基于處方式和性能化設(shè)計(jì)方法的建筑防火設(shè)計(jì)評估

基于處方式和性能化設(shè)計(jì)方法的建筑防火設(shè)計(jì)評估

0gbj17-97標(biāo)準(zhǔn)存在的問題1988年，公安部和國家技術(shù)監(jiān)督局制定了《建筑防火規(guī)范》（gbj16-87）。本標(biāo)準(zhǔn)作為中國建筑消防安全的標(biāo)準(zhǔn)，在過去的十多年里為安全工程和建筑消防設(shè)計(jì)做出了重大貢獻(xiàn)，確保了人身和財(cái)產(chǎn)安全。但隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展,這一標(biāo)準(zhǔn)也面臨著來自建筑工業(yè)越來越多的挑戰(zhàn)。GBJ16-87標(biāo)準(zhǔn)從本質(zhì)上來說是一種處方式法規(guī),缺乏靈活性,著重于每一個(gè)獨(dú)立組成部分的消防安全,未考慮整個(gè)系統(tǒng)的消防安全。因此,在某些情況下為了遵照GBJ16-87標(biāo)準(zhǔn),一些建筑不得不耗費(fèi)很高的費(fèi)用。另一方面,處方式法規(guī)也限制了建筑的設(shè)計(jì)。針對建筑工業(yè)當(dāng)前的情況和需求,中國公安部在1999年對GBJ16-87進(jìn)行了修訂,允許建筑設(shè)計(jì)中有特殊要求或者難于遵照GBJ16-87的情況下,在專家論證的基礎(chǔ)上可以例外。盡管性能設(shè)計(jì)還沒有完全發(fā)展起來,但這個(gè)修訂仍是向建筑防火性能設(shè)計(jì)邁出了一小步。國內(nèi)火災(zāi)科學(xué)研究工作者也開始了有關(guān)性能化法規(guī)以及工程設(shè)計(jì)研究方面的探討,相關(guān)的評論和討論的文章以及基礎(chǔ)性研究的文章開始出現(xiàn)。本文是通過對某輪胎廠斜交胎車間按照處方式法規(guī)進(jìn)行評估,說明其中的一些問題。除《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16-87)之外,本文在評估過程中還參考和用到了《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ84-85)等標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。1斜交胎車間的消防設(shè)計(jì)1.1生產(chǎn)設(shè)備特點(diǎn)斜交胎車間原設(shè)計(jì)長612m,總寬192m,高8.788m,建筑面積177504m2,占地面積117558m2。整個(gè)車間分為四個(gè)工段:壓延壓出,成型,硫化,成品庫。廠房和庫房耐火等級為二級。1.2火災(zāi)危險(xiǎn)類別由《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ16-87局部修訂條文)附錄三和四,生產(chǎn)廠房危險(xiǎn)類別為丙類二項(xiàng),庫房儲(chǔ)存物品的火災(zāi)危險(xiǎn)類別為丙類二項(xiàng)。GBJ16-87表3.5.3規(guī)定,安全疏散距離不超過80m,但是斜交胎車間總寬為192m,顯然無法符合規(guī)定要求,必須縮小廠房的寬度。因?yàn)槌善穾煲粎^(qū)域與壓延壓出及成型工段區(qū)域安全疏散條件最苛刻,因此以下計(jì)算縮小因子時(shí)只考慮以上兩個(gè)區(qū)域。(1)疏散比例因子(i)原設(shè)計(jì)方案如下圖陰影所示區(qū)域無法安全疏散(ii)比例因子的計(jì)算圖示A點(diǎn)為逃生最不利點(diǎn)。由(96a)2+40.52=802由(96a)2+40.52=802解得a=0.72。(2)bb計(jì)算(i)原設(shè)計(jì)方案如下圖所示陰影區(qū)域無法安全疏散(ii)比例因子的計(jì)算圖示P點(diǎn)為逃生最不利點(diǎn)逃生路線P→M→B→A和路線P→C均為80m。由50.3b+15b+√31.52+(126.7b-77.9)2=8050.3b+15b+31.52+(126.7b?77.9)2????????????????????√=80解得b=0.70比較a與b的結(jié)果,取縮小比例為0.7,即廠房寬度縮為192×0.7=134.4m?？s小后,所有區(qū)域均可安全疏散。