1、工程實(shí)例基本情況
集成電路制造(北京)有限公司新建廠區(qū)位于北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)(BDA)總建筑面積34萬(wàn)m2，一期建筑面積18萬(wàn)m2，主要建成8英寸芯片廠房FAB4、12英寸芯片廠房FAB5、支持廠房FAB6C、辦公樓O/S2、動(dòng)力站CUB2等。
本項(xiàng)目設(shè)計(jì)根據(jù)集成電路發(fā)展趨勢(shì)，基本以計(jì)算機(jī)市場(chǎng)、消費(fèi)類(lèi)市場(chǎng)和通訊類(lèi)市場(chǎng)為主導(dǎo)，建設(shè)8英寸和12英寸芯片生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)芯片制造的規(guī)?；a(chǎn)。FAB4、FAB5、FAB6C號(hào)建筑是該項(xiàng)目的核心建筑，除FAB6C廠房與輔助辦公樓貼鄰建造外，各廠房在建筑結(jié)構(gòu)和消防設(shè)計(jì)上基本相同，本文以FAB6C為重點(diǎn)，介紹和分析工業(yè)項(xiàng)目中消防設(shè)計(jì)出現(xiàn)的新問(wèn)題和解決辦法，為今后類(lèi)似項(xiàng)目的建設(shè)提供一定的參考資料。
2、大空間形式
(1)建筑結(jié)構(gòu)
FAB6C廠房，結(jié)構(gòu)體系采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)，局部為鋼筋砼梁、板結(jié)構(gòu)，建筑主體共設(shè)置5個(gè)結(jié)構(gòu)層，層高為6.8m+5.6m+8.Om+5.6m+5.Om，總高度31m，建筑面積40071.11m2，丙類(lèi)生產(chǎn)，二級(jí)耐火等級(jí)。一層為輔助動(dòng)力設(shè)備及生產(chǎn)用各種氣體、液體制備用房。二層為技術(shù)下夾層，三層為生產(chǎn)層，四層為(空調(diào)機(jī)房，排氣機(jī)房)設(shè)備用房，局部五層輔助用房。其中二、三層均為潔凈間，二、三層間設(shè)置穿孔率式的“華夫板”，建筑四周均布置為通至四層風(fēng)機(jī)房的回風(fēng)井，形成上、下的回風(fēng)區(qū)。生產(chǎn)時(shí)用強(qiáng)力風(fēng)自上而下充滿(mǎn)全室，以保證生產(chǎn)廠房的潔凈、恒溫、恒濕、防靜電等生產(chǎn)要求。
(2)穿孔樓板——大空間設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
超大規(guī)模集成電路對(duì)生產(chǎn)環(huán)境要求極為嚴(yán)格，要求廠房具有潔凈、恒溫恒濕、防微振、防水、防火、防爆、防腐蝕、防靜電等功能。FAB6C根據(jù)生產(chǎn)工藝要求建設(shè)ISO5.5級(jí)（1000@0.3μm）潔凈室，采用FFU(帶超高效過(guò)濾器的送風(fēng)單元)、干冷卻盤(pán)管加集中新風(fēng)系統(tǒng)，天花板上安裝FFU，滿(mǎn)布率約為18%，新風(fēng)經(jīng)過(guò)集中處理后，送入回風(fēng)豎井，與回風(fēng)混合，經(jīng)FFU進(jìn)人生產(chǎn)區(qū)，回風(fēng)經(jīng)過(guò)架空地板、穿孔樓板至下技術(shù)層，并經(jīng)過(guò)干冷卻盤(pán)管冷卻后至側(cè)面的回風(fēng)豎井。為了實(shí)現(xiàn)高潔凈度的環(huán)境，在該項(xiàng)目中采用了穿孔樓板設(shè)計(jì)，它是一種穿孔率達(dá)25%、厚0.8m的鋼筋混凝土樓板，穿孔成圓柱狀，成矩陣分布，用于實(shí)現(xiàn)自上夾層→生產(chǎn)層→下夾層的垂直送風(fēng)。在一般的建筑設(shè)計(jì)中，樓板基本是封閉式的，并具有一定的耐火極限。而穿孔樓板是均勻穿孔，上下連通，打破了一般設(shè)計(jì)模式。
參照國(guó)內(nèi)外新建的集成電路工程，潔凈生產(chǎn)區(qū)的下技術(shù)夾層和生產(chǎn)層視為共同空間，該工程中生產(chǎn)廠房第二、三層按一個(gè)防火分區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)(單層建筑面積8816.14m2，層高5.6m+8.0m)。
3、大空間建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)危險(xiǎn)分析
(1)新型的建筑結(jié)構(gòu)突破了傳統(tǒng)的防火分區(qū)的劃分，增大了火危險(xiǎn)性。首先是平層防火分區(qū)放大，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，火災(zāi)水平方向蔓延性增大。其次是，穿孔樓板設(shè)計(jì)不同常規(guī)，生產(chǎn)層和下技術(shù)夾層形成大空間設(shè)計(jì)[V=8816.14m2X×5.6m+8.0m)=119900m3)，增大了豎向火災(zāi)蔓延的可能。(參考無(wú)塵室www.iwuchen.com)
