基于處方式和性能化設計方法的建筑防火設計評估

基于處方式和性能化設計方法的建筑防火設計評估

0gbj17-97標準存在的問題1988年，公安部和國家技術監(jiān)督局制定了《建筑防火規(guī)范》（gbj16-87）。本標準作為中國建筑消防安全的標準，在過去的十多年里為安全工程和建筑消防設計做出了重大貢獻，確保了人身和財產安全。但隨著我國經濟建設的迅猛發(fā)展,這一標準也面臨著來自建筑工業(yè)越來越多的挑戰(zhàn)。GBJ16-87標準從本質上來說是一種處方式法規(guī),缺乏靈活性,著重于每一個獨立組成部分的消防安全,未考慮整個系統(tǒng)的消防安全。因此,在某些情況下為了遵照GBJ16-87標準,一些建筑不得不耗費很高的費用。另一方面,處方式法規(guī)也限制了建筑的設計。針對建筑工業(yè)當前的情況和需求,中國公安部在1999年對GBJ16-87進行了修訂,允許建筑設計中有特殊要求或者難于遵照GBJ16-87的情況下,在專家論證的基礎上可以例外。盡管性能設計還沒有完全發(fā)展起來,但這個修訂仍是向建筑防火性能設計邁出了一小步。國內火災科學研究工作者也開始了有關性能化法規(guī)以及工程設計研究方面的探討,相關的評論和討論的文章以及基礎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)進行評估,說明其中的一些問題。除《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ16-87)之外,本文在評估過程中還參考和用到了《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》(GBJ84-85)等標準和法規(guī)。1斜交胎車間的消防設計1.1生產設備特點斜交胎車間原設計長612m,總寬192m,高8.788m,建筑面積177504m2,占地面積117558m2。整個車間分為四個工段: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火災危險類別由《建筑設計防火規(guī)范》(GBJ16-87局部修訂條文)附錄三和四,生產廠房危險類別為丙類二項,庫房儲存物品的火災危險類別為丙類二項。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。因為成品庫一區(qū)域與壓延壓出及成型工段區(qū)域安全疏散條件最苛刻,因此以下計算縮小因子時只考慮以上兩個區(qū)域。(1)疏散比例因子(i)原設計方案如下圖陰影所示區(qū)域無法安全疏散(ii)比例因子的計算圖示A點為逃生最不利點。由(96a)2+40.52=802由(96a)2+40.52=802解得a=0.72。(2)bb計算(i)原設計方案如下圖所示陰影區(qū)域無法安全疏散(ii)比例因子的計算圖示P點為逃生最不利點逃生路線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的結果,取縮小比例為0.7,即廠房寬度縮為192×0.7=134.4m。縮小后,所有區(qū)域均可安全疏散。1.3開發(fā)平面積gbj18-97廠房生產火災危險類別為丙類2項,耐火等級為二級,裝有消防栓和自動噴淋裝置,按GBJ16-87表3.2.1,廠房防火分區(qū)最大允許占地面積16000m2;庫房火災危險類別為丙類2項,耐火等級為二級,裝有消防栓和自動噴淋裝置,根據表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)按原設計,壓延壓出和成型工段在同一防火分區(qū)內,防火分區(qū)面積(縮小后的)243×134.4=32659m2>16000m2,必須沿東西向加設防火墻將原防火分區(qū)均分,每部分面積為16329.6m2,超標2%。(2)成品庫系統(tǒng)原設計中兩工段在同一防火分區(qū)內,防火分區(qū)面積為22251.6m2,必須加設防火墻。加設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,必須劃分為三個獨立的庫房,彼此間隔10m(根據GBJ16-87表4.3.1),見下圖。(i)成品庫一成品庫一面積6249m2<12000m2,但只有一個防火分區(qū),其面積不符合規(guī)定(需小于1500m2),因此要加設防火墻,墻上密集開設甲級防火卷簾門(每墻開設10個,寬度均為3.2m),共加設3道防火墻,平均布置。每個防火分區(qū)面積為24.863=1562m2,超標4%,可認為符合規(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個防火分區(qū),分區(qū)面積為1360.8m2,防火墻上密集開設甲級防火卷簾門(每墻開設10個,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個防火分區(qū),分區(qū)面積為1382.4m2,防火墻上密集開設甲級防火卷簾門(每墻開設10個,寬度均為3.2m)。1.4消防供水系統(tǒng)車間消防給水設計包括廠房和庫房兩大部分,有室內、室外消防栓給水系統(tǒng),自動噴水滅火系統(tǒng),防火卷簾門冷卻水幕四個系統(tǒng)。(1)消火栓用量確定由表8.2.2-1中規(guī)定同一時間內火災為一次,按最不利情況對防火分區(qū)進行給水設計。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,火災延續(xù)時間取為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,火災延續(xù)時間取為2h,用水量Q2=10×2×3600=7.20×104(L)Q2=10×2×3600=7.20×104(L)(iii)自動噴水滅火系統(tǒng)廠房火災危險級定為中危險級,根據GBJ84-85表2.0.2,自動噴水滅火的噴水強度為6L/(min.m2),作用面積200m2,噴頭工作壓力為9.8×104Pa。根據GBJ84-853.2.2條規(guī)定,火災延續(xù)時間取為1小時。根據7.1.1條,自動噴水滅火系統(tǒng)設計的秒流量為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,取秒流量為62L/s,延續(xù)時間為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室內消火栓回用成品庫一中的防火分區(qū)面積最大,取其為計算對象,每個防火分區(qū)的體積均為13726.9m3,由GBJ16-87表8.2.2-1中規(guī)定,同一時間內火災次數為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,火災延續(xù)時間取為3h,用水量Q1=25×3×3600=2.7×105L(ii)室內消火栓給水量按表8.5.2,消火栓用水量10L/s,按8.3.4條,火災延續(xù)時間取為3h,用水量Q2=10×3×3600=1.08×105L(iii)自動噴水滅火系統(tǒng)庫房火災危險級定為嚴重危險級,根據GBJ84-85表2.0.2,自動噴水滅火的噴水強度為15.0L/(min.m2),作用面積300m2,噴頭工作壓力為9.810Pa。根據GBJ84-853.2.2條規(guī)定,火災延續(xù)時間取為1小時。根據7.1.1條,自動噴水滅火系統(tǒng)設計的秒流量為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,取秒流量為102L/s,延續(xù)時間為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)比較以上兩個結果,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個變電室,可能發(fā)生帶電火災,因此不能裝設水噴淋系統(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識,滅火器的配置數量計算從略。(2)最大保護區(qū)域面積火災危險級別定為中危險級,火災類別為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]到有消火栓和自動噴淋裝置,滅火器個數可減少70%,實際需要量為Ν=0.3×8.225×104/(4×7.5)=823個2以國家標準為基準,以防火分區(qū)為中心根據建筑安全防火設計國家標準斜交胎車間建筑消防設計的重要參數均已給出。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)行建筑火災安全設計國家標準。對于安全疏散距離,國家標準規(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,超過國家標準,如考慮逃生路徑則距離更大。對于防火分區(qū),按照國家標準則庫房的防火分區(qū)問題尤為突出,原設