安全管理論文以性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計探討

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負責傳遞知識。安全管理論文以性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計探討一、引言 目前，我國建筑防火設(shè)計是依據(jù)有關(guān)規(guī)范進行的，這種設(shè)計被稱為“規(guī)范化設(shè)計”。隨著社會的進步，這種設(shè)計方法越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑所表現(xiàn)出的“形式多樣、功能復(fù)雜”的特點。從80年代開始，國際建筑界和火災(zāi)科研界已有許多學者在倡導(dǎo)“性能化防火設(shè)計”也可稱之為“火災(zāi)安全工程設(shè)計法”。這種設(shè)計方法不僅可使建筑物的防火設(shè)計更合理，而且，能夠節(jié)約大量的消防投資費用，使火災(zāi)防治方案更為科學、經(jīng)濟。 二、性能化設(shè)計方法的必要性和步驟 經(jīng)濟不斷發(fā)展，火災(zāi)是難免的。減少火災(zāi)及其損失每一項

2、的設(shè)計方案都不是完美無缺的。我們只是在尋找一個更科學，更合理的方案。實踐證明，性能化設(shè)計在現(xiàn)階段是比較靈活合理的一種設(shè)計方法，更適應(yīng)現(xiàn)代建筑發(fā)展的需要。 （一）現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢的特點： 外觀體量的龐大化、摩天化，顯示了現(xiàn)代建筑的雄偉和神奇，各類功能場所在一起，共同組成一個建筑群，甚至一個超大規(guī)模的建筑物，建筑高度不斷增高，這給消防滅火的登高作業(yè)、內(nèi)攻偵察、火場供水等都帶來了不少困難。結(jié)構(gòu)外殼的輕靈化、通透化，創(chuàng)新了現(xiàn)代建筑的風格與形象；新穎的鋼結(jié)構(gòu)使建筑的跨度增大，荷載減少；玻璃或金屬的幕墻的運用使建筑外形日趨明快。但這些卻都造成建筑的耐火等級的降低，建筑構(gòu)件的耐火極限的縮短，也造成豎向防火

3、分隔難以實施。內(nèi)部環(huán)境的互融化，智能化，豐富了現(xiàn)代建筑的情趣和內(nèi)涵，花園式室內(nèi)庭院；集中控制的樓宇設(shè)施，將整個建筑融為一體，相映生輝，產(chǎn)生充滿韻味的空間組合，給人以舒適和貫通的感覺。但是傳統(tǒng)的建筑防火分區(qū)的措施難以落實，火災(zāi)的排煙更加困難。 現(xiàn)代建筑發(fā)展的趨勢迫切要求有與之相適應(yīng)設(shè)計方法的出現(xiàn)。 （二）性能化設(shè)計的幾個步驟 “性能化設(shè)計”的主要目的在于解決某些現(xiàn)代建筑設(shè)計方案超過規(guī)范設(shè)定要求的問題。主要步驟有： 1.防火安全目標 防火安全目標是安全系統(tǒng)最終應(yīng)達到的總體效果，安全目標中還包括兩個較為具體的項目“性能目標和性能標準。性能目標是消防系統(tǒng)必須滿足的建筑物在防火、滅火等方面的具體要求。性

4、能標準更加量化，它是指單個消防設(shè)備或整個系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)指標，性能標準所提供的臨界值可以在設(shè)計方案中作為計算數(shù)據(jù)使用。 2.建筑物內(nèi)部的可燃物、人員等的具體特征，并確定設(shè)計指標。 3.建立火災(zāi)場景模型。 該過程涉及到防火設(shè)計中一些十分關(guān)鍵的問題，如點火源性狀、起火點位置、可燃物種類、火災(zāi)荷載、建筑布局等，該過程同時應(yīng)該給出火災(zāi)試驗及計算過程需要的技術(shù)條件。 4.選擇分析計算方法 5.制定設(shè)計方案并進行評估 6.對設(shè)計方案進行審核，并最終確定設(shè)計方案 總之，“性能化防火設(shè)計”和“性能化防火規(guī)范”是建筑消防設(shè)計的發(fā)展趨勢，要大力開展對“火災(zāi)安全工程學”的研究，研究適用于建筑工程設(shè)計的消防評估方法和評

5、估模型，開發(fā)計算機設(shè)計軟件，為逐步建立和完善“性能化防火設(shè)計”創(chuàng)造條件。 三、性能化設(shè)計的火災(zāi)安全工程理論基礎(chǔ) 建筑工程消防設(shè)計包括：總平面設(shè)計、防火分隔和建筑構(gòu)造、安全疏散、消防給水和固定滅火系統(tǒng)、采暖通風和防排煙及電氣等內(nèi)容。 要建立火災(zāi)場模型，也是必須基于火災(zāi)燃燒理論及火災(zāi)中煙氣的流動理論。下面僅以安全疏散的“火災(zāi)安全工程理論”為代表，對“火災(zāi)安全工程理論”加以簡要說明。 （一）火災(zāi)中的釋熱速率 釋熱速率時表示火災(zāi)發(fā)展的一個主要參數(shù)。 q = ×m×h（kj/s） 式中 ：燃燒速率因子 m 可燃物質(zhì)量燃燒速率（kg/s） h該可燃物的熱值（kj/kg） 一般認為，應(yīng)當

