張華毓，許崇崴

（中機第一設(shè)計研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

隨著我國機械制造業(yè)的飛速發(fā)展與進步，機械工業(yè)廠區(qū)（以下簡稱“廠區(qū)”）的規(guī)模日益擴大；同時伴隨著建設(shè)周期縮短、標(biāo)準(zhǔn)提高、規(guī)范更新等多種因素，決定了廠區(qū)的建筑設(shè)計，尤其是防火設(shè)計的難度和復(fù)雜性不斷提高。 對于廠區(qū)的建筑防火設(shè)計，既往經(jīng)驗逐漸不適用于新項目，建筑師應(yīng)當(dāng)進行技術(shù)總結(jié)和反思。 筆者從親歷項目中選取了某新建叉車廠區(qū)進行分析總結(jié)，其規(guī)模和復(fù)雜性更適合展示廠區(qū)防火設(shè)計的難點要點。

2 機械工業(yè)廠區(qū)的建筑防火設(shè)計難點

2.1 占地面積大、單體數(shù)量多

廠區(qū)的組成包含廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、輔助區(qū)[1]。

本文以某叉車廠區(qū)為例，該廠區(qū)占地面積約21.87 萬m2，總建筑面積約13 萬m2；有23 個子項，以及地面停車場（342個車位）、非機動車棚、廣場和試車場。 其中，建筑面積最大的聯(lián)合廠房約10.5 萬m2，廠區(qū)綜合樓約1.4 萬m2。 廠區(qū)總平面圖如圖1 所示。

圖1 總平面圖

2.2 廠區(qū)的建筑類別多

廠前區(qū)：即廠區(qū)的前段區(qū)域，是服務(wù)于廠區(qū)的行政辦公和生活服務(wù)的綜合區(qū)域；生產(chǎn)區(qū)：主要是生產(chǎn)車間、聯(lián)合廠房；輔助區(qū)：各種庫房和堆場、動力區(qū)。

本案例的廠前區(qū)包括：綜合樓、接待中心、展示塔、廣場、停車場、非機動車棚。

生產(chǎn)區(qū)包括：聯(lián)合廠房、研發(fā)車間、生產(chǎn)車間。

輔助區(qū)包括：倉庫、危廢庫、垃圾站，開閉所，消防泵房，試車場，地磅。

其他：圍墻、大門、自行車棚。

2.3 工藝流程多

以聯(lián)合廠房為例，生產(chǎn)內(nèi)容是工業(yè)車輛，生產(chǎn)工藝是叉車成形、裝配、焊接、存儲（中間倉庫）及涂裝（封閉工藝），主要生產(chǎn)原材料及產(chǎn)品均為不燃燒體，不同工段生產(chǎn)的火災(zāi)危險性不同。

2.4 火災(zāi)危險性類別多

根據(jù)物質(zhì)的火災(zāi)危險性特征，如易燃易爆、可燃、難燃、不燃等，生產(chǎn)和儲存物品的火災(zāi)危險性分為甲、乙、丙、丁、戊類。本工程涉及了丙、丁、戊類3 種車間和甲、乙、丙類3 種倉庫。

2.5 防火設(shè)計的難度大

由于廠區(qū)火災(zāi)的后果嚴(yán)重、甚至發(fā)生爆炸，因此，防火設(shè)計更需要注意“防”——即防止火災(zāi)發(fā)生，并減少火災(zāi)發(fā)生后的損失。 以本案為例，同時存在不同火災(zāi)危險性的單體，其防火設(shè)計的內(nèi)容必然不具備重復(fù)性， 可見廠區(qū)的建筑防火設(shè)計是一項復(fù)雜工作，需要設(shè)計人具有更強的綜合素質(zhì)。

3 廠區(qū)防火設(shè)計的對策

目前，我國的防火規(guī)范編制思路是處方式[2]，因此，實際工作也采用處方式防火設(shè)計——在已知建筑各項參數(shù)的情況下，按照防火規(guī)范來逐項核對、選用對應(yīng)的設(shè)計措施。

