火災(zāi)荷載空間布局對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)展的影響

摘要：隨著倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的迅速發(fā)展，其建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所的火災(zāi)安全問題也逐漸受到更多的重視?；馂?zāi)荷載空間布局作為影響倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)展的重要因素之一，對(duì)其進(jìn)行深入研究對(duì)防治倉(cāng)儲(chǔ)物流火災(zāi)具有重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)作用。現(xiàn)著重探討火災(zāi)荷載空間布局對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)展的影響，以期為優(yōu)化倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所的防火設(shè)計(jì)、降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)提供參考。

關(guān)鍵詞：倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所；火災(zāi)荷載空間布局；火災(zāi)發(fā)展；防火設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：D631.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-1227（2024）08-0098-03

倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所作為物資存儲(chǔ)與流通的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其消防安全意義重大。近年來(lái)，此類場(chǎng)所火災(zāi)事故呈多發(fā)態(tài)勢(shì)，根據(jù)2023年1月—10月全國(guó)火災(zāi)形勢(shì)報(bào)告，全國(guó)在2023年1月—10月期間共發(fā)生廠房、倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)所火災(zāi)1.9萬(wàn)起，其中較大以上火災(zāi)9起，造成34人死亡，分別占較大以上火災(zāi)總數(shù)的15.3%和13.5%[1]。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)外研究者借助大量模擬實(shí)驗(yàn)，深度探究了火災(zāi)荷載分布規(guī)律及其對(duì)火災(zāi)蔓延的作用機(jī)制，重點(diǎn)剖析了不同類型倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所的火災(zāi)特性以及火災(zāi)荷載空間布局的優(yōu)化策略。但目前的研究仍然存在一些缺陷，例如對(duì)特定類型倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所的鉆研不夠精細(xì)，部分研究成果在實(shí)際運(yùn)用中的可操作性尚待增強(qiáng)等。而火災(zāi)荷載空間布局作為影響火災(zāi)發(fā)展的關(guān)鍵要素，其分布、密度等空間特征與火災(zāi)的發(fā)生、蔓延速度及危害程度直接相關(guān)。合理的布局能有效把控火災(zāi)發(fā)展，降低損失；反之，不合理的布局則可能引起火災(zāi)迅猛蔓延，造成更大的危害。故而，深入探究該影響，對(duì)提升倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所消防安全水平、保障人員生命和財(cái)產(chǎn)安全具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 火災(zāi)荷載空間布局概述

1.1 火災(zāi)荷載的定義與分類

在消防工程學(xué)和火災(zāi)科學(xué)領(lǐng)域，火災(zāi)荷載被精確地定義為一個(gè)特定空間內(nèi)所有可燃物質(zhì)在完全燃燒的情況下所釋放的總熱量，它是評(píng)估火災(zāi)潛在危險(xiǎn)程度和火災(zāi)規(guī)模的關(guān)鍵量化指標(biāo)，是研究火災(zāi)全面發(fā)展階段性能的基本要素[2]。其可從多角度進(jìn)行分類：

從可燃物的化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)角度出發(fā)，火災(zāi)荷載可分為：①固體火災(zāi)荷載。主要涵蓋木材、紙張、紡織品、塑料以及各類固體合成材料等。這些固體可燃物通常具有相對(duì)較高的燃燒熱值，但其燃燒過程往往較為緩慢，需要一定的時(shí)間和熱量積累才能達(dá)到充分燃燒的狀態(tài)。②液體火災(zāi)荷載。包括汽油、柴油、酒精、各種有機(jī)溶劑等具有流動(dòng)性和揮發(fā)性的液體物質(zhì)。液體可燃物的特點(diǎn)在于其容易揮發(fā)形成可燃蒸氣，一旦遇到火源，燃燒迅速且劇烈，火勢(shì)蔓延速度極快。③氣體火災(zāi)荷載。常見的有天然氣、液化石油氣、氫氣等。氣體可燃物的燃燒速度最快，且一旦點(diǎn)燃，極易引發(fā)爆炸，造成極其嚴(yán)重的破壞和危害。

從可燃物在不同場(chǎng)景中的用途和存在形式來(lái)區(qū)分，火災(zāi)荷載又可細(xì)分為：①建筑火災(zāi)荷載。涵蓋建筑物的結(jié)構(gòu)材料，如木質(zhì)或鋼結(jié)構(gòu)；內(nèi)部的裝飾材料，像壁紙、地毯；以及家具、電器等生活用品。②工業(yè)火災(zāi)荷載。包含工業(yè)生產(chǎn)過程中的原材料、半成品、成品，以及各類生產(chǎn)設(shè)備和管道中可能存在的可燃物質(zhì)。③倉(cāng)儲(chǔ)火災(zāi)荷載。指在倉(cāng)庫(kù)中儲(chǔ)存的各類貨物，包括但不限于食品、藥品、化工原料、電子產(chǎn)品等。

