陈 珊 许 睿 王健琪 马晓慧

(北京特种工程设计研究院，北京 100028)

1 高温高超声速风洞厂房概述

高温高超声速风洞厂房(以下称超大风洞厂房)位于四川省绵阳市，在某部新区南端一处山坳里(见图1)，三面山体环绕。厂房主体为2层，局部储罐间6层(见图2)。

该建筑占地建筑面积约7 600 m2，1层主要为管道层、附属用房及设备基础，大部分为半室外空间，局部为室内空间，安排有各类库房、高低压配电室及现场试验室等(见图3)。2层为三个联通的试验大厅，从北至南依次放置φ2 m,φ3 m,φ1 m三台风洞洞体、测试设备、相关管道等(见图4)。3层主要为高压异丁烷储罐间及高压液氧储罐间，4层～6层为储罐间的检修平台，顶部有连廊相通。

超大风洞厂房在试验前2 h加注异丁烷及液氧，试验期间工作人员全部撤离厂房，指控人员在距离厂房不远处的测控楼里操控。

2 主要存在的消防问题

2.1 项目的定性

我国现行的《建筑设计防火规范》只对厂房、仓库和民用建筑的防火设计提出了要求，由于科研试验类建筑既不同于生产厂房、仓库，也不同于一般的民用建筑，因此无法完全依据《建筑设计防火规范》对其建筑性质进行定性及设计。

目前由中科院建筑设计研究院有限公司等8家单位参编的《科研建筑设计规范》征求意见稿中，第5.2.10条条文说明中提到：“科研试验建筑虽不同于一般工业厂房，但在材料与构造的耐火性能以及火灾的火势形成、发展与扩散等基本特性方面，两者基本一致。所以《建筑设计防火规范》中部分条文同样适用于科研试验建筑”。参考上述条款，将本项目定性为科研试验室，在进行设计时主要参照《建筑设计防火规范》中厂房的相关要求进行防火设计，个别无法参考的问题则另外分析解决。

超大风洞试验厂房中的高压异丁烷储罐间及高压液氧储罐间是整个厂房火灾危险性较大的部分，异丁烷的闪点为-82.8 ℃，爆炸下限是1.8%，根据《建筑设计防火规范》第3.1.3条，异丁烷属于甲类1，2项物品，液氧属于乙类3项物品。那么，该建筑是否应该按照火灾危险性最大的物品——异丁烷定性为甲类厂房。

《建筑设计防火规范》第3.3.6条规定：“当厂房设置中间仓库时，必须符合如下规定：1)甲、乙类性质的中间仓库必须靠外墙布置，并且储存量不允许超过24 h的用量；2)甲、乙、丙类性质的中间仓库必须采用防火隔墙和耐火极限不低于1.50 h的楼板与其他部位分隔……”超大风洞厂房里设置的异丁烷储罐间及液氧储罐间不属于生产部分，这部分区域采用具有防火功能的防爆墙和防火楼板与其他区域进行了有效分隔，符合第3.3.6条的规定，可以依据此条款将其定义为厂房的中间仓库。

接下来分析风洞主厂房：风洞主厂房进行试验时，异丁烷和液氧通过输送管道与风洞试验炉相连，进行燃烧试验测试，属于“利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产”，按照《建筑设计防火规范》第3.3.1条规定，其火灾危险性分类应为丁类。

那么，超大风洞厂房的火灾危险性类别到底是按照主厂房定义为丁类，还是按照高压异丁烷储罐间的危险类别定义为甲类。

《建筑设计防火规范》第3.1.2条规定：“同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时，火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区建筑面积的比例小于5%，可按火灾危险性较小的部分确定其火灾危险性。”

中国建筑科学研究院防火研究所在进行火灾危险性分析计算时，将燃料输送管道的投影面积作为生产部分计算面积，管道部分所占面积不大于该层面积的5%，且设置在封闭的燃烧炉内，符合规范第3.1.2条中“采取了有效的防火措施”的要求。因此，该项目可按火灾危险性较小的部分确定其火灾危险性，即超大风洞厂房的火灾危险性为丁类。

