火災(zāi)場景計算分析及結(jié)果運(yùn)用

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根據(jù)計算結(jié)果確定或者和修改完善設(shè)計，對于上述火災(zāi)場景下能否達(dá)到設(shè)定的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行分析評價。若設(shè)計不能滿足設(shè)定的消防安全目標(biāo)或低于規(guī)范規(guī)定的性能水平，則需要對其進(jìn)行修改與完善，并重新進(jìn)行評估直至其滿足設(shè)定的消防安全目標(biāo)為止。

一、用于分析計算結(jié)果的判定指標(biāo)

（一）人員生命安全判定準(zhǔn)則

火災(zāi)對人員的危害主要來源于火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，主要表現(xiàn)在煙氣的熱作用和毒性方面，另外對于疏散而言煙氣的能見度也是一個重要的影響因素。所以在分析火災(zāi)對疏散的影響時，一般從溫度、毒性氣體的濃度、能見度等方面進(jìn)行討論。

（二）防止火災(zāi)蔓延擴(kuò)大判定準(zhǔn)則

為減少火災(zāi)時財產(chǎn)損失和降低對工作運(yùn)營的影響，消防設(shè)計主要是通過采用一系列消防安全措施控制火災(zāi)的大面積蔓延擴(kuò)大來實現(xiàn)的。造成火災(zāi)蔓延的因素很多，如飛火、熱對流、熱輻射等。對于相鄰建筑物之間的火災(zāi)蔓延，防火設(shè)計規(guī)范通過要求一定的防火間距來進(jìn)行控制，而對于同一防火分區(qū)內(nèi)的火災(zāi)蔓延則沒有明確的規(guī)定。在性能化的分析中，不論是同一防火分區(qū)內(nèi)的火災(zāi)蔓延，還是相鄰建筑物之間的火災(zāi)蔓延，都是在一定的設(shè)定火災(zāi)規(guī)模下通過控制可燃物間距，或在一定間距條件下控制火災(zāi)的規(guī)模等方式來防止火災(zāi)的蔓延。性能化分析中通常采用輻射熱分析方法，來分析火災(zāi)蔓延情況。

火災(zāi)發(fā)生時，火源對周圍將產(chǎn)生熱輻射和熱對流，火源周圍的可燃物在熱輻射和熱對流的作用下溫度會逐漸升高，當(dāng)達(dá)到其點燃溫度時可能會發(fā)生燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延。

根據(jù)澳大利亞建筑規(guī)范協(xié)會出版的《防火安全工程指南》提供的資料，在火災(zāi)通過輻射蔓延的設(shè)計中，當(dāng)被引燃物是很薄很輕的窗簾、松散地堆放的報紙等非常容易被點燃的物品時臨界輻射強(qiáng)度可取10kW/m2；當(dāng)被引燃物是帶軟墊的家具等一般物品時臨界輻射強(qiáng)度可取20kW/m2；對于5cm或更厚的木板等很難被引燃的物品臨界輻射強(qiáng)度可取40kW/m2。如果不能確定可燃物的性質(zhì)，為了保守起見臨界輻射強(qiáng)度取10kW/ m2。

（三）鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)判定準(zhǔn)則

火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)破壞判定準(zhǔn)則可分為構(gòu)件和結(jié)構(gòu)兩個層次，分別對應(yīng)局部構(gòu)件破壞和整體結(jié)構(gòu)破壞。一般來說，其判定準(zhǔn)則有下列三種形式：

（1）在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限時間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力Rd應(yīng)不小于各種作用所產(chǎn)生的組合效應(yīng)Sm，即

Rd≥Sm （4-3-6-1）

（2）在各種作用效應(yīng)組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時間td應(yīng)不小于規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火極限tm，即

td≥tm （4-3-6-2）

（3）火災(zāi)下，結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)時的臨界溫度Td應(yīng)不小于在規(guī)定的耐火時間內(nèi)結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的最高溫度Tm，即

