化工廠房改擴建設計中常見問題與探討

王曉霞

江蘇中圣高科技產業有限公司（江蘇南京 210009）

隨著業務的不斷發展和規模的不斷擴大，很多化工企業開始對原有廠房進行改擴建，以更新生產裝置，提升產品附加值和經濟效益。化工廠房在生產期間會涉及多種化學材料，這些材料具有易燃易爆的特點，一旦發生火災，甚至會產生毒氣，嚴重危及人員生命及財產安全。另外，在化工廠房設計及建設中，若生產設備擋住安全通道，一旦發生火災，將難以控制過火面積，嚴重影響滅火救援工作。因此，在化工廠房改擴建設計中要高度重視消防安全問題，合理優化消防設計方案，并做好消防安全審核及驗收工作。

1 項目概述

某化工廠房原建筑面積為3 621 m2，共2 層（局部為5 層），高度是46.5 m，鋼筋混凝土框架結構，火災危險性為乙類，建筑物的抗震設防烈度為7 度，0.15 g，耐火等級為一級，占地48 m×40 m。因擴大產品規模，在原有生產線的基礎上增加6 條生產線，需要擴大廠房面積。原廠房建筑面積、防火分區、安全疏散不能滿足GB 50016—2014（2018年版）《建筑設計防火規范》及GB 55037—2022《建筑防火通用規范》的要求，所以進行改擴建設計。相比于其他行業，化工廠房改擴建項目建設面臨更多、更突出的不安全因素及事故隱患，設計中會遇到更多復雜問題，必須在設計環節就全面考慮并進行有效處理，優化消防設計，有效防控消防安全問題，做好消防安全設計及驗收等工作，在最大程度上避免發生安全生產事故。

2 常見設計問題與解決對策

2.1 廠房火災危險性類別復核

工業建筑廠房的火災危險性類別是否改變是工業建筑設計的第一要領。只有在確定火災危險性類別之后，才可以確定廠房最低耐火等級、最大防火分區面積、最遠安全逃生距離、安全出口及位置等一系列防火設計要素[1]。本項目原廠房火災危險性為乙級，根據工藝條件，擴建后火災危險性仍為乙級。火災危險性的確定為下一步工作打下基礎，無論改建后廠房的火災類別是否發生變化，危險性是升高還是降低，均需要及時與業主及工藝專業溝通，并根據規范要求調整防火分區面積、安全逃生距離及安全出口等。

2.2 資料收集及現場勘察

在進入設計之前，需要業主提供建筑物現狀完整版圖紙，作為改擴建的設計依據。

改擴建施工圖資料與建筑物現狀通常存在一定差異，原因包括：企業以往自行變更、拆除后未對技術資料進行及時存檔及留底；施工時未對變更材料或現場聯絡單進行收集和保管，且未在竣工圖中體現；受制于施工時的技術和管理水平，圖紙初始表達存在技術性問題等。這種情況不僅直接影響建筑設計工作，由于建筑圖作為其他專業輸入條件和設計依據，也間接影響其他專業后續設計工作[1]。在這種情況下，建筑師需要去現場踏勘核實，找到缺失的資料或與現場實際不一致的地方并標識出來；在沒有參考圖紙的極端情況下，通過實地測量將數據補全，再繪制CAD 圖紙。這樣不僅可以保證輸入資料的可靠性和現場一致性，更為后續工作提效打下良好的基礎。

2.3 確定平面布局方案

在房屋改擴建前期，總圖專業將對原生產設備的總體規劃圖和有關地形圖進行匯總、整理，并進行實地調研，對生產設備的布置地點、車間生產所用材料的性質和防火風險進行了解，同時在滿足規范的前提下，根據布置圖畫出工廠可擴展的范圍。原廠房為乙類廠房，根據GB 50160—2008（2018年版）《石油化工企業設計防火標準》中表4.2.12 或GB 50016—2014（2018年版）中表3.4.1 與周邊裝置的最小防火間距，繪制出可建區域。但要注意在該改擴建項目設計過程中，廠房的火災危險性是否發生變化，如果火災危險性由乙類升級為甲類，可能會導致原來滿足規范要求的防火間距現在卻不能達到設計規范要求。因此，在建筑設計過程中，總圖專業要與土建、工藝等專業的人員進行溝通，制定出一套行之有效的安全設施設計和處置措施。例如，工藝重新調整布局、降低火災危險性類別或建筑外墻設置防火墻、防火門窗等措施，以達到規范要求。

2.4 耐火等級

建筑物的火災危險性類別確定后，通常根據GB 50016—2014（2018年版）、GB 55037—2022 及改建后的建筑面積、建筑高度來確定建筑物的最低耐火等級。例如，單層的甲、乙類廠房耐火等級不低于二級，但小于300 m2的廠房耐火等級不低于三級；高層廠房和高層倉庫耐火等級不低于二級，但廠房高度大于50 m 或倉庫高度大于32 m 時，耐火等級不應低于一級。本項目原為二層乙類廠房，最低耐火極限二級即可，但擴建后建筑高度為52.7 m，最低耐火等級要求由原來的二級改為一級。