(2)穿孔樓板設(shè)計(jì)增大了火災(zāi)探測(cè)和自動(dòng)滅火設(shè)施滅火的難度。常規(guī)情況下，火災(zāi)探測(cè)器一般是布置在頂棚，自動(dòng)噴淋下噴型噴頭布置在吊頂處，直立型、下垂型噴頭也要距頂棚有7.5—15cm的距離，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，煙氣和熱量上升迅速聚集在上部空間，感煙、感溫探測(cè)器可以及時(shí)報(bào)警(相關(guān)聯(lián)動(dòng))，自動(dòng)噴頭的熱敏感元件吸收足夠的熱量時(shí)動(dòng)作，噴頭放水聯(lián)動(dòng)消防泵啟泵。本工程中由于采用了“華夫板”設(shè)計(jì)。在二至三層樓板處開(kāi)孔率達(dá)到25%，該樓板設(shè)計(jì)對(duì)于聚煙集熱產(chǎn)生了一定的影響，降低了常規(guī)探測(cè)器和自動(dòng)噴頭的有效性。
(3)此外。在生產(chǎn)工藝中，局部使用易燃易爆氣體、液體，大量的用電設(shè)備、電力傳輸設(shè)備和電纜等電氣設(shè)施，以及公樓與廠房帖鄰建造，均提高了建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性。
4、對(duì)于大空間設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施
(1)針對(duì)工程中出現(xiàn)的特殊問(wèn)題，依據(jù)有關(guān)法律法規(guī)，召開(kāi)專(zhuān)家論證會(huì)。
對(duì)于該工程在特殊條件下出現(xiàn)的大防火分區(qū)、在空間、消防設(shè)施設(shè)計(jì)以及高層廠房與高層辦公樓貼建等特殊問(wèn)題，目前國(guó)家法律法規(guī)尚未涵蓋。為了解決這些問(wèn)題，及時(shí)滿(mǎn)足建設(shè)發(fā)展的需求，根據(jù)《建筑工程消防監(jiān)督審核管理規(guī)定》(中華人民共和國(guó)公安部第30號(hào)令)，該項(xiàng)目于2003年6月13日進(jìn)行了消防設(shè)計(jì)專(zhuān)家論證，論證會(huì)由北京會(huì)公安局消防局、北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)管理委員會(huì)組織實(shí)施，包括來(lái)自公安部消防局、中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑防火所、中國(guó)電子工程設(shè)計(jì)院、《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)范編寫(xiě)組等的知名專(zhuān)家以及建設(shè)、設(shè)計(jì)、有關(guān)主管部門(mén)人員到會(huì)，與會(huì)專(zhuān)家對(duì)該項(xiàng)目的消防設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分的論證和分析，會(huì)議通過(guò)了中芯項(xiàng)目大空間設(shè)計(jì)問(wèn)題的解決方案，并形成紀(jì)要。
(2)消防設(shè)施設(shè)計(jì)，增加安全系數(shù)。在消防設(shè)施方面，中芯環(huán)球項(xiàng)目基本采取了“全保護(hù)”的設(shè)計(jì)思路，在相關(guān)部位設(shè)置了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及防排煙系統(tǒng)等。專(zhuān)家論證會(huì)在肯定了原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出了以下的意見(jiàn)，作為特殊問(wèn)題的解決方案。
(1)在FAB廠房中全面設(shè)置快速反應(yīng)噴頭。
(2)在FAB廠房上夾層設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。
(3)在廠房中除設(shè)置常規(guī)的感煙、感溫探測(cè)器外，在各回風(fēng)口處設(shè)置空氣采樣火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。
(4)對(duì)于廠房中生產(chǎn)、輸送、儲(chǔ)存易燃易爆物品的區(qū)域做好嚴(yán)格控制，在此基礎(chǔ)上同意廠房按丙類(lèi)火火災(zāi)危險(xiǎn)性確定，同時(shí)應(yīng)做好有關(guān)防爆措施。
(5)同意大分區(qū)、大空間、高層辦公樓和高層廠房貼鄰建造。
目前，該項(xiàng)目已順利通過(guò)消防驗(yàn)收，并于2004年9月正式投入使用。
