氣承式膜結(jié)構(gòu)丙類倉(cāng)庫(kù)消防安全初探

張 寧

(淄博市消防救援支隊(duì)，山東 淄博 255000)

1 概述

近年來(lái)，膜結(jié)構(gòu)特別是氣承式膜結(jié)構(gòu)得到了快速發(fā)展，主要應(yīng)用于體育場(chǎng)館、展覽建筑、煤倉(cāng)等民用和工業(yè)領(lǐng)域。其特點(diǎn)是良好的經(jīng)濟(jì)性；能滿足大跨度、大空間需求；建設(shè)周期短等。但GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018版)未規(guī)定涉及此類結(jié)構(gòu)建筑物的防火設(shè)計(jì)要求，《氣承式膜結(jié)構(gòu)建筑消防技術(shù)規(guī)程》尚在審議待批復(fù)中，氣承式膜結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)尚無(wú)具體規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以參照?qǐng)?zhí)行。氣承膜結(jié)構(gòu)不同于普通建筑，往往跨度大，凈空高度高，同時(shí)氣膜倉(cāng)庫(kù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致難以采用實(shí)體防火墻進(jìn)行防火分隔，進(jìn)而帶來(lái)防火分區(qū)劃分、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等消防設(shè)計(jì)難題。本文從防火分隔設(shè)計(jì)、防排煙設(shè)計(jì)、滅火設(shè)施、消防安全管理措施等方面對(duì)此類建筑進(jìn)行簡(jiǎn)要的消防安全分析。

2 工程概況

某倉(cāng)庫(kù)工程采用氣承式膜結(jié)構(gòu)，火災(zāi)危險(xiǎn)性為丙類，總建筑占地面積約為9 000 m2，層數(shù)為地上1層,高度約為26 m，設(shè)1個(gè)防火分區(qū)。建筑內(nèi)設(shè)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，周邊消防車道為環(huán)形車路，寬度為6 m，車道最小轉(zhuǎn)彎半徑滿足相應(yīng)規(guī)范要求。鑒于氣承膜結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，難以在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)采用實(shí)體防火墻進(jìn)行防火分隔，將倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)作為一個(gè)防火分區(qū)設(shè)計(jì)，設(shè)置防火隔離帶、早期火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)等消防設(shè)施和加強(qiáng)措施，以實(shí)現(xiàn)保障消防安全的設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)本工程難以設(shè)置自然排煙和機(jī)械排煙設(shè)施，而是利用氣膜倉(cāng)室內(nèi)高大凈空空間作為儲(chǔ)煙倉(cāng)，為火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員疏散創(chuàng)造條件，爭(zhēng)取安全疏散時(shí)間。

3 消防設(shè)計(jì)難點(diǎn)及解決對(duì)策

本文探討內(nèi)容：在《氣承式膜結(jié)構(gòu)建筑消防技術(shù)規(guī)程》尚未正式實(shí)施前，氣承式膜結(jié)構(gòu)丙類倉(cāng)庫(kù)通過(guò)合理消防安全設(shè)計(jì)，主要通過(guò)合理防火分隔設(shè)計(jì)、防排煙設(shè)計(jì)、滅火設(shè)施以及消防安全管理措施等措方式來(lái)提升工程的消防安全性能，使其能夠滿足消防安全要求。

3.1 防火分隔、防火分區(qū)問(wèn)題

本工程難以在建筑內(nèi)采用實(shí)體防火墻進(jìn)行防火分隔，故將丙類倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)作為一個(gè)防火分區(qū)設(shè)計(jì)，同時(shí)通過(guò)設(shè)置防火隔離帶的方式，將倉(cāng)儲(chǔ)部分劃分防火單元來(lái)人為控制火災(zāi)荷載分布以實(shí)現(xiàn)防止火災(zāi)快速蔓延的設(shè)計(jì)目的。具體措施如下：

一是人為設(shè)置防火分隔設(shè)施，防止火災(zāi)在氣承式膜結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)的卸貨區(qū)與儲(chǔ)存區(qū)之間的蔓延。在丙類倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)利用堆垛區(qū)域間通道設(shè)置一個(gè)寬度不低于15 m的防火隔離帶，隔離帶內(nèi)無(wú)任何使用功能，無(wú)任何可燃物。建議參照GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018版)第4.5.1條露天、半露天可燃材料堆場(chǎng)與建筑物的防火間距要求，對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的可燃物存放進(jìn)行了分隔處理，同時(shí)建議如有條件可在防火隔離帶兩側(cè)設(shè)置不燃燒體的防火隔墻，高度應(yīng)高于堆垛貨物1 m以上。