建筑物的耐火等級確定后，可參照GB 50016—2014（2018年版）中表3.2.1 找出構件對應的燃燒性能及耐火極限，根據耐火極限選用不同材質、不同厚度的構件。同時，要復核原有建筑物構件的耐火極限是否滿足擴建后的耐火等級要求。需要注意一些特殊情況，例如甲、乙類廠房和甲、乙、丙倉庫內防火墻，耐火極限不是3.0 h，而是不低于4.0 h，并且下方承重構件的耐火等級不能低于防火墻的耐火極限。

2.5 防火分區問題

當原工廠符合消防區劃規定時，由于消防風險、樓層高度和耐火等級等原因，其最大容許建筑面積將發生變化。比如，耐火等級為二級的乙類多層房，擴建后為乙類高層廠房，防火分區由原來的3 000 m2變更為1 500 m2。除了要保證擴建區域的防火分區滿足規范要求，還需要復核原有建筑分隔是否滿足該要求，如不滿足，需要采取增設防火墻、安全出口、噴淋系統等措施。

2.6 安全疏散問題

該化工廠房在改擴建設計期間還要重點考慮安全疏散問題，尤其要重視新老裝置銜接部位的安全疏散設計，優化疏散距離，疏散出口、豎向交通及疏散通道設置等。

（1）消防出口和消防標識設計

在該工廠中，逃生通道與作業、巡視的走廊是同一條，而一座規模較大的工廠中有多排設備，因此，需要一條可以直接通往密閉樓梯口或外部的逃生通道，并在安全出口位置安裝緊急照明和逃生標識。在設計疏散出口的過程中，要保證新廠房和舊廠房之間的疏散安全暢通，舊廠房的疏散出口保持暢通。本項目新老廠房相鄰層高存在錯層問題時，要在考慮層高差基礎上進行連通疏散通道的設置。如果高差不超過0.5 m，主要設置坡道連接；如果錯層高差比較大，需設計樓梯間，以分別疏散不同樓層人員。

（2）疏散樓梯及安全疏散口設計

對于火災救援通道及豎向疏散通道，主要設置樓梯間，同時，應充分考慮建筑物的層數、高度、使用性質、鄰近建筑物的樓梯間和人員出口等因素，對符合消防規定的人員進行合理設計，以便更好地實現人員的安全撤離。另外，要根據消防規定對樓梯井的形式進行適當的選取，包括室外樓梯、防煙樓梯間、封閉樓梯間等。像甲、乙類容易發生爆炸危險的廠房，進入樓梯間前要設置抗爆前室，且面積不宜小于6 m2。抗爆前室面朝爆炸危險區的墻應為抗爆墻，墻上設置的門應為抗爆門。疏散樓梯間要具有較好的自然通風或機械通風，并主要設置在防火分區或樓層兩端外墻部位，以便人員能夠雙向疏散[2]。對于階梯間的垂直狀況，要將其設置成相同的空間并確保上下貫通，在各個樓層之間防止發生錯位變化，并禁止在樓梯井內敷設甲類、乙類和丙類流體管線。對于甲、乙、丙級多層工廠和高層建筑，需要設置戶外樓梯或密閉樓梯井。若高層廠房任意層的人數在10 人以上或者高度大于32 m，需設室外疏散樓梯或防煙樓梯間；若單多層廠房屬于丁類或戊類，可將敞開樓梯視作疏散樓梯。

安全疏散口設計中，主要采取分散布局策略，根據GB 50016—2014（2018年版）表3.7.4 中的最長疏散距離，明確安全出口設置量。值得注意的是，廠房所有防火分區中，每個分區的各樓層至少設置兩個安全疏散出口，而且緊挨著的兩個安全出口所保持的最近邊緣水平間距需不小于5 m。對于面積較小的防火分區，可參考GB 55037—2022 中7.2.1，滿足要求的情況下可設一個疏散口。

2.7 結構構件的影響

改建過程中，建筑師要與結構專業保持溝通，在保證建筑方案滿足規范及工藝要求的前提下，還要保證結構的可實施性。新老結構的銜接處設縫時，需重視變形縫的設計，其寬度要與結構設置的變形縫保持一致。

2.8 構造要求

在最后繪制施工圖的過程中，還要考慮構造要求。首先是安全性構造，例如防火墻不能穿越甲、乙、丙類管線，穿越防火墻的其他管線需要設防火封堵；如果防火墻周邊的屋面或墻面的耐火極限不滿足要求，防火墻需要突出墻面或屋面一定長度。其次是功能性構造，如新老結構中設置的屋面縫和外墻縫要考慮防水保溫，對縫內保溫材料的燃燒性也有相應要求（不低于B1）。樓面縫、內墻縫主要考慮表面美觀，縫內需設置阻火帶，保溫材料視實際情況而定。樓面縫除了美觀之外，還要滿足樓面承重的需要。

3 結語

在化工廠房改擴建設計中，要始終遵循安全第一的原則，結合生產工藝特征及相關法律法規要求，進行平面布置及安全疏散等設計，全面篩查并有效處理改擴建項目面臨的消防安全問題，做好安全設計及審查驗收，以充分滿足設計規范要求，發揮改擴建項目的綜合效益。