消防性能化設(shè)計(jì)

2023/2/31建筑防火性能化設(shè)計(jì)孫旋

2023/2/32博士，畢業(yè)于清華大學(xué)公共安全研究院國(guó)家一級(jí)注冊(cè)消防工程師中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所高級(jí)工程師住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部防災(zāi)研究中心高級(jí)工程師全國(guó)消防標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)委員北京市消防安全性能化工作推進(jìn)委員會(huì)委員國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》主要起草人主要從事計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬研究、人員疏散研究及車(chē)庫(kù)火災(zāi)研究，參與了多項(xiàng)國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題、北京市科委重大科研項(xiàng)目，發(fā)表了學(xué)術(shù)論文32篇，參與編著《中國(guó)消防手冊(cè)》、《中國(guó)建筑防災(zāi)年鑒》、《建筑防火性能化設(shè)計(jì)》等。曾主持完成了北京汽車(chē)博物館、北京鳳凰國(guó)際傳媒中心等三十多個(gè)項(xiàng)目的消防評(píng)估工作。作為專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人完成了包括國(guó)家體育場(chǎng)、國(guó)家體育館、國(guó)家游泳中心等近百個(gè)項(xiàng)目的消防性能化評(píng)估工作。作為消防論證會(huì)評(píng)審專(zhuān)家，對(duì)遼寧、西藏、江蘇等地一系列工程消防設(shè)計(jì)問(wèn)題提供了理分析論和實(shí)踐指導(dǎo)。孫旋2023/2/33主要內(nèi)容簡(jiǎn)介疏散煙氣實(shí)驗(yàn)背景、特征、體系、必要性、法律依據(jù)主要評(píng)估方法及軟件2023/2/34一、消防性能化設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介2023/2/35背景高、新、奇、大的公共建筑大量出現(xiàn)……處方式規(guī)范的局限性與滯后性……消防科技取得長(zhǎng)足進(jìn)步……消防性能化設(shè)計(jì)2023/2/36建筑防火的安全目標(biāo)明確一致，但確保安全目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的方法則多種多樣。消防性能化設(shè)計(jì)作為一種新型的防火系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，更加理性，更加包容。它運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理和方法首先制定整個(gè)防火系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的性能目標(biāo)；并針對(duì)各類(lèi)建筑物的實(shí)際狀態(tài)，應(yīng)用所有可能的方法去對(duì)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)和將導(dǎo)致的后果進(jìn)行定性、定量地預(yù)測(cè)與評(píng)估以期得到最佳的防火設(shè)計(jì)方案和最好的防火保護(hù)。消防性能化設(shè)計(jì)的概念制定目標(biāo)應(yīng)用手段實(shí)現(xiàn)目標(biāo)性能化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性有利于建筑設(shè)計(jì)合理化、科學(xué)化有利于建筑設(shè)計(jì)師發(fā)揮主觀創(chuàng)造性有利于新產(chǎn)品、新材料開(kāi)發(fā)研制和推廣政策沿革公安部119號(hào)令第十六條具有下列情形之一的，建設(shè)單位除提供本規(guī)定第十五條所列材料外，應(yīng)當(dāng)同時(shí)提供特殊消防設(shè)計(jì)文件，或者設(shè)計(jì)采用的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、境外消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的中文文本，以及其他有關(guān)消防設(shè)計(jì)的應(yīng)用實(shí)例、產(chǎn)品說(shuō)明等技術(shù)資料：（一）國(guó)家工程建設(shè)消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定的；（二）消防設(shè)計(jì)文件擬采用的新技術(shù)、新工藝、新材料可能影響建設(shè)工程消防安全，不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的；（三）擬采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或者境外消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的。第十九條對(duì)具有本規(guī)定第十六條情形之一的建設(shè)工程，公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)在受理消防設(shè)計(jì)審核申請(qǐng)之日起五日內(nèi)將申請(qǐng)材料報(bào)送省級(jí)人民政府公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)組織專(zhuān)家評(píng)審。省級(jí)人民政府公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)在收到申請(qǐng)材料之日起三十日內(nèi)會(huì)同同級(jí)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)行政主管部門(mén)召開(kāi)專(zhuān)家評(píng)審會(huì)，對(duì)建設(shè)單位提交的特殊消防設(shè)計(jì)文件進(jìn)行評(píng)審。參加評(píng)審的專(zhuān)家應(yīng)當(dāng)具有相關(guān)專(zhuān)業(yè)高級(jí)技術(shù)職稱，總數(shù)不應(yīng)少于七人，并應(yīng)當(dāng)出具專(zhuān)家評(píng)審意見(jiàn)。評(píng)審專(zhuān)家有不同意見(jiàn)的，應(yīng)當(dāng)注明。2023/2/311消防性能化設(shè)計(jì)評(píng)估暫行規(guī)定適用范圍消防性能化設(shè)計(jì)的必要程序提交申請(qǐng)等待批復(fù)溝通協(xié)調(diào)撰寫(xiě)報(bào)告申請(qǐng)開(kāi)會(huì)專(zhuān)家論證國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀英國(guó)、美國(guó)等20世紀(jì)70年代已經(jīng)開(kāi)展。美國(guó)：1%；新西蘭和澳大利亞：3%~5%德國(guó)：1.5%我國(guó)的發(fā)展科學(xué)研究工程應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r日益規(guī)范穩(wěn)中有升時(shí)而收緊性能設(shè)計(jì)的框架和支撐體系確定設(shè)計(jì)火災(zāi)的荷載

