摘要：隨著物流行業的高速發展，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貨架。然而，其消防設計長期缺乏針對性的規範及指導。本文系統分析了閣樓貨架在疏散、排煙、滅火系統及報警系統有效性等方面存在的火災風險，並提出相應的應對措施。透過參考國內規範及FM等國際標準，本文對閣樓貨架工藝與佈置進行了最佳化探討，以期為提升閣樓貨架的消防安全性提供參考。
關鍵詞：閣樓貨架貨架；消防設計；火災風險；孔隙率；排煙；自動噴水滅火系統
一、引言
根據相關統計，倉儲物流行業規模在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儲存效率也提出了更高要求，貨架形式也從傳統的隔板貨架、橫樑式高位貨架逐步擴充套件至到閣樓貨架貨架。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、並配套護欄、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，從而實現倉庫空間集約化、以及作業效率提升的一種貨架。根據結構形式，閣樓貨架通常分為兩類：一類是通廊閣樓式貨架，即在貨架巷道內設定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。物流行業標準WB/T 1116-2021《閣樓式貨架》對以上兩種常見型別作出了明確規定，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
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閣樓貨架通常設定在高標準倉庫內，一般用於儲存丙2類等物品，其規模可覆蓋整個防火分割槽，甚至整個樓層，然而，由於此類貨架常在倉庫建成後根據租戶需求進行加裝或改造，原高標倉內的消防疏散、滅火系統，以及排煙與火災報警系統等往往難以適應其佈局變化，因而存在顯著的火災風險，目前，行業內並無針對性的消防設計規範可以遵循和借鑑，導致高標倉中設定了閣樓貨架後，整體消防合規性面臨挑戰貨架。
為此，本研究旨在系統分析高標倉內閣樓式貨架的火災風險特性，探討現有消防系統與閣樓式貨架的匹配性問題，並提出針對性的消防設計最佳化策略與合規解決方案，以期為行業提供理論依據和實踐指導貨架。
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
物流行業主要設定閣樓貨架的庫房多為丙2類高標庫，根據《物流建築設計規範》的相關要求，當丙2類作業型物流建築層高超過6m，且設有自動噴水滅火系統時，其任一點至安全出口的最大疏散距離不應超過規定值的1.25倍貨架。同時，分揀、輸送裝置的佈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，並在原防火分割槽內設定。火災發生時，位於二層及以上平臺操作的人員需先經樓梯下至閣樓一層，再跑相對應的疏散口，實際疏散時間遠超過規範要求，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量及安全性，並從使用管理上控制閣樓貨架作業人數，同時也應儘量減少設定閣樓貨架的區域，降低因建築面積增加而對建築合規性帶來的影響貨架。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域配置必要的消防應急照明以及疏散指示系統。
2.排煙不暢風險及對策
閣樓貨架平臺一般有2～3層，由於有荷載要求採用了穿孔鋼板，當火災發生在閣樓貨架內，煙氣在層板的限制下開始聚集並擴散，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，相關專業研究人員透過FDS模擬發現，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]貨架。
國家規範《建築防煙排煙系統技術標準》GB51251-2017第4.2.2條：對於有吊頂的空間，當吊頂開孔不均勻或開孔率小於或等於25％時，吊頂內空間高度不得計入儲煙倉厚度[3]貨架。可以理解在平臺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於25%等不利因素疊加，需要考慮補充機械排煙系統設計，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，單層閣樓貨架在採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貨架。透過表1可以看出，當採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範的不低於25%要求，因此可以結合實際物流儲存情況優先考慮此策略；透過表2可以看出，當採用通廊閣樓式貨架時，儲存區不設定層板或設定格柵層板，而通道區在均採用格柵層板組合時，才可以滿足排煙規範的不低於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類倉庫均在頂部設定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，由於設定了多層層板，把丙2庫的防火分割槽垂直分成多個類似於吊頂或樓層空間貨架。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《自動噴水滅火系統設計規範》GB 50084-2017雖對閣樓貨架無相應規定，但對類似情形有一定要求。例如，第7.1.13條規定：“裝設網格、柵板類通透性吊頂的場所，當通透面積佔吊頂總面積的比例大於70％時，噴頭應設定在吊頂上方”；第7.1.10條規定：“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定擋水板”[4]。
