建筑性能化防火設計方法的工程應用

1、建筑性能化防火設計方法的工程應用建造火災對人民生命財產(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,首先務必保證建造防火設計滿意國家有關強制性技術規(guī)矩的要求。倘若建造防火設計存在先天不足,將給建造物的消防平安留下難以消退的火災隱患。因此,提高建造防火設計水平,是一個十分重要的課題。 隨著社會經(jīng)濟和科學技術的進展,建造多功能的進展趨勢和新技術、新材料的廣泛應用,對目前的建造設計防火規(guī)范提出了巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的處方式(指令性)建造設計防火規(guī)范(Prescriptive Fire Pro-tection Design Code),只是對各類工程的

2、防火設計參數(shù)分離作逐一對應的規(guī)定,大大制約了建造藝術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計方法。性能化防火設計方法正是在這種狀況下應運而生的。目前建造性能化防火設計(Performance-based FireProtection Design)已經(jīng)成為世界很多國家消防領域爭論、研究和進展的熱點課題。自1996年以來,國際火災科學學會已經(jīng)舉辦了三屆性能化防火設計學術會議1。 1 建造性能化防火設計 (1)涵義。 性能化設計是一種新型的防火系統(tǒng)設計思路2,

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

4、方法與指令性設計方法對照表 2 性能化防火設計評估技術的工程應用實例 (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,構成以各住戶單元為自立防火分區(qū),防止火災擴散。 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擴散。 (3)評估的有關假設。 對建造消防工程評估中應用到的主要假設如下。 消防平安系統(tǒng)設計正確,并與有關的國家標準和法律條款全都。 全部平安出口和疏散通道應保持暢通,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為復式戶型,面積為279.18m2,上、下層的凈空高度為3m,包括復式下層臥房及衛(wèi)生間、復式下層客廳、復式下層公用衛(wèi)生間、復式下層廚房、復式下層餐廳、復式下層曬衣臺、復式下層工人房、復式上層三個臥房及其衛(wèi)生間、復式上層電腦室等,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應按照建造內(nèi)所采用的火災探測與報警裝置的類型及其布置、火災的進展速度及其規(guī)模、著火空間的高度等條件,考慮設定火災場景下,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,該值可通過相應的計算機模擬軟件決定。本算例中結合煙

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時光。識別時光是從火災報警或信號發(fā)出后到人員還未開頭反應的時光段,與建造的類型、功能、與用途、使用人員的性質(zhì)及建造火災報警和物業(yè)管理系統(tǒng)等因素有關。反應時光是從人員識別報警或信號并開頭做出反應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。 本算例中計算得到計算對象A、B、C的預動作時光分離為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,可燃物的構成也比較單一,但考慮到火災的突發(fā)性和意外事故,采用較為保守的火災增長方式,如圖4所示。 對私人住所的火災,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,因此起火房間設置在廚房和臥房內(nèi)。 (7)計算結果分析。 模擬結果如表4所示。 表 4 疏散完成時刻的煙層高度和溫度 從計算結果來看,對不同的計算對象,當疏散完成時,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,起火房間設在該層主臥房。模擬過程中,考慮較不利場景,設所分析樓層的主臥房內(nèi)部通向其他房間的門均關閉,主臥房的窗戶打開,同時考慮了風速的影響。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),對照計算結果,當該層主臥房著火后,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)主要評估結果。 商