阁楼货架仓储消防设计优化分析|托盘|烟道|自动喷水灭火系统设计规范|阁楼式货架|隔板

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摘要：随着物流行业的高速发展，阁楼货架因能有效提升空间利用率，在高标准仓库中得到广泛应用。然而，其消防设计长期缺乏针对性的规范及指导。本文系统分析了阁楼货架在疏散、排烟、灭火系统及报警系统有效性等方面存在的火灾风险，并提出相应的应对措施。通过参考国内规范及FM等国际标准，本文对阁楼货架工艺与布置进行了优化探讨，以期为提升阁楼货架的消防安全性提供参考。

关键词：阁楼货架；消防设计；火灾风险；孔隙率；排烟；自动喷水灭火系统

作者：郭大升

北京京东东鸿管理咨询有限公司

一

引言

根据相关统计，仓储物流行业规模在2025年预计会突破3.5亿元，随着物流运输效率越来越高，对高标准仓库的货架存储效率也提出了更高要求，货架形式也从传统的隔板货架、横梁式高位货架逐步扩展至到阁楼货架。阁楼货架是以货架为支撑结构，在一定的高度（约3m左右）铺设通道楼板、并配套护栏、人行楼梯、货梯、升降平台等设施，形成两层或者多层储货单元，从而实现仓库空间集约化、以及作业效率提升的一种货架。根据结构形式，阁楼货架通常分为两类：一类是通廊阁楼式货架，即在货架巷道内设置一层或多层楼面层及附属结构。另一类是平台阁楼式货架，即以货架主体或单支柱支撑起一层或多层楼面平台结构的货架。物流行业标准WB/T 1116-2021《阁楼式货架》对以上两种常见类型作出了明确规定，其典型结构如图1、图2所示[1]。

图1 通廊阁楼式货架

阁楼货架通常设置在高标准仓库内，一般用于存储丙2类等物品，其规模可覆盖整个防火分区，甚至整个楼层，然而，由于此类货架常在仓库建成后根据租户需求进行加装或改造，原高标仓内的消防疏散、灭火系统，以及排烟与火灾报警系统等往往难以适应其布局变化，因而存在显著的火灾风险，目前，行业内并无针对性的消防设计规范可以遵循和借鉴，导致高标仓中设置了阁楼货架后，整体消防合规性面临挑战。

为此，本研究旨在系统分析高标仓内阁楼式货架的火灾风险特性，探讨现有消防系统与阁楼式货架的匹配性问题，并提出针对性的消防设计优化策略与合规解决方案，以期为行业提供理论依据和实践指导。

二

阁楼货架仓储消防风险及对策

1.人员疏散困难风险及对策

物流行业主要设置阁楼货架的库房多为丙2类高标库，根据《物流建筑设计规范》的相关要求，当丙2类作业型物流建筑层高超过6m，且设有自动喷水灭火系统时，其任一点至安全出口的最大疏散距离不应超过规定值的1.25倍。同时，分拣、输送设备的布置应满足人员疏散通行要求。目前阁楼货架往往设计二层以上结构，并在原防火分区内设置。火灾发生时，位于二层及以上平台操作的人员需先经楼梯下至阁楼一层，再跑相对应的疏散口，实际疏散时间远超过规范要求，难以及时疏散到室外，存在明显安全隐患。

因此，建设阁楼货架时，需要考虑疏散楼梯的数量及安全性，并从使用管理上控制阁楼货架作业人数，同时也应尽量减少设置阁楼货架的区域，降低因建筑面积增加而对建筑合规性带来的影响。此外，需要针对阁楼货架的实际使用情况，在层板需要上人操作的区域配置必要的消防应急照明以及疏散指示系统。

2.排烟不畅风险及对策

阁楼货架平台一般有2～3层，由于有荷载要求采用了穿孔钢板，当火灾发生在阁楼货架内，烟气在层板的限制下开始聚集并扩散，层板对火灾时的最小保证清晰高度存在一定影响，设计最小清晰高度的作用是为了保证室内人员安全疏散和方便消防人员的扑救而提出的最低要求，相关专业研究人员通过FDS模拟发现，阁楼货架层板镂空率5％情况下，烟气蔓延呈下宽上窄的正三角形向上扩散，对比50％情况下，烟气蔓延基本呈倒三角扩散,镂空楼板对烟气蔓延过程存在较大的影响[2]。