估算建筑使用時(shí)可能容納的最大人數(shù)及其位置

制定初步設(shè)計(jì)方案

運(yùn)用消防安全工程學(xué)原理和方法對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析和評(píng)估

設(shè)計(jì)方案滿足目標(biāo)要求

采納和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

修改設(shè)計(jì)方案

否確定建筑的幾何參數(shù)、使用情況消防安全目標(biāo)

2023/2/316二、人員疏散安全疏散判定標(biāo)準(zhǔn)ASET-危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間RSET-疏散所需時(shí)間Δttrav行動(dòng)時(shí)間Δtpre預(yù)動(dòng)時(shí)間Δtrec確認(rèn)時(shí)間Δtres響應(yīng)時(shí)間ta覺(jué)察時(shí)間tdet起火探測(cè)報(bào)警疏散完畢達(dá)到危險(xiǎn)探測(cè)時(shí)間Tmargin安全余量安全判據(jù)指標(biāo)火災(zāi)對(duì)人員的危害主要來(lái)源于火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，主要表現(xiàn)煙氣的熱作用和毒性，另外對(duì)于疏散而言煙氣的能見(jiàn)度也是一個(gè)重要的影響因素。所以在分析火災(zāi)對(duì)疏散的影響時(shí)，一般從溫度、毒性氣體的濃度、能見(jiàn)度等方面進(jìn)行討論。通常情況下人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)如下表所示：項(xiàng)目人體可耐受的極限能見(jiàn)度當(dāng)熱煙層降到2m下時(shí)，對(duì)于大空間其能見(jiàn)度臨界指標(biāo)為10m使用者在煙氣中疏散的溫度2m以上空間內(nèi)的煙氣平均溫度不大于180℃；當(dāng)熱煙層降到2.0m下時(shí)，持續(xù)30分鐘的臨界溫度為60°C煙氣的毒性一般認(rèn)為在可接受的能見(jiàn)度的范圍內(nèi)，毒性都很低，不會(huì)對(duì)人員疏散造成影響（一般CO判定指標(biāo)為2500ppm）。疏散所需時(shí)間的計(jì)算察覺(jué)時(shí)間ta的確定 火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警

