探讨轻型钢结构工业厂房耐火保护及防火分区

【摘要】本文笔者通过近年来对钢结构厂房火灾的特性分析及相关防火规范的理解，从如何正确确定厂房火灾危险性、耐火等级、划分防火分区、设置消防设施等几方面进行了分析探讨，可供同行们参考与借鉴。

【关键词】轻钢结构厂房；耐火保护；防火分区

引言

轻钢结构工业厂房具有造型美观、现代感强、建筑体型多样化、造价低、建设周期短、安装施工简便、平面布局灵活易改造，同时钢材具有重量轻、材质均匀、力学计算模型与实际受力比较符合等诸多优点，特别是大空间、大跨度的轻钢结构工业厂房，更受青睐。但轻钢材也有一个致命的缺点: 不耐火。钢材虽然是不燃材料, 但在火灾高温作用下, 其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低，在550 摄氏度左右时，降低幅度更为明显，一般在15min 左右就会丧失承重能力而垮塌。因此，对轻钢结构的大空间、大跨度厂房防火分区又提出新的要求，是本文探讨的重点。

1 何为大空间、大跨度的工业厂房建筑

大跨度、大空间工业厂房建筑是指单层面积大、跨度大、层间高，没有或缺少实体分隔所形成的建筑。一般跨度在60米以上的建筑。

2 大跨度、大空间现代工业厂房建筑的结构

大跨度、大空间建筑主要采用轻型钢材为主要材料，其结构形式主要包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构等五大空间结构及各类组合空间结构。轻钢结构骨架建造的厂房，具有强度高、现代感强、造价低、自重轻、跨度大、建设周期短、吊装施工方便和可拆装重新利用等优点。但是这些钢结构建筑的大量投入使用，也给消防工作带来了新的课题，一旦发生火灾，就会产生严重后果。

3 现代工业厂房火灾危险性分析、耐火等级及防火分区划分

厂房的生产火灾危险性如何确定，这是我们进行消防审核时首先应考虑的问题。《建筑设计防火规范》第3.1.1条对厂房的火灾危险性等级分为甲、乙、丙、丁、戊五类，我们较容易区分甲、乙、丙类，但实践中对于丁、戊类较难区分。轻钢结构厂房的承重构件一般为钢柱、网架，建筑外表面覆以彩色铝锌钢板或镀铝锌钢板等。对照《建筑设计防火规范》第2.0.1条关于建筑构件耐火极限的规定，由于钢结构的耐火极限仅为15min，通常认为钢结构厂房的耐火等级为四级。但《建筑设计防火规范》第3.2.4条规定：“下列二级耐火级建筑的梁、柱可采用无防火保护的金属结构，其中能受到甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰影响的部位，应采取外包敷不燃材料或其他防火隔热保护措施：①设置自动灭火系统的单层丙类厂房；②丁、戊类厂房（仓库）。”可理解为这是对丁、戊类厂房的特殊规定，即钢结构丁、戊类厂房，可视为耐火等级二级。然而丁、戊类厂房发生火灾的可能性虽然较小但并不是不会发生火灾，特别是在现代企业的厂房中，普遍存在“可燃物的移动”这样一个事实，即可燃物的数量及空间位置在不同时期呈动态，笔者在日常消防监督中发现，部分设计为丁、戊类的大面积厂房，在设计时厂房功能分区不明确，使用中又根据当前生产需要随意调整厂房内的布局，在部分时间内局部空间实际堆放的物品远不止于难燃或不燃物品，而是大量的包装纸箱、泡沫、橡胶、包装用塑料膜等，甚至在厂房局部区域内还设置了喷涂、烘干等火灾危险性较高的车间，使其火灾危险性达到丙类。但是，这些厂房在另一部分时间内，又没有或存放少量上述包装用的可燃物，恢复为设计中的丁、戊类厂房。这样在确定其耐火等级时就存在一个两难的选择：若定性为丙类厂房，那么按照《建筑设计防火规范》第3.2.1条和第3.3.1条规定，丙类厂房最低耐火等级为三级，轻钢结构厂房就不能作为丙类厂房。必须进行喷涂防火涂料等防火阻燃处理，使其达到三级耐火等级，且防火分区最大允许面积限制在3000平方米以内，这样就失去了轻钢结构厂房经济省、面积大等主要优点。若简单定性为丁、戊类厂房，一旦发生火灾，将容易造成火势扩大，甚至引起建筑倒塌，对火灾扑救人员构成较大危害。