基于處方式的思路， 廠區(qū)的建筑防火設(shè)計分為4 項：防火定性（火災(zāi)危險性，耐火等級和耐火極限，防爆設(shè)計，平面布置，安全疏散）、總平面（消防車道，消防救援）、防火構(gòu)造（防火墻，防火門窗，外保溫）、消防設(shè)施（消火栓，防排煙）。該順序可作為防火專篇的編制思路。 本文結(jié)合案例，介紹防火設(shè)計的要點。

4 防火定性

工業(yè)建筑設(shè)計的流程類似軟件開發(fā)的瀑布式（waterfall model），設(shè)計流程是單向推進的。 為了避免定性錯誤造成各專業(yè)返工，則需要在項目初期就重視防火定性。 建筑專業(yè)需要抽絲剝繭，盡量做到準(zhǔn)確無誤。

4.1 火災(zāi)危險性分類

4.1.1 生產(chǎn)的火災(zāi)危險性

確定生產(chǎn)車間的火災(zāi)危險性 “應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)中使用或生產(chǎn)的物質(zhì)性質(zhì)”來劃分[3]。建筑師應(yīng)詳細了解工藝流程，以明確火災(zāi)危險性。 需要注意的情況有兩種：（1）由于廠區(qū)的工藝流程多，某環(huán)節(jié)的工藝專業(yè)可能缺位，此時建筑師應(yīng)發(fā)揮主觀積極性，如查閱專業(yè)論文并文字記錄，作為后續(xù)的工作依據(jù)；（2）生產(chǎn)車間可能使用少量的丙類油，如工業(yè)車輛需加油以及清潔，雖然火災(zāi)風(fēng)險小，但是建筑師要注意合理規(guī)避風(fēng)險。

4.1.2 儲存的火災(zāi)危險性

容易被忽略的兩個問題：

1）當(dāng)同一座倉庫或倉庫的任一防火分區(qū)內(nèi)儲存不同火災(zāi)危險性物品時， 倉庫或防火分區(qū)的火災(zāi)危險性應(yīng)按火災(zāi)危險性最大的物品確定。

2） 環(huán)境和包裝材料可能改變火災(zāi)危險性。 GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《防火規(guī)范》）條文3.1.5，存放產(chǎn)品的包裝箱、塑料膜等可燃物品：丁、戊類儲存物品倉庫的火災(zāi)危險性， 當(dāng)可燃包裝重量大于物品本身重量1／4 或可燃包裝體積大于物品本身體積的1／2 時，應(yīng)按丙類確定。 如木托盤、木箱，塑料泡沫箱、塑料膜等。

4.1.3 鍋爐房、水泵房、變電所的火災(zāi)危險性

工業(yè)廠區(qū)的配套站房應(yīng)明確火災(zāi)危險性， 如鍋爐房、水泵房、變電所，若按民用建筑執(zhí)行不合邏輯，也不應(yīng)模糊處理。 確定站房的火災(zāi)危險性涉及多個規(guī)范規(guī)定，下文詳述定性依據(jù)。

1）鍋爐房：GB 50041—2020《鍋爐房設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》第15.1 土建小節(jié)，鍋爐房建筑的鍋爐間屬于丁類生產(chǎn)廠房，燃氣調(diào)壓間及氣瓶專用間屬于甲類生產(chǎn)廠房，燃氣調(diào)壓間、燃氣計量間按甲類車間。 當(dāng)丁類與甲類合并建造時，應(yīng)整體按甲類生產(chǎn)廠房定性。 第15.1.2 條，鍋爐房要做防爆設(shè)計，泄壓面積按照建筑占地面積的10%計算。 設(shè)計中常用的泄壓部位是輕質(zhì)屋面和易泄壓的外窗。

2）水泵房按戊類廠房定性，依據(jù)是《防火規(guī)范》的表3.1.1；也可按照民用公共建筑。

3）變電所：依據(jù)GB 50229—2019《火力發(fā)電廠與變電站設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》，氣體或干式變壓器室的火災(zāi)危險性類別為丁類；依據(jù)GB 50016—2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2018 年版），對干式變壓器室的火災(zāi)危險性分類沒有明確規(guī)定，第3.1.1 條將油浸變壓器室的火災(zāi)危險性類別定為丙類；依據(jù)住建部《關(guān)于對室內(nèi)變電站防火設(shè)計問題的復(fù)函》（建規(guī)字 〔2018〕4 號）、《關(guān)于220V 附建式變電站防火設(shè)計問題的復(fù)函》（建規(guī)字〔2019〕2 號）等，變壓器室的火災(zāi)危險性類別宜為丙類。 因此，筆者建議以住建部的復(fù)函為最終依據(jù)， 確定變電所的火災(zāi)危險性為丙類。

