基于聯(lián)合廠房建筑布局和防火設(shè)計(jì)的問題研究

牛 宇 晨

（建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100007）

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，涉及到生產(chǎn)工藝相近、生產(chǎn)流程相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)，一般可以設(shè)計(jì)建造聯(lián)合廠房，在滿足生產(chǎn)需求的同時(shí)提升空間利用率。在當(dāng)代的工廠建筑設(shè)計(jì)中，建筑物主要包括生產(chǎn)建筑、輔助生產(chǎn)建筑、行政管理生活建筑等，而聯(lián)合廠房是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化的重要場所。聯(lián)合廠房建筑的優(yōu)勢在于可以滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的集約化需求，同時(shí)可以支持生產(chǎn)方式的優(yōu)化及工藝的變化，降低工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)營、管理成本，提高土地資源利用率。為了進(jìn)一步發(fā)揮聯(lián)合廠房的優(yōu)勢，并充分保證生產(chǎn)安全，有必要對(duì)聯(lián)合廠房建筑布局和防火設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行探究。

1 聯(lián)合廠房建筑布局的問題和解決對(duì)策

1.1 存在的問題

1）功能分區(qū)方面

2）交通體系方面

聯(lián)合廠房內(nèi)涉及到的生產(chǎn)活動(dòng)十分多樣，而各類生產(chǎn)、運(yùn)輸設(shè)備及人員需要在各個(gè)區(qū)域之間運(yùn)動(dòng)，形成不同的交通流線。聯(lián)合廠房的交通流線主要包括設(shè)備物流、原材料物流、成品物流及人員流線等，而各個(gè)交通流線之間不能互相干擾[1]。但是，由于聯(lián)合廠房的功能分區(qū)布局及交通體系的設(shè)計(jì)規(guī)劃存在問題，導(dǎo)致內(nèi)部交通混亂，不僅出現(xiàn)互相干擾的問題，還存在很大的安全隱患。比如，潔凈車間和污染車間穿插布局的方式，會(huì)導(dǎo)致相關(guān)原料、半成品及人員流動(dòng)時(shí)出現(xiàn)互相干擾、污染的情況，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致人員的安全得不到保障。

1.2 解決對(duì)策

1）功能分區(qū)方面

事實(shí)上，聯(lián)合廠房是一種生產(chǎn)活動(dòng)和承載空間結(jié)構(gòu)的集成，是將相關(guān)功能和區(qū)域融合的有機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)不是簡單的功能、空間要素疊加，而是要將相關(guān)要素按照功能特點(diǎn)及整體生產(chǎn)活動(dòng)要求進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而提升整個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)轉(zhuǎn)模式的科學(xué)性、有序性。聯(lián)合廠房的布局方式包括垂直式、帶狀式、階梯式、混合式等，在布局設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要充分考慮有限空間的具體面積、形狀、周邊環(huán)境、當(dāng)?shù)貧夂驐l件等，確定合適的布局基本原則。比如，針對(duì)輕工業(yè)的聯(lián)合廠房布局，通常可以使用帶狀式布局，如果所在地位于地勢起伏較大的地方，可以使用階梯式布局。當(dāng)然，在一定的技術(shù)條件下，還可以設(shè)計(jì)為垂直式，達(dá)到節(jié)省土地資源的目的[2]。如圖1 所示，某診斷試劑制造廠采用帶狀式功能分區(qū)方案，實(shí)現(xiàn)了功能區(qū)之間的有效隔離，同時(shí)又兼顧了部分功能區(qū)的聯(lián)動(dòng)需求。

在聯(lián)合廠房的功能分區(qū)方面，需要充分了解工業(yè)生產(chǎn)的基本要求和工藝流程，遵循污染潔凈分區(qū)、動(dòng)靜分區(qū)及公共私密分區(qū)原則。并在相應(yīng)的功能區(qū)之間設(shè)置一定的緩沖區(qū)、隔離區(qū)、通風(fēng)區(qū)等，另外需要考慮各個(gè)區(qū)域的通風(fēng)、采光、散熱等方面的需求。

