土建设计中的防火问题分析

作者简介：

范嫒伦（1976- ），女，汉族，北京人，本科，中级工程师，研究方向：土建。

摘要：防火问题是土建设计中最关键的一环，事关员工生命与基础建筑设施安全。本文以北京某变电站建筑为例，结合土建防火设计有关要求，通过分析该变电站建筑设计中有关防火设计要求和内部消防系统具体设计形式，探讨了变电站建筑类项目中的防火要点与防火设计处理方案，并从现行最新建筑防火文件标准要求及变电站建筑防火需求实际等角度，重点探析了本项目电气设备和场地及消防通道等防火设计的特点，为我国变电站建筑中的防火问题提供有用参考。

关键词：土建设计；变电站防火设计；防火性能；防火问题

在土建工程设计过程中，防火性能一直都是建筑相关设计中需重点考虑的一个核心问题。具有较高防火能力的设计方案，既可以为我国现行的相关消防设计提供规范引导，又可以有效地防止在建筑使用操作过程中出现火灾等重大安全事故。好的土建防火设计方案既要确保建筑物间的安全距离与有关规定及标准相符合，又要保证建筑物之间具备良好的防火安全性能。因此，只有从设计的根源着手，提前关注建筑完工后可能出现的潜在火灾隐患，并在土建设计过程中，采用有效的设计方法规避火灾隐患，才能做到防患于未然，这样既能够有效保护国家资产，也能保证我国建筑安全稳定运行。

一、土建防火设计要求分析

对大部分建筑物来说，建筑设计的基本原则是要同时考虑到室内空间的合理布置，以及室外设计的层次感与艺术感，而不同的建筑物应满足的防火要求也各不相同[1]。《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014）规定，在建筑中，要对消防设备的设置、防火门的防火性、安全出口、开启方向的数量进行明确规定，以便在发生火灾时，可以迅速、高效地开展灭火工作，通常情况下，每个防火分区的安全出口数量都需要通过详细计算进行确定的，并且至少有两个。除此之外，在同一栋建筑中，不同房屋间的布局以及在不同建筑间的房屋安全疏散距离方面，都应该与相关的安全规范、消防规范相一致，以免因为房屋间距不够大，或者是没有足够的疏散距离而导致建筑的防火及消防系数下降[2]。

二、土建设计中的防火问题分析－以北京某变电建筑为例

在本次课题探讨过程中，以北京某一个35kV变电站的土建工程建设为例，对配电所大楼的建筑设计进行了分析。配电建筑结构主要为钢筋混凝土，共3层，即地上2层、地下1层，高为10米，所占面积总计1225.36平方米，建筑物级别为二级，主要由2组进线构成主变压器架构。其中主变压器的基础防火设计、防火墙的具体设计和变电站内部相关消防系统设计的具体设计要求见表1。

同时，变电站内部消防系统具体设计形式主要为：（1）变电站区的总体平面布置与建筑防火。在变电站区的防火设计中，要把握好道路的具体宽度以及转弯半径，引导和对接道路的转弯半径等各项指标都必须满足理想的消防要求，保证回车便利。对建筑区域进行详细设计时，要严格按照现行的规范和有关标准进行，将耐火水平、间距控制在标准范围内[3]。其中配电综合楼的实际建筑体积超过3500立方米，火灾危险性类别为戊类，耐火等级为二级。（2）按照建筑物的耐火等级进行划分，该建筑物的耐火等级为二级。以建筑设计消防规范、防火标准和其他有关要求为基础，在变电站内部设置室外消火栓系统；在进行内部防火设计过程中，必须与消防管网相结合进行预设。

三、变电建筑中的防火要点探析

（一）建筑的防火要点

根据变电站中各建筑物的特点，可采取不同的防火措施。首先，建筑与建筑、建筑与设备或其他设施之间必须保持一定的空间，以满足各种消防需求；若因場地条件所限，无法满足防火及消防安全要求，则必须建立防火隔离墙。其次，为了提高建筑室内的耐火能力，室内所有设备和相关部件都必须符合相应的耐火等级要求（如表2），继电器室、控制室内也都要配置具有较高等级的防火、防燃材质及其设备，墙面要使用防火板，而且这些板材的耐火性都要经过专门测试，外包板材的数量、厚度等都要根据室内本身的构造和耐火极限进行精心计算后再加以确定[4]。再次，还应按照建筑物的耐火等级来明确各种结构构件的具体耐火极限，并以此作为选择防火涂料的依据，保证涂料的黏结强度不低于0.05MPa，并在钢结构的结合部适当增加涂料的涂层厚度。最后，应合理、有效地设置人员疏散口，以便在发生火灾时，能够及时且迅速地引导人员撤离，减少人员伤亡。

（二）防火减压水箱和转输水箱的合用

北京某变电站建筑按照1MPa的静水压要求，将防火设置中的消防系统实行竖向分区，并将容积为100立方米的转输、降压合用水箱设置在中间设备层，其他设备层均设置36立方米的降压水箱。在高压灭火系统中，消防降压、转输罐能否配合使用，在业界一直有争论，本文建议采用这种配合方式，理由有以下两个方面。

1.合用水箱与GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中的有关理念相符合。《建筑设计防火规范》GB 50016—2014表示，可将消防转输水箱作为高位消防水箱；虽然其极大可能是针对临时高压串联系统来说，但其理念是相统一的。

2.将“通知”中的消防理念贯彻到实际，并分析在火灾情况下，真正起到救火作用的水是从各级降压水箱中提取的。单独设置消防转输水箱，缺陷在于转输水源时，必须经过各级分流水泵分流至灭火水槽，才能成为有效灭火用水；并用转输水箱中的每一级水泵都能对各个消防水箱高效供水，从而提高消防系统直接从地下室消防水池取水的可靠性。另外，水箱也有效提升了减压水箱的实际容积，既加强了有效灭火用水的体积，也能为各级灭火水箱有效输送水源。对比两者可见，合用水箱更加有效。

