建筑性能化防火設(shè)計課件

建筑性能化防火設(shè)計與評估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)1建筑性能化防火設(shè)計與評估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)1提綱一、性能化防火設(shè)計的時代背景二、性能化防火設(shè)計的方法與步驟三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)四、性能化防火設(shè)計舉例五、結(jié)束語2提綱一、性能化防火設(shè)計的時代背景2一、性能化防火設(shè)計的時代背景3建筑與科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求2處方式建筑防火設(shè)計4性能化防火設(shè)計的興起1建筑防火的目的與措施5性能化設(shè)計和處方式設(shè)計的關(guān)系3一、性能化防火設(shè)計的時代背景3建筑與科技發(fā)展對防火設(shè)計的建筑防火目的：(1)保護建筑物內(nèi)及其周圍人員生命安全和健康；(2)保護建筑物內(nèi)及其周圍財產(chǎn)并限制火災(zāi)損失；(3)保護消防人員的安全并能夠開展有效的滅火工作；(4)保護環(huán)境（大氣、水和土壤）。1.建筑防火的目的與措施4建筑防火目的：1.建筑防火的目的與措施4保護人員安全措施：預(yù)防火災(zāi)疏散通道限制火災(zāi)蔓延盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進行有效滅火避免發(fā)生轟燃通過限制疏散通道的長度、防煙、排煙、排熱以及防止建筑物倒塌等措施減少人員的危險性實現(xiàn)防火的技術(shù)措施5保護人員安全措施：實現(xiàn)防火的技術(shù)措施5保護財產(chǎn)安全的措施：預(yù)防火災(zāi)減少財產(chǎn)密度盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進行有效滅火限制火災(zāi)蔓延避免發(fā)生轟燃通過排煙、排熱、避免水造成的損失以及防止建筑物倒塌等措施減少財產(chǎn)的損失實現(xiàn)火災(zāi)防護目的的技術(shù)措施6保護財產(chǎn)安全的措施：實現(xiàn)火災(zāi)防護目的的技術(shù)措施62處方式建筑防火設(shè)計定義：處方式建筑防火設(shè)計：按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計規(guī)范對建筑物防火分類及其對防火設(shè)計的明確要求，對建筑防火系統(tǒng)進行設(shè)計的工程。處方式防火設(shè)計評估：按照按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計規(guī)范對建筑物防火分類及其對防火設(shè)計的明確要求，對建筑防火系統(tǒng)設(shè)計進行評估。72處方式建筑防火設(shè)計定義：7特點：一般是指根據(jù)火災(zāi)事故的發(fā)生、發(fā)展和撲救等經(jīng)驗教訓(xùn)和火災(zāi)科學(xué)研究試驗等消防實踐總結(jié)出來的，并經(jīng)不斷修改完善的一套有明確防火設(shè)計措施和各種具體的設(shè)計參數(shù)要求的規(guī)定。優(yōu)點是清楚明了、簡單易行，對設(shè)計和驗收評估人員的要求不高，能夠滿足大多數(shù)規(guī)?；蚬δ艿纫筝^簡單建筑的設(shè)計與設(shè)計監(jiān)督需要。缺點是它使建筑設(shè)計千篇一律，不利于新消防技術(shù)和產(chǎn)品的采用、很難滿足技術(shù)進步的要求，并且無法確切地知道人們認為安全的具體指標(biāo)到底是多少、為滿足這種安全的建設(shè)投入與所能達到的安全性能水平之間具有多高的投資效益比。8特點：優(yōu)點是清楚明了、簡單易行，對設(shè)計和驗收評估人員的要求3建筑和科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求現(xiàn)代建筑的特點：攀高比闊，爭奇斗艷，彰顯時尚，各領(lǐng)風(fēng)騷93建筑和科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求現(xiàn)代建筑的特點：攀高比火災(zāi)科學(xué)方興未艾：火災(zāi)機理日見清晰現(xiàn)象描述逐漸量化數(shù)值模擬日臻完善研究群體日益強大火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能10火災(zāi)科學(xué)方興未艾：火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為10消防技術(shù)層出不窮：火災(zāi)探測智能化火災(zāi)撲救自動化成套設(shè)備系列化消防管理信息化火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能細水霧滅火遙控水炮11消防技術(shù)層出不窮：火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為細水霧滅火遙控水定義：性能化設(shè)計：針對特定建筑對象的消防安全目標(biāo)，運用消防安全工程學(xué)原理，采取計算機?；驍?shù)理推算的方法，并結(jié)合實驗方法，確定合理的消防安全設(shè)計。性能化評估：采用確定性或概率方法，基于消防安全工程學(xué)的邏輯關(guān)系，對已設(shè)計或現(xiàn)有的建筑對象，結(jié)合其消防工程體系的合理性、實用性，數(shù)值化地分析論證其火災(zāi)危害與風(fēng)險。4性能化防火設(shè)計的興起12定義：4性能化防火設(shè)計的興起12特點：只確定建筑要達到的總體目標(biāo)要求或設(shè)計性能水平，規(guī)定一系列性能目標(biāo)和可以量化的性能準(zhǔn)則和設(shè)計準(zhǔn)則，一般附有一個指導(dǎo)設(shè)計的技術(shù)文件。設(shè)計人員或其他規(guī)范執(zhí)行者根據(jù)設(shè)計對象特點，按規(guī)范要求，采用“處方式”規(guī)范或以性能為基礎(chǔ)的設(shè)計和評估方法來完成認為可以接受或能夠取得最低規(guī)定安全水平的設(shè)計。在大多數(shù)情況下，規(guī)范不明確規(guī)定某項解決方案，而是確定能達到規(guī)范要求的可接受的方法。13特點：13可以針對不同的建筑物確定不同的安全水平，能使設(shè)計者或監(jiān)督者具有自由發(fā)揮的較大余地，解決“處方式”規(guī)范中存在的大部分問題，但對于規(guī)范使用者而言則要求經(jīng)過專門的嚴(yán)格訓(xùn)練，并要有不同建筑物的火災(zāi)大小數(shù)據(jù)以及大量建筑材料的燃燒特性數(shù)據(jù)、專門的設(shè)計和評估工具等作為支撐。14可以針對不同的建筑物確定不同的安全水平，能使設(shè)計者或監(jiān)督者5.性能化設(shè)計和處方式規(guī)范的關(guān)系1、兩者的目標(biāo)是一致的，可以相互驗證；2、兩者各具特點：指令性的簡捷、明確，便于操作，可直觀理解，運用成本低。性能化的演繹、推理，可以?；?，需要理解力，運用成本高。3、兩者將長期互補共存。性能化適應(yīng)于新型的、特殊的建筑設(shè)計與評估；指令性適用于一般的、普遍的建筑設(shè)計與評估。4、兩者可相互變化。性能化的歸納，總結(jié)成律可作為指令性。指令性的細化，數(shù)理表述可化為性能化。155.性能化設(shè)計和處方式規(guī)范的關(guān)系1、兩者的目標(biāo)是一致的，二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）基本概念總體目標(biāo)：保護生命、保護財產(chǎn)、保護使用功能、保護環(huán)境功能目標(biāo)：對如何達到總體目標(biāo)說明性能要求：材料、構(gòu)件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法滿足性能水平要求，從而達到安全總體目標(biāo)和功能目標(biāo)性能指標(biāo)設(shè)計指標(biāo)16二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）基本概念16總體目標(biāo)：建筑物在火災(zāi)條件下不垮塌功能目標(biāo)：保護鋼構(gòu)件不燒毀性能目標(biāo)：鋼構(gòu)件有1小時耐火時間性能指標(biāo)：在1小時內(nèi)，溫度不高于530C設(shè)計指標(biāo)：保護層厚度不小于3mm總體目標(biāo)：保護人員安全功能目標(biāo)：遠離起火點的人員有足夠的疏散時間性能目標(biāo)：限制火災(zāi)蔓延和控制煙氣聚積與流動。