1.3開發(fā)平面積gbj18-97廠房生產(chǎn)火災(zāi)危險(xiǎn)類別為丙類2項(xiàng),耐火等級為二級,裝有消防栓和自動(dòng)噴淋裝置,按GBJ16-87表3.2.1,廠房防火分區(qū)最大允許占地面積16000m2;庫房火災(zāi)危險(xiǎn)類別為丙類2項(xiàng),耐火等級為二級,裝有消防栓和自動(dòng)噴淋裝置,根據(jù)表4.2.1,庫房最大建筑面積為12000m2,防火墻間最大建筑面積為1500m2。(1)分區(qū)面積縮小后的防火分區(qū)按原設(shè)計(jì),壓延壓出和成型工段在同一防火分區(qū)內(nèi),防火分區(qū)面積(縮小后的)243×134.4=32659m2>16000m2,必須沿東西向加設(shè)防火墻將原防火分區(qū)均分,每部分面積為16329.6m2,超標(biāo)2%。(2)成品庫系統(tǒng)原設(shè)計(jì)中兩工段在同一防火分區(qū)內(nèi),防火分區(qū)面積為22251.6m2,必須加設(shè)防火墻。加設(shè)防火墻后的防火分區(qū)劃分情況見下圖。上圖中(1)區(qū)面積為10281.6m2,(2)分區(qū)面積為11970m2,均符合規(guī)定。(3)庫房防火分區(qū)庫房占地總面積26812m2>12000m2,必須劃分為三個(gè)獨(dú)立的庫房,彼此間隔10m(根據(jù)GBJ16-87表4.3.1),見下圖。(i)成品庫一成品庫一面積6249m2<12000m2,但只有一個(gè)防火分區(qū),其面積不符合規(guī)定(需小于1500m2),因此要加設(shè)防火墻,墻上密集開設(shè)甲級防火卷簾門(每墻開設(shè)10個(gè),寬度均為3.2m),共加設(shè)3道防火墻,平均布置。每個(gè)防火分區(qū)面積為24.863=1562m2,超標(biāo)4%,可認(rèn)為符合規(guī)定。(ii)成品庫二成品庫二面積10886.4m2,用7道防火墻將成品庫二均分為8個(gè)防火分區(qū),分區(qū)面積為1360.8m2,防火墻上密集開設(shè)甲級防火卷簾門(每墻開設(shè)10個(gè),寬度均為3.2m)。(iii)成品庫三成品庫三面積為9676.8m2,用6道防火墻將成品庫三均分為7個(gè)防火分區(qū),分區(qū)面積為1382.4m2,防火墻上密集開設(shè)甲級防火卷簾門(每墻開設(shè)10個(gè),寬度均為3.2m)。1.4消防供水系統(tǒng)車間消防給水設(shè)計(jì)包括廠房和庫房兩大部分,有室內(nèi)、室外消防栓給水系統(tǒng),自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng),防火卷簾門冷卻水幕四個(gè)系統(tǒng)。(1)消火栓用量確定由表8.2.2-1中規(guī)定同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)為一次,按最不利情況對防火分區(qū)進(jìn)行給水設(shè)計(jì)。廠房中壓延壓出工段和成型工段的防火分區(qū)面積最大,因此取其為計(jì)算對象。(i)室外消火栓給水量按表8.2.2-2,一次滅火用水量為40L/s,按8.3.4條,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為2h,用水量Q1=40×2×3600=2.88×105(L)Q1=40×2×3600=2.88×105(L)(ii)室內(nèi)消火栓給水量按表8.5.2,消火栓用水量10L/s,按8.3.4條,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為2h,用水量Q2=10×2×3600=7.20×104(L)Q2=10×2×3600=7.20×104(L)(iii)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)廠房火災(zāi)危險(xiǎn)級定為中危險(xiǎn)級,根據(jù)GBJ84-85表2.0.2,自動(dòng)噴水滅火的噴水強(qiáng)度為6L/(min.m2),作用面積200m2,噴頭工作壓力為9.8×104Pa。根據(jù)GBJ84-853.2.2條規(guī)定,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為1小時(shí)。根據(jù)7.1.1條,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的秒流量為26L/s。