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摘要：隨著物流行業(yè)的高速發(fā)展，閣樓貨架因能有效提升空間利用率，在高標準倉庫中得到廣泛應用。然而，其消防設計長期缺乏針對性的規(guī)范及指導。本文系統(tǒng)分析了閣樓貨架在疏散、排煙、滅火系統(tǒng)及報警系統(tǒng)有效性等方面存在的火災風險，并提出相應的應對措施。通過參考國內(nèi)規(guī)范及FM等國際標準，本文對閣樓貨架工藝與布置進行了優(yōu)化探討，以期為提升閣樓貨架的消防安全性提供參考。

關鍵詞：閣樓貨架；消防設計；火災風險；孔隙率；排煙；自動噴水滅火系統(tǒng)

作者：郭大升

北京京東東鴻管理咨詢有限公司

一

引言

根據(jù)相關統(tǒng)計，倉儲物流行業(yè)規(guī)模在2025年預計會突破3.5億元，隨著物流運輸效率越來越高，對高標準倉庫的貨架存儲效率也提出了更高要求，貨架形式也從傳統(tǒng)的隔板貨架、橫梁式高位貨架逐步擴展至到閣樓貨架。閣樓貨架是以貨架為支撐結構，在一定的高度（約3m左右）鋪設通道樓板、并配套護欄、人行樓梯、貨梯、升降平臺等設施，形成兩層或者多層儲貨單元，從而實現(xiàn)倉庫空間集約化、以及作業(yè)效率提升的一種貨架。根據(jù)結構形式，閣樓貨架通常分為兩類：一類是通廊閣樓式貨架，即在貨架巷道內(nèi)設置一層或多層樓面層及附屬結構。另一類是平臺閣樓式貨架，即以貨架主體或單支柱支撐起一層或多層樓面平臺結構的貨架。物流行業(yè)標準WB/T 1116-2021《閣樓式貨架》對以上兩種常見類型作出了明確規(guī)定，其典型結構如圖1、圖2所示[1]。

圖1 通廊閣樓式貨架

圖2 平臺閣樓式貨架

閣樓貨架通常設置在高標準倉庫內(nèi)，一般用于存儲丙2類等物品，其規(guī)?？筛采w整個防火分區(qū)，甚至整個樓層，然而，由于此類貨架常在倉庫建成后根據(jù)租戶需求進行加裝或改造，原高標倉內(nèi)的消防疏散、滅火系統(tǒng)，以及排煙與火災報警系統(tǒng)等往往難以適應其布局變化，因而存在顯著的火災風險，目前，行業(yè)內(nèi)并無針對性的消防設計規(guī)范可以遵循和借鑒，導致高標倉中設置了閣樓貨架后，整體消防合規(guī)性面臨挑戰(zhàn)。

為此，本研究旨在系統(tǒng)分析高標倉內(nèi)閣樓式貨架的火災風險特性，探討現(xiàn)有消防系統(tǒng)與閣樓式貨架的匹配性問題，并提出針對性的消防設計優(yōu)化策略與合規(guī)解決方案，以期為行業(yè)提供理論依據(jù)和實踐指導。

二

閣樓貨架倉儲消防風險及對策

1.人員疏散困難風險及對策

物流行業(yè)主要設置閣樓貨架的庫房多為丙2類高標庫，根據(jù)《物流建筑設計規(guī)范》的相關要求，當丙2類作業(yè)型物流建筑層高超過6m，且設有自動噴水滅火系統(tǒng)時，其任一點至安全出口的最大疏散距離不應超過規(guī)定值的1.25倍。同時，分揀、輸送設備的布置應滿足人員疏散通行要求。目前閣樓貨架往往設計二層以上結構，并在原防火分區(qū)內(nèi)設置?；馂陌l(fā)生時，位于二層及以上平臺操作的人員需先經(jīng)樓梯下至閣樓一層，再跑相對應的疏散口，實際疏散時間遠超過規(guī)范要求，難以及時疏散到室外，存在明顯安全隱患。

