刍议机械工业厂区的建筑防火设计

张华毓，许崇崴

（中机第一设计研究院有限公司，合肥 230601）

1 引言

随着我国机械制造业的飞速发展与进步，机械工业厂区（以下简称“厂区”）的规模日益扩大；同时伴随着建设周期缩短、标准提高、规范更新等多种因素，决定了厂区的建筑设计，尤其是防火设计的难度和复杂性不断提高。 对于厂区的建筑防火设计，既往经验逐渐不适用于新项目，建筑师应当进行技术总结和反思。 笔者从亲历项目中选取了某新建叉车厂区进行分析总结，其规模和复杂性更适合展示厂区防火设计的难点要点。

2 机械工业厂区的建筑防火设计难点

2.1 占地面积大、单体数量多

厂区的组成包含厂前区、生产区、辅助区[1]。

本文以某叉车厂区为例，该厂区占地面积约21.87 万m2，总建筑面积约13 万m2；有23 个子项，以及地面停车场（342个车位）、非机动车棚、广场和试车场。 其中，建筑面积最大的联合厂房约10.5 万m2，厂区综合楼约1.4 万m2。 厂区总平面图如图1 所示。

图1 总平面图

2.2 厂区的建筑类别多

厂前区：即厂区的前段区域，是服务于厂区的行政办公和生活服务的综合区域；生产区：主要是生产车间、联合厂房；辅助区：各种库房和堆场、动力区。

本案例的厂前区包括：综合楼、接待中心、展示塔、广场、停车场、非机动车棚。

生产区包括：联合厂房、研发车间、生产车间。

辅助区包括：仓库、危废库、垃圾站，开闭所，消防泵房，试车场，地磅。

其他：围墙、大门、自行车棚。

2.3 工艺流程多

以联合厂房为例，生产内容是工业车辆，生产工艺是叉车成形、装配、焊接、存储（中间仓库）及涂装（封闭工艺），主要生产原材料及产品均为不燃烧体，不同工段生产的火灾危险性不同。

2.4 火灾危险性类别多

根据物质的火灾危险性特征，如易燃易爆、可燃、难燃、不燃等，生产和储存物品的火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊类。本工程涉及了丙、丁、戊类3 种车间和甲、乙、丙类3 种仓库。

2.5 防火设计的难度大

由于厂区火灾的后果严重、甚至发生爆炸，因此，防火设计更需要注意“防”——即防止火灾发生，并减少火灾发生后的损失。 以本案为例，同时存在不同火灾危险性的单体，其防火设计的内容必然不具备重复性， 可见厂区的建筑防火设计是一项复杂工作，需要设计人具有更强的综合素质。

3 厂区防火设计的对策

目前，我国的防火规范编制思路是处方式[2]，因此，实际工作也采用处方式防火设计——在已知建筑各项参数的情况下，按照防火规范来逐项核对、选用对应的设计措施。

基于处方式的思路， 厂区的建筑防火设计分为4 项：防火定性（火灾危险性，耐火等级和耐火极限，防爆设计，平面布置，安全疏散）、总平面（消防车道，消防救援）、防火构造（防火墙，防火门窗，外保温）、消防设施（消火栓，防排烟）。该顺序可作为防火专篇的编制思路。 本文结合案例，介绍防火设计的要点。

4 防火定性

工业建筑设计的流程类似软件开发的瀑布式（waterfall model），设计流程是单向推进的。 为了避免定性错误造成各专业返工，则需要在项目初期就重视防火定性。 建筑专业需要抽丝剥茧，尽量做到准确无误。

4.1 火灾危险性分类

4.1.1 生产的火灾危险性

确定生产车间的火灾危险性 “应根据生产中使用或生产的物质性质”来划分[3]。建筑师应详细了解工艺流程，以明确火灾危险性。 需要注意的情况有两种：（1）由于厂区的工艺流程多，某环节的工艺专业可能缺位，此时建筑师应发挥主观积极性，如查阅专业论文并文字记录，作为后续的工作依据；（2）生产车间可能使用少量的丙类油，如工业车辆需加油以及清洁，虽然火灾风险小，但是建筑师要注意合理规避风险。

