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    自动化高架仓库中的建筑消防设计探讨

      信息来源:   发布时间:2021-07-26  点击数:

    1 概述

    自动化高架仓库是一种采取高层货架配以货箱或托盘储存货物、用巷道式堆垛起重机及输送机等外围设备进行作业,由电子计算机进行信息传输和自动控制的仓库。可实现收发作业全面自动化,节省占地,提高生产效率及空间利用率。随着经济技术的发展,在货物流通量飞速增长的今天,此类仓库越来越受到青睐,应用范围越来越广泛。

    2 建筑物的火灾危险性特点

    现有高架仓库火灾的研究多集中在早期探测和有效扑救方面,关于仓库本身的火灾危险性的研究比较少[1],与普通仓库相比,自动化高架仓库具有以下火灾危险性特征:1)采用十几层甚至几十层高的货架,单位面积储存的物品是普通仓库的5倍~10倍[2],储物品通常为可燃的丙类2项物品(即使是难燃或不燃物品其包装也是可燃的),火灾隐患多,火灾荷载大;2)货架高且密集,巷道狭窄,火灾发生时不易被发现,但会在短时间内燃烧并迅速蔓延,并形成立体火灾,容易造成大面积火灾和重大的财产损失;3)火灾破坏力大,一般固体燃烧时,火焰温度可达到700 ℃,而仓库内的钢结构货架,大都在600 ℃时已完全丧失支撑能力,一般在10多分钟内货架和库房屋顶即全部倒塌[3];4)库内空间密闭性强,物资疏散和火灾扑救困难;5)电器设备多,存在电气线路故障、设备起火等危险源。

    自动化高架仓库内部见图1。

    图1 自动化高架仓库内部图

    图1 自动化高架仓库内部图   下载原图


    3 建筑消防设计要点

    目前我国尚无适用于自动化高架仓库的专项消防标准。现行设计依据主要为GB 50016—2014建筑设计防火规范(2018 版)(简称建规)、GB 51157—2016物流建筑设计规范、GB 51251—2017建筑防烟排烟系统技术标准(简称防排烟规范);同时,可参考国外的一些消防规范标准,如FM财产保险公司《财产防损数据册》(FM Global Loss Prevention Data Sheets)及美国防火协会标准 NFPA(National Fire Protection Association)。在建筑消防设计中,重难点有以下几方面。

    3.1 建筑物定性

    根据功能需求,自动化高架仓库一般分为分拣区及存储区,其工艺流线为:货物入库,由射频扫描设备自动扫描条形码,根据仓库管理系统明确货物信息,分拣后经传送带、提升机等传输设备至高架库区,堆垛机根据系统分配,将其放至相应位置;出库反之,堆垛机接收信号,从高架库区内将货物取出,经传输设备传送至出货区出货。其中,分拣传送区通常会设置多层设备平台(见图2);存储区则根据货架的层数及高度,设置单层或双层堆垛机(第二层堆垛机需置于一定标高处的设备平台上)。

    图2 设备平台示意图

    图2 设备平台示意图   下载原图


    为了高效、最大容量的存储货物,独立建造的自动化高架仓库,建筑高度多超过24 m。对于此类设有多层钢平台,且钢平台面积较大的高架仓库,其建筑物定性为单层、多层或高层,是建筑设计中的首要问题,涉及到占地面积、防火分区划分、灭火系统设计等原则性的问题。虽然这些平台通常采用钢格栅形式,无操作人员,仅设备检修时使用,但由于现行建规中对于不计入防火分区建筑面积的操作平台、检修平台仅有使用人数的限制,而没有相应的面积要求,不同地区对于此类情况的消防设计执行力度不同,需结合当地政府主管部门的要求及相关规定,分析确定,不可一概而论。

    3.2 建筑物耐火等级、平面布局及防火分区设计

    对于高架仓库,建规要求其耐火等级不应低于二级;在设置自动喷淋系统的情况下,耐火等级为一、二级的丙类2项单 层仓库的防火分区面积不应大于3 000 m2(见图3)。由于自动化高架仓库一般采用耐火性较差的钢结构形式,且建筑物的火灾危险性大,因此,在实际设计中,此类建筑物的耐火等级通常设计为一级,钢结构支撑构件刷防火涂料达到相关要求。

    此类建筑的平面布局,分拣区设置为独立的防火分区,存储区可根据设备布置、柱网尺寸及规范面积要求统一考虑防火分区的划分,各防火分区之间采用耐火极限不低于4 h的防火墙分隔;当采用钢框架、钢梁支撑(承)防火墙时,钢框架钢梁应采取防火包覆措施,耐火极限不低于4 h。防火墙上设甲级防火门;传送带穿越防火墙处,设置耐火极限不低于墙体耐火极限要求的防火卷帘门,此处的传送带为特殊的滚轮式,紧急时消防联动断开,确保卷帘落下。

