中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范GB 50016—2006 5
下面按甲、乙类危险物品的气、液、固态三种情况分别说明其数值的确定。
①气态甲、乙类火灾危险性物品。
一般可燃气体检测报警装置的报警控制值是该可燃气体爆炸下限的25%,当空间内的空气与可燃气体的混合气体浓度达到这个值时就发出报警。因此,当厂房及实验室内使用的可燃气体同空气所形成的混合性气体不超过爆炸下限的5%时,可不按甲、乙类火灾危险性划分。本条采用5%这个数值还考虑到,在一个较
大的厂房及实验室内,可能存在可燃气体扩散不均匀的现象,会形成局部高浓度而引发爆炸的危险。假设该局部空间占整个空间的20%,则有:25%×20%=5%。
另外,5%这个数值的确定还参考了前苏联有关建筑设计消防法规的规定。
由于生产中使用或产生的甲、乙类可燃气体的种类较多,在本表中不可能全部列出。对于爆炸下限小于10%的甲类可燃气体取1L/m3为单位容积的最大允许量,是采取了几种甲类可燃气体计算结果的平均值(如乙炔的计算结果是0.75L/m3,甲烷的计算结果为2.5L/m3)。同理,对于爆炸下限大于等于10%的乙类可
燃气体,取5L/m3为单位容积的最大允许量。对于助燃气体(如氧气、氯气、氟气等)单位容积的最大允许限量的数值确定,参考了前苏联、日本等国家的有关消防法规。
②液态甲、乙类火灾危险性物品。
在厂房或实验室内少量使用易燃易爆甲、乙类火灾危险性物品,要考虑其全部挥发后弥漫在整个厂房或实验室内,同空气的混合比是否低于爆炸下限的5%。低者则可不按甲、乙类火灾危险性进行确定。对于任何一种甲、乙类火灾危险性液体,其单位体积(L)全部挥发后的气体体积可按下式进行计算:
(1)
式中 V--气体体积(L);
B--液体比重;
M--挥发气气体密度(kg/L)。
此公式引自美国消防协会《美国防火手册》(Fire Protection Handbook,NFPA),原公式为每加仑液体产生的挥发气气体体积:
(2)
公式(2)中液体的比重,以水的比重为1;挥发性气体的密度,以空气的密度为1;V表示挥发气的气体体积,单位为ft3。公式(1)为公式(2)换算为公制单位后的表达式。
对于液态的强氯化剂等甲、乙类物品的数值的确定,参照了前苏联、日本等国家的有关法规。
③固态(包括粉状)甲、乙类火灾危险性物品。
对于金属钾、金属钠,黄磷、赤磷、赛璐珞板等固态甲、乙类火灾危险性物品和镁粉、铝粉等乙类火灾危险性物品的单位容积的最大允许量,参照了国外有关消防法规的规定。
2)厂房或实验室等室内空间最多允许存放的总量。
对于容积较大的厂房或实验室等,单凭房间内"单位容积的最大允许量"一个指标来控制是不够的。有时,尽管这些厂房或实验室等室内空间单位容积的最大允许量不超过规定,也可能会相对集中放置较大量的甲、乙类火灾危险性物品,而这些物品发生火灾后常难以控制。在本表中规定了最大允许存放甲、乙类火灾危险性物品总量的指标,这些数值的确定参照了美国、日本及前苏联等国家的有关消防法规的规定,并考虑我国的实际情况。例如,表中关于汽油、丙酮、乙醚等闪点低于28℃的甲类液体,最大允许总量确定为100L,参照了现行国家标准《手提式灭火器通用技术条件》中1支灭火器(18B)灭火试验所能控制的汽油量(108L)。这个数据同国外有关消防规范规定的数据基本吻合。在美国消防协会的《防火手册》中,还规定在9m范围以内,灭火器扑救这类火灾时的能力不应小于40B(40为灭火器扑救B类火灾的性能级别)。这些与我国规定灭火时要求2支水枪控制火灾的基本原则一致。
3)注意事项。
在应用本条进行计算时,如厂房或实验室等室内空间的危险物品种类在两种或两种以上,原则上要以火灾危险较大、两项控制指标要求较严格的物品为基础计算确定。
3.1.3 本条规定了储存物品的火灾危险性分类原则。
1 本规范将生产和储存物品的火灾危险性分类分别列出,是因为生产和储存物品的火灾危险性既有相同之处,又有所区别。如甲、乙、丙类液体在高温、高压生产过程中,其温度往往超过液体本身的自燃点,当其设备或管道损坏时,液体喷出就会起火。有些生产的原料、成品的火灾危险性较低,但当生产条件发生变化或经化学反应后产生了中间产物则可能增加其火灾危险性。例如,可燃粉尘静止时的火灾危险性较小,但在生产过程中,粉尘悬浮在空气中并与空气形成爆炸性混合物,遇火源则可能爆炸起火,而这类物品在储存时就不存在这种情况。与此相反,桐油织物及其制品,如堆放在通风不良地点,受到一定温度作用时,则会缓慢氧化、积热不散而自燃起火,因而在储存时其火灾危险性较大,而在生产过程中则不存在此种情形。
储存物品的分类方法主要依据物品本身的火灾危险性,参照本规范生产的火灾危险性分类,并吸收仓库储存管理经验和参考《危险货物运输规则》划分的。
1)甲类储存物品的划分,主要依据《危险货物运输规则》中I级易燃固体、I级易燃液体、I级氧化剂、I级自燃物品、I级遇水燃烧物品和可燃气体的特性确定。这类物品易燃、易爆,燃烧时还放出大量有害气体。有的遇水发生剧烈反应,产生氢气或其他可燃气体,遇火燃烧爆炸;有的具有强烈的氧化性能,遇有机
物或无机物极易燃烧爆炸;有的因受热、撞击、催化或气体膨胀而可能发生爆炸,或与空气混合容易达到爆炸浓度,遇火而发生爆炸。
2)乙类储存物品的划分,主要依据《危险货物运输规则》中Ⅱ级易燃固体、Ⅱ级易燃烧体、Ⅱ级氧化剂、助燃气体、Ⅱ级自燃物品的特性确定。这类物品的火灾危险性仅次于甲类。
3)丙、丁、戊类储存物品的划分,主要依据实际仓库调查和储存管理情况确定。
丙类储存物品包括可燃固体物质和闪点大于等于60℃的可燃液体,其特性是液体闪点较高、不易挥发,火灾危险性比甲、乙类液体要小些。可燃固体在空气中受到火焰和高温作用时能发生燃烧,即使火源拿走,仍能继续燃烧。
丁类储存物品指难燃烧物品,其特性是在空气中受到火焰或高温作用时,难起火、难燃或微燃,将火源拿走,燃烧即可停止。
戊类储,存物品指不燃烧物品,其特性是在空气中受到火焰或高温作用时,不起火、不微燃、不碳化。
2 表3列举了一些常见储存物品的火灾危险性分类,供设计时参考。
表3 储存物品的火灾危险性分类举例火灾危险 性类别 举例
甲 1.己烷,戊烷,环戊烷,石脑油,二硫化碳,苯、甲苯,甲醇、乙醇,乙醚, 蚁酸甲酯、醋酸甲酯、硝酸乙酯,汽油,丙酮,丙烯,60度及以上的白酒; 2.乙炔,氢,甲烷,环氧乙烷,水煤气,液化石油气,乙烯、丙烯、丁二烯, 硫化氢,氯乙烯,电石,碳化铝; 3.硝化棉,硝化纤维胶片,喷漆棉,火胶棉,赛璐珞棉,黄磷; 4.金属钾、钠、锂、钙、锶,氢化锂、氢化钠,四氢化锂铝; 5.氯酸钾、氯酸钠,过氧化钾、过氧化钠,硝酸铵; 6.赤磷,五硫化磷,三硫化磷
乙 1.煤油,松节油,丁烯醇、异戊醇,丁醚,醋酸丁酯、硝酸戊酯,乙酰丙 酮,环己胺,溶剂油,冰醋酸,樟脑油,蚁酸; 2.氨气、液氯; 3.硝酸铜,铬酸,亚硝酸钾,重铬酸钠,铬酸钾,硝酸,硝酸汞、硝酸钴, 发烟硫酸,漂白粉; 4.硫磺,镁粉,铝粉,赛璐珞板(片),樟脑,萘,生松香,硝化纤维漆布, 硝化纤维色片; 5.氧气,氟气; 6.漆布及其制品,油布及其制品,油纸及其制品,油绸及其制品
丙 1.动物油、植物油,沥青,蜡,润滑油、机油、重油,闪点大于等于60℃ 的柴油,糖醛,大于50度至小于60度的白酒; 2.化学、人造纤维及其织物,纸张,棉、毛、丝、麻及其织物,谷物,面粉, 天然橡胶及其制品,竹、木及其制品,中药材,电视机、收录机等电子产 品,计算机房已录数据的磁盘储存间,冷库中的鱼、肉间
丁 自熄性塑料及其制品,酚醛泡沫塑料及其制品,水泥刨花板
戊 钢材、铝材、玻璃及其制品,搪瓷制品、陶瓷制品,不燃气体,玻璃棉、岩 棉、陶瓷棉、硅酸铝纤维、矿棉,石膏及其无纸制品,水泥、石、膨胀珍珠岩
3.1.4 本条规定了同一座仓库或其中同一防火分区内存在多种火灾危险性的物质时,确定该建筑或区域火灾危险性的原则。
一个防火分区内存放多种可燃物时,火灾危险性分类原则应按其中火灾危险性大的确定。这在美国等国家的标准中也有类似规定。当数种火灾危险性不同的物品存放在一起时,其耐火等级、允许层数和允许面积均要求按最危险者的要求确定。如同一座仓库存放有甲、乙、丙三类物品,其仓库就需要按甲类储存仓库的要求设计,即采用单层,耐火等级应为一、二级,每座仓库最大允许占地面积为180~750m2。
此外,根据1990年4月10日公安部令第6号《仓库防火安全管理规则》第十九条:甲、乙类物品和一般物品以及容易相互发生化学反应或者灭火方法不同的物品,必须分间、分库储存,并在醒目处标明储存物品的名称、性质和灭火方法。因此,为有利于安全和便于管理,同一座仓库或其中同一个防火分区内,应尽量储存一种物品。如有困难,可将数种物品存放在一座仓库或同一个防火分区内,但不允许性质相互抵触或灭火方法不同的物品存放在一起,并且在存储过程中采取分区域布置。
3.1.5 丁、戊类物品本身虽属难燃烧或不燃烧物质,但其很多包装是可燃的木箱、纸盒、泡沫塑料等。据调查,有些仓库内的可燃包装物,多者在100~300kg/m2,少者也有30~50kg/m2。因此,这两类仓库,除考虑物品本身的燃烧性能外,还要考虑可燃包装的数量,在防火要求上应较丁、戊类仓库严格。