4.1.4 輔房

除生產(chǎn)車間，廠區(qū)中不具有生產(chǎn)或倉儲功能的建筑，如研發(fā)實驗、管理辦公、食堂、浴室等輔助企業(yè)生產(chǎn)的建筑，在工程中習(xí)慣稱為“輔房”。顯然“輔房”的防火分類并不相同。以本案的聯(lián)合廠房為例，其面積超過10 萬m2，在車間內(nèi)按需分散布置了10 處面積較小的輔房，用作辦公、會議、衛(wèi)生間等，這類輔房屬于車間的一部分，性質(zhì)按工業(yè)建筑；在聯(lián)合廠房的南側(cè)貼建了1.4 萬m2的3 層輔房，稱之“綜合樓”，其功能包含展廳、培訓(xùn)中心、行政辦公和生活服務(wù)，定性為民用建筑，在總圖單列子項。 本案的“研制車間”與聯(lián)合廠房類似，也包括車間和貼建的3 層輔房；研制車間的功能是車輛的測試及檢驗，其輔房僅供本車間使用，與生產(chǎn)關(guān)系緊密；該輔房在總圖不單列子項，不影響研制車間的工業(yè)建筑性質(zhì)，但在節(jié)能與防火設(shè)計上按民用建筑。

4.2 耐火等級和耐火極限

本文案例的各單體的耐火等級均為二級。 建筑構(gòu)件的耐火極限，按《防火規(guī)范》的表3.2.1 執(zhí)行，同時應(yīng)當(dāng)仔細閱讀3.2的其他條文。 容易被忽略的條文有3.2.1，3.2.9，3.2.10，3.2.15。

車間的結(jié)構(gòu)形式為門式剛架，屬常規(guī)做法。 鋼構(gòu)件本身的耐火時間僅15 min，因此，要做防火處理，通常是表面噴涂防火涂料。按防火機理分類[4]，防火涂料有膨脹型和非膨脹型。根據(jù)GB 51249—2017《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》4.1.3 要求“設(shè)計耐火極限大于1.50 h 的構(gòu)件，不宜選用膨脹型防火涂料。 防火涂料與防腐涂料應(yīng)相容、匹配”。

4.3 防爆設(shè)計

廠區(qū)需做防爆設(shè)計的包括鍋爐房、?；穾斓?，工業(yè)建筑的屋面和墻面常用壓型鋼板作為圍護結(jié)構(gòu)，因此，泄壓面積較易滿足。 需要注意的是，泄壓口的設(shè)置應(yīng)避開道路。

4.4 平面布置

由于篇幅所限，本節(jié)主要講以下幾個易錯點。

4.4.1 防火分區(qū)

同一廠房或倉庫允許存在不同火災(zāi)危險性類別， 建筑整體的火災(zāi)危險性分類應(yīng)按火災(zāi)危險性最大的防火分區(qū)或樓層確定；防火分區(qū)的最大允許建筑面積，根據(jù)該防火分區(qū)的實際火災(zāi)危險性類別確定。

4.4.2 中間倉庫

中間倉庫的設(shè)置是為滿足連續(xù)生產(chǎn)而設(shè)置， 不能作為常規(guī)倉庫，否則應(yīng)獨立設(shè)置。 設(shè)置中間倉庫不改變廠房的火災(zāi)危險性類別，其占地面積、防火間距仍按廠房的相關(guān)要求確定。

規(guī)范對中間倉庫的要求內(nèi)容較少，也未限制其面積，建議設(shè)計人員從嚴(yán)設(shè)計。 例如，中間倉庫的占地面積、投影面積不超過同類別倉庫的占地面積要求；靠外墻設(shè)置的中間倉庫，建議盡量執(zhí)行倉庫與其他建筑的防火間距。

