1 概述
该工程位于上海浦东国际机场，南与航站楼相邻，西与机场道相连，北、东为市政道路。本工程所在地地形平坦，自然地坪标高为4.0m。货运站建筑面积为4.8万m2，长为300m，宽为130m。库区为一层，屋架下弦高度为16.8m，办公楼3层，建筑高度小于24m。该建筑为机场转运仓库或者丙类厂房。本项目1997年设计，1998年施工，1999年竣工验收。
2 消防用水量
本工程消防对象为货运站，货运站为钢屋架和混凝土柱，屋面为压型钢板的二级耐火等级的建筑物，对于高架库区储存物品为丙类可燃固体，对于分解和打包区域作业区则应为丙类厂房。为此货运楼内设消火栓和自动喷水灭火系统，高货架区自动喷水为严重危险级，其它为中危险等级。消防用水量详见表1。货运站室内消防一次用水量为567m3，货运站室内外消防一次用水量为1053m3。室外消防用水由室外给水管网直接供给，室内消防用水由设在货运楼地下储水池和消防泵站供给，储水池有效容积为600m3。
3 自动喷水灭火系统
3.1 防火分区与自动喷水系统
该项目在设计时，按照机场码头内的中转仓库设计，集装箱高货架集中设置在空侧，为独立的防火分区，散货高货架设置在分解和打包作业区，散货高货架与作业区不在同一防火分区，依据《建筑设计防火规范》[1]，整体库房设置自动喷水灭火系统，防火分区为2.4万m2。
美国《统一建筑设计规范》UBC1997年版[2]第5章关于仓库的规定，当内外承重墙、梁柱为4h耐火极限，楼板3h耐火极限，而屋面为2h耐火极限时，耐火等级为é-443，层数和防火分区不限；当内外承重墙、梁柱耐火极限为3h，楼板2h，屋面为1.5h时，耐火等级为é-332，层数限制为12层，每个防火分区面积为3707m2；当主要构件耐火极限为1h时，耐火等级为ê-111级，层数限制为4层，每个防火分区面积为1672m2，我国的二级耐火等级勉强相当于美国《统一建筑设计规范》的é-332。
英国规范规定厂房的防火分区为7000m2，设置自动喷水灭火系统时面积可以为14000m2。
美国《国际防火规范》(InternationalFireCode)1997年版[3]第23章规定，对于高架仓库，当建筑面积大于46450m2时，应设置通道，以及设计自动喷水灭火系统和防排烟系统，最大堆垛高度12m，最大堆垛长度30m，最大堆垛体积11327m3。
从各国规范来看，仓库设置防火分隔是必要的，而且该类建筑设置自动喷水灭火系统也应该。
在设计时，如果按仓库设计，根据《建筑设计防火规范》GBJ16-87和《自动喷水灭火系统设计规范》GBJ84-85[4]，整体要按严重危险等级设置自动喷水灭火系统，如果按照丙类厂房设计，根据《建筑设计防火规范》可不设置自动喷水灭火系统。但本建筑除集装箱高架库外，散货高架库区分散布置在货运站分解打包作业区内，不宜用防火墙分隔，国际上的此类建筑，如新加坡机场、中国香港机场、欧洲机场的货运站等均设置了自动喷水灭火系统，加之欧美规范也要求设置，为此本工程整体设置自动喷水灭火系统。
3.2 自动喷水危险等级划分与设计原则
在工程实际设计过程中，没有把整个厂房作为库房来设置喷水强度，而是根据实际情况确定自动喷水灭火系统的强度，原因是如果本工程按高架库房设计，屋面自动喷水灭火系统应按仓储建筑设置自动喷水灭火系统，所有区域为严重危险等级，喷水强度为15L/(m2·min)，这样势必造成不必要的投资。考虑到分解打包作业区货物堆垛高度一般不会超过3m，而且货物通常为随意分散放置，堆垛密度不高，根据1996年版NFPA13(StandardfortheInstallationofSprinklerSystems)的规定，堆垛高度不大于3m的丙类物品，可以采用中危险等级的喷水强度。为此，根据当时规范要求，分解打包作业区按中危险等级设置喷水强度。
分解打包作业区内有高货架，在同一空间设置喷水强度不同的自动喷水系统时，国内规范没有明确规定如何处理，根据NFPA13有关规定，喷水强度高的一端应向外扩展4m～6m。为此本设计在散货高架库区与作业区的分界线处向外扩展一个柱距8m。
