大空間建筑性能化防火設計課件

1、高大空間建筑防火性能化設計研究01020304研究背景性能化防火設計概述案例分析結論與展望研究背景近些年，我們經(jīng)濟快速發(fā)展、社會物質(zhì)財富的高度集中，火災呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢和新的特點。三類新型火災（高大空間建筑火災、地下交通樞紐火災以及高層建筑火災）更加頻繁的發(fā)生，且極易造成群死群傷的重特大事故。高大空間建筑內(nèi)火災荷載較為集中，人員分布密集且建筑內(nèi)待疏散人群對建筑疏散路線、疏散設施缺乏了解，一旦發(fā)生火災，火災將產(chǎn)生大量的熱和有毒氣體，熱輻射、煙氣毒性以及減光度等都將直接危害建筑內(nèi)的人員生命安全。防火性能化設計概述性能設計是一種新型的防火系統(tǒng)設計思路。建筑防火性能化防火設計是運用消防安全工程學的原

2、理首先制定整個防火系統(tǒng)應該達到的性能目標，并針對各類建筑物的實際狀態(tài)，應用所有可能的方法去對建筑的火災危險和將導致的后果進行定性、定量的預測與評估，以期得到最佳的防火設計方案和最好的防火保護。防火性能化設計概述性能化防火設計概述 建筑物的性能化防火設計主要包括兩個方面的設計內(nèi)容：一是保證建筑內(nèi)人員安全疏散的性能設計，二是保證建筑構件耐火的性能設計。 人員安全疏散的性能設計是從建筑內(nèi)人員安全方面進行考慮的，通過綜合考慮各種火災因素對人員逃生的影響，采用性能化的設計方法來保證建筑物內(nèi)人員的火災安全性，從而防止人員傷亡。其性能化的設計準則是：煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散

3、所需的時間。 構件耐火的性能化設計是從建筑物的穩(wěn)定性方面進行考慮的，通過分析建筑構件在火災中的反應，采用性能化的設計方法來保證建筑物結構的火災穩(wěn)定性，從而防止建筑物的倒塌。其性能化設計準則是：火災持續(xù)時間小于構件的耐火時間。性能化防火設計概述性能化防火設計概述火災的發(fā)生一般經(jīng)歷早期起火期、成長期、完全燃燒全盛期、后期衰期四個階段，NFPA指出早期火災生長按 t規(guī)律發(fā)展這一套曲線常用于性能化防火設計中的火災場景設計。性能化防火設計概述FDS 是現(xiàn)今應用最廣的計算火災引起的流體流動的 CFD 軟件，由美國國家標準技術研究院（NIST）開發(fā)。FDS 采用大渦模擬模型，包含很多個模型（燃燒模型、熱輻射

4、模型和熱解模型等）STEPS人員即時疏散動態(tài)軟件是由 Mott Mac Donald 公司設計用于預測人在正常和緊急情況運動的程序。STEPS 是現(xiàn)在國內(nèi)外應用最廣的疏散模擬軟件。適用于包括大型寫字樓，體育館，購物中心和地鐵站等在內(nèi)的大空間類建筑，STEPS 已經(jīng)在世界范圍內(nèi)的主要工程中得到應用，例如加拿大的埃德蒙頓機場，紐斯卡爾的世界生命中心以及倫敦希思羅機場新的地鐵終點站以及我國 2008 年體育場館等。性能化防火設計概述 1、依據(jù)建筑的實際設計情況和使用功能找出建筑內(nèi)存在的消防設計問題。 2、依據(jù)建筑的實際使用情況及各功能區(qū)域內(nèi)的火災荷載，提出需要進行火災模擬的計算場景若干。 3、用火災

