對人員密集大空間建筑消防性能設(shè)計(jì)的探討
點(diǎn)擊次數(shù)：157次|時(shí)間：2010-07-27 17:11
大空間建筑通常是指民用和工業(yè)建筑內(nèi)凈空高度大于8米，倉庫建筑物內(nèi)凈空高度大于12米的建筑。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的需要，體育館、展覽館、禮堂、影劇院等人員密集大空間建筑如雨后春筍，四處可見。而人員密集的大空間建筑，材料使用更加復(fù)雜，同時(shí)由于人流量大以及由于人員的不確定性從而帶來到人員疏散的不確定性，火災(zāi)危險(xiǎn)性和火災(zāi)危害性更高，使得此類建筑比普通的大空間建筑提出類更高的防火要求。
由于大空間建筑空間跨度大，功能針對性強(qiáng)，傳統(tǒng)的消防設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)范已經(jīng)很難滿足建筑本身的防火設(shè)計(jì)需要，同時(shí)消防新技術(shù)、防火新材料、建筑新構(gòu)件的出現(xiàn)也為消防性能化設(shè)計(jì)提供了新思路和新條件。
消防性能化設(shè)計(jì)是基于火災(zāi)學(xué)（firesafetyscience）和消防安全工程學(xué)（firesafetyengineering）成立的。它通過運(yùn)用安全工程學(xué)的原理方法，對建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行量化分析，對火災(zāi)過程及其影響進(jìn)行科學(xué)決策，并驗(yàn)證預(yù)定的消防安全目標(biāo)能否達(dá)到，最后再視情況對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。它強(qiáng)調(diào)從系統(tǒng)安全的高度出發(fā)，綜合考慮各種因素對火災(zāi)的影響，研究如何實(shí)現(xiàn)建筑物的總體安全，得出最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。其評估分析流程主要為：確定評估對象—確定消防安全目標(biāo)及性能化判定標(biāo)準(zhǔn)—確定火災(zāi)場景—火災(zāi)性狀預(yù)測及結(jié)果分析—改進(jìn)消防安全措施以達(dá)到目標(biāo)。消防性能化設(shè)計(jì)在我國已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，國內(nèi)也成立了部分防火研究所，專門從事大空間建筑的防火性能化研究，并得到了大量的實(shí)踐和應(yīng)用。
針對人員密集大空間建筑的消防特點(diǎn)，其性能化設(shè)計(jì)主要應(yīng)包括人員安全疏散、建筑物的防火能力和有效的防火滅火措施三個(gè)方面：
1、人員安全疏散：人員疏散的安全評判標(biāo)準(zhǔn)是在綜合考慮人員疏散速度、火災(zāi)煙氣流動(dòng)速度、火勢蔓延時(shí)間、建筑物安全牢固的基礎(chǔ)上，人員疏散的所需安全疏散時(shí)間（rset）小于可用安全疏散時(shí)間（aset）。其中rset涉及的參數(shù)主要包括人流密度、行走速度、出口流動(dòng)系數(shù)等；aset涉及的參數(shù)主要包括火災(zāi)增長系數(shù)、火災(zāi)熱釋放系數(shù)、煙氣蔓延速率、排煙系數(shù)、建筑強(qiáng)度衰減系數(shù)、煙氣能見度、空氣溫度、co濃度等?；馂?zāi)中，在保證建筑物基本強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，對人員疏散影響最大的是煙氣能見度、煙氣濃度和空氣溫度。依據(jù)資料，允許逃生的空氣溫度不應(yīng)高于60℃，允許逃生的co濃度不應(yīng)高于500ppm，允許逃生煙氣能見度不應(yīng)小于13米。煙氣濃度可以通過自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)，由于大空間建筑空間高、體積大的特性，本身具有較強(qiáng)的蓄煙功能，而應(yīng)用排煙系統(tǒng)可能會(huì)破壞火災(zāi)中已經(jīng)穩(wěn)定的熱煙層。因此，最好是對此類大空間建筑的煙氣流動(dòng)模式建立一個(gè)基于實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶋H數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，通過對煙氣蔓延的模擬，建立一個(gè)可性能化設(shè)計(jì)的平臺(tái)，為排煙設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)性依據(jù)。