因此，從安全形度考慮，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，併為噴頭增加集熱罩貨架。而當採用單層閣樓貨架時，如孔隙率大於70%，可認為該區域無需增加自噴噴頭，由原倉庫頂板噴頭直接保護即可。由於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部可增加消火栓系統，保護距離應結合貨架佈置與人員行走距離合理確定，且保護距離不宜小於30m，並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於30%時，煙氣無法充分到達倉庫頂部觸發吸入式空氣取樣探測器或紅外對射探測器，致使火災無法及時發現和撲救，存在火警失效風險貨架。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，保障火災被及時發現，並啟動排煙和滅火程式。
三、閣樓貨架構造消防最佳化建議
1.通廊閣樓式貨架定性及構造最佳化
通廊式閣樓貨架更類似於高位貨架與多層上人操作平臺的組合形態，當原建築屋頂僅設定早期抑制快速響應噴頭時，高位貨架部分仍然可以參考現行國家標準《自動噴水滅火系統設計規範》GB 50084-2017第5.0.7條的規定：“滅火系統的倉庫及類似場所，當採用貨架儲存時應採用鋼製貨架，並應採用通透層板，且層板中通透部分的面積不應小於層板總面積的50％”貨架。即存貨空間層板可以為格柵層板或橫樑式貨架。當採用木製貨架或採用封閉層板貨架時，其系統設定應按堆垛儲物倉庫確定其消防要求。
當貨架形式採用雙排貨架或多排貨架時，可以借鑑FM標準的相關要求，預留足夠的貨架煙道空間，以確保建築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，並保證淨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佈置，使貨物（圖中虛線部分）橫向之間擺放淨距不小於150mm或按圖4佈置，使橫向和縱向貨物（圖中虛懸部分）之間淨距均不小於75mm貨架。
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、報警系統和排煙系統綜合最優方案來確認孔隙率貨架。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，人員疏散路線優先考慮採用實心鋼板，鋼板下設定自噴和火災報警系統，疏散相關主要承載構件應考慮一定的耐火時間要求，而其餘平臺區域反而建議儘量開洞或設定鋼格柵，增大煙氣透過率，使煙氣儘快到達屋頂觸發消防報警聯動及時滅火。從排煙便利性角度考慮，閣樓貨架距離原建築防火牆的淨距，建議至少留出1m的間隙，方便煙氣從側面順暢溢位，及時被原建築排煙系統排出室外。通廊式閣樓貨架平面佈置最佳化如圖5所示。
圖5 通廊式閣樓貨架消防最佳化圖
2.平臺閣樓式貨架定性及構造最佳化
平臺式閣樓貨架因閣樓被層板完全分隔，每層貨架相當於放置在本層層板上，從消防角度可以認為是每層淨高約3m的多層鋼製構築物內放置了隔板或橫樑貨架貨架。因其上下層貨架不一定豎向對齊設定，因此建議每層儲物距離層板控制一定高度，便於設定在平臺下方的噴頭能夠覆蓋頂部貨物，此部分國內規範並無標準，考慮實際情況建議參考FMD0809《火災危險等級為1、2、3、4類及塑膠物品的倉儲》[5]相關要求，儲物頂部和頂板下噴頭濺水盤之間保持不小於0.9m的淨空，以便自噴有效發揮灑水作用。此外，平臺式閣樓貨架，同樣應採用鋼製貨架，並應採用通透層板，且層板中通透部分的面積不應小於層板總面積的50％，否則需要按堆垛去進行相關消防自噴系統的複核和設計。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，儘量考慮有利於消防滅火的角度進行使用，雖然國內對於貨架佈置及貨物儲存尚未出臺相關消防規定，但仍可以借鑑國際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，FMD0809《火災危險等級為 1、2、3、4 類及塑膠物品的倉儲》標準的以下要求：“貨架頂部不放置敞開容器，如必須設定在頂層時，每個容器底部可以設定鐵絲網護壁，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，如頂部設定了敞開不可燃容器，其下方的所有儲物均不可燃或儲存在不可燃容器內，或所有頂部敞開不可燃容器都位於倉儲貨架的底層；貨架托盤，在滿足需求下優先選擇不燃托盤，其次為木製托盤；設定工業吊扇時，選用帶停機急停配置功能的產品等等要求，均可以借鑑和應用”貨架。
