浅谈《建筑设计防火规范》在大型厂房中的应用——以哈大铁路客运专线厂房设计为例

张佳璐 赵建华(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津300142)

1 规范依据

建筑按照使用性质划分为民用建筑和工业建筑。其中民用建筑分为居住建筑和公共建筑。而厂房属于工业建筑。厂房的防火设计依据为《建筑设计防火规范》（GB 50016－2006）（以下简称《建规》）总则第1.0.2条，第5款。而在《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045－95）中，总则第1.0.3条中只规定了居住建筑和公共建筑的防火范围。在条文说明中第1.0.4条第3款，说明“高层工业建筑（指高层厂房和库房），新修订的《建规》已补充了高层工业建筑防火设计的内容，在设计中应按《建规》执行”，故厂房的防火设计只依据《建规》，而不在按照高度划分区别。

厂房的防火设计与建筑设计的思路是一致的。首先确定火灾危险性、耐火等级，其次确定防火间距和防火分区，最后确定防火构造。下面以新建铁路哈尔滨至大连客运专线中涉及到的大型厂房为例。新建哈尔滨至大连铁路客运专线是我国重要的高速铁路（以下简称哈大客专）。其中涉及到的厂房众多。从中选取几个具有代表性的大型厂房，详细说明防火设计中的相关内容。在判断厂房的火灾危险性时，主要依据《建规》第3.1节和《铁路工程设计防火规范》（TB 10063－2007）（以下简称《铁规》）第2章和附录A。

2 工程案例简介－火灾危险性、耐火等级、防火间距

哈大客专北起哈尔滨市，南止大连市。涉及到的厂房主要有拆迁还建的车辆客整所、铁路机务段、动车所检查库、综合维修轨道车库等。其中沈阳客车整备所整备库、沈阳北动车存车场动车检修库及融冰除雪库、大连动车所动车检查库及沈阳机务段小辅修库最具代表性，面积较大，包含内容较多，构造复杂。

火灾危险性是根据生产中使用或产生的物质性质及其数量等因素确定。沈阳客整所整备库、沈阳北动车存车场动车检修库及融冰除雪库、大连动车所动车检查库均为存放可然固体，依据《建规》第3.1.1条，以及《铁规》第2.0.2条确定为丙类。而沈阳机务段小辅修库主要是对不燃烧体进行加工，依据《铁规》，附录A中，表A.0.1确定为丁类。

耐火等级根据建筑物的重要性确定。铁路厂房，依据《铁路工程设计防火规范》（TB 10063－2007）第2.0.2条，耐火等级不低于二级，特殊情况可以定为一级。

厂房与周边建筑防火间距的确定。中心厂房防火间距依据《建规》第6.0.6条规定，中心厂房的四周均设有环形消防车道，加上建筑周边散水、排水沟宽度，与四周的耐火等级为二级的建筑物间距均大于10m，满足《建规》第3.4.1条规定。为铁路运输生产作业服务的房屋防火间距根据《铁规》第3.1.4条规定，与周边的轨道间距不受限制。这条规定是与铁路建筑的生产作业特殊性有关，因为铁路厂房一般均跨越铁路，轨道横穿建筑而过，长轴方向两侧也常有铁路轨道相邻。

3 工程案例简介－防火分区、安全疏散

根据《建规》第3.3.1条，表3.3.1确定厂房的防火分区。沈阳北动车存车场动车检修库及融冰除雪库、大连动车所动车检查库都是按照16辆动车组进库检修、作业设置厂房的纵墙方向（顺轨道方向）。根据检修工作量，检查库横墙方向一般布置四条轨道。据此可以推断，动车检查库的主跨轴线尺寸为468mX36m。横墙方向（垂直轨道方向）轴线尺寸可以根据轨道间距，轨道间的检修作业情况适当调整。

