大空间钢结构厂房的消防设计

大空间钢结构厂房的消防设计

陈发钱

广东建筑艺术设计院有限公司广东广州510655

摘要：厂房作为一种最常见的工业建筑，在产品生产、存储等方面发挥着重要作用，经过长时间的发展，厂房结构发生了较大变化，钢结构已经成为其主要形式，在工业生产中变得越来越常见。由于钢结构厂房跨度较大，防火分区较多，而钢结构材料的耐火性性又比较差，所以经常发生火灾事故。为降低大空间钢结构厂房火灾事故发生概率，就需要根据钢结构厂房特点及耐火等级要求，做好消防设计，增强厂房消防能力。文章结合工程实例，对大空间钢结构厂房消防分区设计要点及加强措施，进行了详细分析。

关键词：大空间；钢结构；厂房；消防设计；要点

当前工业厂房所用承重构件材料基本都是钢材，能够满足大跨度厂房建设需求，并且厂房结构还具有质量轻、强度高、耐腐蚀性能良好等优点，而且工程成本较低，也不会有建筑垃圾产生，钢结构是工业厂房结构形式的主要发展方向。但是，大空间钢结构厂房在使用过程中，会出现各种各样的安全隐患，以火灾隐患作最为突出，难以保证生产安全，严重威胁了工作人员的生命安全，并且还会造成经济损失，所以，加强大空间钢结构厂房消防设计，是非常重要且必要的。

1.大空间钢结构厂房及其耐火等级

大空间钢结构厂房，是指厂房梁、柱、墙、基础结构、屋架等承重构件，都是由钢材组成的，包括轻型钢材和重型钢材两种，并且厂房整体结构空间跨度较大。相较于传统建筑材料，钢材具有质量轻、硬度大、强度高、承重能力强等特点，适用于大跨度建筑结构，施工难度和施工成本较低，并且不会对环境造成污染符合绿色建筑理念，是当前工业厂房建设中的首选材料。但是，钢结构厂房耐火性较差，火灾控制难度较大，发生火灾后，会导致钢结构变形，很容易引发厂房倒塌现象，所以，必须做好大空间钢结构厂房的消防设计工作。

梁、柱是大空间钢结构厂房主要承重构件，因为钢结构的耐火时间最长可以达到15min，所以，一般来讲，钢结构厂房梁、柱的耐火等级为四级，没有到达丙级厂房最低耐火等级标准。在钢结构厂房消防设计相关规范中，指出钢结构厂房梁、柱的耐火时间应在15min以上，为了提升其耐火等级，可以在钢结构厂房梁、柱表面均匀涂抹一层防火材料，对内部钢材进行保护，以此来延长钢结构耐火时间，提高厂房耐火等级。常用的防火材料主要有LY防火隔热涂料和LG防火隔热涂料两种，涂抹厚度最佳分别为2cm和1.5cm，可以将钢结构耐火时间增加到半小时以上，钢结构厂房的的耐火等级提升至三级[1]。

2.大空间钢结构厂房的消防分区设计

某大空间钢结构厂房占地面积为11680m2，厂房高度为9.6m，分为上下两层，每层建筑面积都为11450m2。该钢结构厂房外墙及屋面所用材料均为钢材，传热系数分别为不超过1.0W/m2及1.0W/m2，屋架结构形态为网状，柱网尺寸是株距7.5m，厂房整体跨度为38m，耐火等级为Ⅱ级丙类。

2.1防火墙分区设计

防火墙和防火卷帘是当前民用建筑中最为常见的防火方式，在增强民用建筑消防能力、降低火灾发生概率方面发挥着重要作用。但是，工业厂房结构形式与民用建筑结构形式存在较大差异，将防火墙应用于大空间钢结构厂房消防设计中，存在较大的缺陷。工业厂房生产是以作业流水线的方式进行的，此次研究中的大空间钢结构厂房为汽车生产厂房，每一个组装环节都是紧紧相扣的，如果在厂房中利用防火墙进行消防分区设计，生产流水线便会被阻断开，无法在生产线上顺利完成汽车构件输送，严重降低了生产效率和经济效益。所以，大空间钢结构厂房在进行防火墙分区设计时，需从厂房实际生产需求出发。