在执行本条时,应注意有些包装物与被包装物品的重量比虽然满足本条的规定,但包装物(如泡沫塑料等)的单位体积重量较小,极易燃烧且初期燃烧速率较快、释热量大,如仍然按照丁、戊类仓库来确定则可能出现其与实际火灾危险性不符的情况。因此,在这种情况下还需要进一步根据具体情形进行论证分析,提出可信的确定依据,并采取相应的技术措施。
3.2 厂房(仓库)的耐火等级与构件的耐火极限
3.2.1 本条规定了厂房(仓库)的耐火等级分级及相应建筑构件的耐火极限和燃烧性能。有关确定原则和执行中应注意的问题说明如下:
1 根据厂房(仓库)建筑多年的实践,将新建、改建、扩建的厂房(仓库)的耐火等级划分为一、二、三、四级共4个等级是合适的。
2 在规范条文中表3.2.1内,调整了防火墙的耐火极限要求,由原4.OOh降低到3.OOh。同时,在其他条文中对火灾荷载大、火灾延续时间可能较长的场所的建筑构件,提高了其耐火极限要求。由于非承重外墙的作用主要是作为外围护构件,在满足相应防火间距的情况下,只要能达到火灾时建筑物之间不会在短时间内相互蔓延的要求,其耐火极限和燃烧性能可适当降低。
楼板是建筑竖向防火分隔的主要构件,尽管对于着火层而言,其受火影响较小,但对于上一层而言,则受火影响较大,理应在原来基础上适当提高。但考虑到规范的连续性及改变这一基础规定可能带来的影响,在本规范1987年版的基础上调整了三、四级耐火等级建筑的楼板的耐火极限。
此外,本条也参照了美国、加拿大、澳大利亚等国建筑规范和相关消防标准的规定。
3 规范条文中表3.2.1建筑构件的燃烧性能和耐火极限的确定依据:
1)各种构件的耐火极限不超过3.00h,其依据如下:
①火灾延续时间90%以上在2.00h以内的统计结果见表4。
表4 火灾延续时间90%以上在2.00h以内的统计结果地区 连续统计年份 火灾次数 统计结果(%)
北京 上海 沈阳 天津 8 5 16 12 2353 1035 -- -- 95.10 92.90 97.20 95.00
注:在天津一栏的统计年份中,前日年与后4年不连续。
因此,在考虑了一定的安全系数后,对个别构件的耐火极限定为3.00h,其余构件略高于或低于2.00h。
②前苏联、美国、日本等国家的有关规定(详见表5一表7),其建筑物构件的耐火极限均不超过4.00h。
表5 前苏联建筑物的耐火等级分类及其构件的燃烧性能和耐火极限
续表5
注:1 译自1985年《苏联防火标准》。
2 在括号中给出了竖直结构段和倾斜结构段的火焰传播极限。
3 缩写"H.H"表示指标没有标准化。
表6 日本建筑标准法规中有关建筑构件耐火极限方面的规定(h)建筑的层数(从上部层数开始) 房盖 梁 楼板 柱 承重外墙 承重间隔墙
2~4层以内 0.5 1 1 1 1 1
5~14层 0.5 2 2 2 2 2
15层以上 0.5 3 2 3 2 2
注:译自2001年版日本《建筑基准法施行令》第107条。
表7 美国消防协会标准《建筑结构类型标准》
NFPA220(1996年版)中关于I型~V型结构的耐火极限(h)
2)柱。
柱和承重墙比较,柱的受力和受火条件更苛刻,其耐火极限至少不应低于承重墙的要求。一级耐火等级建筑物中支承单层的柱,其最低耐火极限可比支承多层柱的耐火极限略为降低要求,根据火灾案例确定耐火极限为2.50h且砖柱和钢筋混凝土柱的截面尺寸为300mm×300mm。但这种规定未充分考虑设计区域内的
火灾荷载情况和空间的通风条件等因素,设计时应以此规定为最低要求,根据工程的具体情况确定合理的耐火极限,而不应仅为片面满足规范的规定。
耐火等级为二、三级的建筑物的支承柱,其耐火极限又比一级建筑物的支承柱的耐火极限略有降低,是根据我国现有建筑物的状况,在1987年版规范修订过程中反复查阅过去的有关规定和资料,并经过分析,认为砖柱或钢筋混凝土柱的截面尺寸为200mm×200mm时,其耐火极限为2.OOh。因此,将三级耐火等级建筑
物支承柱的耐火极限规定为2.OOh。
四级耐火等级建筑物的支承柱,也有采用木柱承重且以不燃烧材料作覆面保护的,对于这类建筑物的柱,其耐火极限为0.50h。本规范的相关规定即以此为依据。
3)楼板。
根据建筑火灾统计资料,火灾延续时间在1.50h以内的占88%,在1.OOh以内的占80%。因此,将一级耐火等级建筑物楼板的耐火极限定为1.50h,二级耐火等级建筑物定为1.OOh。这样,大部分一、二级耐火等级建筑物不会被烧垮。当然,建筑构件的耐火极限定得越高,发生火灾时烧垮的可能性就越小,但建筑的造价要增加;如规定得过低,则火焰和高温作用时影响大,损失也大。我国二级耐火等级建筑占多数,钢筋混凝土楼板通常采用的保护层是15~30mm厚,其耐火极限达1.50h以上(部分预制空心板为1.OOh左右)。因此,二级耐火等级建筑物楼板的耐火极限定为1.OOh。
三级耐火等级建筑物内的防火分区划分相对较小,不同用途和功能的建筑,尽管其火灾荷载会有差异,但总体上火灾延续时间相应会有所缩短。从调查情况看,其楼板通常为钢筋混凝土结构,故规定其耐火极限为0.75h。
4)屋顶。
一级耐火等级建筑物的屋顶,其耐火极限仍维持原规定1.50h的要求。
二级耐火等级建筑物的屋顶,其耐火极限比原规定提高了
0.50h。从防火角度看,采用O.50h的屋架,发生火灾时在较短时间内就塌落,易造成较大损失和人员伤亡。从火灾实际情况看,二级耐火等级建筑的承重屋顶发生坍塌的现象较多。所以,提高二级耐火等级建筑物屋顶的耐火极限是必要的。但目前建设有大量钢结构厂房、仓库,这些建筑的钢结构屋顶的耐火极限难以达到本条规定的耐火极限要求,故在第3.2.8条中根据实际情况作了有条件的调整。
5)吊顶。
对吊顶耐火极限的要求,主要考虑火灾初期要保证在一定疏散时间内不影响人员的疏散行动。根据火灾实例和公共场所的人员疏散时间的测定以及国外有关研究资料,本规范中表3.2.1对吊顶的耐火性能作了一般性规定。
但在有些厂房(如某些洁净厂房)内,由于生产工艺和管线布置的要求,同一防火分区内的隔墙往往难以隔断吊顶延伸到顶板底,因而吊顶内实际是贯通的。对此,吊顶的耐火极限应与隔墙的耐火极限一致,如疏散走道两侧隔墙的耐火极限不应低于1.00h,则吊顶的耐火极限也不应低于1.00h,如现行国家标准《洁净厂房设计规范》GB 50073中的有关规定。
6)三级耐火等级建筑物的房间隔墙有一部分可能采用板条抹灰,其耐火极限为O.85h。考虑到有的抹灰厚度不均匀,并适当考虑一定的安全系数,将该项耐火极限定为0.50h。
三级耐火等级建筑物疏散楼梯是根据我国钢筋混凝土楼梯的梁保护层通常为25mm,板保护层为15mm,其耐火极限为1.00h,适当留有一定的安全系数,将该项耐火极限定为0.75h。四级耐火等级建筑因限制为单层,故四级耐火等级建筑物不必规定楼梯的耐火极限。
4 表注。
考虑到我国现有的吊顶材料类型,为使其既符合规范要求又便于施工,故对二级耐火等级的吊顶要求作适当调整。为保证疏散安全,在疏散通道或避难场所,如公共走道、前室、避难间等,不应使用遇高温或遇火焰后会发生脆性破坏或坍塌的材料,如普通玻璃等,也不应使用遇高温或火焰会分解产生大量有毒烟气的材料,如聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫等有机化学材料。
设计疏散时间依不同建筑用途和使用人员不同而有所差异,一般可按O.25h确定。但某些场所,如疏散条件较差或疏散距离较长的地方,应提高其耐火极限,有关情况还可参见前面的说明。
5 由于同一类构件在不同施工工艺和不同截面、不同组分、不同受力条件以及不同升温曲线等情况下的耐火极限是不一样的。本规范2005年版的附录二中给出了一些构件的耐火极限试验数据,设计时对于与表中所列情况完全一样的构件可以直接采用。但实际使用时,往往存在较大变化,因此,对于某种构件的耐火极限一般应根据理论计算和试验测试验证相结合的方法进行确定。表8列出了部分经过测试试验的构件的耐火极限和燃烧性能,供设计时参考,本表是引自本规范2005年版的附录二。
表8 建筑构件的燃烧性能和耐火极限序号 构件名称 结构厚度截面最小尺寸(mm) 耐火极限(h) 燃烧性能
一 承重墙
1 普通粘土砖、硅酸盐砖、混凝土、钢筋混凝土实体墙 120 180 240 370 2.50 3.50 5.50 10.50 不燃烧体 不燃烧体 不燃烧体 不燃烧体
2 加气混凝土砌块墙 100 2.00 不燃烧体
3 轻质混凝土砌块、天然石料的墙 120 240 370 1.50 3.50 5.50 不燃烧体 不燃烧体 不燃烧体
续表8
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续表8
续表8
3.2.2 本条是对本规范第3.2.1条表3.2.1的补充要求。
甲、乙类厂房和甲、乙、丙类仓库,一旦发生火灾,其燃烧时间较长,燃烧过程中所释放的热量也大,因而其防火分区除应采用防火墙进行分隔外,防火墙的耐火极限还要求保持不低于4.OOh。
3.2.3 考虑到单层厂房(仓库)有利于人员安全疏散和火灾扑救的实际情况,并与本规范第3.2.1条的有关规定一致,规定一、二级耐火等级的单层厂房(仓库)柱的耐火极限可以降低0.50h。