本工程的屋架下弦高度为16.8m，屋面最高处为19m，为此有人认为在屋面设置自动喷水灭火系统不符合《自动喷水灭火系统设计规范》GBJ84-85最高设置高度8m的要求。关于扑救地面火灾自动喷水灭火系统的最大设计高度，各国规范不尽相同，德国规定标准反应喷头扑救地面火灾最大设置高度15m，NFPA850[6]规定为12m，NFPA13对普通标准反应喷头没有规定，对快速反应喷头的规定值为9m，我国规定是8m。其理论依据是火灾时，烟气在空间内的流动和热量聚集规律，见图1[7]。
假设烟气层的平均温度为A，热气流中心的平均温度为B，对于空间高度低时，B远大于A，当选择温度为B的温度等级的喷头时，喷头动作数量少；对于空间高度高时，B与A接近，而且空间高度越大，B与A就越接近，此时选择温度为B的温度等级的喷头时，喷头动作数量就相当多。当空间高度高时，设计作用面积应加大，使之满足因火灾烟气流和热量积聚而影响系统的喷头的开启数量，设计时采用闭式系统同样是可行的。一般当高于8m空间时，为节省投资不采用雨淋系统，仍可采用闭式系统，但其作用面积必须加大，系统应根据空间高度确定其作用面积，系统作用面积宜是规范规定值的1.5～4倍，NFPA13中危险等级的最大作用面积为372m2。而本工程自动喷水系统是按照仓储建筑设计，折合成中危险等级的作用面积约为750m2，因此相当于设置了雨淋系统。
本设计因防火分区要增加1倍而要设置自动喷水灭火系统，同时因屋架是钢结构，为保护钢结构也应设置自动喷水灭火系统，因此本工程经综合考虑设置了闭式自动喷水灭火系统。
3.5 自动喷水灭火系统设施设计与选择
本工程与其配套项目货代楼共用一自动喷水给水设施，由地下储水池和地下消防泵站内的自动喷水给水泵供水，系统由气压罐和稳压泵维持压力。高货架区按严重危险等级设置，其它区域按中危险等级设置，仓库区采用预作用自动喷水灭火系统，室外雨蓬区采用干式自动喷水灭火系统，办公楼采用湿式自动喷水灭火系统。
自动喷水给水泵为三用一备共四台，性能为Q=32.5L/s，H=0.78MPa。气压罐为2.0m×2.0m一座。稳压泵为两台一用一备，性能为Q=0.67L/s～1.31L/s，H=1.04MPa～0.77MPa，N=3.0kW。
高货架库按层设置货架内快速反应喷头(带集热罩和防护罩的喷头)，动作温度为68℃，k=115；办公楼选用可隐藏式喷头，动作温度为68℃，k=80；库区屋面喷头动作温度为79℃，k=80；室外雨蓬设置喷头的动作温度为79℃，k=80。
自动喷水供水主干管为DN250的环状管网，并设置7个DN150的室外地上式消防水泵接合器。每个报警阀就近从环网上接管，以枝状管网供水。
自动喷水给水泵由报警阀的压力开关自动启动，自动喷水给水泵由系统管网低压压力开关自动启泵，启泵压力为0.75MPa，消防水池最低水位自动报警。预作用报警阀的阀后管道压力控制在0.03MPa～0.05MPa之间，压力由小型空压机自动维持。干式系统每个报警阀喷头控制在250个范围内，干式报警阀设置加速排气器，阀后空气压控制在0.25MPa～0.30MPa之间，压力由小型空压机自动维持。自动喷水给水系统的压力由稳压泵和隔膜式气压罐上的压力开关自动控制，启泵压力为0.85MPa，停泵压力为0.95MPa。
3.6 高架库喷头布置
航空集装箱一般有3种类型，一是6面围合的钢板集装箱，二是仅有底盘，采用绳网或塑料布固定货物的托盘集装箱，三是有1～3面开口的钢板集装箱。通常集装箱的尺寸较大，集装箱单个货架为3×7.1m，喷头布置有2种形式，但布置原则是把单个集装箱货架作为一个单元来布置喷头，见图2。
散货架喷头布置，一般应根据货架总高度和结构类型、货物类别以及单个货架尺寸来布置，形式较多，本设计的货架喷头布置采用平面立面交叉布置的方式，见图2。
4 消火栓给水系统
4.1 室外消防给水系统
本货运站区域内的消防给水由机场配水站统一供给，机场区域内给水管网为环状管网，本货运站北边纬七路上有DN500的给水管，东边经十一路上有DN500的给水管，南边纬九路上有DN400的给水管，本工程所在地的给水压力约为0.28MPa，从站区东边的DN500的给水干管上接引二条DN300的给水管进入站区，并在站区内形成DN300环状给水管网，管网上设10个地上式消火栓。室外消防给水管网与生活给水管网合用，在管网上设14个地上式消火栓。
4.2 室内消火栓给水系统
本工程与其配套项目货代楼共用一消火栓给水设施，由地下消防泵站内的消火栓给水泵和地下储水池供水，并由气压罐和补水泵维持系统压力。设两个消防水泵接合器，供水管网为环状，干管管径为DN150。