4.4.3 操作平臺、檢修平臺

當(dāng)使用人數(shù)少于10 人時，平臺的面積可不計入所在防火分區(qū)的建筑面積內(nèi)。

4.4.4 倉庫

生產(chǎn)庫房不應(yīng)布置在車間辦公樓內(nèi)。

防火規(guī)范規(guī)定甲類倉庫的占地面積不得超過180m2/750m2。與大尺度的生產(chǎn)車間相比，這一點容易被忽視。

4.4.5 輔房

廠區(qū)辦公樓內(nèi)存在人員密集的房間， 如會議室、 多功能廳、活動室、餐廳、淋浴間、更衣室等，但是，辦公樓并不是人員密集場所。

服務(wù)于車間的少量輔房，如辦公室、會議室、衛(wèi)生間、更衣室等，雖設(shè)置在車間內(nèi)，但應(yīng)盡量從嚴(yán)執(zhí)行公共建筑的標(biāo)準(zhǔn)。 對于丁、戊類廠房和戊類倉庫的辦公休息室，雖然規(guī)范未要求進行防火分隔，但是筆者建議相對獨立布置，并采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)和填充砌塊墻，既能提高防火標(biāo)準(zhǔn)，也能提高辦公環(huán)境。

4.5 安全疏散

車間疏散不能按規(guī)范的最低要求考慮， 而是盡量保證每個方向都有2 個疏散出口。 雖然機加工廠房的人員少、地面也有劃線的人行通道，看似疏散難度小，但實際上車間的設(shè)備多且大，在緊急疏散時則變成障礙物。

車間內(nèi)的輔房應(yīng)盡量靠外墻或外門， 保證人員及時從外門或本房間外窗疏散。

廠區(qū)辦公樓的安全疏散常出現(xiàn)極端情況。 這是因為機械行業(yè)的業(yè)主習(xí)慣把辦公樓與廠房貼建，且二者長度接近，導(dǎo)致辦公樓如同橫過來的摩天大樓——本文案例的綜合樓， 其長度215 m。因此，在前期就必須考慮安全疏散方案，尤其是分析大空間的疏散、人員密集房間的疏散等方面。

5 其他注意事項

5.1 總平面

1）廠區(qū)各單體在總平面的關(guān)系包括獨立建造、貼鄰建造、合建、附設(shè)等。 為便于讀圖人理解，建議附上示意圖。

2）注意考察場地現(xiàn)狀。 例如，《防火規(guī)范》第10.2.1 條，關(guān)于35 kV 架空電力線與丙類液體儲罐的間距要求。 廠區(qū)一般不作地庫而是地面停車場， 注意停車場與廠房和民用建筑的間距最低6 m（GB 50067—2014《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》）。

5.2 防排煙

丁類生產(chǎn)車間＞5 000 m2要設(shè)計排煙。利用高窗排煙的面積有限且需開窗機，因此，常用屋頂天窗來自然排煙、立面外窗作為補風(fēng)。 屋頂天窗增加荷載和造價，并做消防聯(lián)動。

廠區(qū)辦公樓由于和車間貼建且長度極端， 必然出現(xiàn)需要排煙的內(nèi)走道和房間。 由于防排煙涉及立面造型、暖通專業(yè)和造價，因此，應(yīng)在前期統(tǒng)籌安排。

5.3 防火設(shè)計專篇

防火設(shè)計專篇的編制思路應(yīng)按處方式——以防火規(guī)范的章節(jié)順序作為依據(jù)，逐條對應(yīng)，并對照當(dāng)?shù)貙彶橐c進行補充。

建筑防火設(shè)計專篇應(yīng)起到統(tǒng)領(lǐng)作用， 以便讀圖人員完整理解項目。 例如，專篇的總平面除明確消防車道、消防救援，也應(yīng)總述消控室、消防水箱間等滅火設(shè)施的位置，并與其他專業(yè)圖紙保持一致。

處方式防火設(shè)計的彈性有限，當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時，也需要借助性能化防火設(shè)計的思路， 即以安全為導(dǎo)向來思考設(shè)計策略。 設(shè)計人應(yīng)在熟悉現(xiàn)行規(guī)范的前提下，靈活轉(zhuǎn)變設(shè)計思路。

6 結(jié)語

本文以機械工業(yè)廠區(qū)的建筑防火設(shè)計為主題， 分析了設(shè)計難點，總結(jié)了設(shè)計對策及要點，并提出處理方式和性能化結(jié)合的思路。