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      自動化高架倉庫中的建筑消防設計探討

        信息來源:   發布時間:2021-07-26  點擊數:

      1 概述

      自動化高架倉庫是一種采取高層貨架配以貨箱或托盤儲存貨物、用巷道式堆垛起重機及輸送機等外圍設備進行作業,由電子計算機進行信息傳輸和自動控制的倉庫??蓪崿F收發作業全面自動化,節省占地,提高生產效率及空間利用率。隨著經濟技術的發展,在貨物流通量飛速增長的今天,此類倉庫越來越受到青睞,應用范圍越來越廣泛。

      2 建筑物的火災危險性特點

      現有高架倉庫火災的研究多集中在早期探測和有效撲救方面,關于倉庫本身的火災危險性的研究比較少[1],與普通倉庫相比,自動化高架倉庫具有以下火災危險性特征:1)采用十幾層甚至幾十層高的貨架,單位面積儲存的物品是普通倉庫的5倍~10倍[2],儲物品通常為可燃的丙類2項物品(即使是難燃或不燃物品其包裝也是可燃的),火災隱患多,火災荷載大;2)貨架高且密集,巷道狹窄,火災發生時不易被發現,但會在短時間內燃燒并迅速蔓延,并形成立體火災,容易造成大面積火災和重大的財產損失;3)火災破壞力大,一般固體燃燒時,火焰溫度可達到700 ℃,而倉庫內的鋼結構貨架,大都在600 ℃時已完全喪失支撐能力,一般在10多分鐘內貨架和庫房屋頂即全部倒塌[3];4)庫內空間密閉性強,物資疏散和火災撲救困難;5)電器設備多,存在電氣線路故障、設備起火等危險源。

      自動化高架倉庫內部見圖1。

      圖1 自動化高架倉庫內部圖

      圖1 自動化高架倉庫內部圖   下載原圖


      3 建筑消防設計要點

      目前我國尚無適用于自動化高架倉庫的專項消防標準?,F行設計依據主要為GB 50016—2014建筑設計防火規范(2018 版)(簡稱建規)、GB 51157—2016物流建筑設計規范、GB 51251—2017建筑防煙排煙系統技術標準(簡稱防排煙規范);同時,可參考國外的一些消防規范標準,如FM財產保險公司《財產防損數據冊》(FM Global Loss Prevention Data Sheets)及美國防火協會標準 NFPA(National Fire Protection Association)。在建筑消防設計中,重難點有以下幾方面。

      3.1 建筑物定性

      根據功能需求,自動化高架倉庫一般分為分揀區及存儲區,其工藝流線為:貨物入庫,由射頻掃描設備自動掃描條形碼,根據倉庫管理系統明確貨物信息,分揀后經傳送帶、提升機等傳輸設備至高架庫區,堆垛機根據系統分配,將其放至相應位置;出庫反之,堆垛機接收信號,從高架庫區內將貨物取出,經傳輸設備傳送至出貨區出貨。其中,分揀傳送區通常會設置多層設備平臺(見圖2);存儲區則根據貨架的層數及高度,設置單層或雙層堆垛機(第二層堆垛機需置于一定標高處的設備平臺上)。

      圖2 設備平臺示意圖

      圖2 設備平臺示意圖   下載原圖


      為了高效、最大容量的存儲貨物,獨立建造的自動化高架倉庫,建筑高度多超過24 m。對于此類設有多層鋼平臺,且鋼平臺面積較大的高架倉庫,其建筑物定性為單層、多層或高層,是建筑設計中的首要問題,涉及到占地面積、防火分區劃分、滅火系統設計等原則性的問題。雖然這些平臺通常采用鋼格柵形式,無操作人員,僅設備檢修時使用,但由于現行建規中對于不計入防火分區建筑面積的操作平臺、檢修平臺僅有使用人數的限制,而沒有相應的面積要求,不同地區對于此類情況的消防設計執行力度不同,需結合當地政府主管部門的要求及相關規定,分析確定,不可一概而論。

      3.2 建筑物耐火等級、平面布局及防火分區設計

      對于高架倉庫,建規要求其耐火等級不應低于二級;在設置自動噴淋系統的情況下,耐火等級為一、二級的丙類2項單 層倉庫的防火分區面積不應大于3 000 m2(見圖3)。由于自動化高架倉庫一般采用耐火性較差的鋼結構形式,且建筑物的火災危險性大,因此,在實際設計中,此類建筑物的耐火等級通常設計為一級,鋼結構支撐構件刷防火涂料達到相關要求。

      此類建筑的平面布局,分揀區設置為獨立的防火分區,存儲區可根據設備布置、柱網尺寸及規范面積要求統一考慮防火分區的劃分,各防火分區之間采用耐火極限不低于4 h的防火墻分隔;當采用鋼框架、鋼梁支撐(承)防火墻時,鋼框架鋼梁應采取防火包覆措施,耐火極限不低于4 h。防火墻上設甲級防火門;傳送帶穿越防火墻處,設置耐火極限不低于墻體耐火極限要求的防火卷簾門,此處的傳送帶為特殊的滾輪式,緊急時消防聯動斷開,確保卷簾落下。

