基金项目:国家自然科学基金资助项目(50076042,59936140)
第10卷第2期火 灾 科 学
Vol.10,No.22001年4月
FIRE SAFET Y SCIENCE
Apr.2001
文章编号:100425309(2001)022*******
大型厂房消防安全设计评估
汪 箭,吴振坤,胡 路,熊 毅,杨 锐,范维澄
(中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026)
HE Y a 2ping
(Scientific Services Laboratory ,177Salm on S t.,P ort M elbourne 3207,Australia )
摘要:借鉴国际性能法规发展的经验,跟踪国际火灾科学研究前沿,着手研究和建立适用于我国新的建筑防火设计规范体系,已成为我国消防现代化建设的重要战略任务之一。作者以具体实例为对象,分别采用处方式和性能化设计方法进行建筑防火设计评估,演示两者设计过程和设计理念的差异。本文将是一组文章之一,针对一个大型车间厂房的具体设计按照处方式法规进行了评估,文章鉴别设计中不符合现行规范的条款并按规范提出修订方案,其阐述和讨论结果可为进一步进行火灾安全性能设计提供参考。有关的性能设计分析将在另一篇文章中详细介绍。
关键词:处方式法规;防火设计;火灾安全中图分类号:TK 121 文献标识码:A
0 前言
1988年由和国家技术监督局制定的《建
筑设计防火规范》国家标准(G B J16287)[1],该标准作为中国建筑消防安全设计的标准,在过去的十几年中为火灾安全工程和建筑防火设计做出了巨大的贡献,保证了人身和财产安全。但随着我国经济建设的迅猛发展,这一标准也面临着来自建筑工业越来越多的挑战。G B J16287标准从本质上来说是一种处方式法规,缺乏灵活性,着重于每一个组成部
分的消防安全,未考虑整个系统的消防安全。因此,在某些情况下为了遵照G B J16287标准,一些建筑不得不耗费很高的费用。另一方面,处方式法规也了建筑的设计。针对建筑工业当前的情况和需求,中国在1999年对G B J16287进行了修订,允许建筑设计中有特殊要求或者难于遵照G B J16287的情况下,在专家论证的基础上可以例外。尽管性能设计还没有完全发展起来,但这个修订仍是向建筑防火性能设计迈出了一小步。国内火灾科学研究工作者也开始了有关性能化法规以及工程设计研究方面的探讨,相关的评论和讨论的文章[2～4]以及基础性研究的文章[5,6]开始出现。本文是通过对某轮胎厂斜交胎车间按照处方式法规进行评估,说明其
中的一些问题。除《建筑设计防火规范》(G B J16287)之外,本文在评估过程中还参考和用到了《自动喷水
灭火系统设计规范》(G B J84-85)等标准和法规[7～10]。
1 斜交胎车间消防设计
1.1 建筑物概况
斜交胎车间原设计长612m ,总宽192m ,高8.788m ,建筑面积177504m 2,占地面积117558m 2。整
个车间分为四个工段:压延压出,成型,硫化,成品库。厂房和库房耐火等级为二级。
1.2 安全疏散
由《建筑设计防火规范》(G B J16287局部修订条
文)附录三和四,生产厂房危险类别为丙类二项,库房储存物品的火灾危险类别为丙类二项。G B J16287表3.5.3规定,安全疏散距离不超过80m ,但是斜交胎车间总宽为192m ,显然无法符合规定要求,必须缩小厂房的宽度。因为成品库一区域与压延压出及成型工段区域安全疏散条件最苛刻,因此以下计算缩小因子时只考虑以上两个区域。(1)压延压出及成型工段
(i )原设计方案如下图阴影所示区域无法安全
疏散
单位:米
压延压出工段和成型工段简图
(ii )
比例因子的计算
单位:米
图示A 点为逃生最不利点。由
(96a )2+40.52=802
解得a =0.72。
(2)成品库一
(i )原设计方案如下图所示阴影区域无法安全
疏散
单位:米
(ii )比例因子的计算
图示P
点为逃生最不利点
单位:米
逃生路线P →M →B →A 和路线P →C 均为80m 。由
50.3b +15b +
31.52+(126.7b -77.9)2=80
解得b =0.70
比较a 与b 的结果,取缩小比例为0.7,即厂房宽度缩为192×0.7=134.4m 。缩小后,所有区域均可安全疏散。1.3 防火分区
厂房生产火灾危险类别为丙类2项,耐火等级为二级,装有消防栓和自动喷淋装置,按G B J16287
表3.2.1,厂房防火分区最大允许占地面积16000m 2;库房火灾危险类别为丙类2项,耐火等级
为二级,装有消防栓和自动喷淋装置,根据表4.2.1,库房最大建筑面积为12000m 2,防火墙间最大建筑
面积为1500m 2。
(1)压延压出工段及成型工段
9
9Vol.10No.2 大型厂房消防安全设计评估
按原设计,压延压出和成型工段在同一防火分区内,防火分区面积(缩小后的)243×134.4=32659m 2>16000m 2,必须沿东西向加设防火墙将原防火分区均分,每部分面积为16329.6m 2,超标2%
