【導(dǎo)讀】科四廠進行防火性能化設(shè)計，并進行研究。4．范維澄,孫金華.火災(zāi)風(fēng)險評估方法學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2020.隨著經(jīng)濟的發(fā)展,大型鋼結(jié)構(gòu)廠房越來越多，其消防安全設(shè)計顯得尤為重要。國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。鋼材雖然是不燃材料,但在高溫條件下存在強度降低和蠕變。現(xiàn)象，火災(zāi)中極易發(fā)生坍塌事件。通過對鋼結(jié)構(gòu)廠房消防性能化設(shè)計的初步探討，結(jié)合安彩高科四廠實例，設(shè)計消防報警探測系統(tǒng)。

　　

【正文】 2020 熱釋放速率 時間（ t） 大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 20 預(yù)測火災(zāi)蔓延擴大對人員消防安全疏散的影響，通過分析比較多個最有可能產(chǎn)生較嚴(yán)重后果或?qū)?災(zāi)蔓延影響大的部位，在本文的設(shè)計案例研究中，確定以展覽廳內(nèi)一個展位列為例考察火災(zāi)蔓延方式，并選擇處于中部的展位起火，作為具有典型性的起火部位進行分析和比較，見圖 。 G F E D C B A B C D E F G H G F E D C B C D E F G H 圖 典型起火部位簡易圖及房間 A起火后的火災(zāi)蔓延情形示意圖 根據(jù)火災(zāi)發(fā)展的一般規(guī)律，當(dāng)某部位起火后火災(zāi)極有可能按照圖 所示的 方式向周圍蔓延，圖中 A 為火源位置。由于各辦公室之間緊密排列，當(dāng)首個辦公室 起火以后，如 辦公室 之間的隔 板可燃或分隔板上有可燃裝飾材料，則火災(zāi)可能直接蔓延到其它 房間 展位，同排 房間 將會相繼起火。如按起火順序?qū)⑼?房間 分組，火災(zāi)蔓延的順序為 ABCDEFGH??。參考 NIST 的辦公家具組合單元火災(zāi)實驗結(jié)果，如忽略實驗開始的引燃階段，火災(zāi)的熱釋放速率可在 4 min 左右達到其峰值。根據(jù)公式 可以計算各 房間 相繼起火的時間，然后根據(jù)起火前后進行火災(zāi)熱釋放速率疊加得出 房間 列發(fā)生火災(zāi)時的熱釋放速率曲線。通過分析比較， 房間 列的中間發(fā)生火災(zāi)后，其初期火災(zāi)發(fā)展規(guī)律與火災(zāi)增長系數(shù)α = 的 2t 快速火相近，如圖 所示。 圖 火災(zāi)初期增長的熱釋放速率曲線 依據(jù)火災(zāi)荷載密度計算 廠房 內(nèi)的火災(zāi)危險源包括 存放 物品、 電氣設(shè)備 、電器纜線、 辦公區(qū)域 的家具器材、5000 10000 15000 20200 25000 30000 35000 40000 45000 200 600 1000 400 800 熱釋放速率 時間（ t） 1 2 2：疊加曲線 1： 2t 快速火 大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 21 可燃裝 飾材料等。由于 廠房 建筑的 區(qū)域 布置具有較大的不確定性，因此 廠房 的火災(zāi)荷載也具有較大的不確定性，鑒于分析對象的可燃物構(gòu)成比較復(fù)雜，難以對所有可燃物都進行模擬計算，本文在模擬計算過程中將火災(zāi)荷載簡化轉(zhuǎn)化為同等荷載的木材，燃燒值為 MJ/kg。為保守考慮，現(xiàn)運用 Moc‘s Notification 1441(2020)中的公式計算火災(zāi)增長系數(shù)α，比較上面快速火的火災(zāi)增長系數(shù)α，選取較大值?；馂?zāi)荷載一般分為不可移動的燃料和可移動的燃料兩類，目前對火災(zāi)荷載的確定主要還是通過調(diào)查結(jié)果和計算分析相結(jié)合的方式，許多 國家和一些組織對各種使用性質(zhì)建筑物的火災(zāi)荷載作了大量的調(diào)查，如美國、澳大利亞等國家和 NIST， CIB W14 等組織都收集了很多有用的數(shù)據(jù)，本文參考 CIBW14 的調(diào)查結(jié)果 [14]，火災(zāi)荷載密度設(shè)計（可移動火災(zāi)荷載）見表 。 