5、煙氣模擬計算軟件對建筑內(nèi)發(fā)生火災時的煙氣蔓延特性進行模擬計算，收殮后，得出火災場景火災的發(fā)展情況。 4、依據(jù)建筑的設計方案，整理出疏散寬度和距離，分析需要進行測試的疏散場景。 5、用人員疏散模擬計算軟件模擬計算建筑物內(nèi)的人員疏散情況，得出各個疏散場景疏散時間。 6、通過上述對煙氣模擬計算結果和人員疏散模擬計算結果進行分析，如果能滿足，人員可用安全疏散時間明顯超過所需安全疏散時間，即 ASET RSET，則消防設計方案可行，否則就要調(diào)整方案重復上述過程，直至其滿足消防安全性能要求。 7、經(jīng)過上述消防安全性能進行分析，對建筑方案提出優(yōu)化建議。并得出方案對消防安全管理和緊急預案提出建議。具體步驟流程

6、案例分析以某大禮堂為例,按照性能化防火設計的方法,具體說明大空間建筑性能化防火設計的應用。該大禮堂主廳長50m,寬30m,高10m,地面由前到后呈一定坡度升高,大廳設有6個出口其中出口C1和C2位于地面基準平面高度,出口B1和B2高出基準面3m,出口A1和A2高出基準面6m。A處的出口高度為2m,有效寬度為1.3m,B、C處的出口高度為2m,有效寬度為1.6m。下圖是該大禮堂的立面圖和平面圖案例分析 案例分析 評估目標是從火災發(fā)生到危險狀態(tài)的時間ASET是否大于從火災發(fā)生至從員全部疏散完畢的時間RSET,圍繞上述研究目標,研究內(nèi)容如下 1分析大禮堂的火災危險源特性以及可能的火災場景,對其危險性

7、進行評估 2分析火災煙氣特性,對火災到達危險狀態(tài)的時間進行評估 3分析人群疏散特性并結合設定的人員感知時間與人員響應時間,對人員全部疏散完畢的時間進行評估 4判斷人員全部疏散完畢時間是否小于火災到達危險狀態(tài)的時間,評估人員能否安全疏散案例分析 本評估采用的安全性判據(jù)如下 1人員安全疏散判據(jù) 即判斷人員疏散完畢的時間是否小于火災到達危險狀態(tài)的時間,人員疏散完畢時間小于火災達到達危險狀態(tài)的時間,則人員疏散是安全的,二者差值越大,則安全度越高,反之則不安全。 2FDS場模擬軟件的火災到達危險狀態(tài)的判據(jù)。在場模擬中,通常采用溫度和煙氣高度作為火災到達危險狀態(tài)的判據(jù),并取二者的較小值作為火災到達危險狀態(tài)

8、所需的時間, 在本評估中取 a在1.5高度處溫度不超過60 b熱煙氣層下表面高度不低于1.5m為人眼特征高度。案例分析火災場景模擬火災發(fā)生是有隨機性的,可能是舞臺部分先失火,也有可能是座椅部分先失火,本文僅假定一種情況進行火災場景模擬,即假定火源位于舞臺中間。在火災危險性性能化評估中,火源設定主要是確定火災發(fā)展曲線。火災發(fā)展曲線通常常由火災增長類型和最大熱釋放速率兩個主要參數(shù)組成。假定大禮堂舞臺部分是帶有自動噴水系統(tǒng),故在自動噴水系統(tǒng)動作以前,按t2非穩(wěn)態(tài)火源發(fā)展,在自動噴水系統(tǒng)帶快速相應噴頭動作以后,按3.0MW最大熱釋放速率定值的火災來確定設計參數(shù)。案例分析 火災場景的FDS模擬火災場景的FDS模擬根據(jù)FDS相關計算結果,得到室內(nèi)煙氣的溫度和高度隨時間變化曲線,如下圖所示?；馂膱鼍暗腇DS模擬 性能化安全疏散分析性能化安全疏散分析性能化安全疏散分析安全性能評估結論與展望性能化防火設計方法也存在著不足有待我們得繼續(xù)探索和研究，那就是沒有將火災場景模擬和人員疏散模擬結合在一起。通過一個數(shù)學邏輯模型或者將兩個數(shù)學模型關聯(lián)起來進行性能化數(shù)字模擬，使得性能化防火在合理科學性方面更進一步。而且在我國的建