火災場(chǎng)景計算分析及結果運用
根據計算結果確定或者和修改完善設計,對于上述火災場(chǎng)景下能否達到設定的設計目標進(jìn)行分析評價(jià)。若設計不能滿(mǎn)足設定的消防安全目標或低于規范規定的性能水平,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(mǎn)足設定的消防安全目標為止。
一、用于分析計算結果的判定指標
(一)人員生命安全判定準則
火災對人員的危害主要來(lái)源于火災產(chǎn)生的煙氣,主要表現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(jiàn)度也是一個(gè)重要的影響因素。所以在分析火災對疏散的影響時(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。
(二)防止火災蔓延擴大判定準則
為減少火災時(shí)財產(chǎn)損失和降低對工作運營(yíng)的影響,消防設計主要是通過(guò)采用一系列消防安全措施控制火災的大面積蔓延擴大來(lái)實(shí)現的。造成火災蔓延的因素很多,如飛火、熱對流、熱輻射等。對于相鄰建筑物之間的火災蔓延,防火設計規范通過(guò)要求一定的防火間距來(lái)進(jìn)行控制,而對于同一防火分區內的火災蔓延則沒(méi)有明確的規定。在性能化的分析中,不論是同一防火分區內的火災蔓延,還是相鄰建筑物之間的火災蔓延,都是在一定的設定火災規模下通過(guò)控制可燃物間距,或在一定間距條件下控制火災的規模等方式來(lái)防止火災的蔓延。性能化分析中通常采用輻射熱分析方法,來(lái)分析火災蔓延情況。
火災發(fā)生時(shí),火源對周?chē)鷮a(chǎn)生熱輻射和熱對流,火源周?chē)目扇嘉镌跓彷椛浜蜔釋α鞯淖饔孟聹囟葧?huì )逐漸升高,當達到其點(diǎn)燃溫度時(shí)可能會(huì )發(fā)生燃燒,導致火災的蔓延。
根據澳大利亞建筑規范協(xié)會(huì )出版的《防火安全工程指南》提供的資料,在火災通過(guò)輻射蔓延的設計中,當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(diǎn)燃的物品時(shí)臨界輻射強度可取10kW/m2;當被引燃物是帶軟墊的家具等一般物品時(shí)臨界輻射強度可取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度可取40kW/m2。如果不能確定可燃物的性質(zhì),為了保守起見(jiàn)臨界輻射強度取10kW/ m2。
(三)鋼結構防火保護判定準則
火災下鋼結構破壞判定準則可分為構件和結構兩個(gè)層次,分別對應局部構件破壞和整體結構破壞。一般來(lái)說(shuō),其判定準則有下列三種形式:
(1)在規定的結構耐火極限時(shí)間內,結構或構件的承載力Rd應不小于各種作用所產(chǎn)生的組合效應Sm,即
Rd≥Sm (4-3-6-1)
(2)在各種作用效應組合下,結構或構件的耐火時(shí)間td應不小于規定的結構或構件的耐火極限tm,即
td≥tm (4-3-6-2)
(3)火災下,結構極限狀態(tài)時(shí)的臨界溫度Td應不小于在規定的耐火時(shí)間內結構所經(jīng)歷的最高溫度Tm,即
Td≥Tm (4-3-6-3)
上述三個(gè)要求本質(zhì)上是等效的,進(jìn)行結構抗火設計時(shí),滿(mǎn)足其一即可。
如采用臨界溫度法驗證鋼結構防火安全性,判定指標可采用日本耐火安全檢證法提供的臨界溫度指標,即Td =325℃。
二、計算結果分析
(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,一般火災模擬需要輸入的參數包括:
①模型場(chǎng)景物理模型;
②邊界條件;
③定義火源;
④定義消防系統。
煙氣模擬分析可以得到煙氣運動(dòng)規律和模擬空間的環(huán)境參數指標,經(jīng)常用到的參數包括:
①煙氣的溫度;
②煙氣的能見(jiàn)度;
③煙氣的毒性;
④氣體流速;
⑤輻射強度。
(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,一般疏散模擬需要輸入的參數包括:
①人員疏散空間模型;
②人員特性;
③流出系數;
④邊界層寬度。
人員疏散分析可以得到人員疏散的狀態(tài),可得到的結果包括:
①人員疏散行動(dòng)時(shí)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、計算結果應用
計算結果可以用于判定所設置的安全目標是否可以實(shí)現,如下以人員安全疏散為例進(jìn)行說(shuō)明。
保證人員安全疏散是建筑防火設計中的一個(gè)重要的安全目標,人員安全疏散即建筑物內發(fā)生火災時(shí)整個(gè)建筑系統(包括消防系統)能夠為建筑中的所有人員提供足夠的時(shí)間疏散到安全的地點(diǎn),整個(gè)疏散過(guò)程中不應受到火災的危害。
建筑的使用者撤離到安全地帶所花的時(shí)間(RSET)小于火勢發(fā)展到超出人體耐受極限的時(shí)間(ASET),則表明達到人員生命安全的要求。即保證安全疏散的判定準則為:
RSET + Ts < ASET (4-3-6-4)
其中:
RSET—疏散所需要的時(shí)間;
ASET—開(kāi)始出現人體不可忍受情況的時(shí)間,也稱(chēng)可用疏散時(shí)間或危險來(lái)臨時(shí)間;
Ts—安全裕度。
式中,疏散所需時(shí)間RSET(或以tescape表示),即建筑中人員從疏散開(kāi)始至全部人員疏散到安全區域所需要的時(shí)間,疏散過(guò)程大致可分為感知火災、疏散行動(dòng)準備、疏散行動(dòng)機到達安全區域等幾個(gè)階段。
危險到來(lái)時(shí)間ASET(或以trisk表示),即疏散人員開(kāi)始出現生理或心理不可忍受情況的時(shí)間,一般情況下,火災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的時(shí)間作為危險來(lái)臨時(shí)間。
安全裕度Ts,即防火設計為疏散人員所提供的安全余量。
火災時(shí)人員疏散過(guò)程與火在發(fā)展過(guò)程的關(guān)系可用圖4-3-6-1來(lái)表示。在人員疏散時(shí)間與火勢蔓延時(shí)間之間引入安全系數,以解決在發(fā)生火情可能出現的不確定性問(wèn)題。
根據計算結果確定或者和修改完善設計,對于上述火災場(chǎng)景下能否達到設定的設計目標進(jìn)行分析評價(jià)。若設計不能滿(mǎn)足設定的消防安全目標或低于規范規定的性能水平,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(mǎn)足設定的消防安全目標為止。否則,該試設計應被淘汰。