表 火災(zāi)荷載密度設(shè)計（可移動火災(zāi)荷載） 分類 使用場所 火災(zāi) 載荷密度 (MJ/地板 ) 1 學(xué)校 300 教堂 200 2 郵政局 400 銀行 800 3 書店 1000 百貨商店 400 服裝店 600 4 汽車廳 200 家具大廳 500 機械產(chǎn)品大廳 80 根據(jù) Moc’ s Notification 1441(2020)，如式 、 所示，這里火災(zāi)增長系數(shù) 的計算綜合考慮了可燃物 ()f? 、墻及頂棚材料 ()m? ， [15] 的作用。 fm? ? ??? （ ） 5 36 10f q? ??? （ ） 式中： 為不同房間的可移動火災(zāi)荷載密度，如表 所示。 ()m? 的值由墻面內(nèi)裝修材料的可燃等級來確定，如表 所示。 表 墻面裝修材料上的火焰增長速率 [16] 大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 22 墻面裝飾材料的等級 墻面裝修材料上的火焰增長速率 KW/S178。 不燃性材料 準(zhǔn)不燃性材料 緩慢燃燒材料 木材或類似材料 本次計算中，考慮較為不利的場景 ，選取可移動火災(zāi)荷 2( ) 50 0 /f M J m? ? 得 556 6 2331( ) 2 . 6 1 0 2 . 6 1 0 5 0 0 0 . 0 8 1 8 9 5 /f q KW s? ??? ? ? ? ? ?同時根據(jù) 安彩高科產(chǎn)房 的設(shè)計方案， 辦公室 裝修材料采用不燃性材料，取 2( ) /m K W S? ? ，則火災(zāi)增長系數(shù) 2( ) 0. 08 18 95 0. 00 35 0. 08 53 95 /m KW S? ? ? ?通過計算與比較，本文選取火災(zāi)增長20. 08 53 95 /K W S? ? 對設(shè)計研究案例進行分析，其火災(zāi)初期發(fā)展規(guī)律介于快速火和超快速火之間。 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的 設(shè)計 報警區(qū)域及探測區(qū)域劃分 為了迅速、準(zhǔn)確地報出火災(zāi)的具體部位 ， 以便就近采取措施 ， 撲滅火災(zāi) ， 首先要正確地劃分火災(zāi)報警區(qū)域和探測區(qū)域。大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房的一個報警區(qū)域按照規(guī)范的要求劃分 ， 宜由一個或同層相鄰的幾個防火分區(qū)組成 [5]， 通過報警區(qū)域把廠房內(nèi)的防火分區(qū)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)有機地聯(lián)系起來。再把被保護區(qū)域按順序劃分成若干個探測區(qū)域 ， 探測區(qū)域?qū)缶瘏^(qū)域按廠房內(nèi)不同的使用區(qū)域和內(nèi)部房間劃分 ， 以便及早、準(zhǔn)確地確定火災(zāi)所在區(qū)域或房間。安彩高科鋼結(jié)構(gòu)主廠房報警區(qū)域按照廠房內(nèi)生產(chǎn)性質(zhì)的不同劃分為 3 個報警區(qū)域。爐區(qū) 、壓機成型區(qū)作為一個報警區(qū)域 ， 退火爐區(qū)、后加工區(qū)作為一個報警區(qū)域 ， 后加工包裝區(qū)、倉庫作為另一個報警區(qū)域。屏錐爐、壓機、退火爐、研磨機等處溫度高、煙霧大、溫差大、粉塵多及所在區(qū)域高度高 ， 不適合安裝設(shè)備進行火警探測。由于這些區(qū)域全天都有人值班 ， 一旦有火警發(fā)生 ， 也能被第一時間發(fā)現(xiàn) ,但其周圍的配電室、控制室及辦公室等適合安裝設(shè)備進行火警探測的場所分別作為一個探測區(qū)域。后加工包裝區(qū)作為一個探測區(qū)域 ， 倉庫作為另一個探測區(qū)域。 探測器的選擇 根據(jù)大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)早期煙氣運動特點和《火災(zāi)自動報警系統(tǒng) 設(shè)計規(guī)范》[1]第 條選擇點型探測器的規(guī)定（見表 ），常規(guī)點型感煙、感溫探測器不適合大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 23 大空間震動較多的場合。