性能指標(biāo)：燃燒速率小于10MW，40分鐘內(nèi)煙氣層高度3米以上。設(shè)計指標(biāo)：水噴淋1套（水壓2個大氣壓）、機械通風(fēng)300m3/min。17總體目標(biāo)：建筑物在火災(zāi)條件下不垮塌總體目標(biāo)：保護人員安全17二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定分析對象的現(xiàn)場狀況弄清待評估建筑的結(jié)構(gòu)特點識別重大火災(zāi)危險源設(shè)計火源功率18二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定分析對象的現(xiàn)場狀況18二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定防火安全的目的和目標(biāo)保證人員安全減少起火的可能性防止火蔓延防止火災(zāi)進一步擴大19二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定防火安全的目的和目標(biāo)19二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇合適的定量分析方法定量分析是性能化分析的基本方法，需要根據(jù)分析的需要選擇合適的定量方法；火災(zāi)過程的計算機模擬是一種主要的方法（CFAST、FDS、FLUENT、PHOENICS）20二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇合適的定量分析方法20二、性能化防火設(shè)計方法與步驟具體分析影響火災(zāi)安全的因素建筑物的結(jié)構(gòu)特點；可燃物的燃燒特性與分布；火災(zāi)與煙氣蔓延的特點；室內(nèi)消防設(shè)施的配置狀況；建筑物使用者的特征；消防救援狀況21二、性能化防火設(shè)計方法與步驟具體分析影響火災(zāi)安全的因素212222二、性能化防火設(shè)計方法與步驟給出分析報告風(fēng)險分析結(jié)束后應(yīng)當(dāng)給出客觀、全面的結(jié)論報告；明確指出該建筑物是否符合有關(guān)規(guī)范的要求，原有設(shè)計是否需要進行任何修改等；結(jié)論具有很強的時效性23二、性能化防火設(shè)計方法與步驟給出分析報告23二、性能化防火設(shè)計方法與步驟基本的設(shè)計步驟：三個階段：設(shè)計準(zhǔn)備階段；定量評估階段；文件編制階段；八個步驟24二、性能化防火設(shè)計方法與步驟基本的設(shè)計步驟：24二、性能化防火設(shè)計方法與步驟性能化設(shè)計步驟示意圖25二、性能化防火設(shè)計方法與步驟性能化設(shè)計步驟示意圖25StepsinthePerformance-BasedAnalysisandtheConceptualDesignProcedureforFireProtectionDesign確定工程具體內(nèi)容建立性能判據(jù)確定安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)、性能目標(biāo)設(shè)計目標(biāo)：性能指標(biāo)和設(shè)計指標(biāo)選擇最終設(shè)計建立火災(zāi)場景試設(shè)計試設(shè)計評估準(zhǔn)備設(shè)計文件修改設(shè)計或目標(biāo)性能化設(shè)計報告說明、圖紙操作與維護手冊Developinga

FireProtectionEngineering

DesignBrief

試設(shè)計是否滿足性能標(biāo)準(zhǔn)否是PSGDSODPCDFSTDFSM?26StepsinthePerformance-Based二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段基本任務(wù)：確定一些基本參數(shù)，包括：評估所設(shè)計建筑物的現(xiàn)場狀況；確定業(yè)主的損失目標(biāo)（定性）；把業(yè)主的損失目標(biāo)定量為設(shè)計目標(biāo)；27二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段27二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段確定建筑防火設(shè)計的基本目標(biāo)：保障生命安全，包括民眾、工作人員和消防人員的安全；保護財產(chǎn)安全，包括建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備和物品；提供連續(xù)的操作，例如保護系統(tǒng)可以繼續(xù)運作；限制火災(zāi)與火災(zāi)防治措施的不良影響。28二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段28二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段應(yīng)當(dāng)確定防火設(shè)計目標(biāo)的優(yōu)先順序：多數(shù)情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮人員生命安全；特殊情況下，也可優(yōu)先考慮其它目標(biāo)。如人員少，容易疏散，或存儲高價值物品；應(yīng)當(dāng)兼顧多個防火目標(biāo)。29二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段29二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段選擇火災(zāi)場景和設(shè)定火災(zāi)曲線：選擇火災(zāi)場景；設(shè)定火災(zāi)曲線30二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段30二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景火災(zāi)場景：對火災(zāi)發(fā)展過程的一種語言描述，包括對起火、增長、發(fā)展到最大程度（轟燃）以及熄滅過程的說明。需要確定的內(nèi)容：歷史資料；實際火災(zāi)過程的數(shù)據(jù)；火災(zāi)實驗數(shù)據(jù)31二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景31二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景主要涉及以下具體內(nèi)容：起火前的狀況點火源初始可燃物二次可燃物火蔓延的可能性物體的擺放位置室內(nèi)人員狀況統(tǒng)計數(shù)據(jù)32二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景32二、性能化防火設(shè)計方法與步驟設(shè)定火災(zāi)曲線火災(zāi)的熱釋放速率是決定火災(zāi)發(fā)展的基本參數(shù)之一；性能化分析中所用的HRR是人為設(shè)定的，設(shè)定的越合理，計算結(jié)果越可靠；火災(zāi)發(fā)展可分為三種基本形式：不斷增長；穩(wěn)定燃燒；逐漸衰弱33二、性能化防火設(shè)計方法與步驟設(shè)定火災(zāi)曲線33二、性能化防火設(shè)計方法與步驟時間(s)熱釋放速率穩(wěn)定階段增長階段減弱階段設(shè)定火災(zāi)曲線示意圖34二、性能化防火設(shè)計方法與步驟時間(s)熱釋放速率穩(wěn)定階段增二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段發(fā)展與評估初步防火設(shè)計：按照確定的火災(zāi)場景，依據(jù)設(shè)定的火災(zāi)曲線，發(fā)展初步設(shè)計方案；通常有多個方案；評估、比較這些方案時，應(yīng)靈活區(qū)分新建建筑和已有建筑。35二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段35二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（三）文件編制階段分析和設(shè)計過程的參與者分析或設(shè)計的理由設(shè)計方法的說明（方法、假設(shè)和工具）設(shè)計的背景資料業(yè)主的目標(biāo)說明性能判據(jù)火災(zāi)場景設(shè)定火災(zāi)設(shè)計替代方案其它資料36二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（三）文件編制階段36三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)2熱釋放速率模型及其實驗測試方法3羽流模型1火災(zāi)過程模擬4人員疏散模型5自動報警與滅火系統(tǒng)6煙氣流動與控制系統(tǒng)7建筑構(gòu)件耐火保護37三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)2熱釋放速率模型及其實驗1火災(zāi)過程（煙氣流動）模擬方法分類火災(zāi)防護的工程方法分析方法模擬方法區(qū)域模擬方法場模擬方法381火災(zāi)過程（煙氣流動）模擬方法分類火災(zāi)防護的工程方法分析火災(zāi)模擬方法及其對比分析方法與模擬方法對比分析方法：運用工程基本原理、經(jīng)驗和規(guī)范給出具體工程問題的解決方案。