沈阳北动车存车场检修库主跨尺寸为468.5mX36m，共计4条轨道，火灾危险性为丙类。最外侧两条轨道距外墙轴线尺寸为5m，中间两条轨道间距为10m，其余轨道间距为8m。合计5+8+10+8+5＝36m。中间两条轨道间设置防火墙。主跨中每个两线（轨道）库的建筑面积约为8500m2，超出《建规》表3.3.1中丙类厂房，二级耐火极限防火分区为8000m2的规定。与给排水专业配合，给排水专业在主跨内设置水炮消防设施。根据《建规》第3.3.3条规定，当“厂房内设置自动灭火系统时，每个防火分区的最大允许建筑面积可按本规范第3.3.1条的规定增加1.0倍。”主跨分别用防火墙和边跨分割，做不同的防火分区。边跨满足8000m2防火分区要求。

图1 沈阳北动车存车场检查库及边跨 剖面图

大连动车运用所检修库主跨尺寸为468.5m×33m，4条轨道，火灾危险性为丙类。中间2条轨道间距8.5m，两侧轨道间距7m。最外侧轨道与外墙轴线尺寸为5.5m和5m。合计5.5+7+8.5+7+5=33m。长轴方向同样满足16辆动车组检修作业。这个库与沈阳北动车存车场检查库主跨的设置不一样。4条轨道间中间两道没有设置防火墙分隔。按照一个防火分区设置。建筑面积约为15812m2。同样按照《建规》第3.3.3条规定，小于8000X2=16000m2。主跨和边跨间用防火墙分分割，做不同的防火分区。

图2 大连动车运用所检修库及边跨 剖面图

沈阳客车整备所整备库是普通列车的整备、修理作业场所，火灾危险性为丙类。他的单节车辆长度比动车组略长。库的纵轴方向为523.2m，横轴方向仍然是4条轨道，尺寸为30.3m。4条轨道间距分别为6m，9.3m，6m，最外侧轨道和外墙轴线间距为4.5m。建筑面积约为15837m2。应建设单位要求，4条轨道中间2条轨道间不能设有防火墙，必须满足日后使用时，轨道之间的作业联系方便。给排水专业根据普通铁路客车的检修要求，并未设置自动灭火装置。所以根据使用要求，需达到4条轨道，16节车辆编组的防火分区面积要求。根据《建规》表3.3.1要求，耐火等级必须选择一级，才能满足面积要求。轨道间不设置任何防火隔断。

图3 沈阳客车整备所整备库 剖面图

沈阳机务段小辅修库是满足机车维修作业用的。按照《铁规》，附录A中，表A.0.1划分为丁类。小辅修库的主跨轴线尺寸为126.1X24m，主跨共跨3条轨道。轨道间距分别为7m，7m。最外侧轨道和外墙轴线尺寸为5m。总计：5+7+5+7=24m。建筑面积约为3118m2。边跨尺寸为12m。如不设防火墙，仍能满足《建规》表3.3.1中，丁类房屋，二级耐火极限的要求。但根据边跨房屋的使用性质，局部房屋使用防火墙和防火门（窗）与主跨分割。

这四类厂房在主跨侧均有边跨临建，用防火墙分隔，分成不同的防火分区。在防火墙上设有防火门或防火窗。边跨一般为办公、设备房间，按照民用建筑防火规范的相关章节执行。

主跨作为一个独立的防火分区，按照厂房相关章节执行。主跨根据《建规》第3.7.1条，第3.7.4条规定，每个防火分区均应设置2个安全出口，且间距不应小于5m，不应大于表3.7.4规定。沈阳北动车存车场检查库及边跨、大连动车运用所检修库及边跨、沈阳客车整备所整备库按照丙类，一、二级耐火等级设置，80m为厂房内任一点到最近安全出口的距离。沈阳机务段小辅修库为丁类，疏散间距不限。但如果按照这个间距设置安全出口，实际疏散是有困难的。厂房内横向有轨道穿过。轨道上方一般停有火车，下方有检查坑。人员疏散时，存在跨越轨道或绕行厂房端部疏散两种方式。跨越轨道时，可以通过检查坑的台阶跨越，但疏散效果、速度、距离均有一定折减。在跨越检查坑时，头顶上方净高不满足人体正常通过高度（此高度参照防火门高度）。如果绕行厂房端部疏散，安全疏散出口间距必须按照疏散折线距离计算，折线距离应满足《建规》表3.7.4规定。两种路径的疏散均有其合理成分，应该通过消防性能化实验及模拟来说明检修作业时，最不利环境下的人员疏散情况，合理布置安全出口数量和位置。

