某半導(dǎo)體材料廠房建筑防火設(shè)計(jì)問(wèn)題及探討.doc

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某半導(dǎo)體材料廠房建筑防火設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討 　　 摘要：結(jié)合工程實(shí)例介紹現(xiàn)代工業(yè)建筑中的解決廠房防火（防爆）問(wèn)題的思路和途徑。 　　 關(guān)鍵詞：防火設(shè)計(jì) 防爆設(shè)計(jì) 耐火等級(jí) 安全疏散 材料選擇與構(gòu)造節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 　　一、工程概況 　　 某半導(dǎo)體材料廠的生產(chǎn)工藝在世界上屬先進(jìn)水平，且具有部分我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該行業(yè)如此規(guī)模的生產(chǎn)廠房國(guó)內(nèi)外上尚無(wú)先例可循。廠房占地面積28000m2，總建筑面積31380m2，根據(jù)工藝條件，此廠房共有兩大功能，一是實(shí)驗(yàn)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(chǎn)車(chē)間部分（首層為設(shè)備用房，面積約6970m2，二層為管道設(shè)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(zhǎng)約150m，南北向長(zhǎng)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(chē)道），廠房柱頂標(biāo)高為24.25m，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)結(jié)構(gòu)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(nèi)隔墻采用200厚的加氣混凝土砌塊。 　　二、對(duì)相關(guān)要點(diǎn)的定性分析 　　1.火災(zāi)危險(xiǎn)性分類、耐火等級(jí)及防火分區(qū)的確定 　　 對(duì)于廠房的建筑防火設(shè)計(jì)，首先要確定的就是其生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類和耐火等級(jí)，這是各專業(yè)開(kāi)展消防設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件。工藝專業(yè)提供的設(shè)計(jì)條件說(shuō)明，在車(chē)間工藝用房及管道夾層部分有氫氣泄露的可能，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016―2006）第3.1.1條表3.1.1及其條文說(shuō)明， 氫氣屬于爆炸下限小于10%的氣體，其生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性類別為甲類。 　　 工藝設(shè)計(jì)考慮到廠房的規(guī)模和生產(chǎn)特點(diǎn)，提出了大面積、大空間廠房的設(shè)計(jì)條件。但從防火設(shè)計(jì)考慮，為限制發(fā)生火災(zāi)時(shí)火勢(shì)的蔓延，保證人員的安全撤退，利于火災(zāi)撲救和減少火災(zāi)損失，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016―2006）對(duì)防火分區(qū)的規(guī)定，甲類廠房的最低耐火等級(jí)為二級(jí)，二級(jí)耐火等級(jí)的最大防火分區(qū)面積為2000 m2，一級(jí)耐火等級(jí)的最大防火分區(qū)面積為3000 m2。依據(jù)工程實(shí)際情況，位于南面的生產(chǎn)車(chē)間三層的工藝用房原本是一個(gè)整體，整層的建筑面積達(dá)到6500 m2左右，超過(guò)了一級(jí)耐火等級(jí)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?cè)O(shè)置自動(dòng)噴淋來(lái)增加防火面積，比較可行的解決辦法就是將原來(lái)的一個(gè)工藝用房徹底分成兩個(gè)獨(dú)立的一級(jí)耐火等級(jí)的工作區(qū)域，或是徹底分成三個(gè)獨(dú)立的二級(jí)耐火等級(jí)的工作區(qū)域，其間用雙道防火防爆墻體分隔，工藝設(shè)備的管道也隨之分成幾個(gè)相應(yīng)獨(dú)立的單元，結(jié)合工藝的具體生產(chǎn)情況，最后設(shè)計(jì)選用了設(shè)置兩個(gè)一級(jí)防火分區(qū)的方案，達(dá)到規(guī)范的要求。 　　2.防爆設(shè)施與泄壓面積的確定 　　 此廠房車(chē)間工藝用房及管道夾層部分，設(shè)備一旦發(fā)生泄漏，氫氣在空氣中很容易達(dá)到爆炸濃度而造成危險(xiǎn)，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016―2006）規(guī)定，應(yīng)設(shè)置泄壓設(shè)施，有爆炸危險(xiǎn)的廠房設(shè)置足夠的泄壓面積后，可大大減輕爆炸時(shí)的破壞強(qiáng)度，避免因主體結(jié)構(gòu)遭受破壞而造成重大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，且在甲、乙類廠房?jī)?nèi)不應(yīng)設(shè)置辦公室、休息室等設(shè)施，當(dāng)必須與廠房貼鄰建造時(shí)，其耐火等級(jí)不應(yīng)低于二級(jí)，并應(yīng)采用耐火極限不低于3.00h 的不燃燒體防爆墻隔開(kāi)和設(shè)置獨(dú)立的安全出口。通過(guò)“規(guī)范” （GB 50016―2006），有爆炸危險(xiǎn)的甲、乙類廠房應(yīng)首選采用敞開(kāi)或半敞開(kāi)式，其泄壓面積應(yīng)根據(jù)“規(guī)范” （GB 50016―2006）3.6.3條中規(guī)定的氫氣泄壓比值，通過(guò)計(jì)算得到廠房泄壓面積的數(shù)值，泄壓設(shè)施宜采用輕質(zhì)屋面板、輕質(zhì)墻體和易于泄壓的門(mén)、窗等。