建筑性能化防火設(shè)計方法的工程應(yīng)用

1、建筑性能化防火設(shè)計方法的工程應(yīng)用建造火災(zāi)對人民生命財產(chǎn)的危害最為直接、最為嚴峻,因此始終是火災(zāi)防治工作的主要方面。為了使建造物達到一個合理的消防平安水平,首先務(wù)必保證建造防火設(shè)計滿意國家有關(guān)強制性技術(shù)規(guī)矩的要求。倘若建造防火設(shè)計存在先天不足,將給建造物的消防平安留下難以消退的火災(zāi)隱患。因此,提高建造防火設(shè)計水平,是一個十分重要的課題。 隨著社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的進展,建造多功能的進展趨勢和新技術(shù)、新材料的廣泛應(yīng)用,對目前的建造設(shè)計防火規(guī)范提出了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的處方式(指令性)建造設(shè)計防火規(guī)范(Prescriptive Fire Pro-tection Design Code),只是對各類工程的

2、防火設(shè)計參數(shù)分離作逐一對應(yīng)的規(guī)定,大大制約了建造藝術(shù)和建造形式多樣化的進展。而實際上,建造防火的各個環(huán)節(jié)越來越變成一個有機的整體,單純孤立地強調(diào)某一環(huán)節(jié)并不能保證囫圇建造物的平安,因此迫切需要建立一種更平安、更合理的新型建造防火設(shè)計方法。性能化防火設(shè)計方法正是在這種狀況下應(yīng)運而生的。目前建造性能化防火設(shè)計(Performance-based FireProtection Design)已經(jīng)成為世界很多國家消防領(lǐng)域爭論、研究和進展的熱點課題。自1996年以來,國際火災(zāi)科學(xué)學(xué)會已經(jīng)舉辦了三屆性能化防火設(shè)計學(xué)術(shù)會議1。 1 建造性能化防火設(shè)計 (1)涵義。 性能化設(shè)計是一種新型的防火系統(tǒng)設(shè)計思路2,

3、是建立在越發(fā)理性條件上的一種新的設(shè)計方法。它不是按照決定的、一成不變的模式舉行設(shè)計,而是運用消防平安工程學(xué)的原理和方法首先制定囫圇防火系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)達到的性能目標,并針對各類建造物的實際狀態(tài),應(yīng)用全部可能的方法去對建造的火災(zāi)危急和將導(dǎo)致的后果舉行定性及定量地預(yù)報與評估,以期得到最佳的防火設(shè)計方案和最優(yōu)的防火庇護。固然,這一切都務(wù)必通過科學(xué)的評估模型舉行系統(tǒng)的評估量算,以驗證所采用的設(shè)計方法能夠保證既定性能目標的實現(xiàn)。 實現(xiàn)性能化設(shè)計務(wù)必要有以下三個支撐要素3:性能化規(guī)范、技術(shù)指南和評估模型。 (2)與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較。 指令性設(shè)計方法與性能化設(shè)計方法相比,主要的區(qū)分如表1所示。 表 1 性能化設(shè)計

4、方法與指令性設(shè)計方法對照表 2 性能化防火設(shè)計評估技術(shù)的工程應(yīng)用實例 (1)工程概況。 某高層商住樓總占地面積14,427m2,總建造面積103,026m2。由A、B、C三棟組成,樓高分離為6、52、49層。首層架空,除C棟二、三層是辦公用途外,其余均是住所。地下室共三層,每層地下室A、B、C三棟均連通,每層地 下 室 約 7,600m2,地 下 建 筑 面 積 共 計22,735m2,地上建造面積約80,291m2,各住所樓層層高為3.1m3.4m不等。 (2)評估內(nèi)容。 重點對以下幾個方面舉行論證分析。 各單元戶門均采用乙級防火門,構(gòu)成以各住戶單元為自立防火分區(qū),防止火災(zāi)擴散。 每戶單元安

5、裝自動報警系統(tǒng),在客廳、過道安裝煙感探測器,在廚房內(nèi)安裝溫感探測器,進門側(cè)安裝手動報警按鈕。 每個住所單元安裝自動噴淋系統(tǒng),在戶進門上方及客廳上方安裝大流量噴淋頭。 室內(nèi)裝修盡量采用不燃材料，可燃材料均涂防火涂料。 飄出式窗臺阻隔上下層的火災(zāi)擴散。 (3)評估的有關(guān)假設(shè)。 對建造消防工程評估中應(yīng)用到的主要假設(shè)如下。 消防平安系統(tǒng)設(shè)計正確,并與有關(guān)的國家標準和法律條款全都。 全部平安出口和疏散通道應(yīng)保持暢通,不得有任何物品阻礙平安疏散。 建造內(nèi)不得存放大量危急物品和可燃液體。 使用功能不發(fā)生變化。 火災(zāi)的發(fā)生只考慮單一火源。 (4)計算對象確實定。 在模擬計算過程中,為避開計算的重復(fù)性,在選取計