6、通過實驗來認識典型物品的火災(zāi)燃燒特性，據(jù)此估計特定火災(zāi)中的釋熱速率。因此盡可能以全尺寸火災(zāi)試驗來對這些參數(shù)進行研究。 （二）火災(zāi)煙氣產(chǎn)生的特性 火災(zāi)煙氣是一種混合物，由于它的減光性、毒性和高溫的影響，使得煙氣對火災(zāi)中被困人員生命的威脅最大。 1.火災(zāi)煙氣的來源 火災(zāi)煙氣一般來源于： 1）可燃物熱解或燃燒產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物 2）由于卷吸而進入的空氣 3）多種微小固體顆粒和液滴 2.煙氣的減光性煙氣的減光性一般根據(jù)測量一定光束穿過煙場后的強度衰落值來確定。設(shè)i0位易光遠射入長度給定的空間的強度，i為射出強度，其比值i/io成為該空間的透射率。透射慮倒數(shù)的常用對數(shù)成為煙氣的光學密度。即： d = lg（

7、i0/i） 而單位長度光學密度：d0 = lg（i0/i） 根據(jù)beerlambert定律： i = i0×exp（- kc） 式中：kc減光系數(shù) kc = - ln（i/io）/l kc = 2.303d0 由于煙氣的減光性的作用，人們在有煙場合下的能見度必然下降。煙氣的減光性對人員的安全疏散構(gòu)成嚴重威脅。 3.煙氣的毒性 火災(zāi)中具有毒性的煙氣，最普遍的是co。火災(zāi)中死亡人員一般是co中毒。還有許多高分子聚合物的燃燒釋放出有毒氣體。火災(zāi)中缺氧僅是一種特殊情況，并不常見。煙氣的毒性不僅來自氣體，也來自懸浮固體顆粒和吸附煙塵粒子上的物質(zhì)。 4.煙氣的高溫 一般煙氣具有較高的溫度。人在高

8、溫下個人承受極限時間：5-10分鐘。但目前火災(zāi)危險評估數(shù)據(jù)為：一段時間內(nèi)連續(xù)暴露的安全溫度為：65100。 （三）煙氣的流動 根據(jù)流體的特性，流動煙氣的寬度一般等于空間的寬度。由煙氣流動的質(zhì)量守恒可得： q = b × hy × wsy （m3/s） 式中：q空間流動煙氣的體積流量 b空間寬度（m） hy 煙層厚度（m） wsy煙氣水平流動速度（m/s） wsy = q / b × hy 由力學平衡式得： （k y）ghy = （ywsy）/2 式中：k 空間的冷空氣密度 y空間的煙氣層的平均密度 折算系數(shù) （k y）ghy = y /2*（q/bhy）2 由實驗

9、得= 0.9 hy = 0.9（273+tk）/（tytk）1/3*（q/b）2/3 式中：q空間煙氣的平均流動速度（m/s） tk空間的冷空氣的溫度（） ty空間流動的煙層的平均溫度（） 四、火災(zāi)模型在性能化設(shè)計中的應(yīng)用 在火災(zāi)安全工程理論的基礎(chǔ)上，我們可以結(jié)合實際的建筑物，建立火災(zāi)模型，用工程學的方法加以解析，得到科學合理的設(shè)計參數(shù)。 近年來已經(jīng)開發(fā)的火災(zāi)模型有許多中，但設(shè)計方向大致有兩個。一是采取既定的設(shè)計方案，按一定的程序進行設(shè)計，然后對計算結(jié)果進行評價。二是調(diào)用“人員及建筑物”在火災(zāi)時的反應(yīng)狀況，對設(shè)計結(jié)果進行估算。后者的設(shè)計方向較為理想化，但因為火災(zāi)場景的設(shè)定數(shù)據(jù)比較難以確定，現(xiàn)有

10、數(shù)據(jù)的數(shù)量也相對較少，而且現(xiàn)階段已確定的數(shù)據(jù)，可靠性沒有保證。建筑火災(zāi)的實際情況也不盡相同，所以在現(xiàn)階段，這種設(shè)計方法較難實現(xiàn)。因此，就其可行性而言，一般選用既定的工程學設(shè)計方法，根據(jù)建筑物的實際情況加以計算，并對結(jié)果的安全性進行評價。 五、我國性能化設(shè)計的現(xiàn)狀及前景 高規(guī)第1.0.5條：當高層建筑的建筑高度超過250m時，建筑設(shè)計防火應(yīng)對特殊的防火設(shè)施進行專題研究，并應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究論證。就是針對現(xiàn)代建筑“摩天化”的特點而提出的。而專家論證的本質(zhì)就是一種性能化設(shè)計。我國自90年代以來，摩天大樓在各大城市如雨后春筍般悄然升起；火車站、飛機場和大型集貿(mào)市場等大空間建筑層出不窮；

11、智能建筑也在一些發(fā)達地區(qū)不斷興起。但消防法規(guī)的建設(shè)卻顯得滯后。所以現(xiàn)階段我國的建筑行業(yè)迫切地呼喚消防設(shè)計的改革。在我國，此項工作大致可分為以下三個步驟推進： 用現(xiàn)有的規(guī)范對給定的建筑作出符合規(guī)范的消防設(shè)計，而后，在“規(guī)范化設(shè)計”的基礎(chǔ)之上，對既定的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計方案，運用工程學理論加以確證。所以第一步驟可以稱之為“規(guī)范化設(shè)計”和“性能化設(shè)計”的結(jié)合。 以工程學理論為指導(dǎo)，對指令性規(guī)范作出合理的修改，制定“性能化規(guī)范”。如前所述，對火災(zāi)場景的設(shè)定在現(xiàn)階段還不能實現(xiàn)，對于模型的建立只能是向“按部就班”的方向發(fā)展，制定一部以性能為基礎(chǔ)的規(guī)范還是有必要的。 通過計算機這一工具，建立火災(zāi)場景模型。要建立火災(zāi)場景模型，其工作量十分繁重。所