结构工程师基础知识点：探讨轻钢结构厂房消防设计中问题

 　　轻钢结构建筑作工业厂房具有较多的优点，如建设周期短、造价低、可作大跨度、造型美观、现代感强等，因此在现代工厂设计中得到越来越多的采用。然而，轻钢结构建筑耐火等级较低，大空间、大跨度厂房对防火分区又提出新的要求，这些问题有的可以采取技术措施解决，有的还没有完美的解决方案。现根据本人的设计实践，就上述设计问题进行初步探讨：

　　1、轻钢结构工业厂房的耐火等级

　　轻钢结构厂房的承重构件一般为钢柱、网架，建筑外表面覆以彩色铝锌钢板或镀铝锌钢板等。根据，其柱、梁的耐火时间均为0.25～0.5小时，建筑物的耐火等级仅为四级（耐火等级较低）。以我院经常设计的中密度纤维板厂或家具厂单层轻钢结构厂房为例，其生产类别为丙类，规范要求的最低耐火等级为三级，这样，轻钢结构厂房就不够资格作丙类厂房。

　　解决的方法，可在柱、梁表面覆以1.5厘米厚的LG防火隔热涂料或2厘米厚的LY防火隔热涂料保护层，其耐火时间可达1.5～2.3小时，这样，建筑物的耐火等级可按三级考虑，满足规范要求，但应注意，应要求轻钢结构厂家在作结构计算时考虑防火涂层的重量。

　　2、轻钢结构工业厂房的防火分区来源：

　　现代工业要求的厂房常是大空间、大跨度、通透的。为有效的把火灾控制在较小范围内，要求在建筑物内划分防火分区，并明文规定了各级防火分区的最大允许面积。现轻钢厂房的占地面积通常较大，如中密度纤维板厂主车间的建筑面积一般都超过5000平方米，而规范允许的分区面积为3000平方米（生产类别为丙类，采取防火涂层保护后，耐火等级按三级考虑），因此应作应做防火分区的分隔。

　　防火分区在普通民用建筑中较易实现，如在门、厅、楼梯等处采取一些技术措施，用防火墙、防火门、防火卷帘加水幕都可以较好的解决，若建筑内设有自动喷水灭火设备，每层最大允许建筑面积还可增加一倍。但若试图把这些技术措施平移到大面积的轻钢结构厂房，就会遇到问题。

　　2.1.防火墙与防火分区

　　因成套设备生产线的工艺要求，不可能用防火墙把厂房一分两半，这样截断了连贯的生产线设备，也不利于物料及半成品、成品的运输。而且，从生产管理的角度，业主也不会接受这样的方案。

　　2.2.防火卷帘与防火分区

　　民用建筑中通用的防火门与防火卷帘，在面对大跨度的轻钢厂房时，也不很合适。如某刨花板车间，单跨达36米，如何定制这样大跨度的防火卷帘呢，这样的卷帘，因跨度太大，在收放时很难控制，容易卡在滑槽里，且造价又高，工程实践中极少见（我没遇过）。

　　2.3.自动喷水灭火与防火分区

　　能否在整个车间设自动喷水灭火装置，使允许的防火分区面积增加一倍，从而满足规范要求呢。这有两个问题：

　　< 1>.单层轻钢结构车间的高度大多远超过8米，而根据第4.3.2条，超过8米的大空间建筑物，安装闭式喷头的作用就不大了。

　　< 2>.有的丙类三级单层轻钢车间面积达9000平方米，需分三个防火分区，若全车间安装自喷，则防火分区允许面积虽扩大一倍，但仍然不够（安装自喷后，防火分区的允许面积从3000平方米扩大到6000平方米，但仍小于9000平方米）。

　　2.4.独立水幕与防火分区

　　用独立的水幕作防火分隔，是我院经常采用的方案，作一条防火水幕带，区域宽5米，流量2升/秒米。这种分隔方式很灵活，不像防火墙要把车间截成两半，也没有大跨度防火卷帘的麻烦，理论上多大的跨度都行，一般正常生产时，就好像它不存在，一旦有火灾需要防火分隔时，它可以立即实现有效分隔。但是，单独水幕作防火分隔也有三大难题：

　　< 1>.需水量太大，水池造价高。仍以跨度36米计算，水幕供水量为2升/秒米，按消防历时2小时考虑，则水幕贮水量应为518立方米，再加上室内外消火栓的贮水量，则消防水池的造价较高。

　　< 2>.水幕启动时，大量的水突然喷泄而下，会对昂贵的生产设备造成较大的损失。如果车间内发生了局部较小的火灾，几支灭火器加一支水枪就能解决，此时冒然启动水幕防火分隔，则也许水幕的大水造成的损失会比局部火灾的损失更大。因此需严格掌握水幕的启动时机。它只适于火势烧了半个车间，并有蔓延之势时启动。为防止误动作造成损失，我院设计的车间水幕，大多采用人工手动启动，因为通常只依靠几个闭式喷头来启动水幕的方式在这里不可靠。

　　< 3>.有效维护麻烦，没有办法试水，来检验水幕系统可靠性。理论上，如果车间建造安装时，先安装消防设施，再安装生产设备，则有机会在水幕安装完毕，但生产设备还末安装时，让水幕试水。但是，在工程实践中，为早日投产，大多把生产设备当作第一重要，一到货立即安装，消防设施都排在了后面。那么，在水幕安装完毕后，大家将永不知道它的实际喷水情况如何（除非发生大火灾，才有机会一试），但如果平时无法试水维护，在关键时刻水幕工作不正常怎么办。

　　试水的问题只好在技术上近似解决，在设计时，消防泵房水幕泵的出水管上可设试水管及试水阀门，利于平时检验水幕泵的工作状态。但车间上方的水幕管与水幕喷头是否阻塞，喷水是否均匀，就无法测试了。

　　2.5.另类解决方案

　　对于防火分区，还有一个另类解决方案，这里提出来，看各位同行有什么看法。根据第3.3.1条，四级耐火等级厂房之间的防火间距为18米，依此类推，如在生产类别为丙类，耐火等级为三级的轻钢结构单层厂房内部设一区域宽18米的防火隔离带，在隔离带里没有可燃物，理论上，是否可看作有效的防火分隔呢？

　　实际设计中，可以控制隔离带里可以没有堆放生产原料、半成品等可燃物，但肯定有生产线的设备，而设备的橡胶传送带是可燃的，传送带上的原料或半成品也是可燃的，不过，传送带可以在有火灾时停下来，可燃物不多，一支水枪可有效封锁，那么，上述的这样一个隔离带究竟算不算防火分区的有效分隔呢。

　　规范没有明文规定算或不算，按惯例，此类情况需与当地的消防审批部门协商，解释理由，共同研究，不过我至今没有能够在设计中实施过。

　　3.总结

　　综上所述，因轻钢结构工业厂房的耐火等级较低，相应的允许防火分区面积也较低，但现代工业厂房又不允许硬性分隔，而采用独立水幕的方式虽可行，但不理想，我们仍需在设计中不断探索，尽力找出更好的方案。新的建筑技术的应用，给我们的消防设计带来新的挑战，设计人员需多方面考虑问题，在分析比较中寻找更合适的方案。