3.2.4 丁、戊类厂房(仓库)的火灾危险性较小,但往往要求较大的作业面积。无保护层的金属柱、梁等在该类工业建筑中应用十分广泛。钢结构在高温条件下存在强度降低和蠕变现象。对建筑用钢而言,在260℃以下强度不变,260~280℃开始下降,达到400℃时屈服现象消失,强度明显降低,达到450~500℃时,钢材内部再结晶使强度急速下降,进而迅速失去承载力。蠕变在较低温度时也会发生,但温度越高蠕变越明显。由于甲、乙、丙类液体燃烧速度快、热量大、温度高,又不宜用水扑救,对无保护的金属柱和梁威胁较大,因此,有必要对使用和储存甲、乙、丙类液体或可燃气体的厂房(仓库)有所限制。
对于火灾危险性较低的场所也应考虑局部高温或火焰对建筑金属构件的影响,而应采取必要的保护措施。由于钢结构防火涂料目前所存在的固有缺陷,对于金属结构的防火隔热保护,应首先考虑采用砖石、砂浆、防火板等无机耐火材料包覆的方式。
在防火设计中采取的可减少火灾危害的有效途径主要有:提高建筑物的不燃化程度、改进工艺,提高工艺防火能力,或者提高建筑物的耐火能力,对建筑进行防火分隔,以控制火灾并进行扑救等,力求不失火、少失火或失火时能将火扑灭在初期阶段。自动灭火系统主要用于扑救建筑物内的初期火灾。经过多年的研究、使用和规范管理等多方面努力,自动喷水灭火系统等自动灭火系统的种类不断增多,系统的可靠性得到了很大改善,其控火、灭火成功率也有很大提高。因此,对于二级耐火等级的单层丙类厂房,当厂房内全部设有自动喷水灭火系统时,其梁、柱可以采用无防火保护的金属结构,而其他构件的耐火性能仍应满足规范的相关规定。
执行时,应注意本条主要针对钢结构建筑而言,对于有条件达到同级耐火等级建筑构件的耐火极限时,应尽量满足本规范第3.2.1条的规定。
3.2.5 本条规定了非承重外墙采用不同燃烧性能材料时的要求。
1 近10多年来,我国已建造了大量钢结构建筑,这些建筑以单层厂房和大空间、大跨度公共建筑为主。其承重构件大都采用钢制或钢筋混凝土梁柱、钢制屋顶承重构件,而非承重的外围护构件和屋面则采用铝板、其他金属板或彩板、钢面夹芯板、砂浆面钢丝夹芯墙体等或其他复合墙体或屋面。由于这种结构具有投资较省、施工期限短的优点,在国内仍有较大需求。为了适应这一新形势发展的需要,故提出了相应的规定。
但据调查,在这些围护结构中,由于所用生产工艺或施工方法不同,其防火性能存在较大差异。因此,本条对这些围护构件的使用范围和燃烧性能进行了必要的限制。同时,由于这些建筑的围护构件主要起保温隔热和防风防雨的作用,因此在建筑层数较低或火灾荷载和火灾危险性较小时,其耐火极限不做要求,以利这些材料的应用。
2 试验和火灾实例都证明,金属板的耐火极限低,约为15min左右,外包铁皮的难燃烧体,耐火极限为0.50~0.60h,金属面夹芯板的耐火极限为lOmin左右。这类材料在国内外的厂房(仓库)中应用广泛,如果一律要求按规范表3.2.1的规定达到0.50h的耐火极限,是不合适的。因此,本条根据实际使用情况和国外有关标准的规定作了适当调整。
3.2.6 本条规定了二级耐火等级建筑中房间隔墙采用难燃烧体时的耐火极限。
近10年,国外发展了大量新型建筑材料,且已用于各类建筑中。我国建筑材料的研究和开发也取得了巨大的成就,大批新型建筑材料在各类建筑中得到使用。国家还于2001年专门出台了有关政策鼓励和积极发展新型节能环保型建材。为规范这些材料的使用,同时又满足人员疏散与火灾扑救的需要,本着燃烧性能与耐火极限协调平衡的原则,在降低其燃烧性能的同时适当提高其耐火极限,比照本规范其他要求,作了此规定。一级耐火等级的建筑,多为性质重要或火灾危险性较大或为了满足其他某些要求(如防火分区建筑面积)的建筑,因此,本条仅对二级耐火等级的建筑的房间隔墙作出了规定。
由于这些建筑材料多为有机化学建材,不仅很难满足不燃的要求,而且燃烧性能差异较大。有的按照一定工艺和要求做成某种建筑构件以后,其燃烧性能将会有所提高,且耐火性能也较好,能达到难燃材料的要求,有的甚至能够达到《建筑材料燃烧性能分级方法》GB 8624中规定的复合A级要求。但复合A级材料在施工时,其预制方法和现场安装施工等对其燃烧性能都有较大影响,而且在火灾中受火时间和温度作用的环境复杂,其完整性及产烟情况还有待进一步研究。严格地说,这种复合A级材料不能在建筑中的重要部位和构件中作为不燃材料使用。
3.2.7 本条规定了预应力和预制钢筋混凝土楼板的耐火极限。
根据本规范第3.2.1条的规定,二级耐火等级建筑的楼板应为耐火极限不低于1.00h的不燃烧体。但试验证明,预应力楼板的耐火极限达不到1.00h。预应力楼板的耐火极限与楼板的保护层厚度有关,在常用的保护层厚度下其耐火极限均在0.80h以下。预应力构件包括楼板等,由于节省材料,经济意义较大,一直被广泛用于各种建筑物中。为了顾及其使用需要,又考虑建筑的防火安全,本规范规定在一般火灾危险性条件下可降低到O.75h。但对于可燃物较多或燃烧猛烈的场所,如甲、乙类仓库和储存数量较多的丙类仓库等,其楼板的耐火极限则不能降低。
3.2.8 本条规定了屋面板和屋顶承重构件的耐火极限。
对于建筑物的上人屋面板,考虑到在火灾发生后,它可作为临时的避难场所,是安全疏散场所之一。为与第3.2,1条的规定一致,对于一、二级耐火等级的建筑物的上人屋面,其耐火极限应与相应耐火等级建筑的楼板的耐火极限一致。如果屋面板为屋顶非承重结构时,则其承重构件的耐火极限不能低于本规范对屋面板的要求。
根据第3.2.1条的规定,二级耐火等级的屋顶承重构件,其耐火极限如一律要求达到1.00h,就必须采用钢筋混凝土屋架或采取防火保护措施的钢屋架。但在实际执行中,钢屋架进行防火处理有时不仅比较困难,且有些措施实际效果往往较差,如喷涂防火涂料。因此,允许采用无防火保护的金属构件,但为保证钢屋架的安全使用,如果有甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰能烧到的部位,要采取防火保护措施。根据实际使用情况,防火保护措施应尽量采用外包覆不燃材料,采用外包覆不燃材料有困难时可考虑喷涂防火材料等进行防火隔热保护。
本条所指屋顶承重构件是指用于支承屋面荷载的主结构构件,如组成屋顶网架、网壳、桁架的构件及屋面梁、支撑以及同时起屋面结构系统支撑作用的檩条。
3.2.9 本条规定了屋面材料的燃烧性能要求。
由于三、四级耐火等级建筑的屋顶承重构件可采用难燃烧体或燃烧体,因此,本条只规定了一、二级耐火等级建筑的屋面板应采用不燃烧体,即钢筋混凝土屋面板或其他不燃烧屋面板。考虑到现有防水处理和绝热措施,允许在这种屋面上铺设油毡等可燃防水层或采用可燃保温绝热材料。
对于层数较少或火灾危险性较小、火灾荷载较少的大跨度建筑物,目前在国外特别是在西欧和北欧地区大多采用金属板或金属面夹芯板构筑其屋面。这种屋面施工简单、周期短,便于机械化施工,有些保温性能较好,受到业主的欢迎,但除金属屋顶承重构件外无实体的屋面结构层。在设计和使用这些板材时,应注意控制其燃烧性能。
3.2.11 本条规定了钢筋混凝土预制构件节点部位的防火保护要求。
现代建筑中大量采用装配式钢筋混凝土结构,而这种结构形式在构件的节点缝隙和明露钢支承构件部位一般是构件的防火薄弱环节,要求采取防火保护措施,使其耐火极限不低于本规范第3.2.1条表3.2.1中相应构件的规定。
3.3 厂房(仓库)的耐火等级、层数、面积和平面布置
3.3.1 本条对不同火灾危险性、不同耐火等级厂房的建筑层数、防火分区面积等作了规定。
根据不同的生产火灾危险性类别,正确选择厂房的耐火等级,合理确定厂房的层数和建筑面积,是防止火灾发生和蔓延扩大、减少火灾损失的有效措施之一。按生产的不同火灾危险性,对容易失火、蔓延快、扑救困难的厂房提出较高的耐火等级和建筑层数、建筑面积要求是必要的。
本条规定甲、乙类厂房要求采用一、二级耐火等级的建筑,而丙类厂房的最低耐火等级可为三级,丁、戊类厂房可为四级,高层厂房则要求采用一、二级耐火等级的建筑。
1 厂房高度。
单层厂房有的高度虽然超过24m,如机械工厂的装配厂房、钢铁厂的炼钢厂房等,但厂房空间大,耐火等级又多为一、二级,设计时仍可按单层厂房对待。另外,还有些工业如冶金、造纸、建材等行业厂房的局部部位,如炼钢厂的熔炉部位、轧钢厂的酸洗部位、玻璃生产厂的熔炉部位等,其建筑高度均可能超过24m,仍可按单层厂房确定其防火设计要求。
2 建筑层数和建筑面积。
厂房的防火设计应考虑安全与节约、合理利用资源的关系,合理确定其建筑面积与层数。
为适应生产发展需要建设大面积厂房和一定的连续生产线工艺时,防火分区有时采用防火墙分隔比较困难,因而对一、二级耐火等级除甲类厂房外的单层厂房也可采用防火水幕带,或防火卷帘和水幕等作防火分区间的分隔物,有关要求参见本规范第7章的规定。
1)甲类生产属易燃易爆,容易发生火灾事故,且火势蔓延快,疏散和抢救物资困难,如层数多则更难扑救。因此,本条规定甲类厂房除因生产工艺需要外,宜采用单层建筑。如单层建筑可以满足生产工艺要求,就不应建多层建筑。但有的生产工厂,如染料:厂、生物制药及其原料厂的某些产品生产需要建多层者,可在做好防火分隔和抗爆泄压措施的条件下,根据实际情况适当调整。少数因工艺生产需要,确需采用高层建筑者,必须通过必要的程序进行充分论证。
乙类生产性质与甲类生产基本相似,但导致火灾危险的条件较甲类稍高,故其面积也较甲类大些。
2)丙类厂房生产或使用可燃物多,发生火灾较难控制,特别是劳动密集型或生产人员集中的生产车间,更易导致群死群伤重特大火灾事故。但在实际生产中,丙类生产的类别、种类非常多,各种生产要求不一,有的相差还较大。因此,为满足生产需要,根据调查确定了有关防火分区的最大允许建筑面积。
