自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)中的建筑消防設(shè)計(jì)探討

王 翮 周立軍

(1.中國(guó)海誠(chéng)工程科技股份有限公司，上海 200031; 2.東營(yíng)市建筑設(shè)計(jì)研究院，山東 東營(yíng) 257091)

1 概述

自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)是一種采取高層貨架配以貨箱或托盤(pán)儲(chǔ)存貨物、用巷道式堆垛起重機(jī)及輸送機(jī)等外圍設(shè)備進(jìn)行作業(yè)，由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息傳輸和自動(dòng)控制的倉(cāng)庫(kù)?？蓪?shí)現(xiàn)收發(fā)作業(yè)全面自動(dòng)化，節(jié)省占地，提高生產(chǎn)效率及空間利用率。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在貨物流通量飛速增長(zhǎng)的今天，此類(lèi)倉(cāng)庫(kù)越來(lái)越受到青睞，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。

2 建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性特點(diǎn)

現(xiàn)有高架倉(cāng)庫(kù)火災(zāi)的研究多集中在早期探測(cè)和有效撲救方面，關(guān)于倉(cāng)庫(kù)本身的火災(zāi)危險(xiǎn)性的研究比較少[1]，與普通倉(cāng)庫(kù)相比，自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)具有以下火災(zāi)危險(xiǎn)性特征：1)采用十幾層甚至幾十層高的貨架，單位面積儲(chǔ)存的物品是普通倉(cāng)庫(kù)的5倍～10倍[2]，儲(chǔ)物品通常為可燃的丙類(lèi)2項(xiàng)物品(即使是難燃或不燃物品其包裝也是可燃的)，火災(zāi)隱患多，火災(zāi)荷載大；2)貨架高且密集，巷道狹窄，火災(zāi)發(fā)生時(shí)不易被發(fā)現(xiàn)，但會(huì)在短時(shí)間內(nèi)燃燒并迅速蔓延，并形成立體火災(zāi)，容易造成大面積火災(zāi)和重大的財(cái)產(chǎn)損失；3)火災(zāi)破壞力大，一般固體燃燒時(shí)，火焰溫度可達(dá)到700 ℃，而倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)貨架，大都在600 ℃時(shí)已完全喪失支撐能力，一般在10多分鐘內(nèi)貨架和庫(kù)房屋頂即全部倒塌[3]；4)庫(kù)內(nèi)空間密閉性強(qiáng)，物資疏散和火災(zāi)撲救困難；5)電器設(shè)備多，存在電氣線路故障、設(shè)備起火等危險(xiǎn)源。

自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部見(jiàn)圖1。

3 建筑消防設(shè)計(jì)要點(diǎn)

目前我國(guó)尚無(wú)適用于自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)的專(zhuān)項(xiàng)消防標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行設(shè)計(jì)依據(jù)主要為GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018 版)(簡(jiǎn)稱(chēng)建規(guī))、GB 51157—2016物流建筑設(shè)計(jì)規(guī)范、GB 51251—2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(簡(jiǎn)稱(chēng)防排煙規(guī)范)；同時(shí)，可參考國(guó)外的一些消防規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如FM財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)公司《財(cái)產(chǎn)防損數(shù)據(jù)冊(cè)》(FM Global Loss Prevention Data Sheets)及美國(guó)防火協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) NFPA(National Fire Protection Association)。在建筑消防設(shè)計(jì)中，重難點(diǎn)有以下幾方面。

3.1 建筑物定性

根據(jù)功能需求，自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)一般分為分揀區(qū)及存儲(chǔ)區(qū)，其工藝流線為：貨物入庫(kù)，由射頻掃描設(shè)備自動(dòng)掃描條形碼，根據(jù)倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)明確貨物信息，分揀后經(jīng)傳送帶、提升機(jī)等傳輸設(shè)備至高架庫(kù)區(qū)，堆垛機(jī)根據(jù)系統(tǒng)分配，將其放至相應(yīng)位置；出庫(kù)反之，堆垛機(jī)接收信號(hào)，從高架庫(kù)區(qū)內(nèi)將貨物取出，經(jīng)傳輸設(shè)備傳送至出貨區(qū)出貨。其中，分揀傳送區(qū)通常會(huì)設(shè)置多層設(shè)備平臺(tái)(見(jiàn)圖2)；存儲(chǔ)區(qū)則根據(jù)貨架的層數(shù)及高度，設(shè)置單層或雙層堆垛機(jī)(第二層堆垛機(jī)需置于一定標(biāo)高處的設(shè)備平臺(tái)上)。