4.1.2 储存的火灾危险性

容易被忽略的两个问题：

1）当同一座仓库或仓库的任一防火分区内储存不同火灾危险性物品时， 仓库或防火分区的火灾危险性应按火灾危险性最大的物品确定。

2） 环境和包装材料可能改变火灾危险性。 GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（以下简称《防火规范》）条文3.1.5，存放产品的包装箱、塑料膜等可燃物品：丁、戊类储存物品仓库的火灾危险性， 当可燃包装重量大于物品本身重量1／4 或可燃包装体积大于物品本身体积的1／2 时，应按丙类确定。 如木托盘、木箱，塑料泡沫箱、塑料膜等。

4.1.3 锅炉房、水泵房、变电所的火灾危险性

工业厂区的配套站房应明确火灾危险性， 如锅炉房、水泵房、变电所，若按民用建筑执行不合逻辑，也不应模糊处理。 确定站房的火灾危险性涉及多个规范规定，下文详述定性依据。

1）锅炉房：GB 50041—2020《锅炉房设计标准》第15.1 土建小节，锅炉房建筑的锅炉间属于丁类生产厂房，燃气调压间及气瓶专用间属于甲类生产厂房，燃气调压间、燃气计量间按甲类车间。 当丁类与甲类合并建造时，应整体按甲类生产厂房定性。 第15.1.2 条，锅炉房要做防爆设计，泄压面积按照建筑占地面积的10%计算。 设计中常用的泄压部位是轻质屋面和易泄压的外窗。

2）水泵房按戊类厂房定性，依据是《防火规范》的表3.1.1；也可按照民用公共建筑。

3）变电所：依据GB 50229—2019《火力发电厂与变电站设计防火标准》，气体或干式变压器室的火灾危险性类别为丁类；依据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版），对干式变压器室的火灾危险性分类没有明确规定，第3.1.1 条将油浸变压器室的火灾危险性类别定为丙类；依据住建部《关于对室内变电站防火设计问题的复函》（建规字 〔2018〕4 号）、《关于220V 附建式变电站防火设计问题的复函》（建规字〔2019〕2 号）等，变压器室的火灾危险性类别宜为丙类。 因此，笔者建议以住建部的复函为最终依据， 确定变电所的火灾危险性为丙类。

4.1.4 辅房

除生产车间，厂区中不具有生产或仓储功能的建筑，如研发实验、管理办公、食堂、浴室等辅助企业生产的建筑，在工程中习惯称为“辅房”。显然“辅房”的防火分类并不相同。以本案的联合厂房为例，其面积超过10 万m2，在车间内按需分散布置了10 处面积较小的辅房，用作办公、会议、卫生间等，这类辅房属于车间的一部分，性质按工业建筑；在联合厂房的南侧贴建了1.4 万m2的3 层辅房，称之“综合楼”，其功能包含展厅、培训中心、行政办公和生活服务，定性为民用建筑，在总图单列子项。 本案的“研制车间”与联合厂房类似，也包括车间和贴建的3 层辅房；研制车间的功能是车辆的测试及检验，其辅房仅供本车间使用，与生产关系紧密；该辅房在总图不单列子项，不影响研制车间的工业建筑性质，但在节能与防火设计上按民用建筑。

4.2 耐火等级和耐火极限

本文案例的各单体的耐火等级均为二级。 建筑构件的耐火极限，按《防火规范》的表3.2.1 执行，同时应当仔细阅读3.2的其他条文。 容易被忽略的条文有3.2.1，3.2.9，3.2.10，3.2.15。

车间的结构形式为门式刚架，属常规做法。 钢构件本身的耐火时间仅15 min，因此，要做防火处理，通常是表面喷涂防火涂料。按防火机理分类[4]，防火涂料有膨胀型和非膨胀型。根据GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》4.1.3 要求“设计耐火极限大于1.50 h 的构件，不宜选用膨胀型防火涂料。 防火涂料与防腐涂料应相容、匹配”。

4.3 防爆设计

厂区需做防爆设计的包括锅炉房、危化品库等，工业建筑的屋面和墙面常用压型钢板作为围护结构，因此，泄压面积较易满足。 需要注意的是，泄压口的设置应避开道路。

4.4 平面布置

由于篇幅所限，本节主要讲以下几个易错点。

4.4.1 防火分区

同一厂房或仓库允许存在不同火灾危险性类别， 建筑整体的火灾危险性分类应按火灾危险性最大的防火分区或楼层确定；防火分区的最大允许建筑面积，根据该防火分区的实际火灾危险性类别确定。