3)丁、戊类厂房虽然火灾危险性较小,但三、四级耐火等级的厂房发生火灾事故仍然存在。其火灾主要因建筑本身存在的可燃材料引起。故有必要规定三、四级耐火等级的丁、戊类厂房的防火分区的建筑面积。
4)高层厂房的防火分区最大允许建筑面积。
高层厂房生产以电子、服装、手表为主,其消防与疏散有以下特点:
①高层厂房内职工工作岗位比较固定,熟悉厂房内的疏散路线、消防设施和厂房周围环境,可以组织义务消防队,便于消防管理;
②厂房外形比较规整,厂房内可燃装修、管道竖井比民用建筑少,但用电设备比民用建筑多;
③厂房的楼板设计荷载多数为1000~1500kg/m2,楼板的实际耐火极限较高;
④高层厂房的生产类别多样,有乙、丙、丁、戊四类,目前大多为丙、丁、戊类;
⑤由于生产工艺需要,厂房内的房间隔断比民用建筑少,层高比民用建筑高。因而每个房间的空间体积比民用建筑大,较易发现火情和疏散与扑救,但火势蔓延较快。
因此,高层厂房防火一般比民用建筑有利。在确定防火分区最大允许建筑面积时既要考虑防火安全,扑救火灾的要求,又要顾及生产实际需要以及节省消防投资,不能和民用建筑同等对待(一类高层民用建筑的防火分区最大允许建筑面积为1000m2,二类为1500m2),而应按照生产类别分别作出规定。在本规范中,参考了国内已有高层厂房的情况,确定了丙类高层厂房的防火分区面积:一级耐火等级建筑为3000m2;二级耐火等级建筑为2000m2。据此综合确定其他生产类别厂房的防火分区最大允许建筑面积。
5)地下、半地下空间采光差,其出入口的楼梯既是疏散口又是排烟口,同时还是消防救援人员的入口,不仅造成疏散和扑救困难,而且威胁地上厂房的安全。本规范规定甲、乙类厂房不应设在地下、半地下,对丙、丁、戊类厂房设在地下时的防火分区最大允许建筑面积也要严格些:丙类,限定为500m2;丁、戊类,限定为1000m2。
6)本条对丙类厂房的防火分区面积作出了规定,但鉴于有些行业生产上需要建大面积的联合厂房,工艺上又不宜设防火分隔,有的虽同划为丙类厂房,而火灾危险性大小也不尽相同等情况。为此,注2、3、5对纺织厂房(麻纺厂除外)、造纸生产联合厂房、卷烟生产联合厂房专门作了明确和调整,同时加强消防设施和强调功能分隔以平衡该场所的防火分区要求。
①注2虽对一级耐火等级的多层及二级耐火等级的单层、多层纺织厂房的防火分区最大允许建筑面积作了调整,但对纺织厂房内火灾危险性较大的原棉开包、清花车间均应用防火墙分隔。
②造纸生产联合厂房为多层建筑,一般由打浆、抄纸、完成三个工段组成,其中火灾危险性属于丙类的占1/3~1/2。由于各种管道、运输设备及人流来往密切,并设有连贯三个工段的桥式吊车,难以设置防火分隔设施。几个已建成的造纸联合厂房,其面积为6880~8350m2。注3虽对一、二级耐火等级的单层、多层造纸生产联合厂房的防火分区最大允许建筑面积可按本规范第3.3.1条表3.3.1的规定增加1.5倍,即二级耐火等级的多层造纸厂房由4000m2增加到10000m2。但近年来,随着制浆造纸厂生产规模的扩大,建设了许多大型湿式造纸联合厂房,生产规模由原来3万吨/年增加到15万~100万吨/年,厂房面积由10000m2增加到20000~50000m2,且在生产过程中的危险工段及生产控制与管理空间设置了自动灭火设施,生产过程采用计算机控制。对于此类厂房,其防火分区面积在危险工段和空间做好防火灭火设施的情况下可以根据工艺要求进行确定。对于传统的干式造纸厂房,其火灾风险较大,不能按此调整,而仍应按照本规范表3.3.1的规定执行。
③国家近10年对卷烟生产企业进行了较大规模的技术改造,从政策上限制一些较小规模卷烟企业的发展,而加强大中型卷烟厂的建设,建成了大批自动化程度较高的大中型卷烟联合厂房。
在国家有关主管部门的支持下,经组织专家论证后,进一步明确了此类厂房的防火设计要求。
3.3.2 本条根据不同的储存物品火灾危险性类别,为合理选择仓厍的耐火等级,分别对仓库的层数和建筑面积作出了规定。
1 仓库物资储存比较集中,而且目前有许多仓库超量储存现象严重。另外,原有的老仓库的耐火等级大多较低,三级的较多,四级和四级以下的仓库也占一定比例。火灾后的物资抢救和灭火难度大,如粮食、棉花、纺织品等的火灾,常造成严重损失。
2 确定仓库的耐火等级层数和面积,考虑了以下因素:
1)仓库的耐火等级、层数和面积均要求比厂房和民用建筑的高。主要考虑仓库储存物资集中,价值高,危险性大,灭火和物资抢救困难等。
执行中应注意,本条规定中仓库的面积为仓库的占地面积,非仓库的总建筑面积,而仓库内的防火分区是强调防火墙之间的建筑面积,即仓库内的防火分区必须是采用防火墙分隔。
2)甲、乙类物品起火后,燃速快,火势猛烈,其中有不少物品还会发生爆炸。甲、乙类仓库的火灾,爆炸危险性高、危害大。因此,甲类仓库的耐火等级不应低于二级,且应为单层。这样做有利于控制火势蔓延,便于扑救,减少火灾灾害。
3)根据对国内现有情况的调查分析,各地甲、乙、丙类仓库有关耐火等级、层数、面积的情况分别举例如表9和表10。
4)据调查,不少地方早已建成一些高层仓库,如冷库、商业仓库、外贸仓库等,层数一般为6~7层,高度25~27m,也有40m高的;每层建筑面积一般在1500~2500m2之间,有的达2800m2。
由于高层仓库储存物品量比较大、相对集中、价值高,且疏散扑救困难,故分隔要求比多层严些。
高层与多层仓库的划分界限和理由,参见高层厂房的说明。
表9 甲、乙类仓库
储存物品名称 每栋仓库总面积(m2) 防火分区面积(m2)
甲醇、乙醚等液体 甲苯、丙酮等液体 亚硫酸铁等 乙醚等醚类 金属钾、钠等 火柴等 120 240 16 44 50 820 120 120 16 44 50 410
表10 丙类仓库
储存物品名称 耐火等级 层数 每栋仓库总面积(m2) 防火分区面积(m2) 备注
纺织品、针织品纺织品、针织品日用百货 植物油 化纤、棉布等 糖、色酒 棉花 香烟 棉花 棉花 棉花 纸张 毛织品 一、二级 一、二级 一、二级 一、二级 一、二级 一、二级 三级 三级 三级 三级 二级 三级 二级 4 3 2 2 5 1 1 1 1 1 1 1 2 1980 3370 1440 1240 1020 980 750 780 1200 1000 1000 1000 1000 890 756~1260 720 620 1020 980 750 780 600 500 1000 500 500 用防火墙分隔 桶装植物油 低浓度色酒 中转仓库
5)对于硝酸铵、电石、尿素聚乙烯、配煤库等以及车站、码头、机场的中转仓库具有机械化装卸程度比较高、容量大以及后者周转快等特点,考虑到管理相对规范等情况,作了一定调整。
6)设置在地下、半地下的仓库,火灾时室内气温高,烟气浓度比较高和热分解产物成分复杂、毒性大,而且威胁上部仓库的安全,要求相对严些。本条规定甲、乙类仓库不准附设在建筑物的地下室和半地下室内,对于单独建设的甲、乙类仓库,甲、乙类物品也不应设在该建筑的地下、半地下。对于确需设置在地下时,本规范未作明确规定,而需要根据实际情况,充分考虑相关措施后确定。在仓库的耐火等级为一、二级的情况下,丙类1项、2项仓库的防火分区最大允许建筑面积分别限制在150m2、300m2;丁、戊类,分别限制在500m2、1000m2。
7)注5:根据国家建设粮食储备库的需要以及粮食仓库的火灾发生几率确实很小这一实际情况,经过国家有关部门多次协商,对粮食平房仓的最大允许占地面积和防火分区的最大允许建筑面积及建筑的耐火等级确定均作了一定扩大。需要注意的是,本规定只适用于国家粮食储备库,对于粮食中转库以及袋装粮库由于操作频繁、可燃因素较多、危险性较大等,仍应按规范第3.3.2条表3.3.2的规定执行。
8)注6:本注主要为与现行国家标准《冷库设计规范》GB 50072的有关规范协调一致,以利执行而提出的。《冷库设计规范》GB 50072规定的每座冷库占地面积如表11。
表11 冷库最大占地面积(m2)冷库的 最多 允许 单层 多层
耐火等级 层数 每座仓库 面积 防火分区 面积 每座仓库 面积 防火分区 面积
一、二级 不限 7000 3500 4000 2000
三级 3 2100 700 1200 400
9)注7:白酒类仓库火灾证明,1层、2层建筑较好,3层建筑次之,层数再多的危害相对就大了。但近几年,有些白酒仓库在设有自动灭火系统后,其层数也有4层或5层的,故对层数作了适当限制。
3.3.3 本条规定了厂房(仓库)内设置自动灭火系统后,其防火分区的建筑面积及仓库的占地面积的调整要求。
在防火分区内设有自动灭火系统时,能及时控制和扑灭初期火灾,有效地控制火势蔓延,使厂房(仓库)的消防安全度大为提高。自动灭火系统为世界上许多国家广泛应用,也为国内一些实践所证实。故本条为平衡主动防火与被动防火措施之间的利益而规定:设有自动灭火系统的厂房,每个防火分区的建筑面积可以增加,甲、乙、丙类厂房比本规范第3.3.1条及表3.3.1规定的面积增加1.0倍,纺织厂房可在本规范第3.3.1条表3.3.1注2的基础上再增加1.0倍,丁、戊类厂房不限。如局部设置,增加的面积只能按该局部面积的1.O倍计算。
对于仓库,由于储存物资较多,且在实际使用过程中因堆放、材料种类等复杂因素,因而需要设置自动灭火系统时,一般均应全部设置。