模擬方法：建立火災(zāi)過程數(shù)學(xué)模型，真實近似地再現(xiàn)火災(zāi)過程，并根據(jù)具體工程問題的給出解決方案。39火災(zāi)模擬方法及其對比分析方法與模擬方法對比分析方法：運用工程火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法區(qū)域模擬方法：通常將火災(zāi)房間分為上下兩個區(qū)域，即上部的熱煙氣區(qū)和下部的冷空氣區(qū)，并且假設(shè)兩個區(qū)域內(nèi)的參數(shù)是均勻的。針對兩個區(qū)域分別列出質(zhì)量守恒和能量守恒方程，區(qū)域之間的質(zhì)量交換主要由羽流和通風(fēng)口的摻混作用造成，能量交換除了由質(zhì)量交換帶來的能量傳遞外，還考慮輻射和導(dǎo)熱損失場模擬方法：根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒（N-S方程）、能量守恒和化學(xué)反應(yīng)定律建立描述火災(zāi)過程的控制方程組。為了能夠從整體上求解火災(zāi)過程必須建立火災(zāi)各主要分過程的理論模型，如受浮力影響的湍流模型、湍流燃燒模型、輻射換熱模型和碳黑模型，從而使場模擬的方程組封閉。40火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法區(qū)域模擬方法：通常將火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比41火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比41火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比42火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比42室內(nèi)火災(zāi)及熱煙氣發(fā)展過程43室內(nèi)火災(zāi)及熱煙氣發(fā)展過程432火源熱釋放速率模型引言火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)，也是進行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在過去的20多年時間里，火災(zāi)過程中熱釋放速率的測試方法法較大的發(fā)展，出現(xiàn)了基于氧消耗原理的熱釋放速率測試方法，如小尺寸熱釋放速率實驗的ISO5660標(biāo)準(zhǔn)、全尺寸墻角實驗的ISO9705標(biāo)準(zhǔn)，一些火災(zāi)實驗室還發(fā)展了基于氧消耗原理的大型熱釋放速率測試方法。此外，基于質(zhì)量損失速率的熱釋放速率測試方法可以作為基于氧消耗原理測試方法的補充。與此同時，基于區(qū)域模型（ZoneModel）的火災(zāi)模擬方法也得到了長足發(fā)展，目前比較著名的火災(zāi)模擬軟件有CFAST、MRFC、Jasmine、Sophie等，部分軟件已經(jīng)可以在Windows9.x和Windows2000界面下運行。上述火災(zāi)模擬軟件已經(jīng)成為建筑火災(zāi)研究和火災(zāi)危險性評價的重要工具，部分軟件已被成功地運用于隧道火災(zāi)的研究和評價。但區(qū)域模型的核心是如何構(gòu)造接近于實際情況的火源熱釋放速率模型。442火源熱釋放速率模型引言火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型45幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型46幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型47幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型48幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型49幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型49幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型50幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型50幾種常用的熱釋放速率模型51幾種常用的熱釋放速率模型51幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型52幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型52幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型53幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型533熱釋放速率的實驗測試方法基于氧消耗原理的測試方法氧消耗原理是指大多數(shù)固體材料完全燃燒每消耗一單位質(zhì)量的氧氣所釋放的熱量基本相同（13.1±0.05MJ/kgO2）543熱釋放速率的實驗測試方法基于氧消耗原理的測試方法氧消耗熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計55熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計55熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計實驗原理56熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計實驗原理56熱釋放速率的實驗測試方法大型基于氧消耗原理的測試裝置57熱釋放速率的實驗測試方法大型基于氧消耗原理的測試裝置57熱釋放速率的實驗測試方法小汽車火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果58熱釋放速率的實驗測試方法小汽車火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果58熱釋放速率的實驗測試方法家具火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果59熱釋放速率的實驗測試方法家具火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果59熱釋放速率的實驗測試方法基于質(zhì)量損失速率原理的測試方法60熱釋放速率的實驗測試方法基于質(zhì)量損失速率原理的測試方法60熱釋放速率的實驗測試方法房間木垛火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果61熱釋放速率的實驗測試方法房間木垛火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果61主要結(jié)論火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)，也是進行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在實際建筑（包括工業(yè)建筑）火災(zāi)中，可燃物種類繁多如木材、塑料、紡織品、橡膠、油品等，多數(shù)火災(zāi)往往是上述多種可燃物的混合。運用實驗的方法研究單一可燃物和混合可燃物的燃燒過程，獲得這些材料在火災(zāi)過程中的熱釋放速率，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，用于實際火災(zāi)的評價和模擬研究工作是十分必要的。火災(zāi)實驗是一種破壞性試驗，大型火災(zāi)實驗耗費往往很大。運用目前較為成熟的數(shù)學(xué)模型用于火災(zāi)模擬研究工作是切實可行的，如CFAST和MRFC軟件中應(yīng)用的模型，但要求使用者應(yīng)具有豐富的經(jīng)驗。模型化的方法雖然處理問題較粗糙，但如果相關(guān)參數(shù)選用合理，也可滿足相關(guān)火災(zāi)研究工作的需要。