2、建筑物的防火能力：鑒于人員密集大空間建筑的功能特點(diǎn)，其承重構(gòu)件主要為鋼梁和鋼柱。因此，在對大空間建筑的性能化設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)將防止鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度失效作為設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)失效時(shí)的臨界溫度與鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)的幾何形狀、截面系數(shù)、負(fù)載情況有關(guān)，因此，可以通過對不同鋼結(jié)構(gòu)的模擬試驗(yàn)，建立數(shù)據(jù)庫模型，確定不同情況下鋼結(jié)構(gòu)的臨界溫度。從消防工程的觀點(diǎn)看，如果火災(zāi)中鋼結(jié)構(gòu)在要求的耐火時(shí)間內(nèi)沒有達(dá)到臨界溫度，則不需要額外的防火保護(hù)；如果達(dá)到臨界溫度，則需要計(jì)算等效時(shí)間來確定鋼結(jié)構(gòu)的保護(hù)時(shí)間。
根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求，人員密集場所建筑耐火等級不應(yīng)低于二級，柱的耐火等級不應(yīng)低于2.5h，梁的耐火等級不應(yīng)低于1.0h，屋面承重構(gòu)件的耐火等級不應(yīng)低于1h。目前，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要分為薄型、超薄型、厚型三種，而超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料因其美觀及易施工、易裝修等特點(diǎn)，使用頻次最高，鋼結(jié)構(gòu)管材網(wǎng)架的內(nèi)循環(huán)水冷卻保護(hù)法還停留在研究探討階段。優(yōu)良的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料可以將鋼結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間提高至3h以上。具體的耐火時(shí)間可以根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)等級來確定。
3、有效的防火滅火措施：在傳統(tǒng)的探測報(bào)警設(shè)備中，感溫探測器只能探測8m及以下高度的空間，感煙探測器為12m及以下，火焰探測器及紅外光束感煙探測器為20m及以下。鑒于大空間建筑的構(gòu)造特性，功能區(qū)等固定房間可采用普通感溫（煙）探測器，而展覽區(qū)等大空間部位在實(shí)際施工中多采用雙波段火焰探測器、線型光束圖像感煙探測器、掃描式火災(zāi)探測器、主動(dòng)時(shí)氣體探測器等配合自動(dòng)水炮系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)。其中以圖像型火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛。一般認(rèn)為，在大空間建筑內(nèi)水系統(tǒng)滅火方式仍然是最適宜的滅火方式。對于快速響應(yīng)早期抑制噴頭（esfr），噴頭具有反應(yīng)快，水滴大，流量大，壓力高等特點(diǎn)，可適用于9-13m的大空間建筑，但作用效果受安裝結(jié)構(gòu)規(guī)整度、建筑高度的影響較大，消防用水量偏高，因此施工方在esfr的有效性和可行性上考慮較多；自動(dòng)消防炮具有定位準(zhǔn)確，滅火效率高，保護(hù)面積大，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，同時(shí)對非火災(zāi)區(qū)域造成的損失小，可結(jié)合室內(nèi)建筑裝修實(shí)際合理布置，但一次性投資較高，對人員密集場所還應(yīng)考慮到防止人身意外傷害的問題。
人員密集大空間建筑的防火安全設(shè)計(jì)涉及建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、空調(diào)、給排水等多方面的內(nèi)容，在設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮火災(zāi)中的人身安全，同時(shí)考慮如何降低成本，減少火災(zāi)發(fā)生和火災(zāi)損失，防止火災(zāi)的擴(kuò)大和蔓延，利用性能化設(shè)計(jì)的思想，可以彌補(bǔ)現(xiàn)行規(guī)范的不足，進(jìn)一步適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。
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