3.3.4 本条规定的"特殊贵重的设备或物品"主要指:
1 设备价格昂贵、火灾损失大。
2 影响工厂或地区生产全局或影响城市生命线供给的关键设施,如热电厂、燃气供给站、水厂、发电厂、化工厂等的主控室,失火后影响大、损失大、修复时间长,也应认为是"特殊贵重"的设备。
3 特殊贵重物品库(如货币、金银、邮票、重要文物、资料、档案库以及价值较高的其他物品库等)是消防保卫的重点部位。因此,要求这类仓库应是一级耐火等级建筑。
总之,"特殊贵重的设备或物品"是指价格昂贵、稀缺设备、物品或影响生产全局或正常生活秩序的重要设施、设备。
3.3.5 本条对一些火灾危险性大或发生火灾后易造成较大危害和损失,但建筑面积较小的建筑的耐火等级作了调整。
有些小型企业由于受投资或建筑材料的限制,在发生火灾事故后造成的损失不大,且不至于波及周围的企业、居民建筑的条件下,允许建筑面积小于等于300m2的甲、乙类厂房采用独立的三级耐火等级单层建筑。
3.3.6 使用或产生丙类液体的厂房,丁类生产中如炼钢炉出钢水喷发出钢火花,从加热炉内取出赤热钢件进行锻打,在热处理油池中钢件淬火,使油池内油温升高,都容易发生火灾。三级耐火等级建筑的屋顶承重构件如为木构件或钢构件难以承受经常的高温烘烤。这些厂房虽属丙、丁类生产,也应严格要求设在一、二级建筑内。只有丙类面积不超过500m2,丁类不超过1000m2的小厂房,当为独立建筑或与其他生产部位有防火分隔时,方可采用三级耐火等级的单层建筑。
3.3.7 本条规定的目的在于减少爆炸的危害。
1 有关说明参见第3.3.1条和第3.3.2条说明。
2 许多火灾爆炸实例说明,有爆炸危险的甲、乙类物品,一旦发生爆炸,其威力相当大,破坏性很大。
3.3.8 "三合一"建筑在我国曾造成过多起重特大火灾事故,教训深刻。为保证人身安全,要求有爆炸危险的厂房内不应设置休息室、办公室等,必须设置时应采用防爆防护墙分隔。有爆炸危险的甲、乙类生产产生爆炸事故时,其冲击波有很大的摧毁力,用普通的砖墙很难抗御,即使原来墙体耐火极限再高,也会因墙体破坏失去性能,故提出要采用有一定抗爆强度的防爆防护墙。
防爆防护墙为在墙体任意一侧受到爆炸冲击波作用并达到设计的压力作用时,能够保持设计所要求的防护性能的墙体。防爆防护墙的通常做法有几种:①钢筋混凝土墙;②砖墙配筋;③夹砂钢木板。有爆炸危险的厂房若发生爆炸,在泄压墙面或其他泄压设施还未来得及泄压以前,在数毫秒内,其他各墙已承受了内部压力。防爆防护墙的具体设计,应根据生产部位可能产生的爆炸超压值、泄压面积大小、爆炸的概率与建造成本等情况综合考虑进行。
在丙类厂房内设置的管理、控制或调度生产的办公用房以及工人的中间临时休息室,要采用规定的耐火构件与生产部分隔开,且应设置有独立的安全出口,直通厂房外。
3.3.9 本条对厂房内存放甲、乙类物品中间仓库作出了专门规定。
为满足厂房的日常生产需要,往往需要从仓库或上道工序的厂房(或车间)取得一定数量的原材料、半成品、辅助材料存放在厂房内。存放上述物品的场所称为中间仓库。
对于易燃、易爆的甲、乙类物品如不隔开单独存放,发生火灾后会相互影响,造成更大损失。本条规定中间仓库的储量宜控制在1昼夜的需用量内。但由于工厂规模、产品不同,1昼夜需用量的绝对值有大有小,难以规定一个具体的限量数据。有些需用量较少的厂房,如手表厂用于清洗的汽油,每昼夜需用量只有20kg,则可适当调整存放1~2昼夜的用量;如l昼夜需用量较多,则应严格控制为1昼夜用量。
此外,本条还规定了中间仓库的布置和分隔构造要求,中间库有条件时尽量设置直通室外的出口。
3.3.10 本条规定了厂房内因工艺原因设置丙、丁、戊类中间仓库的防火分隔要求。
1 为节约用地和因生产工艺流程的连续性要求,常在厂房内,特别是高层、多层厂房内设置中间仓库。如某市童装厂主厂房6层,底层为原料、成品仓库,某市制药厂主厂房9层,底层为纸箱、成品库,这在一些轻型厂房是难以避免的。本条规定允许在厂房内设置仓库储存丙、丁、戊类物品,但为便于扑救和疏散物资,对于多、高层厂房,这些仓库如果其火灾危险性相对较大,则宜设置在上层;反之,则宜设在底层或二三层内。仓库的耐火等级和面积应符合本规范表3.3.2的规定,且仓库和厂房的建筑面积总和不应超过一座厂房的一个防火分区的允许建筑面积。例如,耐火等级为一级的丙类多层厂房内附设丙类2项物品仓库,厂房允许建筑面积为6000m2,每座仓库允许占地面积为4800m2,防火墙间允许建筑面积为1200m2,则该厂房(仓库)允许建筑面积总和仍为6000m2。假定在一层布置仓库,只能在6000m2面积中划出4800m2作为仓库,仓库内还要设4个防火隔间才能符合要求;当设自动灭火系统时,仓库的占地面积可按第3.3.3条的规定扩大。
2 在同一建筑内,仓库和厂房的耐火等级应当一致,且耐火等级应按要求较高的一方确定,但隔墙的耐火极限不应低于2.50h。对于丙类仓库,均应用防火墙和1.50h的不燃烧体楼板隔开。当仓库的占地面积达到规定的防火墙间允许建筑面积时,与厂房的隔墙尚应采用防火墙。
3.3.11 本条规定了厂房内设置丙类液体中间储罐的防火分隔要球。
厂房内的丙类液体中间储罐,为防止液体流散或受外部火源影响,设计采用独立的房间储存,并做好防火分隔,可有效地控制火灾的相互蔓延。
3.3.12 锅炉房属丁类明火厂房。据54个锅炉房事故案例分析,其中火灾8起,炉膛爆炸14起。在这22起与火灾危险性有密切关系的事故中,燃煤锅炉占?起,燃油锅炉占8起,燃气锅炉占7起。燃油、燃气锅炉房的事故比燃煤的多,损失也严重。所发生的事故中绝大多数是三级耐火等级建筑,故本条规定锅炉房应采用一、二级耐火等级建筑。每小时总蒸发量不超过4t的燃煤锅炉房,一般属于规模不大的企业或非采暖地区的工厂,专为厂房生产用汽而设的规模较小的锅炉房,其面积一般为350~400m2。这些建筑可采用三级耐火等级,但燃油、燃气锅炉房仍需采用一、二级耐火等级。
3.3.13 本条规定了油浸变压器室和高压配电装置室的防火分隔要求。
1 油浸变压器是一种多油电器设备。当它长期过负荷运行或发生故障产生电弧时,易使油温过高而起火或产生电弧使油剧烈气化,可能使变压器外壳爆裂酿成火灾,因此,运行中的变压器存在有燃烧或爆裂的可能。
二级耐火等级建筑的屋顶承重构件耐火极限为1.00h,在第3.2.8条中还允许调整采用无保护的金属结构,其耐火极限仅O.25h。从变压器的火灾事故看,这样短的耐火时间很难保证结构的安全。
2 对于干式或非燃液体的变压器,因其火灾危险性小,不易发生爆炸,故未作限制。
3 当几台变压器安装在一个房间时,如其中一台变压器发生故障或爆裂,将会波及其余的变压器,使灾情扩大。故在条件允许时,对大型变压器尽量进行防火分隔。
3.3.14 本条规定了变、配电所与甲、乙类厂房的防火分隔要求。
1 甲、乙类厂房属易燃易爆场所,运行中的变压器存在燃烧或爆裂的可能,不应将变电所、配电所设在有爆炸危险的甲、乙类厂房内或贴邻建造,以提高厂房的安全程度。如果生产上确有需要,可以设一个专为甲类或乙类厂房服务的10kV及以下的变电所、配电所,在厂房的一面外墙贴邻建造,并用无门窗洞口的防火墙隔开。这里强调"专用",是指其他厂房不依靠这个变电所、配电所供电。
2 对乙类厂房的配电所,如氨压缩机房的配电所,为观察设备、仪表运转情况,需要设观察窗,故允许在配电所的防火墙上设置不燃烧体的密封固定窗。
3 除执行本条的规定外,其余的防爆防火要求,在本规范第3.6节、第10、11章和现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058有相关规定。
3.3.15 本条规定了仓库内设置办公室等的防火分隔要求。
许多仓库火灾实例说明,管理人员用火不慎是引起仓库火灾的主要原因,为确保库存物资安全,便于人员安全疏散,提出补充规定。另外,亦防止甲、乙类仓库发生爆炸事故时对办公室、休息室内的人员造成伤害。
3.3.16 本条规定了高架仓库的耐火等级。
高架仓库是货架高度超过7m的机械化操作或自动化控制的货架仓库,其共同特点是货架密集、货架间距小、货物存放高度高,储存物品数量大,疏散扑救困难。为了保障在火灾时不会导致很快倒塌,并为扑救赢得时间,尽量减少火灾损失,故要求其耐火等级不低于二级。
3.3.17 本条规定了粮食仓库的耐火等级。
为适应国家建设大型中央粮食储备库的需要,国家发展和改革委员会、国家粮食局、建设部和公安部组织对此类粮食库设计中的消防问题进行了多次论证,确定了有关防火分区面积、建筑结构和消防给水设计有关规定。本条是在有关论证结果基础上根据实施情况确定的。
粮食库中的粮食属于丙类储存物品,目前均采用了先进的技术手段对温湿度进行检测,但在熏蒸和倒运过程中仍存在火灾危险,其火灾表现以阴燃和产生大量热量为主。对于大型粮食储备库目前常采用钢结构形式,由于粮食火灾对结构的作用与其他物质火灾的作用有所区别,因此,规定二级耐火等级的粮食库可采用全钢或半钢结构。对于筒仓,国内外也多采用钢板结构,施工快、维护方便,且相对储量较小,因而钢板仓可视为二级耐火等级建筑。有关其他说明还可参见第3.3.2条说明。经过协商,有关防火设计要求在现行国家标准《粮食平房仓设计规范》GB 50320-2001和《粮食筒仓设计规范》GB 50322-2001中还有具体规定。
3.3.18 本条规定了厂房(仓库)与铁路线的防火要求。