5、大空間及特殊工業(yè)項(xiàng)目消防工程技術(shù)發(fā)展的若干思考
5.1工業(yè)項(xiàng)目的不斷發(fā)展還會(huì)帶來(lái)更新型的工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)不斷引進(jìn)和發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，大規(guī)模集成電路工業(yè)就具有一定的代表性，這些項(xiàng)目呈現(xiàn)出以下的發(fā)展趨勢(shì)：
(1)規(guī)模大，常規(guī)工業(yè)項(xiàng)目由于本身生產(chǎn)工藝的局限和國(guó)家法律法規(guī)的限制，建筑規(guī)模多控制在二至三萬(wàn)平方米以下，而現(xiàn)今越來(lái)越多的出現(xiàn)了更大型工業(yè)項(xiàng)目，單棟廠房長(zhǎng)數(shù)百米、建筑規(guī)模在十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)平方米以上的情況均成為可能。
(2)單元空間大，為滿(mǎn)足工藝布置要求，確保生產(chǎn)的連續(xù)性，其一個(gè)空間的長(zhǎng)、寬、高，會(huì)遠(yuǎn)超出現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定。
(3)潔凈度高，因高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)多集中在電子、醫(yī)藥、科研領(lǐng)域，隨著生產(chǎn)工藝的需求，其防菌、防塵、防靜電的要求也有所提高，而高潔凈度工藝對(duì)建筑結(jié)構(gòu)也有著新的要求。
(4)機(jī)械化強(qiáng)，為實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)率，大量采用先進(jìn)的機(jī)械化設(shè)備，連續(xù)性強(qiáng)，工作人員相對(duì)較少。
(5)設(shè)備昂貴，設(shè)備的價(jià)值逐漸高過(guò)建筑本身。這些都給消防工作在設(shè)計(jì)思路、審核驗(yàn)收、使用管理都帶來(lái)了新課題，值得進(jìn)一步研究。
5.2不斷發(fā)展創(chuàng)新消防科學(xué)技術(shù)，提高消防設(shè)施的適用性和有效性。
現(xiàn)有自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)計(jì)都是基于一定的建筑模式和保護(hù)對(duì)象，但是一旦出現(xiàn)特殊的建筑結(jié)構(gòu)或更大、更新的保護(hù)對(duì)象時(shí)，在一定程度上就會(huì)失去適用性或降低有效性。例如在大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中，一是穿孔樓板會(huì)降低普通火災(zāi)探測(cè)器和自動(dòng)噴淋頭的有效性，因而需要采用空氣采樣報(bào)警系統(tǒng)和快速反應(yīng)噴頭等其它措施作為彌補(bǔ)；二是對(duì)于芯片生產(chǎn)線，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)及時(shí)動(dòng)作，可以有效撲滅火災(zāi)，同時(shí)還要考慮到，火災(zāi)被撲滅后，水有可能對(duì)設(shè)備進(jìn)行了進(jìn)一步破壞或污染，后者的結(jié)果可能會(huì)更為嚴(yán)重，甚至?xí)?dǎo)致停產(chǎn)停工，反而增加了損失。因此，此類(lèi)工程中自動(dòng)噴淋系統(tǒng)的設(shè)置，不具備完整的適用性。然而目前氣體滅火系統(tǒng)還不能完全勝任大面積和大型電氣設(shè)備的滅火，為了滿(mǎn)足擴(kuò)大防火分區(qū)的要求，同時(shí)還要考慮對(duì)建筑、設(shè)備和人員進(jìn)行一定程度的保護(hù)，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)就體現(xiàn)出其“不可替代”性。從各方面來(lái)看，傳統(tǒng)自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)計(jì)面臨新的挑戰(zhàn)，消防科學(xué)技術(shù)還要不斷創(chuàng)新，在新產(chǎn)品和新技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域還要進(jìn)一步加深研究，以滿(mǎn)足日益發(fā)展的建設(shè)需求。
5.3性能化設(shè)計(jì)的發(fā)展