雖然能有效避免煙氣運動對火災(zāi)探測影響的探測方式是采用感火焰的方式實現(xiàn)火災(zāi)探測，但是由于火焰探測器不能探測陰燃火，只能在特殊的場所使用（本工程用在辦公區(qū)域），或者作為感煙或感溫探測器的一種輔助手段，不作為通用型火災(zāi)探測器?；鹧嫣綔y器是一種響應(yīng)火災(zāi)發(fā)出的電磁輻射（紅外、可見和紫外譜帶）的火災(zāi)探測器，只靠火焰的輻射就能響應(yīng)，而無需燃燒產(chǎn)物的對流傳輸，對明火的響應(yīng)也比感煙和感溫探測器快得多，且無需安 裝在頂棚上，特別適合生產(chǎn)、儲存和運輸高度易燃物質(zhì)的危險性很大的場所?？紤]到大空間建筑功能分區(qū)和可燃物品的不確定性，火災(zāi)可能有一個初期陰燃階段，在此階段有濃煙擴散，而且其判據(jù)單一，容易對正常情況下明火作業(yè)、高功率熱源、 X 射線或強光（如電弧等）產(chǎn)生誤報，因此大空間內(nèi)也不宜選擇火焰探測器。復(fù)合型火災(zāi)探測器并沒有完全消除前面幾種探測器的缺點，僅僅增加了判據(jù)的數(shù)目，使探測器的整體性能有所改善，但仍然無法應(yīng)用于打空間場合。 表 [7] 房間高度 h(m) 感煙探測器 感溫探測器 火 焰探測器 一級 二級 三級 12h=20 不適合 一級 不適合 不適合 適合 8h=12 適合 不適合 不適合 不適合 適合 6h=8 適合 適合 適合 不適合 適合 4h=6 適合 適合 不適合 不適合 適合 h=4 適合 適合 適合 適合 適合 紅外對射式感煙火災(zāi)探測器是應(yīng)用煙粒子吸收或散射紅外光使紅外光束強度發(fā)生變化的原理而工作的一種火災(zāi)探測器。這種探測器由發(fā)射器和接收器兩部分組成，一般安裝于被保護空間兩端。發(fā)射器中裝有紅外發(fā)光二極管，在間歇振蕩器的作用下，經(jīng)過凸 透鏡形成近似平行的光束，穿過被保護空間射向接收器，接收器中的接收元件（紅外光敏管）接收到發(fā)射器發(fā)射來的紅外光 束，并將其轉(zhuǎn)換為脈沖信號，經(jīng)內(nèi)部放大及積分電路的共同作用，輸出 直流電平，此直流電平的大小可模擬紅外光束的輻射通量大小。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的煙霧擴散到光束區(qū)域，使接收器收到的輻射通量減弱，此直流電平下降，當(dāng)其值下降到預(yù)定的感煙動作閾值時，接收器信號線輸出火災(zāi)報警信號。 根據(jù)廠房早期火災(zāi)煙氣運動的特點，紅外對射式感煙火災(zāi)探測器安裝高度有如下要求：①建筑物舉架≤ 5m時，探測器的安裝高度為距頂棚＜ ；②建筑物舉架 5m～大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 24 8m 時，探測器的安裝高度為距頂棚 ～ ；③建筑物舉架＞ 8m時，探測器應(yīng)安裝在距地面 8m 左右的相對兩墻墻壁上 [18]。 錐頸焊接間、可燃氣體管道匯聚間等可燃氣體易泄漏場所應(yīng)根據(jù)所用的可燃氣體的性質(zhì) ,選用天燃氣防爆探測器或液化氣防爆探測器進行監(jiān)控?？扇細怏w濃度達到爆炸下限的 25%時報警。 主廠房內(nèi)爐區(qū)、壓機成型區(qū)、退火爐區(qū)、后加工區(qū)由于溫度高、煙霧大、濕度大、粉塵多及空間高度高等 ， 不適合安裝點型探測器。但其中用鋼彩板搭建的配電室、控制室、辦公室及走廊等場所適合安裝點型探測器。 點型探測器選用類比智能光電感煙、感溫探測器 ， 智能探測器進行自動靈敏度檢測與調(diào)整 ， 能克服現(xiàn)場粉塵多、濕度大帶來的影響?？紤]到辦公室內(nèi)有空調(diào)降溫 ， 室內(nèi)外溫差大 ,室內(nèi)頂部匯聚的冷凝水會通過探測器底座流進探測器 ， 造成電路短路、接地等損壞探測器 ， 辦公室內(nèi)安裝的探測器底座應(yīng)選用防水底座。在后加工包裝區(qū)、倉庫等空間較大的場所 ， 選用閾值的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型感煙、感溫探測器 ， 通過輸入模塊報出一個或多個地址 ， 大大減少了回路報警部件 ， 提高了回路的可靠性。 