      圖3 平面布置示意圖

      圖3 平面布置示意圖   下載原圖


      3.3 疏散設計

      對于任何建筑的消防設計來說,保證人員安全疏散是首要目標。而疏散設計通常包含安全出口數量和疏散距離兩個較為重要的指標。自動化高架倉庫中,分揀區,貨物出入庫時需要1名~2名員工輔助操作;存儲區內實現完全無人化,僅定期維護時允許專業維修人員(3人~4人)進出。

      現行建規要求每個防火分區的安全出口不少于兩個,間距不小于5 m, 但未對倉庫的疏散距離有詳細要求。在實際項目中,分揀區按照疏散距離不大于80 m設計(丙類單層廠房的疏散距離要求);存儲區在貨架距兩側墻的區域設置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,雖然倉庫的疏散距離不限,但仍應結合內部設備布置,合理布置安全出口的位置,盡量減少疏散距離。

      大的設備平臺設置室外疏散樓梯,平臺上劃定特定的疏散通道區域,用于檢修時疏散用。

      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

      對于建筑面積大于1 500 m2且高度超過24 m的單層高架倉庫,除了在每個防火分區設置不少于2個、間距不宜大于20 m的消防救援窗外;規范還要求設置長度不小于1/4周長的消防救援面(設救援窗口及安全出口)和救援場地(可不連續布置),消防救援窗口處設救援平臺,且應正對貨架通道,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)防火墻與鋼結構外墻交界處的防火封堵處理。

      3)配合相關專業進行的消防設計。

      自動化高架倉庫通常采用機械排煙系統,配合暖通專業設計時需注意:

      a.建筑物內設置排煙機房或屋面設排煙風機留孔;b.結合防煙分區的劃分,在外墻開設補風窗,位置及有效面積滿足防排煙規范要求;屋面設置排煙固定窗或可熔性采光帶,位置及面積滿足防排煙規范要求,并盡量避開貨架區域。

      配合給排水專業設計時需注意:

      合理有效的自動滅火系統,可以防止火災發生或避免火勢蔓延,減少損失。

      a.部分區域需設置吊頂,以滿足水專業安裝噴淋高度的要求;b.外墻設置排水孔,地面設置地溝或地漏,便于消防廢水排放。

      4 對于現有建筑消防設計的思考

      4.1 局限性分析

      現有自動化高架倉庫的建筑消防設計根據普通倉庫的相關規范要求進行,存在一定的局限性:

      1)現有防火分區面積的要求對設備布置的局限性很大,造成現有平面布局形式單一。

      2)應根據自動化高架倉庫的撲救特點考慮消防救援窗的設置要求,存儲區無人,設備密集,危險性極大,火災發生時,救援人員進入會非常危險,因此,存儲區救援窗的設置,更多的應考慮建筑物外圍滅火撲救的需求。

      3)屋面需設排煙固定窗或可熔采光帶,但對于鋼結構建筑物,屋面開洞過多會增加漏水的風險,且此類倉庫設計高度經常會達到3 m, 40 m, 檢修存在一定的安全風險。

      4)建規中對部分滿足特定條件(如耐火等級一、二級,單層,設自動滅火系統保護,非甲乙類等)的倉庫,其部分建筑構件的耐火極限可以降低,該條文是否適合火災危險性大的自動化高架倉庫,仍需探討和研究。

      4.2 FM標準的要求

      1)FM標準對防火分區面積并沒有具體限制,而是根據財產價值,劃定不同的防火分隔單元,之間采用更加嚴格的MFLwall(如雙墻雙柱要求,墻體材料限制、高出屋面等)分隔。

      2)不僅考慮建筑物內部的火災危險性,并要考慮周邊環境的災害對于本建筑的影響,對于建筑物間距的控制相對更加動態,建筑物的高度、財產價值、外墻耐火極限、外墻門窗洞口面積占比等均為限制條件,其要求一般嚴于國內現行建規。

      3)更重視自動滅火系統,有著更詳細具體和嚴格的要求(如噴頭的位置、數量及類型),強調“防患于未然”,將火災消滅在萌芽階段,進而有效控制倉儲場所的火災。對于火災救援及排煙的要求不高。

      5 結語

      隨著自動化高架倉庫在我國的迅速發展和廣泛應用,各種新技術、新工藝、新材料的不斷出現,現行規范的規定難以覆蓋和滿足這些特殊建筑。應針對此類建筑本身的個性化特點和功能要求,從消防安全的整體出發,在滿足建筑物的功能性、有效性和經濟性的基礎上,建筑消防設計做到合規合理并可行,確保生命財產安全和建筑運行的連續性。

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