在本廠房的具體設(shè)計(jì)中，兩個(gè)一級(jí)防火分區(qū)之間、實(shí)驗(yàn)室非危險(xiǎn)區(qū)域與生產(chǎn)廠房危險(xiǎn)區(qū)域之間的墻體都采用了磚墻配筋作為防爆設(shè)施，在工藝用房及管道夾層兩個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域采用了以下方法設(shè)置了必要的泄壓設(shè)施：位于二層的管道夾層部分，首先采用了半敞開(kāi)式無(wú)圍護(hù)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(shè)備房間，無(wú)法做到敞開(kāi)或半敞開(kāi)），在二層的頂棚設(shè)計(jì)中，除保留了工藝必要的交通運(yùn)輸走廊，其余部分均采用了壓型鋼板屋面，盡可能地通過(guò)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(kāi)或半敞開(kāi)形式，則采用了輕質(zhì)壓型鋼板墻面，易于泄壓的塑鋼窗和輕質(zhì)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(yùn)輸走廊和疏散通道部分，還是采用實(shí)體墻作為防爆設(shè)施，保證疏散通道的安全。實(shí)際計(jì)算證明，盡可能地?cái)U(kuò)大屋面和頂棚的泄壓面積是滿足爆炸危險(xiǎn)廠房泄壓面積的一條有效途徑。 　　三、建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn) 　　1.總平面布局 　　 總平面的防火設(shè)計(jì)主要是控制防火間距并合理設(shè)置消防車(chē)道。根據(jù)此半導(dǎo)體材料廠房及其周?chē)ㄖ锏纳a(chǎn)類別和耐火等級(jí)，查“規(guī)范” （GB 50016―2006）確定防火間距。該廠房的生產(chǎn)類別為甲類，根據(jù)“規(guī)范” （GB 50016―2006）6.0.6條，“工廠、倉(cāng)庫(kù)區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置消防車(chē)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(cāng)庫(kù)，應(yīng)設(shè)置環(huán)形消防車(chē)道”，在廠房的兩幢建筑之間設(shè)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(shè)計(jì)均滿足防火設(shè)計(jì)要求。 　　2.廠房的安全疏散設(shè)計(jì) 　　 廠房的安全疏散設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是疏散出口數(shù)目的確定，另一個(gè)是疏散出口的位置。 　　2.1疏散出口的數(shù)目 　　 根據(jù)廠房的平面面積和布置，其底層的高壓電氣用房都有單獨(dú)對(duì)外的出口，而低壓電氣用房和其他設(shè)備用房都保證有不少于兩個(gè)的疏散出口，二層設(shè)備夾層及實(shí)驗(yàn)室部分分別設(shè)置了12部室外疏散樓梯和兩部室內(nèi)封閉樓梯間，由于受工藝條件的限制，在二層設(shè)備夾層內(nèi)部不允許設(shè)置封閉樓梯間，此處用室外金屬梯作為有爆炸危險(xiǎn)的工段區(qū)域的疏散出口，還在夾層的兩旁各設(shè)置了1.5 m寬的疏散通道，直接通往各個(gè)室外金屬梯，盡量避免人員疏散時(shí)在危險(xiǎn)區(qū)域的行走路線。三層的情況與二層的類似，也是通過(guò)在廠房?jī)蓚?cè)分別設(shè)置疏散門(mén)直接通往室外金屬梯，并在廠房與金屬梯相連的走廊兩側(cè)設(shè)置實(shí)體墻作為防爆設(shè)施，確保疏散走廊的安全。 　　3.建筑構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)處理 　　 由于該廠房底部?jī)蓪硬捎昧虽摻罨炷量蚣芙Y(jié)構(gòu)，外維護(hù)墻體為300厚的加氣混凝土砌快，內(nèi)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(cè)的隔墻1.0h，房間隔墻0.75h耐火等級(jí)的要求；三層采用了輕鋼結(jié)構(gòu)屋面體系，金屬本身的耐火性能較差，因此，一定要根據(jù)建筑耐火等級(jí)檢驗(yàn)建筑各部位材料是否達(dá)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(jí)，所以，其梁的耐火極限應(yīng)不低于2.0h，屋頂承重構(gòu)件的耐火極限應(yīng)不低于1.5h，因此，屋面體系的各部分構(gòu)件都應(yīng)進(jìn)行防火處理使其達(dá)到相應(yīng)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(jié)語(yǔ) 　　 以上是對(duì)某半導(dǎo)體材料廠房建筑防火設(shè)計(jì)的分析要點(diǎn)，隨著新材料新技術(shù)在工業(yè)建筑中的廣泛應(yīng)用，其建筑防火設(shè)計(jì)也面臨著諸多新問(wèn)題，例如隨著項(xiàng)目規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，工藝設(shè)計(jì)更趨向于聯(lián)合廠房的布置形式，即把相關(guān)聯(lián)的生產(chǎn)車(chē)間緊密連在一起，鋼結(jié)構(gòu)廠房現(xiàn)代化的外觀、較短的建設(shè)周期、靈活的布置，廠房建設(shè)設(shè)計(jì)也更趨向于鋼結(jié)構(gòu)形式，在這些情況下，廠房的消防設(shè)計(jì)就更復(fù)雜，防火分區(qū)和消防疏散成為難題。作為設(shè)計(jì)人員，不能違反強(qiáng)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(yīng)緊跟時(shí)代發(fā)展，用新思路新方法處理新問(wèn)題，以滿足生產(chǎn)生活的需要。 　　 　　參考文獻(xiàn)： 　　 [1]《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016―2006） 　　 [2]《工業(yè)建筑的更新設(shè)計(jì)》工業(yè)建筑2006年第36卷第3期