四、案例分析
1.工程簡介
某倉儲物流中心位於河北省，主要服務於城市快速消費品中轉貨架。該倉儲物流中心佔地長470m、寬420m，包含八個倉儲庫區。其中1號～8號庫均為丙類2項，耐火等級為一級，建築高度23.7m，地上兩層；其中1號～6號庫區域性3層。目前在1號庫區域性設定通廊閣樓式貨架，貨架佈置如圖6、圖7所示。該閣樓式貨架採用鋼結構，每層之間採用鋼網格樓板分隔，共3層，該區域的消防設計在規範中沒有明確規定，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線的樓梯疏散距離不應大於37.5m貨架。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，樓梯採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於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.室內消火栓設計
按國內規範，分割槽設定室內消火栓系統貨架。閣樓式貨架共3層且每層均有人員活動，閣樓式貨架區每層均設定室內消火栓，並設定消防軟管卷盤。
4.自動噴水滅火設計
閣樓式貨架採用鋼結構，共3層，每層之間採用鋼網格樓板分隔貨架。閣樓貨架主疏散通道均為實心鋼層板，設定自動噴水滅火系統。選擇設計引數時，參考《自動噴水滅火系統設計規範》（GB50084-2017），並在此基礎上，參考FM標準進行加強，對於噴頭最不利點工作壓力以及噴頭開啟數量，均按照國標要求選取以滿足國內法規要求，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 閣樓式貨架自噴引數選用表
5.防排煙設計
閣樓式貨架採用鋼結構，共3層，每層之間採用鋼網格樓板分隔，網格大小為44mm×11mm貨架。根據圖紙，在走道區域具有鏤空條件，為了使鋼網格樓板不影響煙氣蔓延，整層的鏤空面積不應低於整層面積的25%，閣樓孔隙率計算可參見表4，經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
防火分割槽均採用自然排煙，劃分防煙分割槽，每個防煙分割槽面積不大於2000m2貨架。排煙窗位於屋頂頂部及側牆上。
6.火災報警系統設計
本工程採用集中報警系統，消防控制室設定在主門衛室貨架。倉庫的倉儲區域設空氣取樣早期報警探測器。並根據《火災自動報警系統設計規範》，隔板鏤空率≤30%，各層均需增設感煙探測器，當鏤空率＞30%時，各層不設定探測器。另外每一層均佈置手動火災報警按鈕。
7.消防模擬
為驗證設計有效性，委託專業消防機構進行模擬試驗貨架。首先劃分分割槽，貨源位置分別考慮在各個分割槽，火災型別為快速火，模擬火災規模為4MW，自然排煙有效及自噴有效，在1800s時段內，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
疏散模擬中貨架，人員型別按照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規範及Simulex的建議進行取值，人員按閣樓貨架區工作人數為15人，考慮1.5倍安全係數，疏散人數為
23人貨架。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。最後進行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
透過消防效能化分析，本案例在消防系統有效作用下，可及時控制初期火災，將火災損失控制在較小範圍，有效降低火災損失貨架。在消防系統有效作用下，各火災場景的危險來臨時間均大於人員所需疏散時間，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模蔓延的設計目標。
本工程在透過消防論證後順利透過審圖及驗收，為行業內閣樓貨架合規建造提供有效參考貨架。
五、結語
目前，行業廣泛應用的閣樓貨架尚有很多消防問題需要解決貨架。本文從重視消防安全形度出發，建議閣樓貨架設計和安裝時應參考國家現行消防規範相關要求，在國內尚無明確規定的閣樓貨架孔隙率控制以及儲存方式上，消防仍可以借鑑國際相關標準規範。建議閣樓貨架在設計之初就把消防要求納入考量，安裝時要和建築形式相匹配，和建築物的既有消防系統相融合，後期運營時也要針對不同的儲存物品控制擺放間距，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.基於FDS數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中國消防協會科學技術年會論文集.北京:中國消防協會,2019:173-177.
[3]GB 51251-2017,建築防煙排煙系統技術標準[S].北京:中國標準出版社,2017.
[4]GB 50084-2017自動噴水滅火系統設計規範[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類及塑膠物品的倉儲[S]. 美國FM Global公司, 2019.