因此，建設閣樓貨架時，需要考慮疏散樓梯的數(shù)量及安全性，并從使用管理上控制閣樓貨架作業(yè)人數(shù)，同時也應盡量減少設置閣樓貨架的區(qū)域，降低因建筑面積增加而對建筑合規(guī)性帶來的影響。此外，需要針對閣樓貨架的實際使用情況，在層板需要上人操作的區(qū)域配置必要的消防應急照明以及疏散指示系統(tǒng)。

2.排煙不暢風險及對策

閣樓貨架平臺一般有2～3層，由于有荷載要求采用了穿孔鋼板，當火災發(fā)生在閣樓貨架內(nèi)，煙氣在層板的限制下開始聚集并擴散，層板對火災時的最小保證清晰高度存在一定影響，設計最小清晰高度的作用是為了保證室內(nèi)人員安全疏散和方便消防人員的撲救而提出的最低要求，相關專業(yè)研究人員通過FDS模擬發(fā)現(xiàn)，閣樓貨架層板鏤空率5％情況下，煙氣蔓延呈下寬上窄的正三角形向上擴散，對比50％情況下，煙氣蔓延基本呈倒三角擴散,鏤空樓板對煙氣蔓延過程存在較大的影響[2]。

國家規(guī)范《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》GB51251-2017第4.2.2條：對于有吊頂?shù)目臻g，當?shù)蹴旈_孔不均勻或開孔率小于或等于25％時，吊頂內(nèi)空間高度不得計入儲煙倉厚度[3]?？梢岳斫庠谄脚_或吊頂類場所當層板孔隙率達到25%以上時，可以基本認為煙氣基本不受影響，因此，建議閣樓貨架平臺的綜合孔隙率控制在25%以上，或結合平臺側面輔助排煙，如閣樓面積較大且孔隙率低于25%等不利因素疊加，需要考慮補充機械排煙系統(tǒng)設計，以保障安全。

表1 平臺閣樓式貨架不同樓板選用的綜合孔隙率測算對比

結合實際情況，單層閣樓貨架在采用不同的貨架形式及樓板時，其綜合孔隙率也不同，參見表1、表2。通過表1可以看出，當采用平臺閣樓式貨架時，在樓板標高的貨架平面上不安裝層板，可以額外增加40%孔隙率面積，使綜合孔隙率遠遠滿足排煙規(guī)范的不低于25%要求，因此可以結合實際物流存儲情況優(yōu)先考慮此策略；通過表2可以看出，當采用通廊閣樓式貨架時，存儲區(qū)不設置層板或設置格柵層板，而通道區(qū)在均采用格柵層板組合時，才可以滿足排煙規(guī)范的不低于25%要求。

表2 通廊閣樓式貨架不同樓板選用的綜合孔隙率測算對比

3.噴淋動作受限風險及對策

丙2類倉庫均在頂部設置了早期抑制快速響應噴頭來保護高位貨架，當增加閣樓貨架時，由于設置了多層層板，把丙2庫的防火分區(qū)垂直分成多個類似于吊頂或樓層空間。層板的存在嚴重限制了頂部早期抑制快速響應噴頭噴水的效果，導致其無法對吊頂或樓層空間實施有效的滅火，國家標準《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50084-2017雖對閣樓貨架無相應規(guī)定，但對類似情形有一定要求。例如，第7.1.13條規(guī)定：“裝設網(wǎng)格、柵板類通透性吊頂?shù)膱鏊?，當通透面積占吊頂總面積的比例大于70％時，噴頭應設置在吊頂上方”；第7.1.10條規(guī)定：“增設的灑水噴頭上方有孔洞、縫隙時，可在灑水噴頭的上方設置擋水板”[4]。

因此，從安全角度考慮，當閣樓貨架為多層時，應在每層層板下方增加自動噴水滅火系統(tǒng)，并為噴頭增加集熱罩。而當采用單層閣樓貨架時，如孔隙率大于70%，可認為該區(qū)域無需增加自噴噴頭，由原倉庫頂板噴頭直接保護即可。由于閣樓貨架有揀貨需求，會有人進行工作和停留，因此在各層閣樓貨架內(nèi)部可增加消火栓系統(tǒng)，保護距離應結合貨架布置與人員行走距離合理確定，且保護距離不宜小于30m，并建議配置滅火器及時滅火。