從許多大空間建筑的實際運用看，在鋼結(jié)構(gòu)廠房 的 大空間中一般采用紅外對射式感煙火災(zāi)探測器 、光截面圖像感煙火災(zāi)探測器和早期可視煙霧探測（ Video Smoke Detection， VSD）火災(zāi)報警系統(tǒng)。其中，紅外對射式感煙火災(zāi)探測器和光截面圖像感煙火災(zāi)探測器屬于線型感煙火災(zāi)探測器，根據(jù)廠房中早期火災(zāi)煙氣運動的特點，應(yīng)該布置在較低位置即火災(zāi)早期煙氣肯定能上升到的高度?；诒ＷC滿足技術(shù)要求前提下，考慮安裝難易程度及工程造價，我們在廠房內(nèi)的后加工包裝區(qū)、倉庫等大空間且較高的場所選用紅外對射式感煙探測器。 對不適用安裝點型探測器的場所 ,采用空氣采樣探測系統(tǒng) ， 以提高系統(tǒng)可靠性。如四期主廠房一層?xùn)|成品暫存庫 ,面積為 24 m 48 m,頂為鋼板結(jié)構(gòu) ， 上層中 2 層包裝車間運輸產(chǎn)品時會引起鋼板劇烈振動 ， 不適宜安裝點型感煙探測器 ， 選用空氣采樣探測系統(tǒng) [19]。 相關(guān)系統(tǒng)配置 系統(tǒng)布線 在設(shè)計系統(tǒng)布線時 ， 應(yīng)結(jié)合廠房的防火分區(qū)、結(jié)構(gòu)特征、布局以及探測器設(shè)置的部位 ， 做到合理布線。大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑面積大 ， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 工程管網(wǎng)、電纜、橋架等較多 ， 系統(tǒng)布線要使路由簡捷 ,安全可靠 ,距離最短 ， 節(jié)點支路少 ， 盡量不與其大型鋼結(jié)構(gòu)廠房防火性能化設(shè)計 25 他管線交叉跨越 ,要避開環(huán)境條件惡劣的場所。由于每條報警回路距離長 ， 所在區(qū)域環(huán)境惡劣 ， 因此 火警總線設(shè)計為雙端供電、雙端監(jiān)控的兩線制環(huán)路最好。環(huán)形回路結(jié)構(gòu)可雙向通信 ， 把斷路對系統(tǒng)的影響降低到最小范圍。系統(tǒng)部件串聯(lián)在總線回路中 ，對有些不方便串入或串入后會使回路更復(fù)雜的部件用分支連接。鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)各種電磁干擾嚴(yán)重 ， 報警回路宜選用屏蔽線纜 ,穿金屬管保護。安彩高科鋼結(jié)構(gòu)廠房報警回路選用 ZRRVVP2 1. 5 2m 和 ZRRVVP4 1. 5 2m 線纜 ,對距離較遠的報警回路線芯截面積增大到 2. 5 2m 。 火災(zāi)報警控制器 由于工業(yè)項目大多存在著邊建設(shè)、邊生產(chǎn)的現(xiàn)象 ， 所以在大跨度鋼結(jié)構(gòu)廠房火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計中 ， 應(yīng)放棄選用大容量火災(zāi)報警控制器進行集中報警 ， 對現(xiàn)階段建設(shè)的或相對集中的建筑部分選用一臺或多臺 具有組網(wǎng) 靈活、擴展方便的小容量智能報警控制器進行監(jiān)控 ， 組成各自的監(jiān)控子系統(tǒng) ， 待子系統(tǒng)穩(wěn)定后再并入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中 ，這樣系統(tǒng)既安全可靠 ， 又經(jīng)濟合理。安彩高科 開始 建設(shè)四期工程 ， 建筑分散 ， 各建筑進度不相同。 2020 年建成 、 主廠房及配套建筑 ,兩條玻殼生產(chǎn)線開 始投產(chǎn) ， 2020 年又在 1 號主廠房增加了新增屏線和后加工車間。在設(shè)計四期火災(zāi)自動報警系統(tǒng)時 ， 考慮到后續(xù)建好的各個建筑火災(zāi)報警系統(tǒng) ,在調(diào)試階段或在運行的初期 ， 都會使整個系統(tǒng)處于不穩(wěn)定運行狀態(tài) ， 這無疑會影響到其他正常運行的部分 ， 因此 ， 放棄選用大容量火災(zāi)報警控制器 ， 而選用小容量的火災(zāi)報警控制器。主廠房等先期建好建筑的災(zāi)報警系統(tǒng) ,通過一臺小容量火災(zāi)報警控制器先行運行 ， 而將后期建好的新