預(yù)動(dòng)時(shí)間tpre的確定（1）確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生（2）制定行動(dòng)決策建筑物用途及特性人員響應(yīng)時(shí)間（min）報(bào)警系統(tǒng)類(lèi)型W1W2W3辦公樓、商業(yè)或工業(yè)廠房、學(xué)校(居民處于清醒狀態(tài)，對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施熟悉)<13>4商店、展覽館、博物館、休閑中心等(居民處于清醒狀態(tài)，對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉)<23>6旅館或寄宿學(xué)校(居民可能處于睡眠狀態(tài)，但對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施熟悉)<24>5旅館、公寓(居民可能處于睡眠狀態(tài)，對(duì)建筑物、報(bào)警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉)<24>6醫(yī)院、療養(yǎng)院及其他社會(huì)公共機(jī)構(gòu)(有相當(dāng)數(shù)量的人員需要幫助)<35>8行動(dòng)時(shí)間ttrav的確定經(jīng)驗(yàn)公式法日本Togawa推導(dǎo)的疏散時(shí)間近似計(jì)算公式英國(guó)的Melink和Booth方程加拿大Paul的經(jīng)驗(yàn)方法前蘇聯(lián)的Predtechenski和Milinski等人提出的估算公式2.計(jì)算機(jī)模擬法SimulexStepsPathfinderEvacuator案例-國(guó)家體育館2023/2/322高層辦公樓案例-高層辦公樓案例-一七一中學(xué)2023/2/324三、煙氣流動(dòng)與控制內(nèi)容排煙系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)火災(zāi)最大熱釋放速率的確定排煙量的確定排煙效果模擬驗(yàn)證最大熱釋放速率確定-滅火有效考慮自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)動(dòng)作 當(dāng)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)啟動(dòng)一定時(shí)間以后，火災(zāi)熱釋放速率將不再增加，并在維持一定的時(shí)間后逐漸衰減?？紤]大空間滅火裝置動(dòng)作最大熱釋放速率確定-滅火失效參照權(quán)威數(shù)據(jù)考慮消防救援（15min)小房間考慮轟燃排煙量的確定只要排煙量等于產(chǎn)煙量，煙氣層界面就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的高度，不會(huì)繼續(xù)下降。只有煙氣層保持一定高度以上，才能給人員安全疏散提供一個(gè)良好的環(huán)境。2023/2/330模擬驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)?zāi)M區(qū)域模擬場(chǎng)模擬（FDS為使用最多的場(chǎng)模擬軟件）場(chǎng)區(qū)混合模擬場(chǎng)模擬FDSFluent2023/2/332案例-水立方北京南站案例-北京南站深圳灣體育中心火源網(wǎng)格尺寸為0.15m×0.15m×0.15m建模為14個(gè)小時(shí)2023/2/335四、實(shí)體實(shí)驗(yàn)2023/2/3361水噴淋保護(hù)+鋼化玻璃2023/2/3371水噴淋下保護(hù)鋼化玻璃耐火實(shí)驗(yàn)與?；芯?/p>

點(diǎn)火36s燃燒1min燃燒16min2023/2/338水噴淋下保護(hù)鋼化玻璃耐火實(shí)驗(yàn)與模化研究最終耐火實(shí)驗(yàn)所監(jiān)測(cè)并計(jì)算的火災(zāi)規(guī)模約為5000kW，當(dāng)木垛燃燒至23.35min時(shí)，燃燒室內(nèi)的最高溫度約850℃，與模擬計(jì)算結(jié)果較為接近，模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以互為驗(yàn)證。2023/2/3392機(jī)械立體車(chē)庫(kù)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)研究

金屬框架結(jié)構(gòu)機(jī)械車(chē)庫(kù)鋼砼結(jié)構(gòu)機(jī)械車(chē)庫(kù)運(yùn)輸通道停車(chē)單元1、我國(guó)《汽車(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)、停車(chē)場(chǎng)設(shè)計(jì)防火規(guī)范》規(guī)范規(guī)定：機(jī)械式立體汽車(chē)庫(kù)的停車(chē)數(shù)超過(guò)50輛時(shí)，應(yīng)設(shè)防火墻或防火隔墻進(jìn)行分隔。2、基于功能設(shè)計(jì)要求，鋼砼結(jié)構(gòu)機(jī)械車(chē)庫(kù)一般停車(chē)數(shù)量在200~300輛之間，因停車(chē)機(jī)械流程及停車(chē)效率需要，上下應(yīng)貫通，若設(shè)防火墻分隔