4.火警失效風險及對策

當單層或多層閣樓貨架層板小于30%時，煙氣無法充分到達倉庫頂部觸發(fā)吸入式空氣采樣探測器或紅外對射探測器，致使火災無法及時發(fā)現(xiàn)和撲救，存在火警失效風險。因此，需要在層板間增加火災探測器，另外也需要在每層疏散主通道額外增加火災報警按鈕及聲光報警器，保障火災被及時發(fā)現(xiàn)，并啟動排煙和滅火程序。

三

閣樓貨架構造消防優(yōu)化建議

1.通廊閣樓式貨架定性及構造優(yōu)化

通廊式閣樓貨架更類似于高位貨架與多層上人操作平臺的組合形態(tài)，當原建筑屋頂僅設置早期抑制快速響應噴頭時，高位貨架部分仍然可以參考現(xiàn)行國家標準《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》GB 50084-2017第5.0.7條的規(guī)定：“滅火系統(tǒng)的倉庫及類似場所，當采用貨架儲存時應采用鋼制貨架，并應采用通透層板，且層板中通透部分的面積不應小于層板總面積的50％”。即存貨空間層板可以為格柵層板或橫梁式貨架。當采用木制貨架或采用封閉層板貨架時，其系統(tǒng)設置應按堆垛儲物倉庫確定其消防要求。

當貨架形式采用雙排貨架或多排貨架時，可以借鑒FM標準的相關要求，預留足夠的貨架煙道空間，以確保建筑物頂部早期抑制快速響應噴頭及時有效受熱動作，因此，雙排貨架背對背的最小間距及貨物間距建議按以下要求設計，并保證凈距空隙可以從底部直接貫通到貨架頂部，形成一個完成的豎向煙道空間，可按圖3布置，使貨物（圖中虛線部分）橫向之間擺放凈距不小于150mm或按圖4布置，使橫向和縱向貨物（圖中虛懸部分）之間凈距均不小于75mm。

圖3 考慮煙道空間的雙排貨架儲物排布示意一

圖4 考慮煙道空間的雙排貨架儲物排布示意二

通廊式貨架的多層上人操作平臺部分需要考慮結合自噴、報警系統(tǒng)和排煙系統(tǒng)綜合最優(yōu)方案來確認孔隙率。閣樓貨架常見多為兩層以上結構，孔隙率在垂直方向疊加，可能下層的火災更易穿透平臺，會影響上層平臺的人員正常疏散，因此，人員疏散路線優(yōu)先考慮采用實心鋼板，鋼板下設置自噴和火災報警系統(tǒng)，疏散相關主要承載構件應考慮一定的耐火時間要求，而其余平臺區(qū)域反而建議盡量開洞或設置鋼格柵，增大煙氣通過率，使煙氣盡快到達屋頂觸發(fā)消防報警聯(lián)動及時滅火。從排煙便利性角度考慮，閣樓貨架距離原建筑防火墻的凈距，建議至少留出1m的間隙，方便煙氣從側面順暢溢出，及時被原建筑排煙系統(tǒng)排出室外。通廊式閣樓貨架平面布置優(yōu)化如圖5所示。

圖5 通廊式閣樓貨架消防優(yōu)化圖

2.平臺閣樓式貨架定性及構造優(yōu)化

平臺式閣樓貨架因閣樓被層板完全分隔，每層貨架相當于放置在本層層板上，從消防角度可以認為是每層凈高約3m的多層鋼制構筑物內(nèi)放置了隔板或橫梁貨架。因其上下層貨架不一定豎向?qū)R設置，因此建議每層儲物距離層板控制一定高度，便于設置在平臺下方的噴頭能夠覆蓋頂部貨物，此部分國內(nèi)規(guī)范并無標準，考慮實際情況建議參考FMD0809《火災危險等級為1、2、3、4類及塑料物品的倉儲》[5]相關要求，儲物頂部和頂板下噴頭濺水盤之間保持不小于0.9m的凈空，以便自噴有效發(fā)揮灑水作用。此外，平臺式閣樓貨架，同樣應采用鋼制貨架，并應采用通透層板，且層板中通透部分的面積不應小于層板總面積的50％，否則需要按堆垛去進行相關消防自噴系統(tǒng)的復核和設計。平臺式閣樓貨架的平臺部分要求可通廊式閣樓貨架平臺部分的要求相同。