二是通過(guò)合理設(shè)計(jì)貨物堆垛布置和自動(dòng)滅火系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制火災(zāi)規(guī)模的目標(biāo)。當(dāng)氣承式膜結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存區(qū)內(nèi)某堆垛區(qū)域發(fā)生火災(zāi)后，快速響應(yīng)的自動(dòng)滅火系統(tǒng)及時(shí)作用來(lái)抑制火災(zāi)快速蔓延。本工程設(shè)計(jì)要求在貨物堆垛區(qū)域應(yīng)設(shè)置永久醒目標(biāo)志，通過(guò)在地面設(shè)置永久標(biāo)識(shí)方式劃定堆垛區(qū)域，堆垛高度不大于倉(cāng)庫(kù)外圍實(shí)體圍護(hù)結(jié)構(gòu)的高度且貨物距邊墻距離滿足膜凈空高度要求，即距離膜頂1 m以上凈高，以防止火災(zāi)情況氣膜結(jié)構(gòu)過(guò)早破壞和整體失穩(wěn)。

3.2 防排煙設(shè)計(jì)問(wèn)題

煙氣是建筑火災(zāi)中造成人員傷亡的主要因素，因此合理的建筑防排煙設(shè)計(jì)至關(guān)重要。新型建筑的結(jié)構(gòu)、性能和功能的不斷更新，規(guī)范的許多條款在制定時(shí)并沒有考慮這類新型建筑，因此該類建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中必然有與現(xiàn)行規(guī)范產(chǎn)生矛盾之處。

本丙類氣膜倉(cāng)建筑為單層建筑，凈空最大高度約為26 m，根據(jù)GB 51251—2017建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第4.2.4條之規(guī)定不再設(shè)置防煙分區(qū)擋煙設(shè)施，因此可利用整個(gè)氣膜倉(cāng)室內(nèi)高大凈空空間作為儲(chǔ)煙倉(cāng)。同時(shí)儲(chǔ)煙倉(cāng)位于4.2 m以上，其高度超過(guò)高度為4 m實(shí)體維護(hù)墻體，因結(jié)構(gòu)特殊無(wú)法在膜體上開設(shè)自然排煙窗，又因本空間特殊的結(jié)構(gòu)形式無(wú)法布置機(jī)械排煙設(shè)施，故無(wú)法采用自然或機(jī)械排煙系統(tǒng)。

倉(cāng)庫(kù)內(nèi)人員較少，日常裝卸操作人員少于10人，不設(shè)置固定工位且無(wú)人員常駐。根據(jù)國(guó)內(nèi)某相關(guān)模擬研究，在模擬火災(zāi)發(fā)生后678 s煙氣層位于高大凈空空間所形成的儲(chǔ)煙倉(cāng)內(nèi)且膜結(jié)構(gòu)保持相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)間足夠滿足建筑內(nèi)人員在火災(zāi)情況下的安全疏散，所以利用氣膜倉(cāng)室內(nèi)高大凈空空間作為儲(chǔ)煙倉(cāng)，不再設(shè)計(jì)自然或機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案可行。

3.3 滅火救援設(shè)施設(shè)計(jì)問(wèn)題

本工程采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，在儲(chǔ)存區(qū)采用流量不小于20 L/s的自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱自動(dòng)消防水炮系統(tǒng))，控制方式應(yīng)具有自動(dòng)、消防控制室手動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，室內(nèi)、外均應(yīng)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制盤，倉(cāng)庫(kù)內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)滿足兩門消防水炮同時(shí)覆蓋。自動(dòng)消防水炮的安裝高度根據(jù)堆垛位置和高度，滿足工作半徑和覆蓋外圍要求，利用實(shí)體墻設(shè)置支架安裝20門自動(dòng)消防水炮，避免吊裝對(duì)氣膜結(jié)構(gòu)的影響。

消防救援窗口的下沿距倉(cāng)庫(kù)內(nèi)地面不宜大于1.2 m，間距不宜大于20 m。同時(shí)在消防救援窗附近設(shè)置消火栓箱同時(shí)在建筑外側(cè)安全救援窗下增設(shè)固定冷卻水炮，設(shè)計(jì)流量為20 L/s，設(shè)置的室內(nèi)消火栓滿足庫(kù)內(nèi)任一點(diǎn)應(yīng)有兩只充實(shí)水柱同時(shí)覆蓋的要求。建筑外圍增設(shè)固定式消防水炮僅作為膜體冷卻使用，用水量、供水時(shí)間建議與室外消火栓系統(tǒng)用水量進(jìn)行比較取較大值計(jì)入消防水池容量，無(wú)需疊加計(jì)算。