2.2 建筑高度的确定

根据甲方所提的工艺需求，风洞厂房屋面面层约27 m，储罐间屋面高度大于29 m。建筑高度超过24 m的厂房，根据《建筑设计防火规范》第2.1.1条，应为高层厂房。根据规范第3.3.1条，丁类高层厂房最大防火分区面积为4 000 m2。这个超大风洞厂房面积为6 000 m2，必须分为两个防火分区，就是说大厅里必须设一道防火墙将三个大厅分隔开来。这样一来，根本无法满足业主提出的“要做一个超大的、空间连通的试验大厅”的要求。为了解决问题，甲方请来中国建筑科学研究院建筑防火研究所，专门为此项目做防火性能化设计，以期找到解决方案和对策。

防火所的参与与合作，使得我们之前多次给甲方提的“降低吊钩高度”的建议在此时变为可行，吊钩高度在中国建筑科学研究院防火研究所与甲方协商后由18 m改为15.5 m。

降低高度后的风洞厂房于是变为主体建筑高度不大于24 m的厂房。但试验楼西侧的储罐间及检修平台，高度大于29 m，其建筑高度可否按主体实验楼进行设计需另行分析。

《建筑设计防火规范》第A.0.1.5条规定：“局部突出屋顶的瞭望塔、冷却塔、水箱间、微波天线间或设施、电梯机房、排风和排烟机房以及楼梯出口小间等辅助用房占屋面面积不大于1/4者，可不计入建筑高度”。中国建筑科学研究院防火研究所提交的《某风洞试验室消防设计安全评估报告》认为，高压异丁烷储罐间、高压液氧储罐间用以储存可燃高压液体燃料，危险性较大，但这些辅助用房平时不存在可燃物品，在试验时也处于无人状态。只在实验前期准备的两个小时和进行实验的十几分钟内会存放燃料，“虽然与一般建筑内的冷却塔、电梯机房不同，但同样属于主体建筑的配套辅助用房，可参考上述条文进行高度计算，在满足辅助用房占屋面面积不大于1/4的条件下，按主体试验楼的高度作为建筑高度，因此本项目可按多层进行设计。”

据此，所有难题《某风洞试验室消防设计安全评估报告》将本建筑定性为丁类多层科研试验建筑，耐火等级为一级。

3 防火分区、安全疏散

3.1 防火分区

根据《建筑设计防火规范》第3.3.1条的要求，厂房耐火等级为一级的丁类多层厂房的防火分区最大允许建筑面积不限。因此，本建筑除了异丁烷储罐间和液氧储罐间外，其余1层、2层为一个防火分区，防火分区面积为13 845 m2。高压异丁烷储罐间、高压液氧储罐间因为储存有甲、乙类危险物质，分别划分为独立的第二、第三防火分区，每个防火分区的建筑面积为239 m2，采用耐火极限不低于4 h的防火隔墙和1.5 h的楼板与主厂房进行了分隔，满足了规范的要求。

3.2 人员安全疏散

根据《建筑设计防火规范》第3.7.4条的要求，丁类多层厂房内任一点至最近安全出口的直线距离不限。厂房1层附属用房每间均设有直通室外的出口，2层厂房设有5处直通室外的疏散出口，对应4部室外疏散楼梯，疏散总宽度为6 m。厂房最大同时工作人数为30人，疏散口数量及疏散宽度均满足规范的要求。

4 结语

在超大风洞项目中，通过与中国建筑科学研究院建筑防火研究所协同工作，学习了他们分析具体项目的经验和方法：遇到棘手的防火问题，从梳理规范入手，深入研究对应的条文及说明，从中找到突破口，在科学的前提下，尽量降低建筑物的火灾危险性类别。作为建筑师，绝不能照抄照搬。我们需谨记的是，规范是最低设计标准，出于对国家和人民生命财产安全的考虑，不能逾越防火规范这道红线。