面施工就是防火工作的重点。动火作业是最主要的火险隐患，世博会建设工程时间紧任务重，施工现场具有交叉施工、立体作业的特点使得外墙干挂立面施工的消防安全面临难点和挑战，在实践中我们总结出一套有效应对方法：一要有科学合理的施工组织，在施工中动火、外墙可燃材料干挂作业等的高风险因素在时间和空间上进行规避，不应在外墙上切割、钻洞和进行明火作业；二要规范动火作业程序、加强现场看护工作；三要建立一支巡查队伍，在工程中发现问题，消除隐患。

世博会展览建筑的外墙干挂立面作为一种外墙装饰的手段和展示媒介，显示了外墙也能有许多建筑、装修的创造空间，为我国今后的建筑外墙装饰提供了设计创意、工程实践的宝贵经验。在世博会后相信我国的建筑外墙装修、装饰会有一个发展和飞跃，本文就世博会展览建筑干挂立面外墙的防火设计的经验探讨，愿为我国的建筑外墙装修装饰的试金石，启发对干挂立面外墙防火设计的思考，更欢迎批评指正。

引用文献：

[1]《建筑外立面速查手册》，（意）亚历山大·考帕编大连理工大学出版社

[2]、[3]《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，公安部与住房和城乡建设部，文件

参考资料：

《上海世博会英国馆防火战略报告》SafeConsultingLimited作者邱子民博士

《上海世博会加拿大国家自建馆扩初设计》、《2010年上海世博会西班牙馆初步设计》同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司

《2010年上海世博会万科企业馆初步设计》北京金田建筑设计有限公司、清华大学建筑设计研究院、北京多相建筑设计工作室

《建筑外立面速查手册》，（意）亚历山大·考帕编大连理工大学出版社

图片资料来自上海世博会官方网站

上海市建委、市公安局联合发布的《上海市建筑工程施工现场消防安全管理规定》，上海世博会事务协调局、上海市消防联合发文《关于加强世博园区建筑工程施工现场消防安全工作的通知》

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