62主要結(jié)論火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)4幾種常用的羽流模型Zukoski模型（1）634幾種常用的羽流模型Zukoski模型（1）63幾種常用的羽流模型Zukoski模型（2）64幾種常用的羽流模型Zukoski模型（2）64幾種常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型65幾種常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型65幾種常用的羽流模型McCaffrey模型66幾種常用的羽流模型McCaffrey模型66幾種常用的羽流模型NFPA模型67幾種常用的羽流模型NFPA模型67羽流模型對比羽流溫度近似計算對兩個火源上方溫度相同的點，由溫度分布方程得到：利用該方程可以進行模擬實驗。羽流溫度模擬實驗測定68羽流模型對比羽流溫度近似計算對兩個火源上方溫度相同的點，由溫羽流模型對比熱煙氣層的體積變化率69羽流模型對比熱煙氣層的體積變化率69羽流模型對比計算示例算例1：單位面積上的熱釋放速率為800kW/m2，火源面積為0.5m2，火源直徑為0.8m，火源的熱釋放速率為400kW，對流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m。火焰高度為1.42m，虛擬點火源距可燃物表面高度為-0.025m。算例2：選用德國熱與煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)第五部分（DIN18232-5）中的第三組火源描述，火源面積為20m2，火源直徑為5.05m，火源的熱釋放速率為12000kW，對流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m。70羽流模型對比計算示例算例1：單位面積上的熱釋放速率為800火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量71火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量71火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化72火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化72火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量73火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量73火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量74火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量74火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化75火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化75火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量76火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量76火災(zāi)羽流模型對比主要結(jié)論火災(zāi)過程中的羽流模型是進行火災(zāi)模擬、火災(zāi)及煙氣發(fā)展評價和防排煙設(shè)計的基礎(chǔ)。本文總結(jié)了幾種常見的羽流模型和適用條件，運用算例對幾種常見的羽流模型進行了對比分析。結(jié)果表明，對同一問題各模型得出的羽流質(zhì)量流量存在著差異，而這些差異必然對煙氣流量和溫度的計算產(chǎn)生影響，這給火災(zāi)的評價造成困難。雖然不同的羽流模型有著不同的適用條件，但這些條件的界限并不十分清楚，使用者很難把握。此外，大部分羽流模型是基于早期實驗的研究成果，如Thomas-Hinkley模型是1963年發(fā)表的，由于受當(dāng)時實驗條件、測試儀器水平以及人們對火災(zāi)問題的科學(xué)認識程度的限制，這些成果的適用性需要重新進行實驗和理論評價，以促進火災(zāi)研究及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。77火災(zāi)羽流模型對比主要結(jié)論火災(zāi)過程中的羽流模型是進行火災(zāi)模擬、火災(zāi)溫度——時間關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫度曲線：Lie的溫度—時間關(guān)系表達式：開口因子當(dāng)當(dāng)和/或Tg等于的值，直到燃料消耗完畢。t—轟燃后的時間，小時。對重物質(zhì)（密度大于或等于1600kg/m3），C=0；對輕物質(zhì)（密度小于1600kg/m3），C=1。且5耐火保護78火災(zāi)溫度——時間關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫度曲線：Lie的溫度—時間關(guān)系鋼構(gòu)件耐火保護層的厚度計算輕質(zhì)保護材料：重質(zhì)保護材料：干保護材料：計算時不考慮含水量對構(gòu)件溫度的影響。濕保護材料：計算時考慮含水量對構(gòu)件溫度的影響。79鋼構(gòu)件耐火保護層的厚度計算輕質(zhì)保護材料：重質(zhì)保護材料：干保護重質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：輕質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：差分形式為：當(dāng)火災(zāi)溫度隨時間變化的關(guān)系已知，且構(gòu)件的耐火溫度和耐火時間已知時，就可以按照上式計算保護層的厚度Br’。80重質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：輕質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：差分形式為：四、性能化防火設(shè)計舉例

濟南遙墻國際機場新航站樓火災(zāi)風(fēng)險評估項目概述危險源辯識火災(zāi)危害性評估鋼結(jié)構(gòu)保護81四、性能化防火設(shè)計舉例

濟南遙墻國際機場新航站樓火災(zāi)風(fēng)險評項目概述新航站樓建筑面積為8萬平方米；在建筑形式上，用簡單的幾何大跨度結(jié)構(gòu)創(chuàng)造出一個大空間體。82項目概述新航站樓建筑面積為8萬平方米；82保證生命安全：發(fā)生設(shè)定的火災(zāi)時確保所有人員能夠安全疏散；保證財產(chǎn)安全：通過早期探測和高效撲救來降低火災(zāi)的直接和間接損失。項目概述83保證生命安全：發(fā)生設(shè)定的火災(zāi)時確保所有人員能夠安全疏散；項目分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險源的分布、著火特性及熱釋放速率；分析火災(zāi)動力學(xué)特性和建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)響應(yīng)特性，對火災(zāi)達到危險狀態(tài)的時間進行評估；分析人群疏散特性，計算出人員疏散完畢時間，并結(jié)合到達危險狀態(tài)時間對人員能否安全疏散進行評估；分析不同火災(zāi)探測報警方法，對不同火災(zāi)探測方法在航站樓大空間內(nèi)的適用性進行評估；分析不同滅火系統(tǒng)的效能，對其延長達到火災(zāi)危險狀態(tài)時間、降低火災(zāi)損失、保護環(huán)境的作用進行評估。研究內(nèi)容84分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險源的分布、著火特性及熱釋放速率；研究內(nèi)危險源辨識分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險源的分布、著火特性及熱釋放速率

分析設(shè)計圖紙→按照功能區(qū)進行危險源辨識；→確定可燃物著火特性和燃燒熱值；→計算火災(zāi)荷載及火災(zāi)增長因子；→按時間平方類型火災(zāi)計算熱釋放速率。85危險源辨識分析新航站樓內(nèi)火災(zāi)危險源的分布、著火特性及熱釋放速實際大空間中會存在一些可燃物聚集的區(qū)域，火災(zāi)荷載密度較大，需根據(jù)可燃物的空間分布特性對危險源進行進一步辨識，考慮其發(fā)生火災(zāi)后的熱釋放速率和火災(zāi)蔓延情況。大空間內(nèi)火災(zāi)熱釋放速率地點火源面積（m2）等效直徑（m）火災(zāi)增長因子a（kW/s2）可燃物全部被引燃時間（s）最大熱釋放速率（MW）二層商亭4×440.0883339.76行李堆3×22.40.046892001.88辦票臺7.5×45.20.011274332.12夾層（行李）1.8×1.61.70.046891420.95一層（行李堆）3×22.40.046892001.88大空間火災(zāi)熱釋放速率86實際大空間中會存在一些可燃物聚集的區(qū)域，火災(zāi)荷載密度較大，需火災(zāi)危害性評估比較大空間內(nèi)煙氣運動的全尺寸模擬實驗與計算機模擬結(jié)果：提出和驗證多空間區(qū)域模擬方法在計算大空間煙氣運動特性方面的合理性。研究新航站樓內(nèi)不同火災(zāi)場景下，煙氣的運動特性和排煙位置及速率對煙氣運動的影響。對火災(zāi)動力學(xué)演化進行場模擬。根據(jù)計算得到的火災(zāi)功率、火焰高度、煙氣的溫度，分析對鋼結(jié)構(gòu)的保護途徑。