此外，根據(jù)可燃物在空間中的分布均勻程度，火災(zāi)荷載還可被劃分為均勻分布火災(zāi)荷載和非均勻分布火災(zāi)荷載。均勻分布的火災(zāi)荷載在燃燒時(shí)火勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定且易于預(yù)測(cè)；而非均勻分布的火災(zāi)荷載，由于可燃物的集中或分散程度不同，可能導(dǎo)致局部火勢(shì)異常猛烈，從而增加了火災(zāi)撲救和控制的難度。

1.2 火災(zāi)荷載空間布局的原則

火災(zāi)荷載的空間布局即可燃物在特定空間內(nèi)的分布方式和位置關(guān)系，其基本原理涉及多方面。從熱傳遞角度看，應(yīng)避免形成連續(xù)熱傳導(dǎo)通道，如分散易燃物品，減少相鄰可燃物間熱量快速傳遞，延緩火災(zāi)蔓延速度。從通風(fēng)條件來(lái)看，良好的通風(fēng)可以帶走燃燒熱量和煙霧，降低火災(zāi)強(qiáng)度，因此在布局時(shí)要考慮通風(fēng)口位置，避免火災(zāi)荷載集中于通風(fēng)不良區(qū)域。此外還要根據(jù)火災(zāi)發(fā)展階段和特點(diǎn)布局，使火災(zāi)初期易燃物與火源保持安全距離，在火災(zāi)可能蔓延的路徑上盡量減少火災(zāi)荷載數(shù)量和密度，從而爭(zhēng)取更多預(yù)警和撲救時(shí)間。由于在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)荷載直接決定著火災(zāi)持續(xù)時(shí)間和室內(nèi)溫度的變化情況。因而，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，很有必要了解火災(zāi)荷載空間布局的概念，同時(shí)還需考慮建筑物結(jié)構(gòu)和防火分隔設(shè)施設(shè)置是否合理，合理確定火災(zāi)荷載數(shù)值，火災(zāi)荷載應(yīng)避開防火墻、防火門等防火分隔部位，這樣可以防止火災(zāi)突破防火分區(qū)，進(jìn)一步擴(kuò)大受災(zāi)范圍。

2 倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所特征及火災(zāi)發(fā)展特性

2.1 倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所特征

倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所是一個(gè)集存儲(chǔ)、裝卸、搬運(yùn)和配送貨物于一體的綜合區(qū)域，其特征鮮明，內(nèi)部人員流量大，可燃物品多[3]，發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)頗高。由于其空間大、貨物存儲(chǔ)量與種類繁多，一旦起火，豐富的燃燒物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延，同時(shí)釋放大量熱能與有毒氣體，引起嚴(yán)重后果?，F(xiàn)實(shí)中，貨物堆放和布局的方式由于缺乏有效監(jiān)管，導(dǎo)致其規(guī)范性、合理性有所欠缺，當(dāng)貨物堆積過高過密時(shí)，會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)不暢，不利熱量散發(fā)與滅火救援。另外場(chǎng)所內(nèi)物流活動(dòng)頻繁，人員和車輛流動(dòng)量龐大，人員的大量活動(dòng)不僅會(huì)增加火災(zāi)發(fā)生的概率，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)還容易造成人員恐慌和疏散困難的問題[4]。

2.2 倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火災(zāi)發(fā)展特性

2.2.1 火災(zāi)起因

在倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所中，火災(zāi)的起因是多方面的。其中電氣引起的火災(zāi)危害尤為嚴(yán)重，具體由低壓線路發(fā)生短路、接觸不良以及漏電等常見電氣故障引發(fā)為多[5]；同時(shí)，當(dāng)電氣設(shè)備過載運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)線路發(fā)熱的故障，從而使溫度升高最終引發(fā)火災(zāi)。人為活動(dòng)也是引發(fā)火災(zāi)的常見原因，例如在禁煙區(qū)域吸煙、隨意丟棄未熄滅的煙頭等行為都可能引發(fā)火災(zāi)。此外，貨物本身具有的物理和化學(xué)性質(zhì)也可能引起火災(zāi)的發(fā)生，比如一些危險(xiǎn)化學(xué)品在長(zhǎng)期存放過程中由于存儲(chǔ)方式不當(dāng)可能會(huì)發(fā)生自燃現(xiàn)象。