国家规范《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017第4.2.2条：对于有吊顶的空间，当吊顶开孔不均匀或开孔率小于或等于25％时，吊顶内空间高度不得计入储烟仓厚度[3]。可以理解在平台或吊顶类场所当层板孔隙率达到25%以上时，可以基本认为烟气基本不受影响，因此，建议阁楼货架平台的综合孔隙率控制在25%以上，或结合平台侧面辅助排烟，如阁楼面积较大且孔隙率低于25%等不利因素叠加，需要考虑补充机械排烟系统设计，以保障安全。

表1 平台阁楼式货架不同楼板选用的综合孔隙率测算对比

结合实际情况，单层阁楼货架在采用不同的货架形式及楼板时，其综合孔隙率也不同，参见表1、表2。通过表1可以看出，当采用平台阁楼式货架时，在楼板标高的货架平面上不安装层板，可以额外增加40%孔隙率面积，使综合孔隙率远远满足排烟规范的不低于25%要求，因此可以结合实际物流存储情况优先考虑此策略；通过表2可以看出，当采用通廊阁楼式货架时，存储区不设置层板或设置格栅层板，而通道区在均采用格栅层板组合时，才可以满足排烟规范的不低于25%要求。

表2 通廊阁楼式货架不同楼板选用的综合孔隙率测算对比

3.喷淋动作受限风险及对策

丙2类仓库均在顶部设置了早期抑制快速响应喷头来保护高位货架，当增加阁楼货架时，由于设置了多层层板，把丙2库的防火分区垂直分成多个类似于吊顶或楼层空间。层板的存在严重限制了顶部早期抑制快速响应喷头喷水的效果，导致其无法对吊顶或楼层空间实施有效的灭火，国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017虽对阁楼货架无相应规定，但对类似情形有一定要求。例如，第7.1.13条规定：“装设网格、栅板类通透性吊顶的场所，当通透面积占吊顶总面积的比例大于70％时，喷头应设置在吊顶上方”；第7.1.10条规定：“增设的洒水喷头上方有孔洞、缝隙时，可在洒水喷头的上方设置挡水板”[4]。

因此，从安全角度考虑，当阁楼货架为多层时，应在每层层板下方增加自动喷水灭火系统，并为喷头增加集热罩。而当采用单层阁楼货架时，如孔隙率大于70%，可认为该区域无需增加自喷喷头，由原仓库顶板喷头直接保护即可。由于阁楼货架有拣货需求，会有人进行工作和停留，因此在各层阁楼货架内部可增加消火栓系统，保护距离应结合货架布置与人员行走距离合理确定，且保护距离不宜小于30m，并建议配置灭火器及时灭火。

4.火警失效风险及对策

当单层或多层阁楼货架层板小于30%时，烟气无法充分到达仓库顶部触发吸入式空气采样探测器或红外对射探测器，致使火灾无法及时发现和扑救，存在火警失效风险。因此，需要在层板间增加火灾探测器，另外也需要在每层疏散主通道额外增加火灾报警按钮及声光报警器，保障火灾被及时发现，并启动排烟和灭火程序。

三

阁楼货架构造消防优化建议

1.通廊阁楼式货架定性及构造优化

通廊式阁楼货架更类似于高位货架与多层上人操作平台的组合形态，当原建筑屋顶仅设置早期抑制快速响应喷头时，高位货架部分仍然可以参考现行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2017第5.0.7条的规定：“灭火系统的仓库及类似场所，当采用货架储存时应采用钢制货架，并应采用通透层板，且层板中通透部分的面积不应小于层板总面积的50％”。即存货空间层板可以为格栅层板或横梁式货架。当采用木制货架或采用封闭层板货架时，其系统设置应按堆垛储物仓库确定其消防要求。

当货架形式采用双排货架或多排货架时，可以借鉴FM标准的相关要求，预留足够的货架烟道空间，以确保建筑物顶部早期抑制快速响应喷头及时有效受热动作，因此，双排货架背对背的最小间距及货物间距建议按以下要求设计，并保证净距空隙可以从底部直接贯通到货架顶部，形成一个完成的竖向烟道空间，可按图3布置，使货物（图中虚线部分）横向之间摆放净距不小于150mm或按图4布置，使横向和纵向货物（图中虚悬部分）之间净距均不小于75mm。