87火災(zāi)危害性評估比較大空間內(nèi)煙氣運動的全尺寸模擬實驗與計算機模火災(zāi)危害性評估大空間火災(zāi)實驗廳88火災(zāi)危害性評估大空間火災(zāi)實驗廳88火災(zāi)危害性評估自然填充過程中的火源情況機械排煙實驗情況自然排煙實驗情況圖89火災(zāi)危害性評估自然填充過程中的火源情況機械排煙實驗情況自然排火災(zāi)危害性評估扁平型大空間中火災(zāi)煙氣的發(fā)展趨勢123456789大空間區(qū)域模擬中的多個子空間的劃分示意圖90火災(zāi)危害性評估扁平型大空間中火災(zāi)煙氣的發(fā)展趨勢1234567火災(zāi)危害性評估a.火源功率10MW二層大廳自然填充下煙氣層高度的模擬計算結(jié)果b.火源功率40MW91火災(zāi)危害性評估a.火源功率10MW二層大廳自然填充下煙氣層火災(zāi)危害性評估a.火源功率10MW二層大廳自然填充下煙氣層溫度的模擬計算結(jié)果b.火源功率40MW92火災(zāi)危害性評估a.火源功率10MW二層大廳自然填充下煙氣鋼結(jié)構(gòu)保護根據(jù)火災(zāi)動力學(xué)計算結(jié)果，煙氣層到達鋼網(wǎng)架屋蓋系統(tǒng)時煙氣平均溫度低于100℃，局部最高溫度也遠小于鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限溫度538℃——屋蓋鋼網(wǎng)架不需要進行防火保護。新航站樓用鋼量用鋼量（噸）單位面積用鋼量（kg/m2）鋼桁架及支柱263952.4屋面次梁113422.5支撐系統(tǒng)3076.1合計408081.093鋼結(jié)構(gòu)保護根據(jù)火災(zāi)動力學(xué)計算結(jié)果，煙氣層到達鋼網(wǎng)架屋蓋系統(tǒng)時五、結(jié)束語性能化防火設(shè)計的思想和方法對中國現(xiàn)行的建筑防火審核方式是一次較大的沖擊。對一些現(xiàn)行的處方式規(guī)范難以做出規(guī)定的大型建筑項目，可以采用性能化防火設(shè)計方法予以解決；94五、結(jié)束語性能化防火設(shè)計的思想和方法對中國現(xiàn)行的建筑防火審核五、結(jié)束語加強性能化防火設(shè)計方法基礎(chǔ)性研究，包括實驗研究和數(shù)值模擬研究。同時盡快開發(fā)符合我國國情的性能化防火設(shè)計規(guī)范及工程設(shè)計指南；95五、結(jié)束語加強性能化防火設(shè)計方法基礎(chǔ)性研究，包括實驗研究和數(shù)五、結(jié)束語大量培養(yǎng)專業(yè)的消防安全工程師，確定具有進行性能化防火設(shè)計資格和能力的大專院校、科研機構(gòu)從事性能化防火設(shè)計、評估工作；對工程項目進行性能化防火設(shè)計的結(jié)果，應(yīng)組織相應(yīng)的、具備法定條件的機構(gòu)進行審核相關(guān)科研單位應(yīng)在國家有關(guān)部門的組織領(lǐng)導(dǎo)下，加強合作，就性能化防火設(shè)計研究中的關(guān)鍵技術(shù)問題協(xié)力攻關(guān)96五、結(jié)束語大量培養(yǎng)專業(yè)的消防安全工程師，確定具有進行性能化防謝謝大家97謝979898建筑性能化防火設(shè)計與評估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)99建筑性能化防火設(shè)計與評估及其科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)1提綱一、性能化防火設(shè)計的時代背景二、性能化防火設(shè)計的方法與步驟三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)四、性能化防火設(shè)計舉例五、結(jié)束語100提綱一、性能化防火設(shè)計的時代背景2一、性能化防火設(shè)計的時代背景3建筑與科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求2處方式建筑防火設(shè)計4性能化防火設(shè)計的興起1建筑防火的目的與措施5性能化設(shè)計和處方式設(shè)計的關(guān)系101一、性能化防火設(shè)計的時代背景3建筑與科技發(fā)展對防火設(shè)計的建筑防火目的：(1)保護建筑物內(nèi)及其周圍人員生命安全和健康；(2)保護建筑物內(nèi)及其周圍財產(chǎn)并限制火災(zāi)損失；(3)保護消防人員的安全并能夠開展有效的滅火工作；(4)保護環(huán)境（大氣、水和土壤）。1.建筑防火的目的與措施102建筑防火目的：1.建筑防火的目的與措施4保護人員安全措施：預(yù)防火災(zāi)疏散通道限制火災(zāi)蔓延盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進行有效滅火避免發(fā)生轟燃通過限制疏散通道的長度、防煙、排煙、排熱以及防止建筑物倒塌等措施減少人員的危險性實現(xiàn)防火的技術(shù)措施103保護人員安全措施：實現(xiàn)防火的技術(shù)措施5保護財產(chǎn)安全的措施：預(yù)防火災(zāi)減少財產(chǎn)密度盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)并進行有效滅火限制火災(zāi)蔓延避免發(fā)生轟燃通過排煙、排熱、避免水造成的損失以及防止建筑物倒塌等措施減少財產(chǎn)的損失實現(xiàn)火災(zāi)防護目的的技術(shù)措施104保護財產(chǎn)安全的措施：實現(xiàn)火災(zāi)防護目的的技術(shù)措施62處方式建筑防火設(shè)計定義：處方式建筑防火設(shè)計：按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計規(guī)范對建筑物防火分類及其對防火設(shè)計的明確要求，對建筑防火系統(tǒng)進行設(shè)計的工程。處方式防火設(shè)計評估：按照按照傳統(tǒng)建筑防火設(shè)計規(guī)范對建筑物防火分類及其對防火設(shè)計的明確要求，對建筑防火系統(tǒng)設(shè)計進行評估。1052處方式建筑防火設(shè)計定義：7特點：一般是指根據(jù)火災(zāi)事故的發(fā)生、發(fā)展和撲救等經(jīng)驗教訓(xùn)和火災(zāi)科學(xué)研究試驗等消防實踐總結(jié)出來的，并經(jīng)不斷修改完善的一套有明確防火設(shè)計措施和各種具體的設(shè)計參數(shù)要求的規(guī)定。優(yōu)點是清楚明了、簡單易行，對設(shè)計和驗收評估人員的要求不高，能夠滿足大多數(shù)規(guī)?；蚬δ艿纫筝^簡單建筑的設(shè)計與設(shè)計監(jiān)督需要。缺點是它使建筑設(shè)計千篇一律，不利于新消防技術(shù)和產(chǎn)品的采用、很難滿足技術(shù)進步的要求，并且無法確切地知道人們認為安全的具體指標(biāo)到底是多少、為滿足這種安全的建設(shè)投入與所能達到的安全性能水平之間具有多高的投資效益比。106特點：優(yōu)點是清楚明了、簡單易行，對設(shè)計和驗收評估人員的要求3建筑和科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求現(xiàn)代建筑的特點：攀高比闊，爭奇斗艷，彰顯時尚，各領(lǐng)風(fēng)騷1073建筑和科技發(fā)展對防火設(shè)計的新要求現(xiàn)代建筑的特點：攀高比火災(zāi)科學(xué)方興未艾：火災(zāi)機理日見清晰現(xiàn)象描述逐漸量化數(shù)值模擬日臻完善研究群體日益強大火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能108火災(zāi)科學(xué)方興未艾：火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為10消防技術(shù)層出不窮：火災(zāi)探測智能化火災(zāi)撲救自動化成套設(shè)備系列化消防管理信息化火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為消防工程的變革提供了可能細水霧滅火遙控水炮109消防技術(shù)層出不窮：火災(zāi)科學(xué)和消防技術(shù)的發(fā)展為細水霧滅火遙控水定義：性能化設(shè)計：針對特定建筑對象的消防安全目標(biāo)，運用消防安全工程學(xué)原理，采取計算機模化或數(shù)理推算的方法，并結(jié)合實驗方法，確定合理的消防安全設(shè)計。