。
单位:米
(2)硫化工段与内胎工段
原设计中两工段在同一防火分区内,防火分区面积为22251.6m 2,必须加设防火墙。加设防火墙后的防火分区划分情况见下图
。
单位:米
上图中(1)区面积为10281.6m 2,(2)分区面积为11970m 2,均符合规定。(3)库房防火分区库房占地总面积26812m 2>12000m 2,必须划分为三个的库房,彼此间隔10m (根据G B J16287表4.3.1),见下图
。
单位:米
(i )成品库一
成品库一面积6249m 2<12000m 2,但只有一个
防火分区,其面积不符合规定(需小于1500m 2),因
此要加设防火墙,墙上密集开设甲级防火卷帘门(每墙开设10个,宽度均为3.2m ),共加设3道防火墙,平均布置
。
单位:米
每个防火分区面积为24.863=1562m 2,超标4%,可认为符合规定
。
单位:米
(ii )成品库二
成品库二面积10886.4m 2,用7道防火墙将成
品库二均分为8个防火分区,分区面积为1360.8m 2,防火墙上密集开设甲级防火卷帘门(每墙开设10个,宽度均为3.2m )。
(iii )成品库三成品库三面积为9676.8m 2,用6道防火墙将成品库三均分为7个防火分区,分区面积为1382.4m 2,防火墙上密集开设甲级防火卷帘门(每墙开设10个,宽度均为3.2m )
。
单位:米
补充说明:加设防火墙不利于安全疏散和货物
001火灾科学 FIRE S AFETY SCIE NCE 第10卷第2期
1.4 消防给水系统
车间消防给水设计包括厂房和库房两大部分,有室内、室外消防栓给水系统,自动喷水灭火系统,防火卷帘门冷却水幕四个系统。
(1)厂房
由表8.2.2-1中规定同一时间内火灾为一次,按最不利情况对防火分区进行给水设计。厂房中压延压出工段和成型工段的防火分区面积最大,因此取其为计算对象。
(i)室外消火栓给水量
按表8.2.2-2,一次灭火用水量为40L/s,按8.
3.4条,火灾延续时间取为2h,用水量
Q1=40×2×3600=2.88×105(L)
(ii)室内消火栓给水量
按表8.5.2,消火栓用水量10L/s,按8.3.4条,火灾延续时间取为2h,用水量
Q2=10×2×3600=7.20×104(L)
(iii)自动喷水灭火系统
厂房火灾危险级定为中危险级,根据G B J84-85表2.0.2,自动喷水灭火的喷水强度为6L/(min. m2),作用面积200m2,喷头工作压力为9.8×104Pa。
根据G B J84-853.2.2条规定,火灾延续时间取为1小时。根据7.1.1条,自动喷水灭火系统设计的秒流量为26L/s。喷水系统的总用水量为
Q3=26×3600=9.36×104(L)
(iv)防火卷帘门冷却水幕给水量
根据G B J84-852.0.3条,水幕消防给水量大于0.5L/s.m,厂房区每道防火墙上防火卷帘门均为6个,取秒流量为62L/s,延续时间为1h,消防用水量
Q4=6×2×3600×1=4.32×104(L)
用水总量
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=4.968×105(L)
(2)库房
成品库一中的防火分区面积最大,取其为计算对象,每个防火分区的体积均为13726.9m3,由G B J16287表8.2.2-1中规定,同一时间内火灾次数为1次。
(i)室外消火栓给水量
按表8.2.2-2,库房一次灭火用水量为25L/s,按8.3.4条,火灾延续时间取为3h,用水量
Q1=25×3×3600=2.7×105L
(ii)室内消火栓给水量
按表8.5.2,消火栓用水量10L/s,按8.3.4条,火灾延续时间取为3h,用水量
Q2=10×3×3600=1.08×105L
(iii)自动喷水灭火系统
库房火灾危险级定为严重危险级,根据G B J84 -85表2.0.2,自动喷水灭火的喷水强度为15.0L/ (min.m2),作用面积300m2,喷头工作压力为9.810 Pa。
根据G B J84-853.2.2条规定,火灾延续时间取为1小时。根据7.1.1条,自动喷水灭火系统设计的秒流量为97.5L/s。喷水系统的总用水量为Q3=97.5×3600=3.51×105L
(iv)防火卷帘门冷却水幕给水量
根据G B J84-852.0.3条,水幕消防给水量大于0.5L/s.m,库房区每道防火墙上防火卷帘门均为10个,取秒流量为102L/s,延续时间为1h,防火分区最多有两道防火墙,消防用水量
Q4=10×2×2×3600×1=1.44×105(L)
用水总量
Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8.73×105(L)
比较以上两个结果,取消防用水量为8.73×105L。
1.5 灭火器
(1)可能发生带电火灾的区域灭火器配置(火灾类别:带电火灾)