4.4.2 中间仓库

中间仓库的设置是为满足连续生产而设置， 不能作为常规仓库，否则应独立设置。 设置中间仓库不改变厂房的火灾危险性类别，其占地面积、防火间距仍按厂房的相关要求确定。

规范对中间仓库的要求内容较少，也未限制其面积，建议设计人员从严设计。 例如，中间仓库的占地面积、投影面积不超过同类别仓库的占地面积要求；靠外墙设置的中间仓库，建议尽量执行仓库与其他建筑的防火间距。

4.4.3 操作平台、检修平台

当使用人数少于10 人时，平台的面积可不计入所在防火分区的建筑面积内。

4.4.4 仓库

生产库房不应布置在车间办公楼内。

防火规范规定甲类仓库的占地面积不得超过180m2/750m2。与大尺度的生产车间相比，这一点容易被忽视。

4.4.5 辅房

厂区办公楼内存在人员密集的房间， 如会议室、 多功能厅、活动室、餐厅、淋浴间、更衣室等，但是，办公楼并不是人员密集场所。

服务于车间的少量辅房，如办公室、会议室、卫生间、更衣室等，虽设置在车间内，但应尽量从严执行公共建筑的标准。 对于丁、戊类厂房和戊类仓库的办公休息室，虽然规范未要求进行防火分隔，但是笔者建议相对独立布置，并采用钢筋混凝土框架结构和填充砌块墙，既能提高防火标准，也能提高办公环境。

4.5 安全疏散

车间疏散不能按规范的最低要求考虑， 而是尽量保证每个方向都有2 个疏散出口。 虽然机加工厂房的人员少、地面也有划线的人行通道，看似疏散难度小，但实际上车间的设备多且大，在紧急疏散时则变成障碍物。

车间内的辅房应尽量靠外墙或外门， 保证人员及时从外门或本房间外窗疏散。

厂区办公楼的安全疏散常出现极端情况。 这是因为机械行业的业主习惯把办公楼与厂房贴建，且二者长度接近，导致办公楼如同横过来的摩天大楼——本文案例的综合楼， 其长度215 m。因此，在前期就必须考虑安全疏散方案，尤其是分析大空间的疏散、人员密集房间的疏散等方面。

5 其他注意事项

5.1 总平面

1）厂区各单体在总平面的关系包括独立建造、贴邻建造、合建、附设等。 为便于读图人理解，建议附上示意图。

2）注意考察场地现状。 例如，《防火规范》第10.2.1 条，关于35 kV 架空电力线与丙类液体储罐的间距要求。 厂区一般不作地库而是地面停车场， 注意停车场与厂房和民用建筑的间距最低6 m（GB 50067—2014《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》）。

5.2 防排烟

丁类生产车间＞5 000 m2要设计排烟。利用高窗排烟的面积有限且需开窗机，因此，常用屋顶天窗来自然排烟、立面外窗作为补风。 屋顶天窗增加荷载和造价，并做消防联动。

厂区办公楼由于和车间贴建且长度极端， 必然出现需要排烟的内走道和房间。 由于防排烟涉及立面造型、暖通专业和造价，因此，应在前期统筹安排。

5.3 防火设计专篇

防火设计专篇的编制思路应按处方式——以防火规范的章节顺序作为依据，逐条对应，并对照当地审查要点进行补充。

建筑防火设计专篇应起到统领作用， 以便读图人员完整理解项目。 例如，专篇的总平面除明确消防车道、消防救援，也应总述消控室、消防水箱间等灭火设施的位置，并与其他专业图纸保持一致。

处方式防火设计的弹性有限，当出现特殊情况时，也需要借助性能化防火设计的思路， 即以安全为导向来思考设计策略。 设计人应在熟悉现行规范的前提下，灵活转变设计思路。

6 结语

本文以机械工业厂区的建筑防火设计为主题， 分析了设计难点，总结了设计对策及要点，并提出处理方式和性能化结合的思路。