性能化評估：采用確定性或概率方法，基于消防安全工程學(xué)的邏輯關(guān)系，對已設(shè)計或現(xiàn)有的建筑對象，結(jié)合其消防工程體系的合理性、實用性，數(shù)值化地分析論證其火災(zāi)危害與風(fēng)險。4性能化防火設(shè)計的興起110定義：4性能化防火設(shè)計的興起12特點：只確定建筑要達到的總體目標(biāo)要求或設(shè)計性能水平，規(guī)定一系列性能目標(biāo)和可以量化的性能準(zhǔn)則和設(shè)計準(zhǔn)則，一般附有一個指導(dǎo)設(shè)計的技術(shù)文件。設(shè)計人員或其他規(guī)范執(zhí)行者根據(jù)設(shè)計對象特點，按規(guī)范要求，采用“處方式”規(guī)范或以性能為基礎(chǔ)的設(shè)計和評估方法來完成認為可以接受或能夠取得最低規(guī)定安全水平的設(shè)計。在大多數(shù)情況下，規(guī)范不明確規(guī)定某項解決方案，而是確定能達到規(guī)范要求的可接受的方法。111特點：13可以針對不同的建筑物確定不同的安全水平，能使設(shè)計者或監(jiān)督者具有自由發(fā)揮的較大余地，解決“處方式”規(guī)范中存在的大部分問題，但對于規(guī)范使用者而言則要求經(jīng)過專門的嚴(yán)格訓(xùn)練，并要有不同建筑物的火災(zāi)大小數(shù)據(jù)以及大量建筑材料的燃燒特性數(shù)據(jù)、專門的設(shè)計和評估工具等作為支撐。112可以針對不同的建筑物確定不同的安全水平，能使設(shè)計者或監(jiān)督者5.性能化設(shè)計和處方式規(guī)范的關(guān)系1、兩者的目標(biāo)是一致的，可以相互驗證；2、兩者各具特點：指令性的簡捷、明確，便于操作，可直觀理解，運用成本低。性能化的演繹、推理，可以模化，需要理解力，運用成本高。3、兩者將長期互補共存。性能化適應(yīng)于新型的、特殊的建筑設(shè)計與評估；指令性適用于一般的、普遍的建筑設(shè)計與評估。4、兩者可相互變化。性能化的歸納，總結(jié)成律可作為指令性。指令性的細化，數(shù)理表述可化為性能化。1135.性能化設(shè)計和處方式規(guī)范的關(guān)系1、兩者的目標(biāo)是一致的，二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）基本概念總體目標(biāo)：保護生命、保護財產(chǎn)、保護使用功能、保護環(huán)境功能目標(biāo)：對如何達到總體目標(biāo)說明性能要求：材料、構(gòu)件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法滿足性能水平要求，從而達到安全總體目標(biāo)和功能目標(biāo)性能指標(biāo)設(shè)計指標(biāo)114二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）基本概念16總體目標(biāo)：建筑物在火災(zāi)條件下不垮塌功能目標(biāo)：保護鋼構(gòu)件不燒毀性能目標(biāo)：鋼構(gòu)件有1小時耐火時間性能指標(biāo)：在1小時內(nèi)，溫度不高于530C設(shè)計指標(biāo)：保護層厚度不小于3mm總體目標(biāo)：保護人員安全功能目標(biāo)：遠離起火點的人員有足夠的疏散時間性能目標(biāo)：限制火災(zāi)蔓延和控制煙氣聚積與流動。性能指標(biāo)：燃燒速率小于10MW，40分鐘內(nèi)煙氣層高度3米以上。設(shè)計指標(biāo)：水噴淋1套（水壓2個大氣壓）、機械通風(fēng)300m3/min。115總體目標(biāo)：建筑物在火災(zāi)條件下不垮塌總體目標(biāo)：保護人員安全17二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定分析對象的現(xiàn)場狀況弄清待評估建筑的結(jié)構(gòu)特點識別重大火災(zāi)危險源設(shè)計火源功率116二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定分析對象的現(xiàn)場狀況18二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定防火安全的目的和目標(biāo)保證人員安全減少起火的可能性防止火蔓延防止火災(zāi)進一步擴大117二、性能化防火設(shè)計方法與步驟確定防火安全的目的和目標(biāo)19二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇合適的定量分析方法定量分析是性能化分析的基本方法，需要根據(jù)分析的需要選擇合適的定量方法；火災(zāi)過程的計算機模擬是一種主要的方法（CFAST、FDS、FLUENT、PHOENICS）118二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇合適的定量分析方法20二、性能化防火設(shè)計方法與步驟具體分析影響火災(zāi)安全的因素建筑物的結(jié)構(gòu)特點；可燃物的燃燒特性與分布；火災(zāi)與煙氣蔓延的特點；室內(nèi)消防設(shè)施的配置狀況；建筑物使用者的特征；消防救援狀況119二、性能化防火設(shè)計方法與步驟具體分析影響火災(zāi)安全的因素2112022二、性能化防火設(shè)計方法與步驟給出分析報告風(fēng)險分析結(jié)束后應(yīng)當(dāng)給出客觀、全面的結(jié)論報告；明確指出該建筑物是否符合有關(guān)規(guī)范的要求，原有設(shè)計是否需要進行任何修改等；結(jié)論具有很強的時效性121二、性能化防火設(shè)計方法與步驟給出分析報告23二、性能化防火設(shè)計方法與步驟基本的設(shè)計步驟：三個階段：設(shè)計準(zhǔn)備階段；定量評估階段；文件編制階段；八個步驟122二、性能化防火設(shè)計方法與步驟基本的設(shè)計步驟：24二、性能化防火設(shè)計方法與步驟性能化設(shè)計步驟示意圖123二、性能化防火設(shè)計方法與步驟性能化設(shè)計步驟示意圖25StepsinthePerformance-BasedAnalysisandtheConceptualDesignProcedureforFireProtectionDesign確定工程具體內(nèi)容建立性能判據(jù)確定安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)、性能目標(biāo)設(shè)計目標(biāo)：性能指標(biāo)和設(shè)計指標(biāo)選擇最終設(shè)計建立火災(zāi)場景試設(shè)計試設(shè)計評估準(zhǔn)備設(shè)計文件修改設(shè)計或目標(biāo)性能化設(shè)計報告說明、圖紙操作與維護手冊Developinga

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試設(shè)計是否滿足性能標(biāo)準(zhǔn)否是PSGDSODPCDFSTDFSM?124StepsinthePerformance-Based二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段基本任務(wù)：確定一些基本參數(shù)，包括：評估所設(shè)計建筑物的現(xiàn)場狀況；確定業(yè)主的損失目標(biāo)（定性）；把業(yè)主的損失目標(biāo)定量為設(shè)計目標(biāo)；125二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段27二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段確定建筑防火設(shè)計的基本目標(biāo)：保障生命安全，包括民眾、工作人員和消防人員的安全；保護財產(chǎn)安全，包括建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備和物品；提供連續(xù)的操作，例如保護系統(tǒng)可以繼續(xù)運作；限制火災(zāi)與火災(zāi)防治措施的不良影響。