小分子团水好处:大型工业厂房的消防设计

    一、引言

    随着经济建设的发展，社会需求量的增加，我国汽车工业步入了大批量、专业化的轨道。生产汽车的厂房也由过去的分散、独立、几千平方米的混凝土厂房，向大规模、联合、几万平方米的钢结构厂房发展。大型联合钢结构厂房的产生是汽车生产发展的必然结果，也促进了建筑科学技术的发展与进步，如钢结构厂房能做到大柱网、大悬挂以满足灵活多变的车间工艺布置的要求，同时又解决了厂房的通风、采光、保温隔热以及屋面排水、生活设施布置、人员的安全疏散等等，但钢结构厂房需要特别注重消防安全设计。这里重点介绍一下刚建设完成的一栋大型汽车总装车间的建筑消防设计。

    二、工程概况

    该钢结构厂房占地面积45555.5m2，展开面积552.572m2。厂房外墙及屋面均为双层镀铝锌彩色压型钢板。柱网24m*24m屋架采用网架结构，网架球节点中心标高8.800m，车间采用全空调系统，其外墙传热系数2K)，屋面传热系数2K)符合暖通专业提出的传热系数要求，同时屋面设置了相当于建筑占地面积10%，的排烟窗及采光窗（见图1、图2）。

        图1 某钢结构大型汽车厂房平面图

    图2 某钢结构大型汽车厂房屋顶平面图

    三、消防设计

    1.火灾危险性类别的确定

    钢结构车间内部主要由汽车装配、汽车调试以及堆放场地等组成，局部还有办公、工具间、维修间及在使用中易产生火灾危险的喷蜡房、点补室及油漆返修区、充电间等，火灾危险性有戊类，局部也有丙、乙类，那么火灾危险性类别如何断定呢？根据《建筑设计防火规范》第3.1.1 条的注解：(1)在生产过程中，如使用或生产易燃、可燃物质的量较少，不足以构成爆炸或火灾危险时，可以按实际情况定其火灾危险性的类别；(2)一座厂房内或防火分区内有不同性质的生产时，其分类应按火灾危险性较大的部分确定，但火灾危险性较大的部分占本层或防火分区面积的比例小于5%（丁、戊类生产厂房的油漆工段小于10%），且发生事故时不足以蔓延到其它部位，或采取防火设施能防止火灾蔓延时，可按火灾危险性小的部分确定。据此该车间的火灾危险性类别属丁、戊类。

    2. 防、排烟设计

    钢结构工业建筑的防、排烟设计的目的是最大限度地减少发生火灾时烟气的生成量，以及将火灾生成时的烟气迅速予以排除，保证人们的视线，为人员安全疏散，为消防人员的扑救活动创造条件。总装车间的防、排烟设计就包括了(1)防烟：当失火烟气已经产生时，在烟气的扩散线路上设置挡烟垂壁，阻碍烟气的继续扩散；(2)排烟：利用火灾产生的热烟气的浮力作用，烟气上升至屋顶，通过设置在屋面的排烟窗排出到室外。

    （1）防烟分区的确定

    工业建筑的防烟分区面积应控制在多少平方米之内，我国还没有这方面的规定。《高层民用建筑设计防火规范》也只是在第5.16 条中提到：设置排烟设施的走道、净高不超过6.00m的房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于0.50m的梁划分防烟分区。每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区。而《建筑设计防火规范》则未出现防烟分区的概念。此次设计我们首次把防烟分区的概念引进了工业建筑中，为此我们参阅了大量国内国外大型汽车生产车间的资料，特别是德国大众汽车厂，发现他们总装车间的防烟分区面积一般控制在3600m2以下。我们根据消防设计分析软件的计算，本厂房的防烟分区面积宜控制在2500m2 以下，由于本厂房每单元为24m*24m柱距及考虑到整个厂房的平面布局，我们最终决定防烟分区面积取4个单元，即2300m2左右。

    （2）挡烟垂壁的制作

    挡烟垂壁的作用是为了阻碍烟气的继续扩散，对于它的做法《高层民用建筑设计防火规范》也仅在2.0.16条术语中提到：用不燃烧材料制成，从顶棚下垂不小于500mm 的固定或活动的挡烟设施。活动挡烟垂壁系指火灾时因感温、感烟或其它控制设备的作用，自动下垂的挡烟垂壁。我们在本工程中的做法是：在网架的下弦杆间固定8号槽钢，在8号槽钢上再设置长8号槽钢，单层彩钢板就垂直固定于上弦杆与通长8号槽钢边（见图3）。由于车间的共用管线如上水、雨、水、电、通讯、压缩空气、油管、乳化液等等，以及通风、采暖等大型管道都在网架下弦以上布置，加之采用网架这样一种空间结构体系，使得挡烟垂壁多处与网架、各种管线垂直或斜交，其施工将是困难的，特别遇管道密集排的部位，现场将要采取一些交通措施才能安装好挡烟垂壁。

    （3）排烟窗的使用

    传统厂房的排烟方式有屋顶风机及气楼两种。屋顶风机又有动力式和无动力式两种。无动力式的原理是由内外气压差产生动力以排出厂房内的烟气，这种方式在内外气压差较小时效果不理想。动力式屋顶风机又会由于火灾时经常断电而效果也不理想。气楼排烟由于传动杆件通常很长，故而控制不灵，气楼窗经常处于开启状态，这在火灾前期很容易助长火势，所以效果也不理想。单个铝合金排烟窗正好解决了这些问题。由于排烟窗价格昂贵，况且车间内有自动喷水系统，故本工程的排烟窗数量控制在建筑占地面积的0.5%左右，在屋面上均匀布置了137个。规格为长2.0m，宽1.5m。

    137 个排烟窗按防烟分区，分成16组。这16组分别由三个排烟窗控制柜控制。当无火灾信息时，可手动开启关闭控制区内的排烟窗，当火灾报警信号接到火灾报警时，控制柜先自动关闭处于区域内的排烟窗，以阻止烟气产生，但当烟气量达到一定浓度后，控制柜则会自动开启处于区域内的排烟窗，以排出烟气。而处于非失火区的排烟窗则应关闭，否则将助长火势，增加烟气的生成量。

    3. 充电间的消防设计

    本工程为了减少电瓶车出入厂房带来的灰尘，采取了在车间靠外墙的卸货棚内设置充电间。

    由于蓄电池中的电解液是由浓硫酸与蒸馏水按比例配制而成的水溶液，在充电和放电的过程中放出氢气和氧气，氢和氧和空气混合能形成爆炸混合物，因此充电间要采取必要的防火防爆措施。我们采取的主要措施是在车间与充电间之间设防爆墙，同时在外墙上设轴流风机使充电时产生的氢气、硫酸蒸气等尽快排到室外，还有加大门窗面积，满足防爆卸压的要求，设置直接对外出入口，采用防爆型灯具等等。

    四、结束语

    本工程的消防设计，涉及到的众多技术难点是目前我国消防设计规范中所还未涉及到的。我们通过参考国外设计资料、计算分析，并会同消防部门进行了技术分析，最终形成了目前的方案。工程施工结束，投入使用已三年多，得到了有关部门的一致好评。本工程的成功设计为我国在这类生产厂房领域的消防设计进行了有益的探索，为完善我国的防火设计规范提供了参考。