车间共有6个变电室,可能发生带电火灾,因此不能装设水喷淋系统。灭火装置选取二氧化碳灭火器。由于变电室的具体大小在图纸上没有标识,灭火器的配置数量计算从略。
(2)其余区域的灭火器配置火灾危险级别定为中危险级,火灾类别为B类。查G B J140-90第4.0. 2条,可知,每具灭火器最小配置灭火级别为4B,最大保护面积为7.5m2/B,变电面积较小,可略去不记,因此,其余区域的面积约为8.225×104m2。
考虑到有消火栓和自动喷淋装置,灭火器个数可减少70%,实际需要量为
N=0.3×8.225×104/(4×7.5)=823个
2 结论
根据建筑安全防火设计国家标准斜交胎车间建筑消防设计的重要参数均已给出。如安全疏散距离、防火分区、消防给水系统、灭火器配置等。其中突出存在的问题是全疏散距离和防火分区均不能满
101
Vol.10No.2 大型厂房消防安全设计评估足现行建筑火灾安全设计国家标准。
对于安全疏散距离,国家标准规定不超过80m,但是斜交胎车间总宽为192m,即使不考虑逃生路径,其中心距离为96m,超过国家标准,如考虑逃生路径则距离更大。
对于防火分区,按照国家标准则库房的防火分区问题尤为突出,原设计方案中成品库的防火分区不仅严重超标,而且还须划分成三个的库房。
在本文中,作者提出了此问题,但如果对原设计方案进行相应的修订建议,则生产流程均被破坏,不利于现代规模化流水线生产方式。因此,在一定程度上讲,依据现行的处方式技术规范进行建筑防火安全工程设计已不能满足时代发展的需要。这也是现代建筑防火设计急需解决的问题。如何依据性能规范对同一厂房进行消防设计评估并提出可行的改进方案将是下一篇文章要讨论的课题。
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FIRE SAFET Y DESIGN IN AN IN DUSTRIAL WAREH OUSE
W ANGJian,W U Zhen2kun,H U Lu,
XI ONG Y i,Y ANG Rui,FAN Wei2cheng
(S tate K ey Lab.of Fire science,USTC,Hefei230026)
HE Y a2ping
(Scientific Services Laboratory,177Salm on S t.,
P ort M elbourne3207,Australia)
ABSTARCT:The concepts of performance2base fire code and fire engineering design are being gradually accepted w orldwide.T o introduce and illustrate these concepts to the Chinese fire safety engineering community,the au2 thors of the current paper used the design of an industrial warehouse as an exam ple and conducted fire safety engi2 neering assessments in references to both the prescriptive code and a performance2based code.This paper,being one of a series,describes the evaluation of the fire safety design of the warehouse against the prescriptive building code.The non2com pliance issues of the design are identi2 fied and the appropriate amendments are proposed.The result of the analysis will be com pared with that of a per2 formance2based fire safety engineering assessment of the same warehouse in another article.
K ey w ords:prescriptive code;engineering assessment; performance2
based
作者简介:汪箭(1960
-),男,安徽合肥人,博
士,副教授,主要研究方
向:火灾科学、计算机模
拟与仿真。主要研究成
果:在国内外学术期刊
和会议上发表30多篇学
术论文,参与多项国家
自然科学基金和其它科研项目,并曾荣获中国科学院自然科
学二等奖和三等奖各一次。
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