1 多年的实践证明,本条的规定合理、可行。甲、乙类厂房(仓库),其生产和使用或储存的物品,大多数是易燃易爆物品,有的在一定条件下会散发出可燃气体、可燃蒸气,当其与空气混合达到一定浓度时,遇到明火会发生燃烧爆炸。
2 考虑到蒸汽机车和内燃机车的烟囱常常喷出火星,如屋顶结构为燃烧体时,火灾危险性大。为了保障建筑的消防安全,如蒸汽机车和内燃机车需要进入丙、丁、戊类厂房、仓库内时,则厂房(仓库)的屋顶(屋架以上的全部屋顶构件)必须采用钢筋混凝土、钢等不燃烧体结构或对可燃结构进行防火处理(如外包覆不燃材料或涂防火涂料等)。
3.4 厂房的防火间距
本规范第3.4和3.5节中规定的有关防火间距均为建筑间的最小间距要求。从防火角度和保障人员安全、减少财产损失来看,在有条件时,设计者应尽可能采用较大间距。
防火间距的确定主要综合考虑满足扑救火灾需要,防止火势向邻近建筑蔓延扩大以及节约用地等因素。影响防火间距的因素较多、条件各异,从火灾蔓延角度看,主要有"飞火"、"热对流"和"热辐射"等。
1 "飞火"与风力、火焰高度有关。在大风情况下,从火场飞出的"火团"可达数十米至数百米。显然,如以飞火为主要危险源,要求距离太大,难以做到。
2 "热对流",主要考虑热气流喷出窗口后会向上升腾,对相邻建筑的火灾蔓延影响较"热辐射"小,可以不考虑。
3 "热辐射",火灾时建筑物可能产生的热辐射强度是确定防火间距应考虑的主要因素。热辐射强度与消防扑救力量、火灾延续时间、可燃物的性质和数量、相对外墙开口面积的大小、建筑物的长度和高度以及气象条件等有关。国外虽有按热辐射强度理论计算防火间距的公式,但没有把影响热辐射的一些主要因素(如发现和扑救火灾早晚、火灾持续时间)考虑进去,计算数据往往偏大,目前国内还缺乏这方面的研究成果。因此,本条规定防火间距主要是根据当前消防扑救力量,结合火灾实例和消防灭火的实际经验确定的。
据调查,一、二级耐火等级建筑之间,在初期火灾时有10m左右的间距,三、四级耐火等级建筑有14~18m的距离,一般能满足扑救需要和控制火势蔓延。火灾蔓延与很多条件有关,本条规定的基本数据,只是考虑一般情况,基本能防止初期火灾的蔓延。
3.4.1 本条规定了厂房之间及厂房与乙、丙、丁、戊类仓库之间以及与其他建筑物之间的防火间距。
1 规范中表3.4.1是指厂房防火间距的基本要求。由于厂房生产类别、高度不同,具体执行应有所区别,因此,根据厂房生产的火灾危险性类别不同分别作出了不同的规定。对于现有厂房改、扩建时,如执行防火间距的规定有困难,当采取了防火措施后可以减少间距。有关防火间距的确定因素参见前述说明。
2 本规范第3.4.1条及其注2中所指"民用建筑"也包括设在厂区内独立的公共建筑(如办公楼、研究所、食堂、浴室等)。为厂房服务而专设的生活用房,有的与厂房合并组成一座建筑,有的为满足通风采光需要,将生活用房与厂房分开布置。为方便生产工作联系和节约用地,丁、戊类厂房与其所属的生活用房的防火间距可减小为6m。生活用房是指车间办公室、工人更衣休息室、浴室(不包括锅炉房)、就餐室(不包括厨房)等。
注2考虑到戊类厂房的火灾危险性较小,为节约用地而对戊类厂房之间及与戊类仓库之间的防火间距作了调整。戊类厂房是常温下使用或加工不燃烧物质的生产,火灾危险性较小。戊类厂房或与戊类仓库之间的防火间距可比表3.4.1所列数据减小2m,但戊类厂房与其他生产类别的厂房或储存仓库防火间距仍应执行本规范第3.4.1、3.5.1、3.5.2条的规定。
3 本条注3和注4针对按照上述规定设计确有困难时所规定的一些允许减小防火间距的措施。不同措施有所区别。
两座厂房相邻较高一面的外墙为防火墙,防火间距不限,但甲类厂房与甲类厂房之间还应有限制,至少要保持4m的间距。
3.4.2、3.4.3 规定了甲类厂房与各类建筑物,以及甲类厂房与重要的公共建筑等及架空电力线和铁路、道路之间的防火间距。
1 甲类厂房易燃、易爆,对其防火间距要求高。对于甲、乙类厂房,涉及行业较多,本规范的规定应视为基本要求,凡有专门规范规定的间距大于本规定的,尚需要考虑按该专门规范的规定执行。如乙炔站、氧气站和氢氧站等的间距还应符合现行国家标准《氧气站设计规范》GB 50030、《乙炔站设计规范》GB 50031和《氢氧站设计规范》GB 50177等规范的有关规定。
2 民用建筑内往往人员比较密集,厂房与民用建筑的防火间距,不应比厂房之间的间距小,特别是重要的公共建筑。本条对甲类厂房与民用建筑和公共建筑的间距作出了较严格的要求。
散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房附近如有明火或散发火花地点,或厂房距离铁路和道路过近时,容易引起燃烧或爆炸事故,因此,二者要保持一定的距离。
锅炉房烟囱飞火引起火灾的案例是不少的。据调查资料和国外的一些资料,锅炉房烟囱飞火距离一般在30m左右,如烟囱高度超过30m或设有除尘器时,距离可小些,综合各类明火或散发火花地点的火源情况,与散发可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房防火间距不小于30m。
3 与铁路的间距,一是考虑机车飞火对厂房的影响,二是考虑发生火灾爆炸事故时,对机车正常运行的影响。据日本对蒸汽机车做的火星飞火试验资料,距铁路中心20m处飞火的影响较少,故将距厂内铁路线的距离定为20m。厂外铁路线机车来往多,影响大,定为30m。汽车排气管喷出的火星距离比机车飞火距离小些,远者一般为8~10m,近者为3~4m,故对厂内外道路分别作出不同的规定。
内燃机车当燃油雾化不好时,排气管仍会喷火星,因此应与蒸汽机车一样要求,不减少其间距。
4 其他:
1)当厂外铁路与国家铁路干线相邻时,其防火间距除执行本条规定外,尚应符合铁道部和有关专业规范的规定;
2)厂外道路如道路已成型不会再扩宽,则从现有路的最近路边算起;如有扩宽计划,则应从规划路路边算起;
3)专为某一甲类厂房运送物料而设计的铁路装卸线,当有安全措施时,此装卸线与厂房的间距可不受20m间距的限制。如机车进入装卸线时,关闭机车灰箱,设阻火罩,车厢顶进并与装甲类物品的车辆之间设隔离车辆等阻止机车火星散发,防止影响厂房安全的措施可认为是安全措施;
4)厂房之间的防火间距一般应按照相邻建筑物外墙的最近距离计算,如外墙有凸出的可燃构件或结构,则应从该凸出部分外缘算起。对于室外变配电站与建筑物等之间的间距,应从距建筑物、堆场、储罐等最近的变压器外壁算起。
3.4.4 本条规定了高层厂房与民用建筑、各类储罐、堆场之间的防火间距。
高层厂房与甲、乙、丙类液体储罐的间距按第4.2.1条规定执行;与甲、乙、丙类液体装卸鹤管间距按第4.2.8条规定执行;与湿式可燃气体储罐或罐区的间距按本规范表4.3.1的规定执行;与湿式氧气储罐或罐区的间距按本规范表4.3.3的规定执行;与液化石油气储罐的间距按本规范表4.4.1的规定执行;与可燃材料堆场的间距按本规范表4.5.1的规定执行。高层厂房、仓库与上述储罐、堆场的间距,凡小于13m者,应按13m执行;与煤、焦炭堆场的间距按本规范表4.5.1规定执行。
3.4.5 本条规定了厂房与公共建筑物之间防火间距的调整要求。有关距离是比照前述因素和多层厂房的防火间距,考虑建筑火灾及其扑救情况确定的。
本条参照了现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045的有关规定以及厂房与其他厂房、仓库的间距,并考虑了实际灭火需要。
3.4.6 本条主要规定了厂房外设有化学易燃物品的设备时,与相邻厂房、设备之间的防火间距确定方法,如图1。
图1 有室外设备时的防火间距
装有化学易燃物品的室外设备,其设备本身是不燃材料,设备本身可按相当于一、二级耐火等级建筑考虑。室外设备外壁与相邻厂房室外设备之间的距离,不应小于10m;与相邻厂房外墙之间的防火间距,不应小于本规范第3.4.1~3.4.4条的规定,即室外设备内装有甲类物品时,与相邻厂房的间距需要12m;装有乙类物品时,与相邻厂房的间距需要10m。
如厂房附设不燃物品的室外设备,则两相对厂房之间的防火间距可按本规范第3.4.1条的规定执行。至于化学易燃物品的室外设备与所属厂房的间距,主要按工艺要求确定,本条不作具体规定。
小型可燃液体中间罐常放在厂房外墙附近,为安全起见,对外墙作了限制要求,同时对小型储罐提倡直接埋地设置。条文"面向储罐一面4.Om范围内的外墙为防火墙"中的"4.Om范围"的具体含义是指储罐两端和上下部各4.Om范围,见图2。
图2 油罐4.0m范围外墙设防火墙示意图
3.4.7 对于山形、┕┚形厂房如图3,其两翼相当于两座厂房。为便于扑救火灾、控制火势蔓延,两翼之间防火间距L应按本规范第3.4.1条的规定执行。但整个厂房占地面积不超过本规范第3.3.1条规定的防火分区允许最大面积时,其两翼之间的防火间距L值可以减小到6m。
图3 山形厂房
3.4.8 本条规定了厂房成组布置的要求。
1 改建、扩建厂房有时受已有场地限制或因建设用地紧张,当数座厂房占地面积之和不超过第3.3.1条规定的防火分区最大允许建筑面积时,可以成组布置;面积不限者,按超过10000m2考虑。
举例如图4所示:假设有3座二级耐火等级的单层丙、丁、戊类厂房,其中丙类火灾危险性最高,单层丙类二级耐火等级多层建筑的防火分区最大允许建筑面积为8000m2,则3座厂房面积之和应控制在8000m2以内。若丁类厂房高度超过7m,则丁类厂房与丙、戊类厂房间距不应小于6m。若丙、戊类厂房高度均不超过7m,则丙、戊类厂房间距不应小于4m。