126二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段28二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段應(yīng)當(dāng)確定防火設(shè)計目標(biāo)的優(yōu)先順序：多數(shù)情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮人員生命安全；特殊情況下，也可優(yōu)先考慮其它目標(biāo)。如人員少，容易疏散，或存儲高價值物品；應(yīng)當(dāng)兼顧多個防火目標(biāo)。127二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（一）設(shè)計準(zhǔn)備階段29二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段選擇火災(zāi)場景和設(shè)定火災(zāi)曲線：選擇火災(zāi)場景；設(shè)定火災(zāi)曲線128二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段30二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景火災(zāi)場景：對火災(zāi)發(fā)展過程的一種語言描述，包括對起火、增長、發(fā)展到最大程度（轟燃）以及熄滅過程的說明。需要確定的內(nèi)容：歷史資料；實際火災(zāi)過程的數(shù)據(jù)；火災(zāi)實驗數(shù)據(jù)129二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景31二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景主要涉及以下具體內(nèi)容：起火前的狀況點火源初始可燃物二次可燃物火蔓延的可能性物體的擺放位置室內(nèi)人員狀況統(tǒng)計數(shù)據(jù)130二、性能化防火設(shè)計方法與步驟選擇火災(zāi)場景32二、性能化防火設(shè)計方法與步驟設(shè)定火災(zāi)曲線火災(zāi)的熱釋放速率是決定火災(zāi)發(fā)展的基本參數(shù)之一；性能化分析中所用的HRR是人為設(shè)定的，設(shè)定的越合理，計算結(jié)果越可靠；火災(zāi)發(fā)展可分為三種基本形式：不斷增長；穩(wěn)定燃燒；逐漸衰弱131二、性能化防火設(shè)計方法與步驟設(shè)定火災(zāi)曲線33二、性能化防火設(shè)計方法與步驟時間(s)熱釋放速率穩(wěn)定階段增長階段減弱階段設(shè)定火災(zāi)曲線示意圖132二、性能化防火設(shè)計方法與步驟時間(s)熱釋放速率穩(wěn)定階段增二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段發(fā)展與評估初步防火設(shè)計：按照確定的火災(zāi)場景，依據(jù)設(shè)定的火災(zāi)曲線，發(fā)展初步設(shè)計方案；通常有多個方案；評估、比較這些方案時，應(yīng)靈活區(qū)分新建建筑和已有建筑。133二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（二）定量評估階段35二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（三）文件編制階段分析和設(shè)計過程的參與者分析或設(shè)計的理由設(shè)計方法的說明（方法、假設(shè)和工具）設(shè)計的背景資料業(yè)主的目標(biāo)說明性能判據(jù)火災(zāi)場景設(shè)定火災(zāi)設(shè)計替代方案其它資料134二、性能化防火設(shè)計方法與步驟（三）文件編制階段36三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)2熱釋放速率模型及其實驗測試方法3羽流模型1火災(zāi)過程模擬4人員疏散模型5自動報警與滅火系統(tǒng)6煙氣流動與控制系統(tǒng)7建筑構(gòu)件耐火保護135三、性能化防火設(shè)計的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)2熱釋放速率模型及其實驗1火災(zāi)過程（煙氣流動）模擬方法分類火災(zāi)防護的工程方法分析方法模擬方法區(qū)域模擬方法場模擬方法1361火災(zāi)過程（煙氣流動）模擬方法分類火災(zāi)防護的工程方法分析火災(zāi)模擬方法及其對比分析方法與模擬方法對比分析方法：運用工程基本原理、經(jīng)驗和規(guī)范給出具體工程問題的解決方案。模擬方法：建立火災(zāi)過程數(shù)學(xué)模型，真實近似地再現(xiàn)火災(zāi)過程，并根據(jù)具體工程問題的給出解決方案。137火災(zāi)模擬方法及其對比分析方法與模擬方法對比分析方法：運用工程火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法區(qū)域模擬方法：通常將火災(zāi)房間分為上下兩個區(qū)域，即上部的熱煙氣區(qū)和下部的冷空氣區(qū)，并且假設(shè)兩個區(qū)域內(nèi)的參數(shù)是均勻的。針對兩個區(qū)域分別列出質(zhì)量守恒和能量守恒方程，區(qū)域之間的質(zhì)量交換主要由羽流和通風(fēng)口的摻混作用造成，能量交換除了由質(zhì)量交換帶來的能量傳遞外，還考慮輻射和導(dǎo)熱損失場模擬方法：根據(jù)質(zhì)量守恒、動量守恒（N-S方程）、能量守恒和化學(xué)反應(yīng)定律建立描述火災(zāi)過程的控制方程組。為了能夠從整體上求解火災(zāi)過程必須建立火災(zāi)各主要分過程的理論模型，如受浮力影響的湍流模型、湍流燃燒模型、輻射換熱模型和碳黑模型，從而使場模擬的方程組封閉。138火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法區(qū)域模擬方法：通常將火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比139火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比41火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比140火災(zāi)模擬方法及其對比區(qū)域模擬與場模擬方法對比42室內(nèi)火災(zāi)及熱煙氣發(fā)展過程141室內(nèi)火災(zāi)及熱煙氣發(fā)展過程432火源熱釋放速率模型引言火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)，也是進行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在過去的20多年時間里，火災(zāi)過程中熱釋放速率的測試方法法較大的發(fā)展，出現(xiàn)了基于氧消耗原理的熱釋放速率測試方法，如小尺寸熱釋放速率實驗的ISO5660標(biāo)準(zhǔn)、全尺寸墻角實驗的ISO9705標(biāo)準(zhǔn)，一些火災(zāi)實驗室還發(fā)展了基于氧消耗原理的大型熱釋放速率測試方法。此外，基于質(zhì)量損失速率的熱釋放速率測試方法可以作為基于氧消耗原理測試方法的補充。與此同時，基于區(qū)域模型（ZoneModel）的火災(zāi)模擬方法也得到了長足發(fā)展，目前比較著名的火災(zāi)模擬軟件有CFAST、MRFC、Jasmine、Sophie等，部分軟件已經(jīng)可以在Windows9.x和Windows2000界面下運行。上述火災(zāi)模擬軟件已經(jīng)成為建筑火災(zāi)研究和火災(zāi)危險性評價的重要工具，部分軟件已被成功地運用于隧道火災(zāi)的研究和評價。但區(qū)域模型的核心是如何構(gòu)造接近于實際情況的火源熱釋放速率模型。