2.2.2 初期發(fā)展

當(dāng)火災(zāi)在初期發(fā)展階段時(shí)，雖然規(guī)模較小，但是燃燒速度和溫度卻在迅速上升。此時(shí)，火災(zāi)的能量主要集中在起火點(diǎn)附近，熱量通過傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射等方式向周圍傳播，如果這時(shí)起火點(diǎn)附近存在大量易燃的包裝材料或貨物，火勢(shì)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速擴(kuò)大。在這個(gè)階段，煙霧開始產(chǎn)生，由于初期燃燒不完全，煙霧中可能含有大量的一氧化碳等有毒氣體。火災(zāi)初期發(fā)展階段的正確及時(shí)處理對(duì)于控制火情、降低受災(zāi)損失至關(guān)重要。

2.2.3 蔓延擴(kuò)展

火災(zāi)的蔓延與擴(kuò)展是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)制，受多種因素的綜合影響。其中，熱傳遞起著關(guān)鍵的作用，在燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫通過熱傳導(dǎo)會(huì)使周圍環(huán)境溫度不斷升高，當(dāng)溫度達(dá)到周圍物體燃點(diǎn)時(shí)，物體就會(huì)被引燃，火災(zāi)范圍因此而不斷擴(kuò)大。熱對(duì)流對(duì)火災(zāi)的影響則是通過熱空氣的上升和冷空氣的補(bǔ)充，形成氣流循環(huán)，從而將火焰和熱量迅速傳播到更遠(yuǎn)的地方。熱輻射能夠在不接觸的情況下使遠(yuǎn)處的物體受熱，這一特性在大空間的倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所中尤為明顯。通風(fēng)條件對(duì)火災(zāi)的蔓延和擴(kuò)展也具有重要影響。在良好的通風(fēng)條件下，燃燒具備充足的氧氣，從而使火勢(shì)更加猛烈，而且，風(fēng)的作用會(huì)加快火焰和熱氣流的傳播速度，導(dǎo)致火災(zāi)迅速蔓延。貨物的不合理的堆放和布局方式，例如貨物堆積過高過密、通道狹窄等情況，會(huì)為火災(zāi)的蔓延提供連續(xù)的燃料，形成暢通的“燃燒通道”，使得火勢(shì)能夠快速延伸。

2.2.4 火災(zāi)過程中關(guān)鍵參數(shù)的變化

在火災(zāi)發(fā)展的整個(gè)過程中，一些關(guān)鍵參數(shù)會(huì)發(fā)生顯著變化。溫度是其中最直觀的參數(shù)之一，隨著火災(zāi)燃燒不斷加劇，溫度也會(huì)不斷升高，高溫不僅會(huì)加劇燃燒的強(qiáng)度，還會(huì)使建筑物的結(jié)構(gòu)受損，導(dǎo)致鋼梁彎曲、混凝土剝落等，從而最終造成建筑物的坍塌。煙霧濃度也是一個(gè)重要的參數(shù)，在火災(zāi)中產(chǎn)生的煙霧含有大量固體顆粒和有害氣體，隨著火勢(shì)的發(fā)展，煙霧濃度不斷升高導(dǎo)致可見度不斷降低，會(huì)在一定程度上阻礙被困人員的疏散和消防人員的救援行動(dòng)，而且其中的有毒成分例如一氧化碳、氰化物等，吸入過多會(huì)對(duì)人體造成致命的傷害，因此，煙霧也被稱為火災(zāi)的第一殺手?；馂?zāi)發(fā)展的同時(shí)，氧氣的濃度也會(huì)發(fā)生變化，其濃度在火災(zāi)過程中會(huì)逐漸降低，原因是燃燒會(huì)消耗大量的氧氣；反過來(lái)，氧氣濃度的降低也會(huì)影響燃燒的充分性，從而遏制火災(zāi)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。此外，壓力的變化也不容忽視，特別是在封閉的建筑物空間內(nèi)，火災(zāi)產(chǎn)生的高溫會(huì)引起氣體膨脹，從而使壓力升高，當(dāng)壓力超過建筑物的承受極限，將會(huì)引發(fā)爆炸等嚴(yán)重后果。