為了高效、最大容量的存儲(chǔ)貨物，獨(dú)立建造的自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)，建筑高度多超過(guò)24 m。對(duì)于此類(lèi)設(shè)有多層鋼平臺(tái)，且鋼平臺(tái)面積較大的高架倉(cāng)庫(kù)，其建筑物定性為單層、多層或高層，是建筑設(shè)計(jì)中的首要問(wèn)題，涉及到占地面積、防火分區(qū)劃分、滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)等原則性的問(wèn)題。雖然這些平臺(tái)通常采用鋼格柵形式，無(wú)操作人員，僅設(shè)備檢修時(shí)使用，但由于現(xiàn)行建規(guī)中對(duì)于不計(jì)入防火分區(qū)建筑面積的操作平臺(tái)、檢修平臺(tái)僅有使用人數(shù)的限制，而沒(méi)有相應(yīng)的面積要求，不同地區(qū)對(duì)于此類(lèi)情況的消防設(shè)計(jì)執(zhí)行力度不同，需結(jié)合當(dāng)?shù)卣鞴懿块T(mén)的要求及相關(guān)規(guī)定，分析確定，不可一概而論。

3.2 建筑物耐火等級(jí)、平面布局及防火分區(qū)設(shè)計(jì)

對(duì)于高架倉(cāng)庫(kù)，建規(guī)要求其耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)；在設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的情況下，耐火等級(jí)為一、二級(jí)的丙類(lèi)2項(xiàng)單 層倉(cāng)庫(kù)的防火分區(qū)面積不應(yīng)大于3 000 m2(見(jiàn)圖3)。由于自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)一般采用耐火性較差的鋼結(jié)構(gòu)形式，且建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性大，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，此類(lèi)建筑物的耐火等級(jí)通常設(shè)計(jì)為一級(jí)，鋼結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件刷防火涂料達(dá)到相關(guān)要求。

此類(lèi)建筑的平面布局，分揀區(qū)設(shè)置為獨(dú)立的防火分區(qū)，存儲(chǔ)區(qū)可根據(jù)設(shè)備布置、柱網(wǎng)尺寸及規(guī)范面積要求統(tǒng)一考慮防火分區(qū)的劃分，各防火分區(qū)之間采用耐火極限不低于4 h的防火墻分隔；當(dāng)采用鋼框架、鋼梁支撐(承)防火墻時(shí)，鋼框架鋼梁應(yīng)采取防火包覆措施，耐火極限不低于4 h。防火墻上設(shè)甲級(jí)防火門(mén)；傳送帶穿越防火墻處，設(shè)置耐火極限不低于墻體耐火極限要求的防火卷簾門(mén)，此處的傳送帶為特殊的滾輪式，緊急時(shí)消防聯(lián)動(dòng)斷開(kāi)，確保卷簾落下。

3.3 疏散設(shè)計(jì)

對(duì)于任何建筑的消防設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，保證人員安全疏散是首要目標(biāo)。而疏散設(shè)計(jì)通常包含安全出口數(shù)量和疏散距離兩個(gè)較為重要的指標(biāo)。自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)中，分揀區(qū)，貨物出入庫(kù)時(shí)需要1名～2名員工輔助操作；存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全無(wú)人化，僅定期維護(hù)時(shí)允許專(zhuān)業(yè)維修人員(3人～4人)進(jìn)出。

現(xiàn)行建規(guī)要求每個(gè)防火分區(qū)的安全出口不少于兩個(gè)，間距不小于5 m，但未對(duì)倉(cāng)庫(kù)的疏散距離有詳細(xì)要求。在實(shí)際項(xiàng)目中，分揀區(qū)按照疏散距離不大于80 m設(shè)計(jì)(丙類(lèi)單層廠房的疏散距離要求)；存儲(chǔ)區(qū)在貨架距兩側(cè)墻的區(qū)域設(shè)置1 m左右的疏散通道(參考消防救援窗的凈尺寸)，用于檢修人員通行，雖然倉(cāng)庫(kù)的疏散距離不限，但仍應(yīng)結(jié)合內(nèi)部設(shè)備布置，合理布置安全出口的位置，盡量減少疏散距離。

大的設(shè)備平臺(tái)設(shè)置室外疏散樓梯，平臺(tái)上劃定特定的疏散通道區(qū)域，用于檢修時(shí)疏散用。

疏散通道上不得堆放任何可燃物或阻礙通行的物品。

3.4 消防救援

對(duì)于建筑面積大于1 500 m2且高度超過(guò)24 m的單層高架倉(cāng)庫(kù)，除了在每個(gè)防火分區(qū)設(shè)置不少于2個(gè)、間距不宜大于20 m的消防救援窗外；規(guī)范還要求設(shè)置長(zhǎng)度不小于1/4周長(zhǎng)的消防救援面(設(shè)救援窗口及安全出口)和救援場(chǎng)地(可不連續(xù)布置)，消防救援窗口處設(shè)救援平臺(tái)，且應(yīng)正對(duì)貨架通道，救援窗口的豎向間距不宜大于5 m。