3.閣樓式貨架運營的相關建議

閣樓貨架本身消防風險較普通的高位貨架風險性高，因此建議實際運營時，盡量考慮有利于消防滅火的角度進行使用，雖然國內(nèi)對于貨架布置及貨物存儲尚未出臺相關消防規(guī)定，但仍可以借鑒國際FM全球標準或美國標準NFPA13進行綜合應用，達到風險控制的目的，F(xiàn)MD0809《火災危險等級為 1、2、3、4 類及塑料物品的倉儲》標準的以下要求：“貨架頂部不放置敞開容器，如必須設置在頂層時，每個容器底部可以設置鐵絲網(wǎng)護壁，或均勻的大的開口，確保進入容器的水都能以相同流速流出，如頂部設置了敞開不可燃容器，其下方的所有儲物均不可燃或儲存在不可燃容器內(nèi)，或所有頂部敞開不可燃容器都位于倉儲貨架的底層；貨架托盤，在滿足需求下優(yōu)先選擇不燃托盤，其次為木制托盤；設置工業(yè)吊扇時，選用帶停機急停配置功能的產(chǎn)品等等要求，均可以借鑒和應用”。

四

案例分析

1.工程簡介

某倉儲物流中心位于河北省，主要服務于城市快速消費品中轉(zhuǎn)。該倉儲物流中心占地長470m、寬420m，包含八個倉儲庫區(qū)。其中1號～8號庫均為丙類2項，耐火等級為一級，建筑高度23.7m，地上兩層；其中1號～6號庫局部3層。目前在1號庫局部設置通廊閣樓式貨架，貨架布置如圖6、圖7所示。該閣樓式貨架采用鋼結構，每層之間采用鋼網(wǎng)格樓板分隔，共3層，該區(qū)域的消防設計在規(guī)范中沒有明確規(guī)定，因此進行特殊消防設計。

圖6 閣樓式貨架平面圖

圖7 閣樓式貨架剖面示意

2.疏散設計

為了保證閣樓人員的安全疏散，每一層任一點至最近的上下連接的樓梯疏散距離不應大于37.5m。目前最遠的疏散距離約為26.7m。為了降低火災煙氣對樓梯上人員的影響，樓梯采用圍合結構進行圍合，在樓梯入口處，圍合結構距地面的高度不大于2.3m。該閣樓式貨架疏散樓梯及疏散路線示意如圖8所示。

圖8 閣樓式貨架疏散樓梯及疏散路線示意圖

3.室內(nèi)消火栓設計

按國內(nèi)規(guī)范，分區(qū)設置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。閣樓式貨架共3層且每層均有人員活動，閣樓式貨架區(qū)每層均設置室內(nèi)消火栓，并設置消防軟管卷盤。

4.自動噴水滅火設計

閣樓式貨架采用鋼結構，共3層，每層之間采用鋼網(wǎng)格樓板分隔。閣樓貨架主疏散通道均為實心鋼層板，設置自動噴水滅火系統(tǒng)。選擇設計參數(shù)時，參考《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50084-2017），并在此基礎上，參考FM標準進行加強，對于噴頭最不利點工作壓力以及噴頭開啟數(shù)量，均按照國標要求選取以滿足國內(nèi)法規(guī)要求，噴頭間距考慮實際屋面梁距均3m的情況，參考FM標準加強按3m間距控制，最終對比及選用情況可參見表3。

表3 閣樓式貨架自噴參數(shù)選用表

5.防排煙設計

閣樓式貨架采用鋼結構，共3層，每層之間采用鋼網(wǎng)格樓板分隔，網(wǎng)格大小為44mm×11mm。根據(jù)圖紙，在走道區(qū)域具有鏤空條件，為了使鋼網(wǎng)格樓板不影響煙氣蔓延，整層的鏤空面積不應低于整層面積的25%，閣樓孔隙率計算可參見表4，經(jīng)計算均滿足自然排煙25%要求。

