大型物流仓储类建筑防火安全设计方法探析

大型物流仓储类建筑防火安全设计方法探析

唐军施樑

唐军TangJun；施樑ShiLiang

（上海消防研究所，上海200032）

（ShanghaiFireProtectionResearchInstitute，Shanghai200032，China）

摘要:随着中国物流产业的蓬勃发展，越来越多大型物流仓储中心出现，但是随之而来的一些消防问题也摆在眼前，如防火分区面积过大、疏散问题、消防设施布置等。运用了性能化防火设计评估的方法对类似建筑进行分析模拟，并提出相关优化方案是一个比较可行的解决办法，通过该方法能够提高建筑安全性，增加设施的可靠性。

Abstract:WiththevigorousdevelopmentofChina'slogisticsindustry,moreandmorelarge-scalelogisticsandwarehousingcenterhaveappeared,butfollowinganumberofproblemsisbeforeus,suchasthetoolargefiredistrictarea,evacuation,layoutoffirefightingfacilities,andsoon.Thispaperusesthemethodofperformance-basedfireprotectiondesignevaluationtoanalyzeandsimulatethesimilarconstruction,andputsforwardoptimalschemewhichisamoreviablesolution.Thismethodcanimprovethesafetyofconstruction,andincreasethereliabilityoffacilities.

关键词：极早期火灾探测系统；快速响应喷头；自然排烟辅助

Keywords:firedetectionsysteminveryearlytimes；fastlyresponsesprinklerheads；naturaldraftsupplementary

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）07-0070-02

0引言

随着我国经济建设和城市化的快速发展，物流产业也突飞猛进，在很多城市出现了许多大型的超市类商场，这些超市类商场的货物运送及储存需要一些固定的仓储建筑。现代的物流仓储建筑的概念不同于传统仓储，传统仓储是以存储为核心；现代物流仓储建筑是以共同理货和共同配送为核心，而仓储只是支持理货和配送的一项条件。由于现代物流仓储存储量大、配送率高的原因，对物流仓储建筑的容积、面积等的要求越来越高。因此，大量的大面积，高容量的物流仓储建筑随之出现。

然而运用这一理念的设计会与相应的消防规范及规程产生一定的冲突。不过，通过性能化防火设计评估的手段，并通过模型模拟分析手段优化设计方案，可以使该类建筑符合防火安全要求。

1大型物流仓储建筑面临主要问题

一般来说，大型物流仓储类建筑，其设计突破消防规范及可能存在的问题主要归纳为以下几个方面：①防火分隔；②合理有效消防设施；③合理有效排烟方法；④多层仓储的人员疏散及消防扑救。

1.1防火分隔对于仓库类建筑，消防规范对于其建筑面积，防火分区面积都有明确规定，但是大型物流仓储建筑，物流中心防火分区分隔墙的设置难度大。因其净空高度过高，不可能设置防火卷帘。若外墙是钢结构承重的轻质墙，中间的分隔墙施工也存在一定的难度。另外，物流中心内自动物品输送带需多次穿越防火分区隔墙处，此处的防火分隔处理难度相对更大。

1.2合理有效的消防设施根据《火灾自动报警系统设计规范》和《自动喷水灭火系统设计规范》，普通感烟、感温探测器和闭式喷头的最大设置高度分别不超过12m和8m。而物流中心的净空高度一般都会超过这个限制，需要突破现有的防火设计规范。对物流中心火灾报警、喷水灭火系统的及时性、有效性提出了新的要求。并且物流仓储中心以货架形式为主，由于空间大，如果在低层发生火灾，一般报警探测装置很难有效探测。这些都是现代大型物流仓储类建筑面临的主要且关键的问题。

1.3合理有效的排烟方法大型物流仓储中心一般情况下存放的物品多种多样，其中储存的可燃物品也相对较多，火灾荷载大。一旦起火，容易形成快速垂直蔓延，如果没有可靠的排烟措施，高温烟气在仓库内扩散蔓延极快，火灾扑救的难度加大。而《建筑设计防火规范》未对仓库的排烟作明确的要求，如何有效的进行排烟也是设计中面临的几大问题之一。

1.4多层仓储的人员疏散及消防扑救对于一般仓储，大多数是单层建筑，人员只要疏散至出口即为安全，但是对于大型仓储物流建筑，这些建筑可能是2层，3层甚至4层。因此对于2－4层的人员如何确定一个合理的疏散路线，并能最短时间内疏散至室外空间至关重要。该类建筑还有一个特征，即长边较长，因此消防队员如何进入建筑迅速展开扑救也是一个较为棘手的问题。

2性能化评估运用实例及相关优化设计方案

下面结合某物流仓储中心项目，说明性能化评估在类似建筑的地运用及对设计方案的优化。如图1所示，某物流仓储中心为二层建筑，总建筑面积为8万平方米左右，在其内部分为大约10个防火分区，各层约为5个，单个防火分区面积约为6000m2－7000m2左右。

该建筑属于丙二类仓库，根据《建筑设计防火规范》4.2.1条规定：单层的丙二类储存品库房的防火墙间面积最多可做到3000m2（设置自动喷水灭火系统保护）。其单层高度约为10米左右，其防火分区面积超出了规范的要求。因此，针对该项目，使用了烟气扩散模拟及疏散分析。并提出了相关的优化设计方案。