图3 考虑烟道空间的双排货架储物排布示意一

图4 考虑烟道空间的双排货架储物排布示意二

通廊式货架的多层上人操作平台部分需要考虑结合自喷、报警系统和排烟系统综合最优方案来确认孔隙率。阁楼货架常见多为两层以上结构，孔隙率在垂直方向叠加，可能下层的火灾更易穿透平台，会影响上层平台的人员正常疏散，因此，人员疏散路线优先考虑采用实心钢板，钢板下设置自喷和火灾报警系统，疏散相关主要承载构件应考虑一定的耐火时间要求，而其余平台区域反而建议尽量开洞或设置钢格栅，增大烟气通过率，使烟气尽快到达屋顶触发消防报警联动及时灭火。从排烟便利性角度考虑，阁楼货架距离原建筑防火墙的净距，建议至少留出1m的间隙，方便烟气从侧面顺畅溢出，及时被原建筑排烟系统排出室外。通廊式阁楼货架平面布置优化如图5所示。

图5 通廊式阁楼货架消防优化图

2.平台阁楼式货架定性及构造优化

平台式阁楼货架因阁楼被层板完全分隔，每层货架相当于放置在本层层板上，从消防角度可以认为是每层净高约3m的多层钢制构筑物内放置了隔板或横梁货架。因其上下层货架不一定竖向对齐设置，因此建议每层储物距离层板控制一定高度，便于设置在平台下方的喷头能够覆盖顶部货物，此部分国内规范并无标准，考虑实际情况建议参考FMD0809《火灾危险等级为1、2、3、4类及塑料物品的仓储》[5]相关要求，储物顶部和顶板下喷头溅水盘之间保持不小于0.9m的净空，以便自喷有效发挥洒水作用。此外，平台式阁楼货架，同样应采用钢制货架，并应采用通透层板，且层板中通透部分的面积不应小于层板总面积的50％，否则需要按堆垛去进行相关消防自喷系统的复核和设计。平台式阁楼货架的平台部分要求可通廊式阁楼货架平台部分的要求相同。

3.阁楼式货架运营的相关建议

阁楼货架本身消防风险较普通的高位货架风险性高，因此建议实际运营时，尽量考虑有利于消防灭火的角度进行使用，虽然国内对于货架布置及货物存储尚未出台相关消防规定，但仍可以借鉴国际FM全球标准或美国标准NFPA13进行综合应用，达到风险控制的目的，FMD0809《火灾危险等级为 1、2、3、4 类及塑料物品的仓储》标准的以下要求：“货架顶部不放置敞开容器，如必须设置在顶层时，每个容器底部可以设置铁丝网护壁，或均匀的大的开口，确保进入容器的水都能以相同流速流出，如顶部设置了敞开不可燃容器，其下方的所有储物均不可燃或储存在不可燃容器内，或所有顶部敞开不可燃容器都位于仓储货架的底层；货架托盘，在满足需求下优先选择不燃托盘，其次为木制托盘；设置工业吊扇时，选用带停机急停配置功能的产品等等要求，均可以借鉴和应用”。

四

案例分析

1.工程简介

某仓储物流中心位于河北省，主要服务于城市快速消费品中转。该仓储物流中心占地长470m、宽420m，包含八个仓储库区。其中1号～8号库均为丙类2项，耐火等级为一级，建筑高度23.7m，地上两层；其中1号～6号库局部3层。目前在1号库局部设置通廊阁楼式货架，货架布置如图6、图7所示。该阁楼式货架采用钢结构，每层之间采用钢网格楼板分隔，共3层，该区域的消防设计在规范中没有明确规定，因此进行特殊消防设计。

图6 阁楼式货架平面图

图7 阁楼式货架剖面示意

2.疏散设计

为了保证阁楼人员的安全疏散，每一层任一点至最近的上下连接的楼梯疏散距离不应大于37.5m。目前最远的疏散距离约为26.7m。为了降低火灾烟气对楼梯上人员的影响，楼梯采用围合结构进行围合，在楼梯入口处，围合结构距地面的高度不大于2.3m。该阁楼式货架疏散楼梯及疏散路线示意如图8所示。