6、算區(qū)域時,有針對性地挑選了幾個樓層舉行計算。 計算對象A面積為236.5m2,凈空高度為3m,包括客廳、門廳、臥房、衛(wèi)生間、餐廳、廚房、曬衣臺、工人房、電腦室等,如圖1所示。 計算對象B面積為473.05m2,凈空高度為3.1m,包括客廳、門廳、主臥房、衛(wèi)生間(主臥和公用)、書房、三個臥房及其衛(wèi)生間、餐廳、廚房、曬衣臺、工人房、電腦室及陽臺等,如圖2所示。計算對象C為復(fù)式戶型,面積為279.18m2,上、下層的凈空高度為3m,包括復(fù)式下層臥房及衛(wèi)生間、復(fù)式下層客廳、復(fù)式下層公用衛(wèi)生間、復(fù)式下層廚房、復(fù)式下層餐廳、復(fù)式下層曬衣臺、復(fù)式下層工人房、復(fù)式上層三個臥房及其衛(wèi)生間、復(fù)式上層電腦室等,如圖

7、3所示。 (5)總疏散時光( Tt otal)計算。 總疏散時光的計算公式如式(1)所示: Tt otal = Td+Tpre+Tm (1) 式(1)中, T d為自動報警系統(tǒng)的響應(yīng)時光; T pre為人員開頭疏散前的延遲時光; T d和T pre合稱為疏散前的預(yù)動作時光; Tm 為建造中特定區(qū)域內(nèi)的全部人員向出口疏散并通過它進入平安區(qū)域的時光。 Td 的計算。 T d應(yīng)按照建造內(nèi)所采用的火災(zāi)探測與報警裝置的類型及其布置、火災(zāi)的進展速度及其規(guī)模、著火空間的高度等條件,考慮設(shè)定火災(zāi)場景下,建造內(nèi)人員的密度及人員的平安意識與糊涂狀態(tài)等因素綜合決定,該值可通過相應(yīng)的計算機模擬軟件決定。本算例中結(jié)合煙

8、氣擴散模擬計算,取標準溫感探測器動作溫度約70左右。 T pre的計算。 T pre是從人員接到火災(zāi)報警之后到疏散行動開頭之前的時光間隔,包括識別時光和反應(yīng)時光。識別時光是從火災(zāi)報警或信號發(fā)出后到人員還未開頭反應(yīng)的時光段,與建造的類型、功能、與用途、使用人員的性質(zhì)及建造火災(zāi)報警和物業(yè)管理系統(tǒng)等因素有關(guān)。反應(yīng)時光是從人員識別報警或信號并開頭做出反應(yīng)至直接朝出口方向開頭疏散的時光段,與建造空間的環(huán)境情況有關(guān)。 本算例中計算得到計算對象A、B、C的預(yù)動作時光分離為47s、70s及40s。 Tm 的計算。 人員的疏散分集中疏散和各自疏散兩種狀況考慮,三個計算對象的 Tm 如表2所示。 表 2 人員進入

9、平安區(qū)域的疏散時光 T total總疏散時光的計算。 根據(jù)式 (1),總疏散時光的計算結(jié)果T total如表3所示。 表 3 人員疏散總時光 (6)煙氣擴散計算分析。 雖然爭論的場所空間不大,可燃物的構(gòu)成也比較單一,但考慮到火災(zāi)的突發(fā)性和意外事故,采用較為保守的火災(zāi)增長方式,如圖4所示。 對私人住所的火災(zāi),火源多發(fā)生在廚房,同時考慮到使用電熱毯等緣由,臥房著火也是不容忽略的,因此起火房間設(shè)置在廚房和臥房內(nèi)。 (7)計算結(jié)果分析。 模擬結(jié)果如表4所示。 表 4 疏散完成時刻的煙層高度和溫度 從計算結(jié)果來看,對不同的計算對象,當(dāng)疏散完成時,除起火室外,其他房間的溫度和煙氣沉降都能較好滿意要求。 (8)樓層間煙氣擴散計算。 為了考察火勢是否會對上層住戶構(gòu)成危急,也模擬計算了樓層間的煙氣擴散狀況。計算時,選取某層主臥房及其陽臺作為計算對象,起火房間設(shè)在該層主臥房。模擬過程中,考慮較不利場景,設(shè)所分析樓層的主臥房內(nèi)部通向其他房間的門均關(guān)閉,主臥房的窗戶打開,同時考慮了風(fēng)速的影響。對引燃的可燃物,參考布匹的燃點(200左右)和滌綸纖維的燃點(390左右),對照計算結(jié)果,當(dāng)該層主臥房著火后,上層窗戶位置及主臥房內(nèi)的煙氣溫度均沒有超過200,室內(nèi)可燃物不會被引燃。 (9)主要評估結(jié)果。 商