3.5 其他

1)建筑物的頂棚、墻面和地面裝修均采用不燃性材料。

2)防火墻與鋼結(jié)構(gòu)外墻交界處的防火封堵處理。

3)配合相關(guān)專(zhuān)業(yè)進(jìn)行的消防設(shè)計(jì)。

自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)通常采用機(jī)械排煙系統(tǒng)，配合暖通專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需注意：

a.建筑物內(nèi)設(shè)置排煙機(jī)房或屋面設(shè)排煙風(fēng)機(jī)留孔；

b.結(jié)合防煙分區(qū)的劃分，在外墻開(kāi)設(shè)補(bǔ)風(fēng)窗，位置及有效面積滿足防排煙規(guī)范要求；屋面設(shè)置排煙固定窗或可熔性采光帶，位置及面積滿足防排煙規(guī)范要求，并盡量避開(kāi)貨架區(qū)域。

配合給排水專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)需注意：

合理有效的自動(dòng)滅火系統(tǒng)，可以防止火災(zāi)發(fā)生或避免火勢(shì)蔓延，減少損失。

a.部分區(qū)域需設(shè)置吊頂，以滿足水專(zhuān)業(yè)安裝噴淋高度的要求；b.外墻設(shè)置排水孔，地面設(shè)置地溝或地漏，便于消防廢水排放。

4 對(duì)于現(xiàn)有建筑消防設(shè)計(jì)的思考

4.1 局限性分析

現(xiàn)有自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)的建筑消防設(shè)計(jì)根據(jù)普通倉(cāng)庫(kù)的相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行，存在一定的局限性：

1)現(xiàn)有防火分區(qū)面積的要求對(duì)設(shè)備布置的局限性很大，造成現(xiàn)有平面布局形式單一。

2)應(yīng)根據(jù)自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)的撲救特點(diǎn)考慮消防救援窗的設(shè)置要求，存儲(chǔ)區(qū)無(wú)人，設(shè)備密集，危險(xiǎn)性極大，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，救援人員進(jìn)入會(huì)非常危險(xiǎn)，因此，存儲(chǔ)區(qū)救援窗的設(shè)置，更多的應(yīng)考慮建筑物外圍滅火撲救的需求。

3)屋面需設(shè)排煙固定窗或可熔采光帶，但對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)建筑物，屋面開(kāi)洞過(guò)多會(huì)增加漏水的風(fēng)險(xiǎn)，且此類(lèi)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)高度經(jīng)常會(huì)達(dá)到3 m,40 m，檢修存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

4)建規(guī)中對(duì)部分滿足特定條件(如耐火等級(jí)一、二級(jí)，單層，設(shè)自動(dòng)滅火系統(tǒng)保護(hù)，非甲乙類(lèi)等)的倉(cāng)庫(kù)，其部分建筑構(gòu)件的耐火極限可以降低，該條文是否適合火災(zāi)危險(xiǎn)性大的自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)，仍需探討和研究。

4.2 FM標(biāo)準(zhǔn)的要求

1)FM標(biāo)準(zhǔn)對(duì)防火分區(qū)面積并沒(méi)有具體限制，而是根據(jù)財(cái)產(chǎn)價(jià)值，劃定不同的防火分隔單元，之間采用更加嚴(yán)格的MFLwall(如雙墻雙柱要求，墻體材料限制、高出屋面等)分隔。2)不僅考慮建筑物內(nèi)部的火災(zāi)危險(xiǎn)性，并要考慮周邊環(huán)境的災(zāi)害對(duì)于本建筑的影響，對(duì)于建筑物間距的控制相對(duì)更加動(dòng)態(tài)，建筑物的高度、財(cái)產(chǎn)價(jià)值、外墻耐火極限、外墻門(mén)窗洞口面積占比等均為限制條件，其要求一般嚴(yán)于國(guó)內(nèi)現(xiàn)行建規(guī)。3)更重視自動(dòng)滅火系統(tǒng)，有著更詳細(xì)具體和嚴(yán)格的要求(如噴頭的位置、數(shù)量及類(lèi)型)，強(qiáng)調(diào)“防患于未然”，將火災(zāi)消滅在萌芽階段，進(jìn)而有效控制倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)所的火災(zāi)。對(duì)于火災(zāi)救援及排煙的要求不高。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著自動(dòng)化高架倉(cāng)庫(kù)在我國(guó)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，帶來(lái)了各種新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷出現(xiàn)，現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定難以覆蓋和滿足這些特殊建筑。應(yīng)針對(duì)此類(lèi)建筑本身的個(gè)性化特點(diǎn)和功能要求，從消防安全的整體出發(fā)，在滿足建筑物的功能性、有效性和經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，建筑消防設(shè)計(jì)做到合規(guī)合理并可行，確保生命財(cái)產(chǎn)安全和建筑運(yùn)行的連續(xù)性。