图4 成组厂房布置示意图
2 组与组或组与相邻厂房之间的防火间距则应符合本规范第3.4.1条的有关规定。
3 高层厂房扑救困难,甲类厂房危险性大,不允许成组布置。
4 组内厂房之间最小间距4m主要考虑消防车通行需要,也是考虑扑救火灾的需要。当厂房高度为7m时,假定消防队员手提水枪往上成60°角,就需要4m的水平间距才能喷射到7m的高度,故以高度7m为划分的界线,当超过7m时,则应至少需要6m的水平间距。
3.4.9、3.4.10 有关汽车加油加气站的防火间距规定。
1 建设部行业标准《汽车用燃气加气站技术规范》CJJ 84中的有关防火规定,与有关部门经过了充分的协商,已经试行。原国家标准《小型石油库及汽车加油站设计规范》在修订时增补了有关汽车加油加气站的内容,并更名为《汽车加油加气站设计与施工规范》GB 50156。在上述两项标准中对加气站、加油站及其附属建筑物之间和与其他建筑物之间的防火间距,均作了明确详细的规定。但考虑到规范本身的体系和方便执行,为避免重复和矛盾,本规范作了这两条规定。
2 汽油、液化石油气和天然气均属甲类物品,火灾或爆炸危险性较大,而城市建成区建筑物和人员均较密集。为保证安全,减少损失,规范对在城市建成区建设的加油站和加气站的规模分别作了必要的限制。
3.4.11 本条规定了室外变、配电站与建筑物的防火间距。
1 室外变、配电站是各类企业、工厂的动力中心,电气设备在运行中可能产生电火花,存在燃烧或爆裂的可能。万一发生燃烧事故,不但本身遭到破坏,而且会使一个企业或由其供电的所有企业、工厂的生产停顿。为保护保证生产的重点设施,室外变、配电站与其他建筑、堆场、储罐的防火间距要求比一般厂房严些。
2 在表3.4.1中按变压器总油量分为三档。35kV铝线电力变压器,每台额定容量为5 MV·A的,其油量为2.52t,则2台的总油量为5.04t;每台额定容量为10 MV·A的,其油量为4.3t,则2台的总油量为8.6t,110kV双卷铝线电力变压器,每台额定容量为10 MV·A的,其油量为5.05t,则2台的总油量为10.1t。表中第一档总油量定为5~10t,基本相当于设置2台5~10MV·A变压器的规模。但由于变压器的油量与变压器的电压、制造厂家、外形尺寸的不同,同样容量的变压器,油量也不尽相同,故分档仍以总油量多少来区分。
3 室外变、配电站区域内,变压器与主控室、配电室、值班室的间距由工艺要求确定,与变、配电站内其他附属建筑(不包括产生明火或散发火花的建筑)的防火间距,可按规范中第
3.4.1条及其他有关规定执行。变压器按一、二级耐火等级建筑考虑。
3.4.12 本条是对厂区围墙与本厂区内厂房等建筑的有关要求。
1 厂房与本厂区围墙的间距不宜小于5m,是考虑本厂区与相邻单位的建筑物之间基本防火间距的要求。厂房之间最小间距是1Om,每方各留出一半即为5m,同时也符合一个消防车道的要求。但具体执行时尚应结合工程情况合理确定,故条文中用了"不宜"的措词。
2 如靠近相邻单位,本厂拟建甲类厂房(仓库),甲、乙、丙类液体储罐,可燃气体储罐、液体石油气储罐等火灾危险性较大的建、构筑物时,则应使两相邻单位的建、构筑物之间的防火间距符合本规范各有关条文的规定。故本条文又规定了在不宜小于5m的前提下,并应满足围墙两侧建筑物之间防火间距要求。
当围墙外是空地,相邻单位拟建的建、构筑物类别尚不明了时,则可按上述建、构筑物与一、二级厂房应有防火间距的一半确定其与本厂围墙的距离,其余部分由相邻单位在以后兴建工程时考虑。例如,甲类厂房与一、二级厂房的防火间距为12m,则其与本厂区围墙的间距应定为6m。
3 工厂建设如因用地紧张,在满足与相邻单位建筑物之间防火间距或设置了防火墙等措施时,丙、丁、戊类厂房可不受距围墙5m间距的限制。例如,厂区围墙外隔有城巾道路,街区的建筑红线宽度已能满足防火间距的需要,则厂房与本厂区围墙的间距可以不限。但甲、乙类厂房(仓库)及火灾危险性较大的储罐、堆场不能沿围墙建设,仍要执行5m间距的规定。
3.5 仓库的防火间距
3.5.1 有关仓库的防火间距的确定,除在厂房的防火间距中所述因素外,还考虑了以下情况:
1 硝化棉、硝化纤维胶片、喷漆棉、火胶棉、赛璐珞和金属钾、钠、锂、氢化锂、氢化钠等甲类易燃易爆物品,一旦发生事故,燃速快、燃烧猛烈、祸及范围大。如某储量为5t的赛璐珞仓库,发生爆炸起火后,火焰高达30m,周围15m范围内的地上苇草全部烤着起火;又如某座存放硝酸纤维废影片仓库,共约10t,爆炸起火后,周围30~70m范围内的建筑物和其他可燃物均被烧着起火。
2 目前各地建设的专门危险物品仓库(其中大多为甲类物品,少数为乙类物品),除了库址选择在城市边缘较安全的地带外,库区内仓库之间的距离,小的在20m,大的在35m以上,见表12。
表12 甲类仓库之间的防火间距举例(根据部分调查整理)储存物品名称 每座仓库占地面积(m2) 仓库之间的防火间距(m)
赛璐珞 金属钾、钠等 醚类液体 酮类液体 亚硫酸铁等 36~46 50~56 44 56 50 28 30 25 20 22
3 甲类物品的储存量大小是决定其危害性的主要因素,因此,本条分别根据其储量分档提出防火要求。
4 对于重要的公共建筑,由于建筑的重要性高,对其相关要求应比对其他建筑的防火间距要求更严些。
5 规定了甲类仓库与架空电力线的距离。有关说明参见本规范第11.2.1条说明。
6 甲类仓库与铁路线的防火间距,主要考虑蒸汽机车飞火对仓库的影响。从火灾情况看,甲类仓库着火时的影响范围取决于所存放物品数量、性质和仓库规模等,一般在20~40m之间,有时甚至更大,故将其与铁路线的最小间距定为30m。
甲类仓库与道路的防火间距,主要考虑道路的通行情况、汽车和拖拉机排气管飞火的影响等因素。一般汽车和拖拉机的排气管飞火距离远者为8~10m,近者为3~4m。所以厂内甲类仓库与道路的防火间距,一般定为5m、1Om,与厂外道路的间距考虑到车辆流量大且不便管理等因素而要求大些。
3.5.2 本条规定了除甲类仓库外的单层、多层、高层仓库之间的防火间距,明确了乙、丙、丁、戊类仓库与民用建筑之间的防火间距。主要考虑了满足扑救火灾、防止初期火灾(20min以内)向邻近建筑蔓延扩大以及节约用地三项因素。
1 防止初期火灾蔓延扩大,主要考虑"热辐射"强度的影响。有关说明可参见本规范第3.4节的相关条文说明。
2 仓库火灾表明,在二、三级风的情况下,本规定的防火间距基本上可行、有效。
3 据一些地方公安消防监督机构反映,本条规定的防火间距能满足火灾扑救需要,如小于该距离,会给扑救带来困难。
由于戊类仓库储存的物品均为不燃烧体,火灾危险性小,可以减小防火间距以节约用地。
4 关于高层仓库之间以及高层仓库与其他建筑之间的防火间距,有关说明可参见本规范第3.4.1条和第3.4.4条的条文说明。
5 有关乙类火灾危险性仓库。
有不少乙类物品不仅火灾危险性大,燃速快、燃烧猛烈,而且有爆炸危险,虽然乙类储存物品的火灾危险性较甲类的低,但是发生火灾爆炸时的影响仍很大。为有所区别,故规定与其他民用建筑和重要公共建筑分别不宜小于25m、30m的防火间距。实际上,乙类火灾危险性的物品发生火灾事故后的危害与甲类物品相差不大,因此,设计时应尽可能与甲类仓库一样要求,并在规范规定的基础上通过合理布局等来确保和增大相关间距。
乙类6项物品,主要是桐油漆布及其制品、油纸油绸及其制品、浸油的豆饼、浸油金属屑等。实践证明,这些物品在常温下与空气接触能够缓慢氧化,如果积蓄的热量不能散发出来,就会引起自燃,但燃速不快,也不爆燃,故这些仓库与民用建筑的防火间距可不增大。
3.5.3 考虑到城市用地紧张和拆迁改造困难,对仓库和民用建筑的防火间距作出的调整规定。
3.5.4 有关粮食仓库之间及与其他建筑之间防火间距的规定,是在与国家粮食局及其所属设计研究单位共同研究的基础上确定的。
3.5.5 本条规定了库区围墙与库区内各类建筑的间距。
据调查,一些地方为了解决两个相邻不同单位合理留出空地问题,通常做到了仓库与本单位的围墙距离不小于5m,并且要满足围墙两侧建筑物之间的防火间距要求。后者的要求是,如相邻单位的建筑物距围墙为5m,而要求围墙两侧建筑物之间的防火间距为15m时,则另一侧建筑距围墙的距离还必须保证1Om,其余类推。
3.6 厂房(仓库)的防爆
3.6.1 有爆炸危险的厂房设置足够的泄压面积后,可大大减轻爆炸时的破坏强度,避免因主体结构遭受破坏而造成重大人员伤亡和经济损失。因此,防爆厂房围护结构要求有相适应的泄压面积,承重结构以及重要部位应具备足够的抗爆性能。
框架或排架结构形式便于墙面开设大面积的门窗洞口或采用轻质墙体作为泄压面积,能为厂房设计成敞开或半敞开式的建筑形式提供有利条件。此外,框架和排架的结构整体性强,较之砖墙承重结构的抗爆性能好。因此规定易爆厂房尽量采用敞开、半敞开式厂房,并且采用钢筋混凝土柱、钢柱承重的框架和排架结构,能够起到良好的减爆效果。
3.6.2 一般,等量的同一爆炸介质在密闭的小空间里和在开敞的空地上爆炸,其爆炸威力和破坏强度是不同的。在密闭的空间里,爆炸破坏力将大很多,因此,易爆厂房需要考虑设置必要的泄压设施。