3 火災(zāi)荷載空間布局對(duì)火災(zāi)發(fā)展的影響分析

3.1 不同火災(zāi)荷載布局的模擬與分析

構(gòu)建不同火災(zāi)荷載布局環(huán)境研究其對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火勢(shì)發(fā)展的影響，具體包括集中式布局、分散式布局以及混合式布局。在集中式布局中，大量可燃物聚集在特定范圍內(nèi)，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)可能迅速增強(qiáng)，釋放大量熱量并形成高溫環(huán)境。分散式布局將可燃物均勻鋪設(shè)在整個(gè)空間中，使火源發(fā)展緩慢且熱量和火焰的傳播范圍受限?；旌鲜讲季謩t在一些區(qū)域密集擺放可燃材料，而其他地方則稀疏布置；使各部分的爆發(fā)呈現(xiàn)依位置而異的態(tài)勢(shì)，并表現(xiàn)出復(fù)雜多變的情形。以上模擬分析可以詳細(xì)記錄和評(píng)估每個(gè)場(chǎng)景下從初始階段到遞增期再到擴(kuò)展過程的完整火災(zāi)路徑圖，為后續(xù)詳盡數(shù)據(jù)庫(kù)提供強(qiáng)有力數(shù)據(jù)支持。

3.2 火災(zāi)荷載密度與火災(zāi)發(fā)展的關(guān)系

火災(zāi)荷載密度是衡量單位面積內(nèi)可燃物含量的重要指標(biāo)，其與火災(zāi)發(fā)展緊密相關(guān)。當(dāng)火災(zāi)荷載密度較低時(shí)，單位面積內(nèi)的可燃物較少，火災(zāi)起始階段的熱釋放速率相對(duì)較低，火勢(shì)發(fā)展較為緩慢，容易控制和撲滅。而隨著火災(zāi)荷載密度的增加，單位面積內(nèi)的可燃物逐漸增多，燃燒產(chǎn)生的熱量大幅增加，從而導(dǎo)致火勢(shì)迅速蔓延和擴(kuò)大。在高密度火災(zāi)荷載區(qū)域，一旦發(fā)生火災(zāi)，往往會(huì)形成高溫、高能量的燃燒環(huán)境，不僅會(huì)對(duì)周圍的貨物和設(shè)施造成嚴(yán)重破壞，還會(huì)產(chǎn)生大量的有毒煙霧和熱氣，增加救援的難度和危險(xiǎn)。例如，在堆滿易燃貨物的密集存儲(chǔ)區(qū)，火災(zāi)可能在短時(shí)間內(nèi)失控，造成巨大的損失。

3.3 火災(zāi)荷載空間布局對(duì)火勢(shì)蔓延的影響

火災(zāi)荷載的分布直接影響火勢(shì)蔓延方向與速度。若可燃物集中于某區(qū)或方向，火勢(shì)易朝此快速擴(kuò)散，并形成連續(xù)燃燒帶；如果可燃物彼此隔開較遠(yuǎn)距離，那么火勢(shì)的路徑將呈彎曲狀，發(fā)展速度將會(huì)減慢。另外倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所設(shè)的通道及隔離區(qū)域的位置與火災(zāi)荷載的分布息息相關(guān)，合理的布局能阻斷火災(zāi)在各區(qū)域間的傳播，為救援被困人員以及控制火情贏得寶貴的時(shí)間。把易燃貨物與不易燃貨物分存，可以有效限制火災(zāi)在大范圍空間內(nèi)的蔓延。建筑結(jié)構(gòu)以及防火隔離設(shè)施配置也會(huì)受到火災(zāi)荷載分布范圍的影響，在不合理的位置配置下，當(dāng)局部壓力超過承受的極限時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)變形以及防火隔離設(shè)施能力失效，從而引發(fā)火災(zāi)失控等嚴(yán)重后果。故而優(yōu)化火災(zāi)荷載分布的位置從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看對(duì)降低火災(zāi)總體風(fēng)險(xiǎn)以及有效控制火災(zāi)火情起到了至關(guān)重要的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

火災(zāi)荷載空間布局是倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所火災(zāi)防控工作的重要組成部分。只有充分認(rèn)識(shí)到其對(duì)火災(zāi)發(fā)展的影響，并采取有效措施加以優(yōu)化與調(diào)整，才能最大限度地降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，保障人員和財(cái)產(chǎn)的安全。未來(lái)需更具針對(duì)性地研究復(fù)雜場(chǎng)所類型的需求，促進(jìn)理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐成果，制定出更為科學(xué)合理的消防安全制度；促進(jìn)多學(xué)科合作從而推動(dòng)技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，通過借助先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)評(píng)估；落實(shí)消防安全責(zé)任機(jī)制，積極開展消防安全備戰(zhàn)工作[6]。多管齊下，從而最終實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)物流場(chǎng)所的安全運(yùn)營(yíng)以及促進(jìn)行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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