    图3 平面布置示意图

    图3 平面布置示意图   下载原图


    3.3 疏散设计

    对于任何建筑的消防设计来说,保证人员安全疏散是首要目标。而疏散设计通常包含安全出口数量和疏散距离两个较为重要的指标。自动化高架仓库中,分拣区,货物出入库时需要1名~2名员工辅助操作;存储区内实现完全无人化,仅定期维护时允许专业维修人员(3人~4人)进出。

    现行建规要求每个防火分区的安全出口不少于两个,间距不小于5 m, 但未对仓库的疏散距离有详细要求。在实际项目中,分拣区按照疏散距离不大于80 m设计(丙类单层厂房的疏散距离要求);存储区在货架距两侧墙的区域设置1 m左右的疏散通道(参考消防救援窗的净尺寸),用于检修人员通行,虽然仓库的疏散距离不限,但仍应结合内部设备布置,合理布置安全出口的位置,尽量减少疏散距离。

    大的设备平台设置室外疏散楼梯,平台上划定特定的疏散通道区域,用于检修时疏散用。

    疏散通道上不得堆放任何可燃物或阻碍通行的物品。

    3.4 消防救援

    对于建筑面积大于1 500 m2且高度超过24 m的单层高架仓库,除了在每个防火分区设置不少于2个、间距不宜大于20 m的消防救援窗外;规范还要求设置长度不小于1/4周长的消防救援面(设救援窗口及安全出口)和救援场地(可不连续布置),消防救援窗口处设救援平台,且应正对货架通道,救援窗口的竖向间距不宜大于5 m。

    3.5 其他

    1)建筑物的顶棚、墙面和地面装修均采用不燃性材料。

    2)防火墙与钢结构外墙交界处的防火封堵处理。

    3)配合相关专业进行的消防设计。

    自动化高架仓库通常采用机械排烟系统,配合暖通专业设计时需注意:

    a.建筑物内设置排烟机房或屋面设排烟风机留孔;b.结合防烟分区的划分,在外墙开设补风窗,位置及有效面积满足防排烟规范要求;屋面设置排烟固定窗或可熔性采光带,位置及面积满足防排烟规范要求,并尽量避开货架区域。

    配合给排水专业设计时需注意:

    合理有效的自动灭火系统,可以防止火灾发生或避免火势蔓延,减少损失。

    a.部分区域需设置吊顶,以满足水专业安装喷淋高度的要求;b.外墙设置排水孔,地面设置地沟或地漏,便于消防废水排放。

    4 对于现有建筑消防设计的思考

    4.1 局限性分析

    现有自动化高架仓库的建筑消防设计根据普通仓库的相关规范要求进行,存在一定的局限性:

    1)现有防火分区面积的要求对设备布置的局限性很大,造成现有平面布局形式单一。

    2)应根据自动化高架仓库的扑救特点考虑消防救援窗的设置要求,存储区无人,设备密集,危险性极大,火灾发生时,救援人员进入会非常危险,因此,存储区救援窗的设置,更多的应考虑建筑物外围灭火扑救的需求。

    3)屋面需设排烟固定窗或可熔采光带,但对于钢结构建筑物,屋面开洞过多会增加漏水的风险,且此类仓库设计高度经常会达到3 m, 40 m, 检修存在一定的安全风险。

    4)建规中对部分满足特定条件(如耐火等级一、二级,单层,设自动灭火系统保护,非甲乙类等)的仓库,其部分建筑构件的耐火极限可以降低,该条文是否适合火灾危险性大的自动化高架仓库,仍需探讨和研究。

    4.2 FM标准的要求

    1)FM标准对防火分区面积并没有具体限制,而是根据财产价值,划定不同的防火分隔单元,之间采用更加严格的MFLwall(如双墙双柱要求,墙体材料限制、高出屋面等)分隔。

    2)不仅考虑建筑物内部的火灾危险性,并要考虑周边环境的灾害对于本建筑的影响,对于建筑物间距的控制相对更加动态,建筑物的高度、财产价值、外墙耐火极限、外墙门窗洞口面积占比等均为限制条件,其要求一般严于国内现行建规。

    3)更重视自动灭火系统,有着更详细具体和严格的要求(如喷头的位置、数量及类型),强调“防患于未然”,将火灾消灭在萌芽阶段,进而有效控制仓储场所的火灾。对于火灾救援及排烟的要求不高。

    5 结语

    随着自动化高架仓库在我国的迅速发展和广泛应用,各种新技术、新工艺、新材料的不断出现,现行规范的规定难以覆盖和满足这些特殊建筑。应针对此类建筑本身的个性化特点和功能要求,从消防安全的整体出发,在满足建筑物的功能性、有效性和经济性的基础上,建筑消防设计做到合规合理并可行,确保生命财产安全和建筑运行的连续性。

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