3.6.3 本条规定参照了《爆炸泄压指南》NFPA 68的相关规定和公安部天津消防研究所的有关研究试验成果,以在一定程度上解决实际中存在的依照规范设计、满足规范要求,而可能不能有效泄压的问题。有关爆炸危险等级的分级参照了美国和日本的相关规定,见表13和表14。
表13 厂房爆炸危险等级与泄压比值表(美国)厂房爆炸危险等级 泄压比值 (m2/m3)
弱级(颗粒粉尘) 中级(煤粉、合成树脂、锌粉) 强级(在干燥室内漆料、溶剂的蒸气、铝粉、镁粉等) 特级(丙酮、天然汽油、甲醇、乙炔、氢) 0.0332 0.0650 0.2200 尽可能大
表14 厂房爆炸危险等级与泄压比值表(日本)厂房爆炸危险等级 泄压比值 (m2/m3)
弱级(谷物、纸、皮革、铅、铬、铜等粉末醋酸蒸气) 中级(木屑、炭屑、煤粉、锑、锡等粉尘,乙烯树脂、尿素、合成树脂粉尘) 强级(油漆干燥或热处理室、醋酸纤维、苯酚树脂粉尘,铝、镁、锆等粉尘) 特级(丙酮、汽油、甲醇、乙炔、氢) 0.0334 0.0667 O.2000 >0.2
长细比过大的空间,在泄压过程中会产生较高的压力。以粉尘为例,如空间过长,则在爆炸后期,未燃烧的粉尘-空气混合物受到压缩,初始压力上升,燃气泄放流动会产生紊流,使燃速增大,产生较高的爆炸压力。因此,有可燃气体或可燃粉尘爆炸危险性的建筑物要避免建造得长细比过大,以防止爆炸时产生较大超压,保证所设计的泄压面积能有效作用。
3.6.4 为快速泄压和避免产生二次危害,泄压设施的设计应考虑以下主要因素:
1 泄压设施可为轻质屋盖、轻质墙体和易于泄压的门窗,但宜优先采用轻质屋盖。
易于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋盖是指门窗的单位质量轻、玻璃较薄、墙体屋盖材料容重较小、门窗选用的小五金断面较小、构造节点的处理上要求易摧毁、脱落等。如用于泄压的门窗可采用楔形木块固定,门窗上用的金属百页、插销等可选用断面小一些的,门窗的开启方向选择向外开。这样一旦发生爆炸,因室内压力大,原关着的门窗上的小五金可能遭冲击波而被破坏,门窗则可自动打开或自行脱落,达到泄压的目的。在本规范1987年版中规定轻质屋盖和轻质墙体的单位质量不超过120kg/m2,主要依据是参照前苏联规范和国内当时结构材料的情况。而目前大量新型轻质材料得到开发和应用,为降低泄压面积构配件的单位质量提供了条件。降低泄压面积构配件的单位质量,可减小承重结构和不应作为泄压面积的围护构件抵抗爆炸时所产生的超压,迅速泄压,从而减小爆炸所引起的破坏。本条参照《防爆泄压指南》NFPA 68和德国工程师协会标准的要求以及考虑我国地区气候条件差异较大等实际情况,规定泄压面积构配件的单位质量不应超过60.0kg/m2,但这一规定仍比《防爆泄压指南》NFPA 68要求的12.5kg/m2,最大为39.0kg/m2和德国工程师协会要求的10.0kg/m2要高很多。因此,设计时要尽可能采用容重更轻的材料作为泄压面积的构配件。
2 泄压面积的构配件在材料的选择上除了要求容重轻以外,最好具有在爆炸时易破碎成碎块的特点,以便于泄压和减少对人的危害。同时,泄压面设置最好靠近易发生爆炸的部位,保证迅速泄压。对于爆炸时易形成尖锐碎片四散喷射的材料不能布置在公共走道或贵重设备的正面或附近。
有爆炸危险的甲、乙类厂房爆炸后,用于泄压的门窗、轻质墙体、轻质屋盖将会被摧毁,高压气流夹杂大量的爆炸物碎片从泄压面冲出,如邻近人员集中的场所、主要交通道路就可能造成人员大量伤亡和交通道路堵塞,因此,泄压面积应避免面向人员集中场所和主要交通道路。
3 对于北方和西北寒冷地区,由于冰冻期长、积雪时间长,易增加屋面上泄压面积的单位面积荷载而使其产生较大静力惯性,导致泄压受到影响,因而设计时要考虑采取适当措施防止积雪。
总之,在设计中应采取措施尽量减少泄压面积的单位质量(即重力惯性)和连接强度。
3.6.5 散发比空气轻的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房,在生产作业过程中,这些可燃气体容易积聚在厂房上部,条件合适时可能引发爆炸,故在厂房上部采取泄压措施较合适,并以采用轻质屋盖效果较好。采用轻质屋盖泄压具有爆炸时屋盖被掀掉可不影响房屋的梁柱承重构件和可采用较大泄压面积等优点。
当爆炸介质比空气轻时,为防止气流向上在死角处积聚,排不出去,导致气体达到爆炸浓度,故规定顶棚应尽量平整,避免死角,厂房上部空间要求通风良好。
3.6.6 散发较空气重的可燃气体、可燃蒸气的甲类厂房以及有可燃粉尘、纤维等可能发生爆炸危险的乙类厂房,生产过程中比空气重的物质易在下部空间靠近地面或地沟、洼地等处积聚。为防止地面因摩擦打出火花和避免车间地面、墙面因为凹凸不平积聚粉尘,故对地面、墙面、地沟、盖板的设计等提出了预防引发爆炸的措施要求。
3.6.7 单层厂房中如某一部分为有爆炸危险的甲、乙类生产,为防止或减少爆炸事故对其他生产部分的破坏、减少人员伤亡,故要求甲、乙类生产部位靠外墙设置。多层厂房中某一部分或某一层为有爆炸危险的甲、乙类生产时,为避免因该类生产设置在底层及其中间各层,爆炸时因结构破坏严重而影响上层建筑结构的安全,故要求其设置在最上一层靠外墙的部位。
3.6.8、3.6.9 总控制室设备仪表较多、价值高,是某一工厂或生产过程的重要指挥控制、调度与数据交换、储存场所。为了保障人员、设备仪表的安全,要求将其与有爆炸危险的甲、乙类厂房分开,单独建造。同时,考虑有些分控制室常常和其厂房紧邻,甚至设在其中,有的要求能直接观察厂房中的设备,如分开设则要增加控制系统,增加建筑用地和造价,还给使用带来不便。所以本条提出分控制室在受条件限制时可与厂房贴邻建造,但必须靠外墙设置,尽可能减少其所受危害。
3.6.10 使用和生产甲、乙、丙类液体的厂房,发生生产事故时易造成液体在地面流淌或滴漏至地下管沟里,若遇火源即会引起燃烧爆炸事故。为避免殃及相邻厂房,规定管、沟不应与相邻厂房相通,并考虑到甲、乙、丙类液体通过下水道流失也易造成事故,规定下水道需设隔油设施。
另外,水溶性可燃易燃液体,采用常规的隔油设施不能有效地防止其蔓延与流散,而应根据具体生产情况采取相应的排放处理措施。
3.6.11 本条规定了可燃液体仓库和遇潮可发生燃烧爆炸物品仓库的防火防爆措施。
1 甲、乙、丙类液体如汽油、苯、甲苯、甲醇、乙醇、丙酮、煤油、柴油、重油等,一般采用桶装存放在仓库内。此类库房一旦起火,特别是上述桶装液体发生爆炸,容易流淌在库内地面,如未设置防止液体流散的设施,还会流散到仓库外,造成火势扩大蔓延。
2 防止液体流散的基本做法有两种:一是在桶装仓库门修筑墁坡,一般高为150~300mm;二是在仓库门口砌筑高度为150~300mm的门槛,再在门槛两边填沙土形成墁坡,便于装卸。
3 遇水燃烧爆炸的物品如金属钾、钠、锂、钙、锶,氢化锂等的仓库,规定应设置防止水浸渍的设施,如使室内地面高出室外地向、仓库屋面严密遮盖,防止渗漏雨水,装卸这类物品的仓库栈台有防雨水的遮挡等措施。
3.6.12 本条规定了有爆炸危险的筒仓的防爆泄压要求。
1 谷物粉尘爆炸事故屡有发生,据有关资料的不完全统计,世界上每天约有一起谷物粉尘爆炸事故,而在每年400~500起的①炸事故中,约有10次是相当严重的。例如:1977年美国的一次谷物粉尘爆炸,死亡65人,伤84人;1979年德国布莱梅的一起谷物粉尘爆炸,死亡12人,损失达50万马克;1982年法国梅茨一个麦芽厂的粮食筒仓发生爆炸,7座大型筒仓有4座被毁,死亡8人,伤4人。我国南方某港口粮食筒仓,因焊接管道引起小麦粉尘爆炸,21个钢筋混凝土筒仓顶盖和上通廊顶盖大部掀掉,仓内电气、传动装置以及附属设备等,遭到严重破坏,造成很大损失。谷物粉尘爆炸必须具备一定浓度、助燃氧气和火源三个条件。
表15列举了谷物粉尘的一些特性。
表15 粮食粉尘爆炸特性物质名称 最低着火温度(℃) 最低爆炸浓度 (g/m3) 最大爆炸压力 (kg/cm3)
谷物粉尘 面粉粉尘 小麦粉尘 大豆粉尘 咖啡粉尘 麦芽粉尘 米粉尘 430 380 380 520 360 400 440 55 50 70 35 85 55 45 6.68 6.68 7.38 7.03 2.66 6.75 6.68
2 粮食筒仓的顶部设置一定的泄压面积,十分必要。本条未规定泄压面积与粮食筒仓容积比值的具体数值,主要由于国内这方面的试验研究尚不充分,还未获得成熟可靠的设计数据。故根据筒仓爆炸案例分析和国内某些粮食筒仓设计的实例,推荐采用0.008~0.010。建议粮食、轻工、医药等行业进一步总结这方面的实践经验,开展试验研究,以获得可用于工程设计的科学数据。
3.6.13 有关甲、乙类仓库防爆泄压的规定。
在生产、运输和储存可燃气体的场所,经常由于泄漏和其他事故,使得在建筑物或装置中产生可燃气体或液体蒸气与空气的混合物。当在这个场所的条件合适,如存在点火源且这些混合物的浓度合适时,则可能引发灾难性事故。为尽量减少事故的破坏程度,在建筑物或装置上预先开设面积足够大、用低强度材料做成的泄压口是有效措施之一。在爆炸事故发生时,及时打开这些泄压口,使建筑物或装置内由于可燃气体在密闭空间中燃烧而产生的压力迅速泄放出去,可以避免建筑物或储存装置受到严重危害。
在实际生产和储存过程中,还有许多因素影响到燃烧爆炸的发生与强度,这些很难在本规范中一一明确规定,特别是仓库的防爆与泄压,还有赖于专门标准进行专项研究确定。