對人員密集大空間建筑消防性能設(shè)計的探討

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1、對人員密集大空間建筑消防性能設(shè)計的探討　　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，材料使用更加復雜，同時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，火災危險性和火災危害性更高，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，傳統(tǒng)的消防設(shè)計方法和設(shè)計規(guī)范已經(jīng)很難滿足建筑本身的防火設(shè)計需要，同時

2、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)計提供了新思路和新條件。 　　消防性能化設(shè)計是基于火災學和消防安全工程學成立的。它通過運用安全工程學的原理方法，對建筑物的火災危險性進行量化分析，對火災過程及其影響進行科學決策，并驗證預定的消防安全目標能否達到，最后再視情況對設(shè)計方案進行優(yōu)化調(diào)整。它強調(diào)從系統(tǒng)安全的高度出發(fā)，綜合考慮各種因素對火災的影響，研究如何實現(xiàn)建筑物的總體安全，得出最經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。其評估分析流程主要為：確定評估對象—確定消防安全目標及性能化判定標準—確定火災場景—火災性狀預測及結(jié)果分析—改進消防安全措

3、施以達到目標。消防性能化設(shè)計在我國已經(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，并得到了大量的實踐和應用。 　　針對人員密集大空間建筑的消防特點，其性能化設(shè)計主要應包括人員安全疏散、建筑物的防火能力和有效的防火滅火措施三個方面： 　　1、人員安全疏散：人員疏散的安全評判標準是在綜合考慮人員疏散速度、火災煙氣流動速度、火勢蔓延時間、建筑物安全牢固的基礎(chǔ)上，人員疏散的所需安全疏散時間小于可用安全疏散時間。其中RSET涉及的參數(shù)主要包括人流密度、行走速度、出口流動系數(shù)等；ASET涉及的參數(shù)主要包括火災

4、增長系數(shù)、火災熱釋放系數(shù)、煙氣蔓延速率、排煙系數(shù)、建筑強度衰減系數(shù)、煙氣能見度、空氣溫度、CO濃度等。火災中，在保證建筑物基本強度的基礎(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高于60℃，允許逃生的CO濃度不應高于500ppm，允許逃生煙氣能見度不應小于13米。煙氣濃度可以通過自動噴水滅火系統(tǒng)和防排煙系統(tǒng)進行控制，同時，由于大空間建筑空間高、體積大的特性，本身具有較強的蓄煙功能，而應用排煙系統(tǒng)可能會破壞火災中已經(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模式建立一個基于實驗室

5、或?qū)嶋H數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，通過對煙氣蔓延的模擬，建立一個可性能化設(shè)計的平臺，為排煙設(shè)計提供指導性依據(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，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)計中，主要應將防止鋼結(jié)構(gòu)強度失效作為設(shè)計的一個重點。鋼結(jié)構(gòu)失效時的臨界溫度與鋼結(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，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。從消防工程的觀點看，如果火災中鋼結(jié)構(gòu)在要求的耐火時間內(nèi)沒有達到臨界溫度，則不需要額外的防火保護；如果達到臨界

6、溫度，則需要計算等效時間來確定鋼結(jié)構(gòu)的保護時間。 　　根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，人員密集場所建筑耐火等級不應低于二級，柱的耐火等級不應低于2.5h，梁的耐火等級不應低于1.0h，屋面承重構(gòu)件的耐火等級不應低于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，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)的耐火時間提高至3h以上。具體的耐火時間可以根據(jù)建筑物的設(shè)計等級來確定。 　　3、有效的防火滅火措施：在傳統(tǒng)的探

7、測報警設(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探測器，而展覽區(qū)等大空間部位在實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、掃描式火災探測器、主動時氣體探測器等配合自動水炮系統(tǒng)等先進技術(shù)。其中以圖像型火災探測報警系統(tǒng)應用最為廣泛。一般認為，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。對于快速響應早期抑制噴頭，噴頭具有反應快，水滴大，流量大，壓力高等特點，可適用于9-13m的大空間建筑

8、，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；自動消防炮具有定位準確，滅火效率高，保護面積大，響應速度快的特點，同時對非火災區(qū)域造成的損失小，可結(jié)合室內(nèi)