性能化消防設(shè)計(jì)方法，最初開(kāi)始于70年代后期，在80年代中期，日本和英國(guó)將性能化消防設(shè)計(jì)方法引入到建筑防火設(shè)計(jì)過(guò)程中，90年代初期，澳大利亞和新西蘭等國(guó)家建立了自己的規(guī)范框架和設(shè)計(jì)方法。目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始在此領(lǐng)域做出嘗試，加緊完善有關(guān)機(jī)制、組織和進(jìn)行科技攻關(guān)，而且已有性能化設(shè)計(jì)在消防工作中應(yīng)用的實(shí)例，在將來(lái)，隨著越來(lái)越多的新型建筑的出現(xiàn)，在建筑消防設(shè)計(jì)中會(huì)不斷遇到這樣或那樣的新問(wèn)題，而性能化設(shè)計(jì)必將會(huì)不斷完善成熟，并被廣泛應(yīng)用于解決這些特殊問(wèn)題，成為特殊建筑項(xiàng)目消防安全設(shè)計(jì)可行性的有力科學(xué)判定依據(jù)，工業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)發(fā)展也會(huì)從中受益匪淺。
5.4保險(xiǎn)公司的介入
從國(guó)內(nèi)外工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，越來(lái)越多的保險(xiǎn)公司介入了消防安全設(shè)計(jì)及實(shí)施，以筆者親身接觸的工業(yè)項(xiàng)目實(shí)例，有星網(wǎng)(國(guó)際)工業(yè)園北京諾基亞移動(dòng)通信有限公司廠區(qū)、北京通用電氣華倫醫(yī)療設(shè)備有限公司新建廠區(qū)、日本揖斐電電子有限公司北京廠區(qū)、富士康精密組件(北京)有限公司北京手機(jī)廠等，以及本文中工程實(shí)例，在這些項(xiàng)目中，保險(xiǎn)公司起到了火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估，消防產(chǎn)品認(rèn)證，施工質(zhì)量監(jiān)督，火災(zāi)損失保險(xiǎn)賠付等作用，取得了良好的實(shí)際效果，具有一定的代表性，在今后國(guó)內(nèi)的項(xiàng)目建設(shè)中，國(guó)內(nèi)外保險(xiǎn)公司介入消防設(shè)計(jì)及實(shí)施是一種發(fā)展方向。
5.5不斷完善消防體系
一是要完善有關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，形成對(duì)新問(wèn)題的“快速應(yīng)對(duì)”機(jī)制。從目前來(lái)看，在建筑領(lǐng)域新事物、新問(wèn)題大量出現(xiàn)，而相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)規(guī)范有一定的滯后性，同樣的問(wèn)題經(jīng)常要逐一論證解決，在某種程度上浪費(fèi)了人力物力和時(shí)間，造成了不必要的損失。
因此，迫切需要建立一套有效地快速應(yīng)對(duì)機(jī)制，要求在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題并進(jìn)行歸納總結(jié)，及時(shí)修改有關(guān)法律法規(guī)，形成“建立信息庫(kù)——發(fā)現(xiàn)特殊問(wèn)題——論證+性能化設(shè)計(jì)／火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估——形成結(jié)論——錄入信息庫(kù)——總結(jié)規(guī)律和解決方法——完善修改有關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)規(guī)范條款——解決今后類(lèi)似問(wèn)題”的機(jī)制，此套機(jī)制是否有效關(guān)鍵在于信息的統(tǒng)一收集和規(guī)范條款修改周期的縮短。
二是要完善消防新技術(shù)、新方法、新模式的法律基礎(chǔ)，目前國(guó)內(nèi)對(duì)于性能化設(shè)計(jì)、火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估的應(yīng)用以及保險(xiǎn)公司的介入還缺少一定的法律支持。而這些新技術(shù)新方法新模式在將來(lái)的消防工作中將會(huì)扮演起重要的角色，只有建立健全相關(guān)法律依據(jù)，才能使它們真正付諸實(shí)施。
三是要加強(qiáng)消防領(lǐng)域的科學(xué)研究，包括建筑防火、生產(chǎn)工藝防火、自動(dòng)滅火、消防安全判定、火災(zāi)救援在內(nèi)的各項(xiàng)科研工作均要有一定的前瞻性，同時(shí)還要不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加快我國(guó)消防工作現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。
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