（三）电气设备的防火设计要点

在变电站的土建设计中，有大量的易燃易爆物品，给变电站带来很大的安全隐患，必须采用隔离的方法来解决。在独立的防爆空间中，许多设备都有可能发生火花，所以需要采取一些防爆措施，如插座、开关等应安装在走廊中。变电站中使用最多的设备是变压器，其防火安全设计也有着很高的要求。因为目前尚无完善的灭火装备与方案，所以需要在日常工作和生活中加以重视，将其放在重要位置，以达到合理设计的目的[5]。此外，除了要注意与其他设备之间的距离外，还应严格遵守防火围墙的设置标准，并积极采取各种预防举措。在电站内部防火设计方面，通常需要在内部设置一道特殊防火墙，其材质主要以固定及柔软的堵料、防火型隔板、形条为主，在电缆支架之间与防火墙进线端的电缆上都要涂上防火涂料；室外电缆的连接和各个电缆支路都要[6]每隔1米设置一个阻火段，每隔2米采用防火包装或防火涂料等填充防火槽。

變压器自身也有着较高防火要求，应明确其具体防火设备与消防等级。根据国家有关规定，主变压器与电站外配电室、其他生产建筑物之间的距离不能低于10米，如果主变压器起火，化学灭火器首选灭火设备，避免火势逐渐扩大。若内部发生较大火灾，则需要合理使用内部灭火器、防火墙等，能够有效防止火势蔓延。结合实践经验可以看出，变压器着火之后，处理相对较困难。为了能够将风险降到最低，需要工作人员在具体开展工作时，严格遵守建筑物间的消防安全距离，以保证设备之间、主变压器之间能够有足够的安全空间。同时，要建立足够多的防火墙体，对防火墙体的耐火性进行详细检验，并选用具有极高防火性能的材料。[7]

（四）场地及消防通道防火设计

在变电站的土建防火设计过程中，消防通道应采用便于转弯的环状车道形式，以便消防车等良好转弯通行。在具体开展消防通道的防火设计工作时，要明确合理有效的转弯半径。发生事故之后，消防车要以最快的速度到达附近，如果场地过小，可以设置尽头式回车场，占地面积不能少于15平方米。同时，变电站周边也要进行相应的绿化设计，根据实际防火标准要求，不能种植较高大的乔木，可以种植相对较低的灌木类植物。[8]

（五）无人值守土建防火设计

应根据变电站的规模配备相应的消防器材（灭火设备），主要包括：灭火棚、灭火沙池以及消防栓和灭火桶、消防灭火器、灭火铲等，并配备充足的灭火器，例如，不可装备泡沫灭火器，可装备如二氧化碳、干粉和四氯化碳等消防灭火器，并根据具体摆放标准合理摆放各种灭火器设备，使发生火灾时能够迅速取用。此外，还应安装火灾报警装置，其原理是在变电站中安装一个烟雾探测器，通过烟雾信号准确探测火情，并向相关人员发送警示信号，提醒相关人员注意对火灾进行实时预警与监控。该系统除了实现图像监控外，还具备了照明及红外线报警等多项功能。

红外线防火预警探测器主要安装在变电站周围墙壁上，当有人翻墙而入时，探测器就会发出警报声，摄像头也会自动锁定目标，并记录目标。监控中心在接收到报警信号后，可以通过话筒对进入者进行喊话、实时监控和驱赶；每个变电站都要配备一台便携式红外线探测器，它能将红外线射线照射到被测对象上，并在15米以内就能检测到被测对象的温度。该探测仪能够为巡查人员检测相关运作设施设备、引线接头的温度情况提供帮助，防止因仪器、设备和引线温度过高而烧毁设施设备，进而引起火灾发生。

结语

土建设计中，防火问题关乎国家、企业及个人的生命安全与经济利益。由此可见，土建设计中的防火问题对民众生活生产活动的重要性不言而喻，尤其是变电站的土建防火设计，其防火问题和安全性已成为当前社会关注的主要对象之一。因此，在进行设计时，土建设计人员要充分明确建筑的防火要点及电气设备的有关防火设计要点，并针对场地及消防道、无人值守的变电站，详细进行土建防火设计，合理解决防火性、消防性和安全性等问题，确保有效推进土建、基础防火设施设备等建设，保障人身、财产安全。

参考文献

[1]杨建新，王一栋，刘东英.330 kV变电站主变继电保护系统及自动灭火系统的设计和实施[J].电网与清洁能源，2019，35（11）：1-6.

[2]陈轩，程方圆，吴波，等.耐火钢在钢结构变电站防火设计中的应用研究[J].建筑结构，2022，52（S1）：1256-1259.

[3]周芳菲，张佳庆，王晖，等.变电站水喷雾消防设计关键技术研究[J].变压器，2021，58（11）：6-9.

[4]陈炳华，刘辛裔，岳雷刚，等.基于多信息融合算法的变电站消防监测[J].自动化与仪表，2021，36（11）：57-61+83.

[5]史卓鹏，薛凯，王雪，等.变电站用泡沫混凝土防火外墙板抗弯与耐火性能研究[J].建筑科学，2021，37（09）：137-143.

[6]林武清，陈琳，刘文华，等.“华龙一号”核电厂防火设计优化经验总结[J].核科学与工程，2021，41（01）：6-9.

[7]刘毅.探究变电站土建设计中有关防火的问题[J].智能城市，2018，4（05）：74-75.

[8]池翔.探讨变电站土建设计中安全及防火问题[J].中国战略新兴产业，2017（36）：208+210.