1422火源熱釋放速率模型引言火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型143幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型144幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型145幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型146幾種常用的熱釋放速率模型t2模型—CFAST軟件中應(yīng)用的模型幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型147幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型49幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型148幾種常用的熱釋放速率模型MRFC軟件中應(yīng)用的模型50幾種常用的熱釋放速率模型149幾種常用的熱釋放速率模型51幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型150幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型52幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型151幾種常用的熱釋放速率模型FFB應(yīng)用的模型533熱釋放速率的實驗測試方法基于氧消耗原理的測試方法氧消耗原理是指大多數(shù)固體材料完全燃燒每消耗一單位質(zhì)量的氧氣所釋放的熱量基本相同（13.1±0.05MJ/kgO2）1523熱釋放速率的實驗測試方法基于氧消耗原理的測試方法氧消耗熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計153熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計55熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計實驗原理154熱釋放速率的實驗測試方法錐形量熱計實驗原理56熱釋放速率的實驗測試方法大型基于氧消耗原理的測試裝置155熱釋放速率的實驗測試方法大型基于氧消耗原理的測試裝置57熱釋放速率的實驗測試方法小汽車火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果156熱釋放速率的實驗測試方法小汽車火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果58熱釋放速率的實驗測試方法家具火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果157熱釋放速率的實驗測試方法家具火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果59熱釋放速率的實驗測試方法基于質(zhì)量損失速率原理的測試方法158熱釋放速率的實驗測試方法基于質(zhì)量損失速率原理的測試方法60熱釋放速率的實驗測試方法房間木垛火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果159熱釋放速率的實驗測試方法房間木垛火災(zāi)熱釋放速率測試結(jié)果61主要結(jié)論火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)，也是進行火災(zāi)模擬研究的基礎(chǔ)參數(shù)。在實際建筑（包括工業(yè)建筑）火災(zāi)中，可燃物種類繁多如木材、塑料、紡織品、橡膠、油品等，多數(shù)火災(zāi)往往是上述多種可燃物的混合。運用實驗的方法研究單一可燃物和混合可燃物的燃燒過程，獲得這些材料在火災(zāi)過程中的熱釋放速率，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，用于實際火災(zāi)的評價和模擬研究工作是十分必要的?；馂?zāi)實驗是一種破壞性試驗，大型火災(zāi)實驗耗費往往很大。運用目前較為成熟的數(shù)學(xué)模型用于火災(zāi)模擬研究工作是切實可行的，如CFAST和MRFC軟件中應(yīng)用的模型，但要求使用者應(yīng)具有豐富的經(jīng)驗。模型化的方法雖然處理問題較粗糙，但如果相關(guān)參數(shù)選用合理，也可滿足相關(guān)火災(zāi)研究工作的需要。160主要結(jié)論火災(zāi)過程中火源的熱釋放速率是評價火災(zāi)危險性的重要參數(shù)4幾種常用的羽流模型Zukoski模型（1）1614幾種常用的羽流模型Zukoski模型（1）63幾種常用的羽流模型Zukoski模型（2）162幾種常用的羽流模型Zukoski模型（2）64幾種常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型163幾種常用的羽流模型Thomas-Hinkley模型65幾種常用的羽流模型McCaffrey模型164幾種常用的羽流模型McCaffrey模型66幾種常用的羽流模型NFPA模型165幾種常用的羽流模型NFPA模型67羽流模型對比羽流溫度近似計算對兩個火源上方溫度相同的點，由溫度分布方程得到：利用該方程可以進行模擬實驗。羽流溫度模擬實驗測定166羽流模型對比羽流溫度近似計算對兩個火源上方溫度相同的點，由溫羽流模型對比熱煙氣層的體積變化率167羽流模型對比熱煙氣層的體積變化率69羽流模型對比計算示例算例1：單位面積上的熱釋放速率為800kW/m2，火源面積為0.5m2，火源直徑為0.8m，火源的熱釋放速率為400kW，對流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m。火焰高度為1.42m，虛擬點火源距可燃物表面高度為-0.025m。算例2：選用德國熱與煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)第五部分（DIN18232-5）中的第三組火源描述，火源面積為20m2，火源直徑為5.05m，火源的熱釋放速率為12000kW，對流熱流量為火源熱釋放速率的80%，可燃物高度為0m。168羽流模型對比計算示例算例1：單位面積上的熱釋放速率為800火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量169火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量71火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化170火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化72火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量171火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量73火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量172火災(zāi)羽流模型對比羽流質(zhì)量流量74火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化173火災(zāi)羽流模型對比羽流溫度變化75火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量174火災(zāi)羽流模型對比羽流體積流量76火災(zāi)羽流模型對比主要結(jié)論火災(zāi)過程中的羽流模型是進行火災(zāi)模擬、火災(zāi)及煙氣發(fā)展評價和防排煙設(shè)計的基礎(chǔ)。本文總結(jié)了幾種常見的羽流模型和適用條件，運用算例對幾種常見的羽流模型進行了對比分析。結(jié)果表明，對同一問題各模型得出的羽流質(zhì)量流量存在著差異，而這些差異必然對煙氣流量和溫度的計算產(chǎn)生影響，這給火災(zāi)的評價造成困難。雖然不同的羽流模型有著不同的適用條件，但這些條件的界限并不十分清楚，使用者很難把握。此外，大部分羽流模型是基于早期實驗的研究成果，如Thomas-Hinkley模型是1963年發(fā)表的，由于受當(dāng)時實驗條件、測試儀器水平以及人們對火災(zāi)問題的科學(xué)認識程度的限制，這些成果的適用性需要重新進行實驗和理論評價，以促進火災(zāi)研究及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。175火災(zāi)羽流模型對比主要結(jié)論火災(zāi)過程中的羽流模型是進行火災(zāi)模擬、火災(zāi)溫度——時間關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫度曲線：Lie的溫度—時間關(guān)系表達式：開口因子當(dāng)當(dāng)和/或Tg等于的值，直到燃料消耗完畢。t—轟燃后的時間，小時。對重物質(zhì)（密度大于或等于1600kg/m3），C=0；對輕物質(zhì)（密度小于1600kg/m3），C=1。且5耐火保護176火災(zāi)溫度——時間關(guān)系標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫度曲線：Lie的溫度—時間關(guān)系鋼構(gòu)件耐火保護層的厚度計算輕質(zhì)保護材料：重質(zhì)保護材料：干保護材料：計算時不考慮含水量對構(gòu)件溫度的影響。濕保護材料：計算時考慮含水量對構(gòu)件溫度的影響。177鋼構(gòu)件耐火保護層的厚度計算輕質(zhì)保護材料：重質(zhì)保護材料：干保護重質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：輕質(zhì)材料保護層導(dǎo)熱方程：差分形式為：當(dāng)火災(zāi)溫度隨時間變化的關(guān)系已知，且構(gòu)件的耐火溫度和耐火時間已知時，就可以按照上式計算