某半導體材料廠房建筑防火設計問題及探討.doc

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某半導體材料廠房建筑防火設計問題的探討 　　 摘要：結合工程實例介紹現代工業(yè)建筑中的解決廠房防火（防爆）問題的思路和途徑。 　　 關鍵詞：防火設計 防爆設計 耐火等級 安全疏散 材料選擇與構造節(jié)點設計 　　一、工程概況 　　 某半導體材料廠的生產工藝在世界上屬先進水平，且具有部分我國自主知識產權。該行業(yè)如此規(guī)模的生產廠房國內外上尚無先例可循。廠房占地面積28000m2，總建筑面積31380m2，根據工藝條件，此廠房共有兩大功能，一是實驗室辦公部分（共三層，首層面積約3980m2，二層面積約2200m2，三層面積約3750m2），二是生產車間部分（首層為設備用房，面積約6970m2，二層為管道設備層，面積約7920m2，三層為工藝用房，面積約6500m2）。建筑外形尺寸：東西向長約150m，南北向長約90m，主體建筑是兩幢三層高廠房，廠房中間由一兩層高底層架空的連接體連接（底層空間可兼做消防車道），廠房柱頂標高為24.25m，鋼筋混凝土框架結構，外圍護結構采用加氣混凝土砌塊，局部屋面和墻面采用壓型鋼板材料（壓型鋼板用于有泄爆要求部位），內隔墻采用200厚的加氣混凝土砌塊。 　　二、對相關要點的定性分析 　　1.火災危險性分類、耐火等級及防火分區(qū)的確定 　　 對于廠房的建筑防火設計，首先要確定的就是其生產的火災危險性分類和耐火等級，這是各專業(yè)開展消防設計的基礎條件。工藝專業(yè)提供的設計條件說明，在車間工藝用房及管道夾層部分有氫氣泄露的可能，根據《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016―2006）第3.1.1條表3.1.1及其條文說明， 氫氣屬于爆炸下限小于10%的氣體，其生產的火災危險性類別為甲類。 　　 工藝設計考慮到廠房的規(guī)模和生產特點，提出了大面積、大空間廠房的設計條件。但從防火設計考慮，為限制發(fā)生火災時火勢的蔓延，保證人員的安全撤退，利于火災撲救和減少火災損失，根據《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016―2006）對防火分區(qū)的規(guī)定，甲類廠房的最低耐火等級為二級，二級耐火等級的最大防火分區(qū)面積為2000 m2，一級耐火等級的最大防火分區(qū)面積為3000 m2。依據工程實際情況，位于南面的生產車間三層的工藝用房原本是一個整體，整層的建筑面積達到6500 m2左右，超過了一級耐火等級甲類建筑的最大允許防火面積的兩倍，由于工藝條件的限制，不允許我們設置自動噴淋來增加防火面積，比較可行的解決辦法就是將原來的一個工藝用房徹底分成兩個獨立的一級耐火等級的工作區(qū)域，或是徹底分成三個獨立的二級耐火等級的工作區(qū)域，其間用雙道防火防爆墻體分隔，工藝設備的管道也隨之分成幾個相應獨立的單元，結合工藝的具體生產情況，最后設計選用了設置兩個一級防火分區(qū)的方案，達到規(guī)范的要求。 　　2.防爆設施與泄壓面積的確定 　　 此廠房車間工藝用房及管道夾層部分，設備一旦發(fā)生泄漏，氫氣在空氣中很容易達到爆炸濃度而造成危險，根據《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016―2006）規(guī)定，應設置泄壓設施，有爆炸危險的廠房設置足夠的泄壓面積后，可大大減輕爆炸時的破壞強度，避免因主體結構遭受破壞而造成重大人員傷亡和經濟損失，且在甲、乙類廠房內不應設置辦公室、休息室等設施，當必須與廠房貼鄰建造時，其耐火等級不應低于二級，并應采用耐火極限不低于3.00h 的不燃燒體防爆墻隔開和設置獨立的安全出口。通過“規(guī)范” （GB 50016―2006），有爆炸危險的甲、乙類廠房應首選采用敞開或半敞開式，其泄壓面積應根據“規(guī)范” （GB 50016―2006）3.6.3條中規(guī)定的氫氣泄壓比值，通過計算得到廠房泄壓面積的數值，泄壓設施宜采用輕質屋面板、輕質墻體和易于泄壓的門、窗等。