高大空間建筑消防設(shè)計(jì)

10-1高大空間建筑消防設(shè)計(jì)高大空間建筑的特殊性：建筑因素：空間高大連續(xù)，視線貫通功能因素：內(nèi)部人員需要高效通行“高”:難以設(shè)置有效的消防保護(hù)“大”:無法設(shè)置防火分區(qū),超過疏散距離這些特殊性可能與消防安全設(shè)計(jì)發(fā)生沖突，往往難以按照通常的做法來滿足消防要求，使現(xiàn)有的建筑消防規(guī)范不能完全涵蓋高大空間建筑的消防設(shè)計(jì)。在一般情況下，高大空間建筑極少發(fā)生火災(zāi)，即使發(fā)生也容易察覺。然而，一旦發(fā)生火災(zāi)，對(duì)公眾和運(yùn)營的影響就很嚴(yán)重。消防性能化設(shè)計(jì)方法就是借助消防安全工程學(xué)的方法和手段，在對(duì)具體建筑物的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行個(gè)案評(píng)估的基礎(chǔ)上、因地制宜的針對(duì)高大空間建筑的特殊性，給出一定的消防策略指導(dǎo)具體的消防設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)消防方案進(jìn)行全面的分析和評(píng)估來論證其合理性和安全性。最終目的是經(jīng)過性能化設(shè)計(jì)后，既達(dá)到甚至超過國家或國際公認(rèn)的消防和生命安全標(biāo)準(zhǔn)，也能滿足運(yùn)營的需求。10-2消防性能化設(shè)計(jì)方法根據(jù)實(shí)際的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)提出可信的不利火災(zāi)場景，包括火災(zāi)位置、種類、發(fā)展情況、規(guī)模等。采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)和煙氣流動(dòng)數(shù)學(xué)模型或計(jì)算機(jī)模型分析或模擬火場情況，確定所需要的排煙措施和排煙量。采用人員疏散數(shù)學(xué)模型或計(jì)算機(jī)模型對(duì)疏散情況進(jìn)行分析或模擬。評(píng)估火災(zāi)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。考慮消防通道對(duì)消防隊(duì)滅火救援的影響。依據(jù)分析和模擬結(jié)果對(duì)消防設(shè)施和消防管理提出建議。10-3消防性能化方法和程序10-4實(shí)例開放“艙”封閉“艙”10-4-1重要的性能化設(shè)計(jì)概念——“艙”概念“艙”概念“艙”概念燃料“島”的設(shè)置需綜合考慮大空間內(nèi)可燃物聚集處的平面位置、面積、火災(zāi)規(guī)模、與相鄰可燃區(qū)域的間距，保證不輻射引燃臨近可燃物。10-4-2重要的性能化設(shè)計(jì)概念——燃料“島”防火隔離帶概念是在可燃物之間保持有足夠的寬度,控制熱輻射不會(huì)將另一方引燃,在防火隔離帶嚴(yán)格禁止放置任何可燃性物品。10-4-3重要的性能化設(shè)計(jì)概念—防火隔離帶大空間內(nèi)高火災(zāi)荷載區(qū)域通常都得到了有效的保護(hù)和限制（“艙”和“島”）大空間場所具有很強(qiáng)的儲(chǔ)煙納熱能力大空間內(nèi)視線開闊，很容易發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并迅速疏散和撲救人員疏散的過程中，大空間內(nèi)離開火場一定的距離人員將不會(huì)受到影響在大空間內(nèi)設(shè)置排煙系統(tǒng)必要性不大，災(zāi)后利用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（通常是回風(fēng)系統(tǒng)）結(jié)合大空間眾多自然通風(fēng)口將冷煙清除,實(shí)現(xiàn)災(zāi)后排煙，排煙口通常為空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口，設(shè)置在2-3米的高度。10-4-4重要的性能化設(shè)計(jì)概念—冷煙清除機(jī)場的目的是運(yùn)輸旅客，旅客在航站樓內(nèi)形成動(dòng)態(tài)的“人流”