Td≥Tm （4-3-6-3）

上述三個要求本質(zhì)上是等效的，進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計時，滿足其一即可。

如采用臨界溫度法驗證鋼結(jié)構(gòu)防火安全性，判定指標(biāo)可采用日本耐火安全檢證法提供的臨界溫度指標(biāo)，即Td =325℃。

二、計算結(jié)果分析

（一）煙氣模擬分析

煙氣模擬分析需要首先在軟件中輸入計算參數(shù)，一般火災(zāi)模擬需要輸入的參數(shù)包括：

①模型場景物理模型；

②邊界條件；

③定義火源；

④定義消防系統(tǒng)。

煙氣模擬分析可以得到煙氣運(yùn)動規(guī)律和模擬空間的環(huán)境參數(shù)指標(biāo)，經(jīng)常用到的參數(shù)包括：

①煙氣的溫度；

②煙氣的能見度；

③煙氣的毒性；

④氣體流速；

⑤輻射強(qiáng)度。

（二）疏散模擬分析

疏散模擬分析需要首先在軟件中輸入計算參數(shù)，一般疏散模擬需要輸入的參數(shù)包括：

①人員疏散空間模型；

②人員特性；

③流出系數(shù)；

④邊界層寬度。

人員疏散分析可以得到人員疏散的狀態(tài)，可得到的結(jié)果包括：

①人員疏散行動時間；

②最小行走路徑；

③疏散出口擁堵情況；

④出口利用的有效性。

三、計算結(jié)果應(yīng)用

計算結(jié)果可以用于判定所設(shè)置的安全目標(biāo)是否可以實現(xiàn)，如下以人員安全疏散為例進(jìn)行說明。

保證人員安全疏散是建筑防火設(shè)計中的一個重要的安全目標(biāo)，人員安全疏散即建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時整個建筑系統(tǒng)（包括消防系統(tǒng)）能夠為建筑中的所有人員提供足夠的時間疏散到安全的地點，整個疏散過程中不應(yīng)受到火災(zāi)的危害。

建筑的使用者撤離到安全地帶所花的時間（RSET）小于火勢發(fā)展到超出人體耐受極限的時間（ASET），則表明達(dá)到人員生命安全的要求。即保證安全疏散的判定準(zhǔn)則為：

RSET + Ts ＜ ASET （4-3-6-4）

其中：

RSET—疏散所需要的時間；

ASET—開始出現(xiàn)人體不可忍受情況的時間，也稱可用疏散時間或危險來臨時間；

Ts—安全裕度。

式中，疏散所需時間RSET（或以tescape表示），即建筑中人員從疏散開始至全部人員疏散到安全區(qū)域所需要的時間，疏散過程大致可分為感知火災(zāi)、疏散行動準(zhǔn)備、疏散行動機(jī)到達(dá)安全區(qū)域等幾個階段。

危險到來時間ASET（或以trisk表示），即疏散人員開始出現(xiàn)生理或心理不可忍受情況的時間，一般情況下，火災(zāi)煙氣是影響人員疏散的最主要因素，常常以煙氣降下一定高度或濃度超標(biāo)的時間作為危險來臨時間。

安全裕度Ts，即防火設(shè)計為疏散人員所提供的安全余量。

火災(zāi)時人員疏散過程與火在發(fā)展過程的關(guān)系可用圖4-3-6-1來表示。在人員疏散時間與火勢蔓延時間之間引入安全系數(shù)，以解決在發(fā)生火情可能出現(xiàn)的不確定性問題。

根據(jù)計算結(jié)果確定或者和修改完善設(shè)計，對于上述火災(zāi)場景下能否達(dá)到設(shè)定的設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行分析評價。若設(shè)計不能滿足設(shè)定的消防安全目標(biāo)或低于規(guī)范規(guī)定的性能水平，則需要對其進(jìn)行修改與完善，并重新進(jìn)行評估直至其滿足設(shè)定的消防安全目標(biāo)為止。否則，該試設(shè)計應(yīng)被淘汰。