在本廠房的具體設計中，兩個一級防火分區(qū)之間、實驗室非危險區(qū)域與生產廠房危險區(qū)域之間的墻體都采用了磚墻配筋作為防爆設施，在工藝用房及管道夾層兩個危險區(qū)域采用了以下方法設置了必要的泄壓設施：位于二層的管道夾層部分，首先采用了半敞開式無圍護墻體，考慮到跨度較大，中間連接部分又比較封閉的因素（由于工藝原因，此部分必須緊貼設備房間，無法做到敞開或半敞開），在二層的頂棚設計中，除保留了工藝必要的交通運輸走廊，其余部分均采用了壓型鋼板屋面，盡可能地通過增加頂棚泄壓面積，緩解廠房中間連接部分墻體泄壓面積的不足；三層工藝用房部分，因有一定潔凈要求不允許采取敞開或半敞開形式，則采用了輕質壓型鋼板墻面，易于泄壓的塑鋼窗和輕質壓型鋼板屋面的方式滿足廠房泄壓面積的要求，而在工藝運輸走廊和疏散通道部分，還是采用實體墻作為防爆設施，保證疏散通道的安全。實際計算證明，盡可能地擴大屋面和頂棚的泄壓面積是滿足爆炸危險廠房泄壓面積的一條有效途徑。 　　三、建筑防火設計要點 　　1.總平面布局 　　 總平面的防火設計主要是控制防火間距并合理設置消防車道。根據此半導體材料廠房及其周圍建筑物的生產類別和耐火等級，查“規(guī)范” （GB 50016―2006）確定防火間距。該廠房的生產類別為甲類，根據“規(guī)范” （GB 50016―2006）6.0.6條，“工廠、倉庫區(qū)內應設置消防車道。占地面積大于3000m2 的甲、乙、丙類廠房或占地面積大于1500m2 的乙、丙類倉庫，應設置環(huán)形消防車道”，在廠房的兩幢建筑之間設置了26m的消防通道，最小柱間距為6m，二層凈高高于5m，使得兩幢建筑都有環(huán)行消防通道，其總平面設計均滿足防火設計要求。 　　2.廠房的安全疏散設計 　　 廠房的安全疏散設計主要包括兩個方面，一個是疏散出口數目的確定，另一個是疏散出口的位置。 　　2.1疏散出口的數目 　　 根據廠房的平面面積和布置，其底層的高壓電氣用房都有單獨對外的出口，而低壓電氣用房和其他設備用房都保證有不少于兩個的疏散出口，二層設備夾層及實驗室部分分別設置了12部室外疏散樓梯和兩部室內封閉樓梯間，由于受工藝條件的限制，在二層設備夾層內部不允許設置封閉樓梯間，此處用室外金屬梯作為有爆炸危險的工段區(qū)域的疏散出口，還在夾層的兩旁各設置了1.5 m寬的疏散通道，直接通往各個室外金屬梯，盡量避免人員疏散時在危險區(qū)域的行走路線。三層的情況與二層的類似，也是通過在廠房兩側分別設置疏散門直接通往室外金屬梯，并在廠房與金屬梯相連的走廊兩側設置實體墻作為防爆設施，確保疏散走廊的安全。 　　3.建筑構件及節(jié)點處理 　　 由于該廠房底部兩層采用了鋼筋混凝土框架結構，外維護墻體為300厚的加氣混凝土砌快，內墻為200厚的加氣混凝土砌快，能滿足非承重外墻0.75h，疏散走道兩側的隔墻1.0h，房間隔墻0.75h耐火等級的要求；三層采用了輕鋼結構屋面體系，金屬本身的耐火性能較差，因此，一定要根據建筑耐火等級檢驗建筑各部位材料是否達到要求。如：一般的鋼梁鋼屋架耐火極限為0.25h，在本工程中因其耐火極限為一級，所以，其梁的耐火極限應不低于2.0h，屋頂承重構件的耐火極限應不低于1.5h，因此，屋面體系的各部分構件都應進行防火處理使其達到相應的耐火極限。本廠房的鋼屋架部分采用了噴涂薄型防火涂料的方式。 　　結語 　　 以上是對某半導體材料廠房建筑防火設計的分析要點，隨著新材料新技術在工業(yè)建筑中的廣泛應用，其建筑防火設計也面臨著諸多新問題，例如隨著項目規(guī)模的逐漸擴大，工藝設計更趨向于聯(lián)合廠房的布置形式，即把相關聯(lián)的生產車間緊密連在一起，鋼結構廠房現代化的外觀、較短的建設周期、靈活的布置，廠房建設設計也更趨向于鋼結構形式，在這些情況下，廠房的消防設計就更復雜，防火分區(qū)和消防疏散成為難題。作為設計人員，不能違反強制性條文，又要滿足主體專業(yè)和業(yè)主的使用功能，在這種情況下，我們應緊跟時代發(fā)展，用新思路新方法處理新問題，以滿足生產生活的需要。 　　 　　參考文獻： 　　 [1]《建筑設計防火規(guī)范》（GB 50016―2006） 　　 [2]《工業(yè)建筑的更新設計》工業(yè)建筑2006年第36卷第3期