為了獲得怡人建筑效果，一些功能區(qū)往往被設(shè)計(jì)得很開敞，面積很大，如果按照傳統(tǒng)的面積系數(shù)法來確定航站樓內(nèi)各區(qū)域待疏散人員的數(shù)量，通常會(huì)得到一個(gè)很大的、與實(shí)際不符的數(shù)值

人流量法能較為真實(shí)地確定航站樓主要場所的待疏散人員數(shù)量，體現(xiàn)航班的真實(shí)數(shù)量及密集程度

10-4-5重要的性能化設(shè)計(jì)概念—人流量法航站樓面積和空間巨大，火災(zāi)等緊急事件對(duì)災(zāi)害區(qū)域外的人員所產(chǎn)生的威脅通常并不是直接和迫切的，因此通常沒有必要對(duì)整個(gè)航站樓同時(shí)進(jìn)行疏散

航站樓整體疏散，將嚴(yán)重影響機(jī)場的航空運(yùn)營和其它商務(wù)活動(dòng)，并可能導(dǎo)致潛在的威脅航空安全的風(fēng)險(xiǎn)（如陸側(cè)人員進(jìn)入空側(cè)）.非必要時(shí),不建議采用整體疏散.

根據(jù)建筑平面布局和功能聯(lián)系、煙氣控制區(qū)域劃分和消防設(shè)施同時(shí)聯(lián)動(dòng)能力（尤其是樓梯間正壓送風(fēng)的同時(shí)聯(lián)動(dòng)能力），合理劃分報(bào)警疏散區(qū)域但需指出航站樓疏散路線和疏散樓梯布局和寬度,滿足整體疏散的要求.10-4-6重要的性能化設(shè)計(jì)概念—分階段疏散建筑功能布局的需要會(huì)導(dǎo)致樓梯和出口不能被布置在合理位置，導(dǎo)致疏散距離過長在人群積聚場所，人員行走到疏散/安全出口的時(shí)間比所有人員都通過疏散/安全出口的時(shí)間要短得多，因此，適當(dāng)增大疏散距離，對(duì)于這些場所的疏散安全性影響不大航站樓公共人流區(qū)域（即主要的需要疏散的區(qū)域）的火災(zāi)荷載都較低，即使發(fā)生火災(zāi)，區(qū)域的儲(chǔ)煙儲(chǔ)熱能力都較強(qiáng)，人員也很容易發(fā)現(xiàn)火災(zāi)，這些都有利于逃生考慮到人流區(qū)域空間開敞，人員在疏散過程中的體力等各方面的原因，參考國際上其它相關(guān)機(jī)場的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，航站樓的某些特殊區(qū)域的最遠(yuǎn)疏散距離允許達(dá)到60m。

10-4-6重要的性能化設(shè)計(jì)概念—疏散距離疏散接受標(biāo)準(zhǔn)

人員疏散必須分步驟進(jìn)行，以確保人員快速疏散火場并將對(duì)大樓的干擾降到最低限度。樓內(nèi)人員數(shù)量將按照旅客流量確定，而不是按照有關(guān)法規(guī)規(guī)定的人口密度。在配有消防措施的大空間內(nèi)，允許疏散距離的最大值為60米。消防工程中的逃生計(jì)算公式和計(jì)算機(jī)疏散模擬將應(yīng)用于大樓的各個(gè)部分.在火場環(huán)境未達(dá)到人員耐受極限之前人員疏散到相對(duì)安全的區(qū)域，即實(shí)際疏散所花費(fèi)的時(shí)間（RSET）<開始出現(xiàn)人體不可耐受情況的時(shí)間(ASET)，以此認(rèn)為疏散安全。疏散接受標(biāo)準(zhǔn)

通過分析火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)性能的影響，確定是否對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)以達(dá)到規(guī)范對(duì)耐火極限要求所具有的相同效果。構(gòu)件在規(guī)范規(guī)定的耐火極限的時(shí)間內(nèi)保持在臨界的破壞溫度以下，附加的防火保護(hù)就不需要了。

鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下溫度較高，承載力會(huì)顯著下降。分析中還將考慮鋼結(jié)構(gòu)在失效的情況下，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，確定火災(zāi)時(shí)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