2.2防火卷帘分区设计

防火卷帘在民用建筑消防设计中，使用的频率也是比较高的，但是，同防火墙一样，将其应用于大空间钢结构厂房消防设计中，也存在较大的局限性。钢结构厂房的跨度及内部空间都比较大，所需防火卷帘数量较多，成本较高，并且，难以实现对整个厂房内部的全面覆盖，另外在设置防火卷帘时，还会经常遇到卡槽问题[2]。如果在钢结构厂房消防分区设计中设置防火卷帘，其高度和宽度都是比较大的，一旦防火卷帘出现故障或者因断电，而无法自动升降时，是很难通过人力对其进行控制的，防火卷帘便会失去消防作用。

2.3自动喷水灭火分区设计

自动喷水灭火设计值防止火灾蔓延的有效手段，但是，受大空间钢结构厂房自身特点限制，在进行自动喷水灭火分区设计时，难度是比较大的。在自动喷水灭火系统设计规范中指出，当建筑高度不超过8m时，在进行自动喷水灭火设计时，使用闭式喷头可以实现良好的消防效果，但是，大空间钢结构厂房高度一般都不会低于8m，所以闭式喷头就变得不适用。而且，自动喷水灭火系统所能覆盖到的最大消防面积为6000m2，很多钢结构厂房面积都远远大于该数值，比如该案例中厂房面积为11680m2，自动喷水灭火分区设计无法满足实际消防需求[3]。

2.4独立水水幕分区设计

将独立水幕应用于大空间钢结构厂房消防分区设计中，可以实现较为理想的防火效果，与其他三种消防分区设计方式相比，实用性更强。首先，可以在不断开生产流水线的前提下，起到与防火墙同样的分区消防作用；其次，独立水幕符合钢结构厂房大跨度、大空间结构形式的消防设计需求，属于隐蔽性工程，不会对厂房内部作业的顺利进行造成干扰；另外，当钢结构厂房内部发生火灾时，独立水幕能够迅速发挥防火作用，控制灾情蔓延，为人员疏散争取更多的时间。但是，在大空间钢结构厂房消防设计中，应用独立水幕时，需要水池建造成本以及水流冲击对厂房设备造成的影响，结合厂房消防需求及实际情况，进行科学设计。

3.大空间钢结构厂房的消防设计加强措施

为提高大空间钢结构厂房消防设计水平，提高其消性能，在实际设计过程中，必须要制定一系列有效的加强措施，进而实现更加理想的消防设计效果，实现对火灾隐患的有效预防及控制。首先，应充分利用防火材料，根据防火材料特性及钢结构防火要求，在保证材料用量合理的前提下，将其均匀喷涂到钢结构厂房承重构件表面。当遇到火灾险情时，防火材料会吸热膨胀，将热量阻隔在钢结构外部，避免其受热变形。其次，需要对大空间钢结构厂房消防设计图纸进行严格审查，结合钢结构组成特点，从人员疏散、烟气蔓延、结构受力等多种因素进行综合考虑。并根据钢结构厂房结构承重构件的重要程度，明确相应的耐火等级，进而制定最佳的防火措施，以保护主体结构、优先破坏次要结构为基本设计原则，确保消防设计的合理性及可行性。另外，还应该树立忧患意识，提高火灾预防警惕性，做好钢结构厂房消防安全监督及检查工作，针对重点消防部位和关键时期提高预防性安全检查力度，提高钢结构厂房的防范和控制火灾的综合能力，并积极参与到消防安全设计审计工作中去，找出消防安全工作中的不足并加以改善，降低火灾发生概率。

结束语：

在大空间钢结构厂房建设过程中，消防设计是尤为重要的一项工作，消防设计水平会直接影响到厂房的安全性能，与工作人员的生命安全及工业生产的顺利进行，都有着紧密联系，所以必须提高对钢结构厂房消防设计的重视力度。在开展消防设计工作时，不仅要选用最佳的分区设计方式，还应采取相应的加强措施，切实提高大空间钢结构厂房的消防性能，为安全生产的实现提供有力保障。

参考文献

[1]邓藩荣，冯廉.福田汽车钢结构工业厂房设计审查要点分析[J].建筑结构，2013，（3）：117-121.

[2]刘铭，汤炜.轻型钢结构厂房屋盖优化设计[J].工业建筑，2013，（s1）：371-375.

[3]孙亚民，张明.高压酸浸钢结构厂房结构设计优化[J].中国有色冶金，2013，（5）：50-56.