噴水系統(tǒng)的總用水量為Q3=26×3600=9.36×104(L)(iv)防火卷簾門冷卻水幕給水量根據(jù)GBJ84-852.0.3條,水幕消防給水量大于0.5L/s.m,廠房區(qū)每道防火墻上防火卷簾門均為6個(gè),取秒流量為62L/s,延續(xù)時(shí)間為1h,消防用水量Q4=6×2×3600×1=4.32×104(L)用水總量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=4.968×105(L)(2)liii室內(nèi)消火栓回用成品庫一中的防火分區(qū)面積最大,取其為計(jì)算對象,每個(gè)防火分區(qū)的體積均為13726.9m3,由GBJ16-87表8.2.2-1中規(guī)定,同一時(shí)間內(nèi)火災(zāi)次數(shù)為1次。(i)室外消火栓給水量按表8.2.2-2,庫房一次滅火用水量為25L/s,按8.3.4條,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為3h,用水量Q1=25×3×3600=2.7×105L(ii)室內(nèi)消火栓給水量按表8.5.2,消火栓用水量10L/s,按8.3.4條,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為3h,用水量Q2=10×3×3600=1.08×105L(iii)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)庫房火災(zāi)危險(xiǎn)級定為嚴(yán)重危險(xiǎn)級,根據(jù)GBJ84-85表2.0.2,自動(dòng)噴水滅火的噴水強(qiáng)度為15.0L/(min.m2),作用面積300m2,噴頭工作壓力為9.810Pa。根據(jù)GBJ84-853.2.2條規(guī)定,火災(zāi)延續(xù)時(shí)間取為1小時(shí)。根據(jù)7.1.1條,自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)的秒流量為97.5L/s。噴水系統(tǒng)的總用水量為Q3=97.5×3600=3.51×105L(iv)防火卷簾門冷卻水幕給水量根據(jù)GBJ84-852.0.3條,水幕消防給水量大于0.5L/s.m,庫房區(qū)每道防火墻上防火卷簾門均為10個(gè),取秒流量為102L/s,延續(xù)時(shí)間為1h,防火分區(qū)最多有兩道防火墻,消防用水量Q4=10×2×2×3600×1=1.44×105(L)用水總量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=8.73×105(L)比較以上兩個(gè)結(jié)果,取消防用水量為8.73×105L。1.5滅火石(1)水噴淋系統(tǒng)車間共有6個(gè)變電室,可能發(fā)生帶電火災(zāi),因此不能裝設(shè)水噴淋系統(tǒng)。滅火裝置選取二氧化碳滅火器。由于變電室的具體大小在圖紙上沒有標(biāo)識(shí),滅火器的配置數(shù)量計(jì)算從略。(2)最大保護(hù)區(qū)域面積火災(zāi)危險(xiǎn)級別定為中危險(xiǎn)級,火災(zāi)類別為B類。查GBJ140-90第4.0.2條,可知,每具滅火器最小配置滅火級別為4B,最大保護(hù)面積為7.5m2/B,變電面積較小,可略去不記,因此,其余區(qū)域的面積約為8.225×104m2?？紤]到有消火栓和自動(dòng)噴淋裝置,滅火器個(gè)數(shù)可減少70%,實(shí)際需要量為Ν=0.3×8.225×104/(4×7.5)=823個(gè)2以國家標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn),以防火分區(qū)為中心根據(jù)建筑安全防火設(shè)計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)斜交胎車間建筑消防設(shè)計(jì)的重要參數(shù)均已給出。如安全疏散距離、防火分區(qū)、消防給水系統(tǒng)、滅火器配置等。其中突出存在的問題是全疏散距離和防火分區(qū)均不能滿足現(xiàn)行建筑火災(zāi)安全設(shè)計(jì)國家標(biāo)準(zhǔn)。對于安全疏散距離,國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不超過80m,但是斜交胎車間總寬為192m,即使不考慮逃生路徑,其中心距離為96m,超過國家標(biāo)準(zhǔn),如考慮逃生路徑則距離更大。對于防火分區(qū),按照國家標(biāo)準(zhǔn)則庫房的防火分區(qū)問題尤為突出,原設(shè)