10-4-6重要的性能化設(shè)計(jì)概念—鋼結(jié)構(gòu)防火

鋼構(gòu)件臨界溫度：外荷載作用下的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，若在火災(zāi)時(shí)所有構(gòu)件沿構(gòu)件長度和截面均勻升溫，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)達(dá)到抗火承載力極限狀態(tài)時(shí)構(gòu)件截面上的溫度。若在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限的時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最高溫度小于其臨界溫度，則認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力足夠。臨界溫度取決于構(gòu)件的荷載比。通過傳熱學(xué)的分析將規(guī)范規(guī)定的耐火時(shí)間內(nèi)構(gòu)件的最高溫度與其臨界溫度進(jìn)行比較，最終可確定構(gòu)件是否失效。通過整體彈性分析來確定是否構(gòu)件失效會(huì)導(dǎo)致整體坍塌，并結(jié)合火災(zāi)的持續(xù)時(shí)間來確定需要多少時(shí)間的防火保護(hù)。

鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)特征：標(biāo)高13.6米，大空間，超過50000平米，凈高接近30米布局：10個(gè)辦票島，若干超市、咖啡廳、辦公區(qū)和商店，+19.6米為一夾層功能：旅客的辦票、行李托運(yùn)、交通功能10-4-6機(jī)場辦票大廳策略10-4-6機(jī)場辦票大廳策略消防策略：煙氣控制ＣＦＤ模擬和論證：。采用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)和煙氣流動(dòng)數(shù)學(xué)模型或計(jì)算機(jī)模型分析或模擬火場情況，確定所需要的排煙措施和排煙量（FDS或CFAST）火災(zāi)規(guī)模：2.5MW快速火，陽臺(tái)型煙羽流，電腦、桌椅燃燒。位置：辦票大廳中央的辦票島，假設(shè)噴淋未起作用，模擬整個(gè)大廳。目的：預(yù)測(cè)在可信的不利火災(zāi)、無排煙系統(tǒng)作用情況下大廳內(nèi)火場環(huán)境，以證明大空間的儲(chǔ)煙蓄熱能力，進(jìn)而為災(zāi)后冷煙清除提供可能。

疏散策略：10個(gè)3m寬的入口大門，12部1.45m樓梯；夾層4部1.45m樓梯向下采用人員疏散數(shù)學(xué)模型或計(jì)算機(jī)模型對(duì)疏散情況進(jìn)行分析或模擬（STEPS）。疏散模擬和論證：。時(shí)間可獲得的安全疏散時(shí)間>900秒反應(yīng)時(shí)間識(shí)別時(shí)間100+180秒疏散行動(dòng)前時(shí)間疏散行動(dòng)時(shí)間疏散時(shí)間：372秒必須疏散時(shí)間：652秒起火探測(cè)報(bào)警耐受極限安全余量>248秒人員疏散安全時(shí)間線－最不利場景疏散模擬和論證：

鋼結(jié)構(gòu)耐火分析：航站主樓和入口高架道路的波浪形鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采用三跨連續(xù)張弦梁，通過Y型分叉的中柱和邊斜柱與下部混凝土結(jié)構(gòu)連接。

選取鋼結(jié)構(gòu)周圍可信最不利的火災(zāi)場景進(jìn)行分析，主要場景如下：

位置構(gòu)件描述火災(zāi)場景描述火災(zāi)規(guī)模主樓13.6m標(biāo)高YC-2，YC-3,34-G辦票島行李托運(yùn)區(qū)，吊頂高度2.5m噴淋失效下2.5MWYC-2,YC-3辦票大廳中央的機(jī)場VIP，航空公司VIP，大空間設(shè)計(jì)無噴淋控制4.5MW屋架19.6m夾層的上部餐飲區(qū)域，大空間設(shè)計(jì)無噴淋控制4.5MW鋼結(jié)構(gòu)分析和論證：。通過傳熱學(xué)的分析得出：主樓13.6m辦票島發(fā)生火災(zāi)，對(duì)于其鄰近鋼構(gòu)件YC-2，YC-3的產(chǎn)生影響，但離火源最不利點(diǎn)在3h內(nèi)的最高溫度為394°C，遠(yuǎn)小于臨界溫度635°C，無需進(jìn)行防火保護(hù)。主樓13.6m中部CIP