2）交通流線方面

圖1 某診斷試劑廠功能分區(qū)圖（m）

在科學(xué)、合理的功能分區(qū)基礎(chǔ)上，要針對(duì)分區(qū)特點(diǎn)及生產(chǎn)管理要求，設(shè)計(jì)一套合理的交通流線體系。首先需要將基本的物流、人流進(jìn)行分離、潔凈和污染流線分離、進(jìn)場和出場流線分離、內(nèi)部流線和外部流線分離[3]。交通流線的通道布局，應(yīng)當(dāng)在滿足基本分離及互不干擾原則的基礎(chǔ)上，減少拐彎距離。交通流線可以使用實(shí)體的隔離通道，或是采用地面劃線的方式進(jìn)行分區(qū)。

2 聯(lián)合廠房建筑防火設(shè)計(jì)的問題和解決對(duì)策

2.1 存在的問題

1）火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

2.動(dòng)態(tài)面板門檻系數(shù)估計(jì)結(jié)果。在得到東道國各項(xiàng)制度的門檻值后，本文進(jìn)一步運(yùn)用系統(tǒng)GMM估計(jì)法進(jìn)行估計(jì)，以消除納入被解釋變量滯后一期lngdpit-1后造成的內(nèi)生性問題。回歸結(jié)果見表4、表5和表6。

現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)涉及到的材料、工藝多種多樣，從防火管理的角度來講，不同功能區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)類別不一樣、危險(xiǎn)程度也存在較大差異，這導(dǎo)致聯(lián)合廠房火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別難度較高。比如，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員如果低估了甲類、乙類易燃易爆功能區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)，沒有在空間布局、建筑面積方面進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，降低了火災(zāi)危險(xiǎn)性風(fēng)險(xiǎn)判定標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致采取的防火措施等級(jí)較低。而也有部分規(guī)劃設(shè)計(jì)人員過度夸大個(gè)別易燃易爆功能區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)水平，導(dǎo)致對(duì)這些區(qū)域的防火措施進(jìn)行過度配置，造成大量的資源浪費(fèi)[4]。

2）防火分區(qū)

在聯(lián)合廠房的規(guī)劃設(shè)計(jì)中，做好防火邊界的設(shè)置是關(guān)鍵內(nèi)容。在聯(lián)合廠房建筑空間內(nèi)部，不同的功能區(qū)都有一定的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，而這些功能區(qū)的混合，導(dǎo)致防火難度較大。尤其是一些防火分區(qū)邊界設(shè)置的不合理，或?qū)е孪嚓P(guān)區(qū)域防火效果受到影響，甚至可能在某個(gè)區(qū)域出現(xiàn)火情時(shí)迅速波及周邊區(qū)域。

3）疏散通道設(shè)計(jì)

通常情況下，聯(lián)合廠房的建筑面積較大，內(nèi)部空間比較復(fù)雜，且大部分區(qū)域內(nèi)部的通風(fēng)、排煙能力都比較弱。這導(dǎo)致在火災(zāi)發(fā)生時(shí)內(nèi)部人員安全疏散和逃生難度較高，疏散通道的設(shè)計(jì)面臨巨大挑戰(zhàn)。一些聯(lián)合廠房建筑設(shè)計(jì)中，導(dǎo)致內(nèi)部空間過于復(fù)雜，不符合逃生通道的設(shè)計(jì)原則[5]。

4）防爆泄壓設(shè)計(jì)

部分工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，涉及到大量易燃易爆材料，在聯(lián)合廠房建筑的設(shè)計(jì)中，需要做好防爆、泄壓設(shè)計(jì)。尤其是一些存在較高燃爆風(fēng)險(xiǎn)的生產(chǎn)廠房，需要遠(yuǎn)離周邊建筑，且不適宜作為聯(lián)合廠房的一部分。按照相關(guān)廠房防火規(guī)范要求，有爆炸危險(xiǎn)的廠房，應(yīng)當(dāng)采用單層半敞開式或敞開式建筑。其中，有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類生產(chǎn)廠房，要使用一級(jí)、二級(jí)耐火建筑。然而，一些特殊廠房沒有嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)范要求，且內(nèi)部空間過于封閉，在出現(xiàn)危險(xiǎn)氣體泄露時(shí)，無法快速操作設(shè)備進(jìn)行泄壓、排風(fēng)處理，導(dǎo)致引發(fā)爆炸、中毒等危險(xiǎn)事故的風(fēng)險(xiǎn)增加。