3.4 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題

依據(jù)GB 50116—2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范第12.4.1條要求：“高度大于12 m的空間場(chǎng)所宜同時(shí)選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器”。本丙類倉(cāng)庫(kù)采用能同時(shí)感知煙和火焰兩種參數(shù)的圖像型火災(zāi)探測(cè)器，能滿足本大空間的早期火災(zāi)準(zhǔn)確探測(cè)和預(yù)警的要求。

3.5 消防安全管理措施

在良好的運(yùn)營(yíng)管理維護(hù)的條件下，可以達(dá)到防止火災(zāi)蔓延、保護(hù)氣膜結(jié)構(gòu)安全、保證人員生命安全的消防安全目標(biāo)。本工程所采取的消防安全管理措施為：一是加強(qiáng)氣承式膜結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)管理，貨物堆垛區(qū)域應(yīng)設(shè)置永久醒目標(biāo)識(shí)，標(biāo)識(shí)區(qū)域外嚴(yán)禁亂堆放貨物等。二是定期進(jìn)行消防系統(tǒng)與氣膜充氣設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)。三是制定有針對(duì)性的火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案和應(yīng)急操作規(guī)程，并加強(qiáng)工作人員消防安全知識(shí)的教育培訓(xùn)和火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案的熟悉演練。四是按照消防安全重點(diǎn)單位的管理相關(guān)規(guī)定并定期開展消防安全評(píng)估研究工作。

4 結(jié)語(yǔ)

該丙類倉(cāng)庫(kù)采用氣承式膜結(jié)構(gòu)的新材料和新技術(shù)，現(xiàn)行GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018版)并不完全適用。本工程采用設(shè)置室內(nèi)防火隔離帶、感煙和感火焰復(fù)合圖像型火災(zāi)探測(cè)器、自動(dòng)消防水炮系統(tǒng)等強(qiáng)化消防技術(shù)措施后，在良好的消防管理和維護(hù)條件下，預(yù)期可以達(dá)到防止火災(zāi)蔓延、保護(hù)氣膜結(jié)構(gòu)安全、保證人員生命安全的消防安全目標(biāo)。

希望此工程的消防安全設(shè)計(jì)能為以后此類工程消防設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。針對(duì)氣承式膜結(jié)構(gòu)丙類倉(cāng)庫(kù)消防安全設(shè)計(jì)有以下幾點(diǎn)建議：

1)合理布置貨物擺放區(qū)，規(guī)劃擺放區(qū)域和運(yùn)輸路線，設(shè)置防火隔離帶，隔離帶寬度建議參照GB 50016—2014建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018版)第4.5.1條露天、半露天可燃材料堆場(chǎng)與建筑物的防火間距要求，對(duì)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的可燃物存放進(jìn)行了分隔處理；同時(shí)建議如有條件可在防火隔離帶兩側(cè)設(shè)置不燃燒體的防火隔墻，高度需高于堆垛貨物1 m以上。

2)增設(shè)能快速響應(yīng)的火災(zāi)探測(cè)和自動(dòng)滅火設(shè)施，限制火災(zāi)的快速蔓延，力求將火災(zāi)控制在初期狀態(tài)，為人員逃生疏散創(chuàng)造良好的條件。建議采用兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器，確保火災(zāi)探測(cè)的實(shí)效性、準(zhǔn)確性，同時(shí)能快速聯(lián)動(dòng)自動(dòng)跟蹤定位射流滅火系統(tǒng)，使其發(fā)揮撲救初期火災(zāi)的效能，達(dá)到良好的控火效果。

3)此類項(xiàng)目可不設(shè)置防排煙設(shè)施，通過(guò)氣承膜高大凈空空間作為儲(chǔ)煙倉(cāng)，為人員安全疏散贏得足夠的時(shí)間。但需要通過(guò)控制火災(zāi)荷載總量和可燃物堆垛擺放位置，以確?；馂?zāi)情況膜體自身穩(wěn)定性以及所構(gòu)成的儲(chǔ)煙空間可靠性。有條件的項(xiàng)目還在建筑內(nèi)設(shè)置膜體支撐體系或支撐措施，保障人員逃生期間膜結(jié)構(gòu)有足夠的儲(chǔ)煙空間和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

4)建議加強(qiáng)此類項(xiàng)目消防安全日常管理和維護(hù)。要落實(shí)消防設(shè)計(jì)中對(duì)氣承式膜結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)管理要求，防火隔離帶和貨物堆垛區(qū)域應(yīng)設(shè)置永久醒目標(biāo)識(shí)，嚴(yán)禁亂堆放貨物、可燃雜物等。同時(shí)要制定有針對(duì)性的火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案和滅火應(yīng)急操作規(guī)程，并加強(qiáng)工作人員“四個(gè)能力”等方面的消防安全知識(shí)教育培訓(xùn)，按火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案開展好滅火疏散演練，實(shí)現(xiàn)確保消防安全的最終目標(biāo)。