图8 阁楼式货架疏散楼梯及疏散路线示意图

3.室内消火栓设计

按国内规范，分区设置室内消火栓系统。阁楼式货架共3层且每层均有人员活动，阁楼式货架区每层均设置室内消火栓，并设置消防软管卷盘。

4.自动喷水灭火设计

阁楼式货架采用钢结构，共3层，每层之间采用钢网格楼板分隔。阁楼货架主疏散通道均为实心钢层板，设置自动喷水灭火系统。选择设计参数时，参考《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2017），并在此基础上，参考FM标准进行加强，对于喷头最不利点工作压力以及喷头开启数量，均按照国标要求选取以满足国内法规要求，喷头间距考虑实际屋面梁距均3m的情况，参考FM标准加强按3m间距控制，最终对比及选用情况可参见表3。

表3 阁楼式货架自喷参数选用表

5.防排烟设计

阁楼式货架采用钢结构，共3层，每层之间采用钢网格楼板分隔，网格大小为44mm×11mm。根据图纸，在走道区域具有镂空条件，为了使钢网格楼板不影响烟气蔓延，整层的镂空面积不应低于整层面积的25%，阁楼孔隙率计算可参见表4，经计算均满足自然排烟25%要求。

表4 阁楼式货架孔隙率计算表

防火分区均采用自然排烟，划分防烟分区，每个防烟分区面积不大于2000m2。排烟窗位于屋顶顶部及侧墙上。

6.火灾报警系统设计

本工程采用集中报警系统，消防控制室设置在主门卫室。仓库的仓储区域设空气采样早期报警探测器。并根据《火灾自动报警系统设计规范》，隔板镂空率≤30%，各层均需增设感烟探测器，当镂空率＞30%时，各层不设置探测器。另外每一层均布置手动火灾报警按钮。

7.消防模拟

为验证设计有效性，委托专业消防机构进行模拟试验。首先划分分区，货源位置分别考虑在各个分区，火灾类型为快速火，模拟火灾规模为4MW，自然排烟有效及自喷有效，在1800s时段内，对首层货架地面上方以及三层货架平台上方2m高度处的温度、能见度进行了监测和记录，模拟结果可参见表5。

表5 阁楼式货架烟气模拟记录表

疏散模拟中，人员类型按照60%成年男性、40%成年女性考虑，步行速度参考英国SFPE Handbook、美国NFPA130规范及Simulex的建议进行取值，人员按阁楼货架区工作人数为15人，考虑1.5倍安全系数，疏散人数为

23人。模拟时对应仅封堵火源附近通道和封堵火源附近通道及楼梯两种场景进行疏散模拟，记录疏散行动时间。最后进行RSET（避难所需时间）和ASET（避难允许时间）判定疏散安全性，具体可参见表6。

表6 阁楼式货架疏散模拟表

8.设计验证结论

通过消防性能化分析，本案例在消防系统有效作用下，可及时控制初期火灾，将火灾损失控制在较小范围，有效降低火灾损失。在消防系统有效作用下，各火灾场景的危险来临时间均大于人员所需疏散时间，烟气温度及能见度可以满足人员安全疏散可以得到的保障。综上，本工程在消防设计方案条件下，能达到保证人员生命安全和限制火灾大规模蔓延的设计目标。

本工程在通过消防论证后顺利通过审图及验收，为行业内阁楼货架合规建造提供有效参考。

五

结语

目前，行业广泛应用的阁楼货架尚有很多消防问题需要解决。本文从重视消防安全角度出发，建议阁楼货架设计和安装时应参考国家现行消防规范相关要求，在国内尚无明确规定的阁楼货架孔隙率控制以及存储方式上，消防仍可以借鉴国际相关标准规范。建议阁楼货架在设计之初就把消防要求纳入考量，安装时要和建筑形式相匹配，和建筑物的既有消防系统相融合，后期运营时也要针对不同的存储物品控制摆放间距，对特殊的物品（如开口料箱、托盘等）分类处置，在整体建设运营全流程角度控制火灾风险。

参考文献:

[1]WB/T 1116-2021 阁楼式货架 [S].北京:中国标准出版社,2021.

[2]许磊.基于FDS数值模拟的阁楼式货架镂空楼面板对火灾烟气蔓延过程的影响分析[C]//2019中国消防协会科学技术年会论文集.北京:中国消防协会,2019:173-177.

[3]GB 51251-2017,建筑防烟排烟系统技术标准[S].北京:中国标准出版社,2017.

[4]GB 50084-2017自动喷水灭火系统设计规范[S].北京:中国标准出版社,2017.

[5]FM GLOBAL.FMD0809 火灾危险等级为 1、2、3、4类及塑料物品的仓储[S]. 美国FM Global公司, 2019.

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编辑、排版：王茜

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