表4 閣樓式貨架孔隙率計算表

防火分區(qū)均采用自然排煙，劃分防煙分區(qū)，每個防煙分區(qū)面積不大于2000m2。排煙窗位于屋頂頂部及側墻上。

6.火災報警系統(tǒng)設計

本工程采用集中報警系統(tǒng)，消防控制室設置在主門衛(wèi)室。倉庫的倉儲區(qū)域設空氣采樣早期報警探測器。并根據(jù)《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》，隔板鏤空率≤30%，各層均需增設感煙探測器，當鏤空率＞30%時，各層不設置探測器。另外每一層均布置手動火災報警按鈕。

7.消防模擬

為驗證設計有效性，委托專業(yè)消防機構進行模擬試驗。首先劃分分區(qū)，貨源位置分別考慮在各個分區(qū)，火災類型為快速火，模擬火災規(guī)模為4MW，自然排煙有效及自噴有效，在1800s時段內(nèi)，對首層貨架地面上方以及三層貨架平臺上方2m高度處的溫度、能見度進行了監(jiān)測和記錄，模擬結果可參見表5。

表5 閣樓式貨架煙氣模擬記錄表

疏散模擬中，人員類型按照60%成年男性、40%成年女性考慮，步行速度參考英國SFPE Handbook、美國NFPA130規(guī)范及Simulex的建議進行取值，人員按閣樓貨架區(qū)工作人數(shù)為15人，考慮1.5倍安全系數(shù)，疏散人數(shù)為

23人。模擬時對應僅封堵火源附近通道和封堵火源附近通道及樓梯兩種場景進行疏散模擬，記錄疏散行動時間。最后進行RSET（避難所需時間）和ASET（避難允許時間）判定疏散安全性，具體可參見表6。

表6 閣樓式貨架疏散模擬表

8.設計驗證結論

通過消防性能化分析，本案例在消防系統(tǒng)有效作用下，可及時控制初期火災，將火災損失控制在較小范圍，有效降低火災損失。在消防系統(tǒng)有效作用下，各火災場景的危險來臨時間均大于人員所需疏散時間，煙氣溫度及能見度可以滿足人員安全疏散可以得到的保障。綜上，本工程在消防設計方案條件下，能達到保證人員生命安全和限制火災大規(guī)模蔓延的設計目標。

本工程在通過消防論證后順利通過審圖及驗收，為行業(yè)內(nèi)閣樓貨架合規(guī)建造提供有效參考。

五

結語

目前，行業(yè)廣泛應用的閣樓貨架尚有很多消防問題需要解決。本文從重視消防安全角度出發(fā)，建議閣樓貨架設計和安裝時應參考國家現(xiàn)行消防規(guī)范相關要求，在國內(nèi)尚無明確規(guī)定的閣樓貨架孔隙率控制以及存儲方式上，消防仍可以借鑒國際相關標準規(guī)范。建議閣樓貨架在設計之初就把消防要求納入考量，安裝時要和建筑形式相匹配，和建筑物的既有消防系統(tǒng)相融合，后期運營時也要針對不同的存儲物品控制擺放間距，對特殊的物品（如開口料箱、托盤等）分類處置，在整體建設運營全流程角度控制火災風險。

參考文獻:

[1]WB/T 1116-2021 閣樓式貨架 [S].北京:中國標準出版社,2021.

[2]許磊.基于FDS數(shù)值模擬的閣樓式貨架鏤空樓面板對火災煙氣蔓延過程的影響分析[C]//2019中國消防協(xié)會科學技術年會論文集.北京:中國消防協(xié)會,2019:173-177.

[3]GB 51251-2017,建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準[S].北京:中國標準出版社,2017.

[4]GB 50084-2017自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2017.

[5]FM GLOBAL.FMD0809 火災危險等級為 1、2、3、4類及塑料物品的倉儲[S]. 美國FM Global公司, 2019.

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編輯、排版：王茜

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