2.1极早期的火灾探测由于仓储中心内主要以货架为主，因此使用一般感烟探测系统较难快速的探测到火灾的发生。通过模拟及试验，可以采用一些如空气采样系统的极早期火灾探测系统能有效的提高探测时间。由于其内部空间较高，约为10米，而空气采样系统可以多层布置，这样布置能有效解决在低部货架起火后探测系统无法及时探测火灾的问题。表1为使用极早期探测系统后的时间。

可以看出，再使用极早期探测系统后在中等t平方火的情况下，无论火源位置在何处，系统基本能在90秒之内探测出火灾。而那些低速发展火灾，系统也能够在110秒左右探测出火灾。而当系统探测出火灾时，火灾强度仍然低于25kw，而这样的火灾只需要用灭火器即可以扑灭。

2.2交错布置快速响应早期抑制（ESFR）喷头在货架内的货物起火后，由于火灾的垂直发展，会很快延燃附近及上部的货物，造成火灾规模的进一步的扩大，因此，使用合适的喷淋系统能起到控火及防止火灾蔓延的作用。对于仓储类建筑来说，由于火源主要为货架内货物，因此不及时控制会发生延燃现象，所以使用K流量系数较大，RTI响应指数值小的喷头是比较合适的。这些喷头能较快的感应火灾并及时动作，同时还可以在货架内布置喷头，能有效避免货物发生火灾后的延燃。同样的，为了增加保险系数，可以使用喷头的交错布置，即两套湿式报警阀后喷头可以交错布置在一个分区内，这样可以增加喷头动作的保险系数，可以更好优化及完善消防设计。图2即为喷淋控制火灾的温度模拟图。

可以看出，由于喷淋的动作能够有效的控制火灾的扩大，因此能较好的起到控火的作用，在火源切面上，仅火源处为200℃左右，而在远离火灾区域温度只有60℃左右，而其热辐射通量也远小于引燃其他可燃物的数值，因此可以看出使用该类喷淋系统还是较为适合及可行的。

2.3机械排烟为主，易熔带及自然排烟辅助仓库内存放的物品有些为有机制成物品，在燃烧后会迅速产生大量的烟气，而烟气扩散蔓延会对仓库中人员的疏散造成不利影响，因此，高效率的排烟措施对于仓储物流建筑相当重要。

一般仓储类建筑可以使用机械排烟措施，可以根据排烟量核算处排烟风口面积。然而对于防火分区过大，储存货物较多的大型仓储物流中心来说，还需要有辅助的排烟设施，即侧窗辅助排烟及顶部易熔带辅助排烟。当火灾发生后，机械排烟系统会启动工作，但是可能无法迅速排除产生的烟气，此时可以通过手动开启侧窗，以帮助排烟。同样的当烟气温度继续升高到一定温度后，易熔带会受热融化，这样就相当于在仓库顶部开了若干个自然排烟口，同样也有利于烟气的排出。下面就是几个分别采用机械排烟、机械＋侧窗辅助的排烟效果比较。

从图3、图4及表2可以看出，在没有侧窗辅助排烟时，由于只靠机械排烟运行，其排烟有效性较差，烟气会较快的蔓延，并填满仓库。而当使用辅助排烟侧窗后，由于侧窗同时可以排除部分烟气，因此可以延缓烟气下降速度，并能增加烟气对人员造成伤害的耐受时间。从表格统计可以看出，使用与不使用侧窗辅助的，能有效提高200秒的耐受时间。因此增加辅助排烟手段还是非常有效的。

2.4室内消防通道及高架道路由于长边较长，必须考虑消防队员进入进行灭火的问题，因此在室内必须有一定宽度的消防通道，如图5。在建筑内部增加一定的宽度的消防通道，既能便于消防队员进入扑救，同时也可作为人员疏散的一个路径。

由于是多层建筑，因此在第二层的人员如何能尽快的疏散至室外空间是非常重要的，此项目采用了高架道路的，即道路可以直接通到2层仓库，这样对于二层人员来说，他们也只需要疏散至下图红色箭头处即是到达室外空间（见图6）。这样能减少疏散时间，增加人员疏散的安全性。同时该高架道路也可以作为消防车扑救停靠道路，减低消防扑救的难度。

4结语

通过上述的分析可以看出，通过性能化评估对大型物流仓储类建筑进行分析，并针对模拟结果给出相关建议，对于该类建筑提高消防安全度是较为可行的。对于大型的仓储物流中心来说，要解决这些问题的主要方法是增强消防设施的布置，如采取极早期探测系统、快速响应灭火装置。这些设施的安装能够在尽快的时间内探测火灾发生，并进行控火，防止火灾的进一步扩大。

增加辅助排烟设施可以有效的延长烟气对人员造成伤害的可耐受时间，对于人员疏散来说，可耐受时间的增加是保证安全度的最直接的方法。

同样的，诸如增加室内消防车道，高架道路等方法对于优化大型物流仓储类建筑的设计方案都是可行且有效的，尽管这些优化方案可能会加大经济上的投入，并且提高日后的日常管理要求，但是对于消防安全来说却是非常有利的。

作者简介：唐军（1975-），男，浙江鄞县人，本科，助理研究员，研究方向为防火安全。