2.2 解決對(duì)策

1）優(yōu)化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別機(jī)制

在聯(lián)合廠房的防火設(shè)計(jì)中，需要聯(lián)合相關(guān)專業(yè)人員，對(duì)不同功能區(qū)、生產(chǎn)活動(dòng)及工藝中存在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別。并確定火災(zāi)危險(xiǎn)性的程度及類別，在設(shè)計(jì)中進(jìn)行充分考慮。具體來講，針對(duì)廠房內(nèi)主工藝涉及到的各類介質(zhì)進(jìn)行分析，對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行定性和定量分析，并且要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)掌握基本的物理、化學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)知識(shí)[6]。所謂定性分析，是對(duì)聯(lián)合廠房中各類生產(chǎn)活動(dòng)的火災(zāi)危險(xiǎn)性介質(zhì)進(jìn)行詳細(xì)羅列、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，為后續(xù)風(fēng)險(xiǎn)防范、應(yīng)對(duì)策略的制定打下可靠基礎(chǔ)。

2）優(yōu)化防火分區(qū)

在針對(duì)聯(lián)合廠房建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，需要將不同的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和工藝流程分開，對(duì)其中的重要區(qū)域進(jìn)行防火分隔，確保防火分區(qū)和聯(lián)合廠房整體功能分區(qū)、建筑結(jié)構(gòu)保持較高的契合度。防火設(shè)計(jì)人員根據(jù)生產(chǎn)活動(dòng)特點(diǎn)，結(jié)合廠房功能分區(qū)，對(duì)相應(yīng)的防火分區(qū)危險(xiǎn)性類別和最大允許面積進(jìn)行確定，進(jìn)而做好防火分區(qū)，具體見表1。

表1 聯(lián)合廠房防火分區(qū)面積m2

3）安全疏散通道設(shè)計(jì)

在聯(lián)合廠房防火設(shè)計(jì)中，需要保證較大的防火分區(qū)、每個(gè)樓層至少設(shè)置2 個(gè)安全出口，而丙類廠房的最遠(yuǎn)點(diǎn)疏散距離不得超過15 m。針對(duì)大型聯(lián)合廠房的防火設(shè)計(jì)，需要重視疏散路徑的設(shè)計(jì)。可以在廠房中央位置設(shè)置“避難走道”，走道靠近各個(gè)廠房功能區(qū)的位置設(shè)置入口。當(dāng)火情發(fā)生時(shí)，人員能夠盡快進(jìn)入避難走道并疏散到室外安全地帶。避難走道由防火材料制成，內(nèi)部空間與廠房空間相對(duì)獨(dú)立，采用獨(dú)立的通風(fēng)通道，能夠給人員逃生爭取充足的時(shí)間[7]。如圖2 所示，在垂直廠房的疏散通道設(shè)計(jì)方面，需要考慮各個(gè)功能區(qū)和疏散通道的距離，并在功能分區(qū)的基礎(chǔ)上，配置防火門、防火墻。

4）防爆泄壓設(shè)計(jì)

針對(duì)聯(lián)合廠房這類大型綜合性廠房的防火設(shè)計(jì)，需要對(duì)涉及到的一些危險(xiǎn)工藝、易燃易爆材料進(jìn)行針對(duì)性的防火設(shè)計(jì)[8]。比如，要將易燃易爆區(qū)域設(shè)置在廠房的頂層或邊緣區(qū)域，并且將這些區(qū)域設(shè)計(jì)成開放式，或配置足夠多的窗口、通風(fēng)口作為泄壓口。同時(shí)，在這些區(qū)域配置可燃?xì)怏w監(jiān)測、連鎖排風(fēng)、自動(dòng)滅火設(shè)施。

3 結(jié)語

綜上所述，聯(lián)合廠房作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)集約化、規(guī)模化的重要場所，其建筑布局和防火設(shè)計(jì)面臨巨大的挑戰(zhàn)。應(yīng)當(dāng)由掌握基本物理、化學(xué)、工業(yè)、消防知識(shí)的設(shè)計(jì)人員，基于對(duì)廠房所在地環(huán)境特點(diǎn)的全面勘察，以及對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)的基本特點(diǎn)分析，做好廠房建筑的功能分區(qū)和交通流線體系設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)廠房的消防安全，要在做好各個(gè)區(qū)域消防安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的基礎(chǔ)上，將防火分區(qū)和功能分區(qū)、建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，做好消防安全疏散通道的科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，針對(duì)危險(xiǎn)性較高的區(qū)域做好針對(duì)性的防爆、泄壓設(shè)計(jì)。通過科學(xué)化的規(guī)劃和防火設(shè)計(jì)，在滿足生產(chǎn)要求的同時(shí)提高聯(lián)合廠房的防火水平。