防火分区是在火灾危险性和耐火等级确定后划分的。但根据《建规》第3.3.3条规定，当厂房内设置自动灭火系统时，防火分区的最大允许建筑面积可增加1.0倍。而根据第3.2.4条第1款规定，“设置自动灭火系统的单层丙类厂房”二级耐火等级建筑的梁、柱可采用无防火保护的金属结构。第3.2.8条规定“二级耐火等级厂房的屋顶承重构件可采用无保护层的金属构件……”。这些条文表明，二级建筑的金属构件的实际耐火极限时间小于表3.2.1规定。严格意见来说不是真正的二级耐火极限。所以，在厂房防火分区，结构构件防火保护措施，构件耐火极限时间三项同时执行表3.3.1、条文第3.3.3条、条文第3.2.4条、表3.2.1时，之间存在逻辑关系的矛盾。防火分区依据依据表3.3.1和条文第3.3.3条（火灾危险性、耐火等级）确定。而条文第3.2.4条又降低的结构构件的耐火极限时间，使得建筑不是真正意义上的二级建筑。将表3.3.1划分防火分区面积的基础（耐火等级）颠覆。两者之间存在嵌套和死循环的逻辑关系。

4 工程案例简介－防火构造、其他

沈阳北动车存车场检查库及边跨内外墙正负零以下采用M7.5水泥砂浆砌MU10普通烧结砖，正负零以上采用M5.0混合砂浆砌KP1粘土承重多孔砖，墙厚240mm。KP1粘土承重多孔砖240mm的耐火极限为5.5小时，满足耐火等级为二级建筑的防火墙3h时间要求。二层房屋外墙采用M5.0混合砂浆砌陶粒混凝土空心砌块（框架结构体系），200mm厚，耐火极限时间为8h。所有外墙保温材料均采用100mm厚聚苯乙烯泡沫板。依据《建规》第3.2.5条，第1款确定。而“关于印发《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》的通知（公通字[2009]46号）”中，并未提及工业建筑的外墙保温材料，只是规定了民用建筑外保温系统和外墙装饰的防火要求。大连动车运用所检修库及边跨内墙正负零以下采用M10水泥砂浆砌页岩实心砖，正负零以上采用M7.5混合砂浆砌页岩实心砖，墙厚200mm；二层房屋内墙：采用M5.0混合砂浆砌陶粒混凝土空心砌块，墙厚200mm。均满足耐火极限要求。沈阳客车整备所整备库、沈阳机务段小辅修库的墙体同样能满足耐火极限要求。大连动车运用所检修库、沈阳客车整备所整备库、沈阳机务段小辅修库这三个厂房，都采用了钢结构。钢结构用防火涂料来达到耐火极限时间要求。耐火等级为一级沈阳客车整备所整备库柱需达到3h以上，梁2h以上。大连动车运用所检修库及边跨为二级耐火等级，柱为2.5h以上，梁为1.5h以上。沈阳机务段小辅修库火灾危险性为丁类，钢柱和钢梁可不涂防火涂料。在选择防火涂料的两个厂房中，都标明了采用薄型防火涂料，达到相应的耐火等级建筑要求的耐火极限时间。但根据《建规》续表8，第154页，薄型防火涂料只能达到7mm，1.5小时。在《全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）――建筑产品选用技术（建筑·装修）》中，第180页，分别列举了超薄型、薄型、厚型三种防火涂料类型的适用厚度。其中薄型厚度大于3mm，小于7mm，按照《建规》的规定，耐火极限只能是1.5小时以下。所以，根据二级耐火建筑的要求，钢柱应该选择厚型防火涂料，并应选择室内型。二级耐火等级的建筑钢梁可以选择薄型、厚型的任一种，一级耐火等级的建筑钢梁应选择厚型防火涂料。