如何在这个两难问题中找到一个经济性和安全性的平衡点，既能体现轻钢结构厂房的优点，又能保证消防安全，笔者认为：原则上还是将其定性为丁、戊类厂房，这样不做防火阻燃处理的钢结构厂房也可按二级耐火等级对待。但应做好以下几方面工作来保证其安全性：一是严格控制火灾危险性较大部分的面积。根据《建筑设计防火规范》第3.1.2条规定“火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区面积的比例小于5%或丁、戊类厂房内的油漆工段小于10%，且发生火灾事故时不足以蔓延到其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效的防火措施”时，可按火灾危险性小的部分确定。基于轻钢结构厂房面积动辄上千平方米，要满足这一条，只需稍加控制就比较容易达到。二是控制临时堆放的包装纸箱、泡沫、橡胶、包装用塑料膜等的数量和堆放方式。根据《建筑设计防火规范》第3.1.5条规定，我们只要将可燃包装重量控制在物品本身重量1/4以下，就可以将其按丁、戊类仓库来对待，且根据《建筑设计防火规范》第3.3.2条规定规定，戊类仓库一个防火分区面积不限，丁类仓库一个防火分区面积也可达3000平方米，这也比较容易达到。但这里还剩下一个问题，就是根据《建筑设计防火规范》第3.3.10条规定，“厂房内设置丁、戊类仓库时，必须采用耐火极限不低于2.50h的不燃烧体隔墙和不低于1.00h的楼板与厂房隔开。”在轻钢结构厂房内设置耐火极限不低于2.50h的不燃烧体隔墙这基本上是不现实的。考虑到轻钢结构厂房人员疏散较快，且除了这个内设的仓库外，其它地方可燃物较少，笔者提一个变通的办法供大家参考。就是考虑将“内”设仓库按“外”部独立仓库来考虑，即根据《建筑设计防火规范》第3.4.1条（见表1），单层丁、戊类厂房与单层丁、戊类仓库间的防火距离为10米（戊类厂房与戊类仓库间的防火距离可减少为8米），将大量堆放的包装箱等可燃物与厂房内生产设备或其它人员操作场所之间的距离按厂房与仓库之间10米（8米）的防火间距来确定。这个10米（8米）的通道，在平时可作为人行或者铲车等车行通道。这样即使是堆放的可燃物发生火灾，也能将火势控制在一定范围，不至于蔓延至其它生产设备。

4 是否设置室内消火栓的问题

是否设置室内消火栓的问题，主要应从两方面来考虑，一是厂房内可燃物的多少，二是火灾扑救的方便性。

对于耐火等级一、二级且可燃物较少的丁、戊类，大跨度、大面积的钢结构厂房（库房），根据《建筑设计防火规范》第8.3.1条备注可不设置室内消火栓。但根据“8.3室内

消火栓设置场所”条文解释：“一、二级耐火等级的单层、多层丁、戊类厂房（仓库）内，可燃物较少，即使发生火灾，也不会造成较大面积的火灾，例如，过火面积不超过100m2，且不会造成较大的经济损失，则该建筑物可以不考虑消防给水设施。若丁、戊类厂房内可燃物较多，例如有淬火槽；丁、戊类仓库内可燃物较多，例如，有较多的可燃包装材料，如木箱包装机器、纸箱包装灯泡等，仍应设置室内消防给水设施。”对于丁、戊类厂房一、二级耐火等级建筑物的界定条件并不十分明确，这就容易出现由于设计人员对此条文的理解及把握程度不同，设计时按可燃物较少设计，但厂方在使用时又出现较多可燃物的情况。一旦出现这种情况就只能多增设灭火器来进行补充。

厂房内是否设置消防给水系统还和发生火灾后单位立足自救还是依赖公安消防队扑救与紧密相关。大面积钢结构厂房一旦发生火灾由于自身耐火等级太低，容易造成结构失稳倒塌，因此要尽量防止火势的扩大，将火灾扑救在较小阶段。对于离消防队较远的企业如果仅依赖于公安消防队扑救，将会延误战机，造成重大损失，故这些单位的大面积钢结构厂房应立足于单位自救，宜在厂房内设置有充足压力的室内消火栓系统。根据消防实践经验，我国扑救低层建筑火灾时，水枪的充实水柱长度一般在10～17m之间。当充实水柱长度增大时，水枪的反作用力也随之增大。经过训练的消防员能承受的水枪最大反作用力不应超过20Kg，也就是水枪的充实水柱长度不超过17米。如果厂房的一半跨度大于此距离，那么从厂房外出水，厂房中间的火灾将无法扑救，所以若厂房的最小边大于35米，无论耐火等级及火灾危险性如何，无论可燃物的多少，均宜配置室内消防给水设施便于火灾初期从内部自行扑救。

5 结束语

综上所述，轻钢结构工业厂房大量出现后，且因其构件的耐火等级较低，建筑面积又较大，火灾发生后造成的危害性相对较大，给我们的消防审核、监督工作带来新的挑战，如何做好轻钢结构厂房的消防安全工作，尽力找准经济性和安全性两者之间的平衡点，就要求我们消防人员在尊重规范的基础上多方面考虑问题，在分析比较中寻找出最佳的方案。对存在“移动可燃物”的轻钢结构厂房在采取下列相应措施情况下可将其定性为丁、戊类厂房，使其既达到安全要求，又减少经济投入。

5.1 严格控制火灾危险性较大部分的面积。

5.2 控制包装箱等可燃物数量和堆放方式。

5.3 采取厂房内留出防火间距的办法，避免火势蔓延。

5.4 设置室内消火栓，加强初期火灾扑救。

参考文献

[1]GB50016-2006，建筑设计防火规范[S].

[2]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范[S].

[3]建筑钢结构防火技术规范[S].中国计划出版社，2006.