在防火门、窗的选择上，主要依据其所在的具体位置和所维护房间的内容来确定等级。铁路厂房中，建筑通常是综合楼，里面囊括了众多专业的用房。防火墙上的门、窗，均应选择甲级。而在其中的设备房间里，通常是有气体消防设施的。气体消防，对房间的四周有耐压及耐火极限要求。在《气体灭火系统设计规范》（GB50370－2005）第3.2.5条中规定，“防护区围护结构及门窗的耐火极限不宜低于0.5h；吊顶的耐火极限不宜低于0.25h。”，这些耐火极限要求，选择丙级防火门、窗就可以满足要求。其他位置的隔墙，有耐火极限时间要求，在1.5h以上的，不是防火墙的，一般采用乙级防火门；和疏散有关的门，也一般采用乙级防火门。

在哈大客专这几个厂房中，排烟方式均采用可开启外窗的自然排烟方式。自然排烟利用建筑内气体遇热流动的特点，可靠性高、投资少、管理维护简便的优点。依据《建规》第9.1.3条、第9.2.1条设置。主跨在外墙处布置可开启外窗。高窗采用手动开窗器。

根据第9.2.4条规定，“……自然排烟口距该防烟分区最远点的水平距离不应超过30m”。在大连动车运用所检修库的主跨中，就是在B轴外墙未设置可开启外窗，（见图4、大连动车运用所检修库及边跨、剖面图）使得排烟口至防烟分区最远点超过30m，主跨跨度为33m。在B轴墙体处增加机械排烟装置，在30m处，屋面梁下方500高的位置焊接挡烟垂壁。在B轴外墙增设开启扇，加开窗器。于39轴至54轴设置机械排烟装置（详见图4-5）。

图4 大连动车运用所检修库及边跨 局部立面图

图5 大连动车运用所检修库及边跨 结构局部图

而沈阳北动车存车场检查库及边跨是主跨两侧均设置可开启外窗，主跨跨度为36m，（见图1 沈阳北动车存车场检查库及边跨 剖面图）满足防火规范要求。沈阳机务段小辅修库主跨为24m，虽然只单侧外墙设置了可开启外窗，但仍然满足排烟口间距的设置要求。

5 结语

厂房做为哈大客专的代表性建筑类型之一，建筑造型，建筑创意并不能突出铁路行业本身的特点。但对于防火规范的遵守与使用，有着自身行业特点。建筑体量巨大，火车车辆的进入，使建筑本身成为一个容纳机器和人的场所。人的疏散及消防需兼顾火车车辆、铁路轨道的影响。建筑火灾危险性及耐火等级的定位，又必须考虑其容纳的火车车辆的特征，尤其是近年来高速铁路的发展，使得高速列车动车组检修、维护工作加大。车辆本身价格昂贵。建筑提高等级所耗费的资金远远小于车辆本身。所以，再进一步研究、修订防火规范时，需量化火车车辆对人、建筑的影响，适量提高相应的等级要求。

[1]《建筑设计防火规范》，北京：中国人民共和国建设部，中国人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB 50016-2006

[2]《高层民用建筑设计防火规范》，北京：国家技术监督局，中华人民共和国建设部，GB 50045－95

[3]《民用建筑设计通则》，北京：中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB 50352-2005

[4]《气体灭火系统设计规范》，北京：中华人民共和国建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，GB50370-2005

[5]《铁路工程设计防火规范》，中华人民共和国铁道部，TB 10063-2007，J774-2008

[6]《全国民用建筑工程设计技术措施（2009版）―建筑产品选用技术（建筑·装修）》，住房和城乡建设部工程质量安全监管司、中国建筑标准设计研究院，ISBN 978-7-80242-457－9