第四章 建筑性能化防火設(shè)計(jì)評(píng)估

　　4.1 概述

　　性能化防火設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景

　　各種大型、復(fù)雜、多功能的建筑迅速增多，新材料、新工藝、新技術(shù)和新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多規(guī)范難以解決的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題。

　　性能化防火設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的規(guī)范做法對(duì)比傳統(tǒng)的規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)方面做了具體規(guī)定，但難以定量確定設(shè)計(jì)方案所能達(dá)到的安全水平。傳統(tǒng)規(guī)范具有以下的特點(diǎn)：

　　1)沒(méi)有細(xì)化的設(shè)計(jì)目標(biāo);

　　2)所使用的方法是確定的;

　　3)不需要再對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估確認(rèn)。

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　　性能化防火設(shè)計(jì)核心內(nèi)容

　　1)整體評(píng)估：任何一項(xiàng)性能化防火設(shè)計(jì)均必須在設(shè)計(jì)后經(jīng)過(guò)相應(yīng)的消防安全性能評(píng)估程序。

　　2)專業(yè)人員：從業(yè)人員不僅應(yīng)該熟悉消防技術(shù)法規(guī)，掌握火災(zāi)科學(xué)與消防工程專業(yè)知識(shí)，熟悉建筑各類(lèi)消防系統(tǒng)。

　　3)程序控制：必須遵循一定設(shè)計(jì)程序以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，特別是在進(jìn)行性能化試設(shè)計(jì)和評(píng)估驗(yàn)證階段。

　　性能化防火設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

　　1)確定設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景與設(shè)定火災(zāi);

　　2)不同類(lèi)型建筑的火災(zāi)荷載密度確定;

　　3)煙氣運(yùn)動(dòng)的分析方法;

　　4)人員安全疏散分析;

　　5)主動(dòng)消防設(shè)施的對(duì)火反應(yīng)特性分析;

　　6)火災(zāi)危害和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的分析與評(píng)估;

　　7)性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估中所用方法的有效性分析。

　　4.2 火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)

　　火災(zāi)場(chǎng)景

　　火災(zāi)場(chǎng)景是對(duì)一次火災(zāi)整個(gè)發(fā)展過(guò)程的定性描述，通常要定義引燃、火災(zāi)增長(zhǎng)階段、完全發(fā)展階段、衰退階段以及影響火災(zāi)發(fā)展的各種消防措施和環(huán)境條件。

　　火災(zāi)場(chǎng)景的確定應(yīng)根據(jù)最不利原則確定，選擇火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較大的火災(zāi)場(chǎng)景作為設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景。

　　設(shè)定火災(zāi)：需分析和確定建筑物的基本情況，包括：建筑物內(nèi)的可燃物、建筑結(jié)構(gòu)、平面布置、建筑物的自救能力與外部救援力量等。

　　1)可燃物：類(lèi)型、分布、荷載、可能的引火源。

　　2)建筑的結(jié)構(gòu)和平面布置：外形尺寸和內(nèi)部空間;通風(fēng)口形狀及分布;與相鄰房間、相鄰樓層及疏散通道的相互關(guān)系;房間的圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料性能。

　　3)建筑物的自救能力與外部救援力量：消防供水和消火栓滅火系統(tǒng);自噴系統(tǒng)和其他自動(dòng)滅火系統(tǒng);火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng);煙氣控制系統(tǒng);消防隊(duì)的技術(shù)裝備、到達(dá)火場(chǎng)的時(shí)間和滅火控火能力。

　　4)確定火災(zāi)發(fā)展模型：

　　初始可燃物對(duì)相鄰可燃物的引燃特征值和蔓延過(guò)程;

　　多個(gè)可燃物同時(shí)燃燒時(shí)熱釋放速率的疊加關(guān)系;

　　火災(zāi)的發(fā)展時(shí)間和火災(zāi)達(dá)到轟燃所需時(shí)間;

　　滅火系統(tǒng)和消防隊(duì)對(duì)火災(zāi)發(fā)展的控制能力;

　　通風(fēng)情況對(duì)火災(zāi)發(fā)展的影響;

　　煙氣控制系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)發(fā)展蔓延的影響;

　　火災(zāi)發(fā)展對(duì)建筑構(gòu)件的熱作用。

　　設(shè)定火災(zāi)：

　　一般不考慮火災(zāi)引燃階段和衰退階段，主要考慮火災(zāi)的增長(zhǎng)階段及充分發(fā)展階段。

　　設(shè)定火災(zāi)：

　　一般不考慮火災(zāi)引燃階段和衰退階段，主要考慮火災(zāi)的增長(zhǎng)階段及充分發(fā)展階段。

　　對(duì)于初期火災(zāi)可以采用：

　　實(shí)驗(yàn)火災(zāi)模型：實(shí)驗(yàn)確定

　　t2 火災(zāi)模型：隨時(shí)間平方增長(zhǎng)

　　MRFC 火災(zāi)模型：由火蔓延估算

　　按疊加原理確定火災(zāi)增長(zhǎng)的模型

　　充分發(fā)展階段：

　　對(duì)于面積較小的著火空間，可用下式判斷達(dá)到轟燃時(shí)的臨界熱釋放速率。

　　滅火系統(tǒng)的滅火效果可以考慮為滅火、控火、失敗三種情況，對(duì)于有效控火時(shí)間，自噴系統(tǒng)，可用噴頭動(dòng)作時(shí)間乘以安全系數(shù);水炮和自動(dòng)定位滅火系統(tǒng)，可用探測(cè)時(shí)間與動(dòng)作時(shí)間之和乘以安全系數(shù);消防隊(duì)控火，一般按 15 分鐘考慮。

　　火災(zāi)增長(zhǎng)分析

　　1)可燃物的狀況及火災(zāi)荷載密度：

　　火災(zāi)荷載密度用室內(nèi)單位地板面積的燃燒熱值表示

　　最大火源面積可用下式描述

　　Af=X▪Y 或 Af=π▪R2

　　X=a0+vx▪t，Y=b0+vy▪t，R=R0+v▪t

　　熱釋放速率

　　1)實(shí)際火災(zāi)實(shí)驗(yàn)：通過(guò)實(shí)際火災(zāi)實(shí)驗(yàn)獲得 HRR 曲線。

　　2)類(lèi)似實(shí)驗(yàn)：采用具有類(lèi)似的燃料類(lèi)型、燃料布置及引燃場(chǎng)景的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

　　3)穩(wěn)態(tài)火災(zāi)：火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的充分發(fā)展階段可以近似看成是穩(wěn)態(tài)火災(zāi)，穩(wěn)態(tài)火災(zāi)的熱釋放速率應(yīng)該對(duì)應(yīng)預(yù)期火災(zāi)增長(zhǎng)的最大規(guī)模。

　　4)t2 模型：火災(zāi)過(guò)程中火源熱釋放速率正比于時(shí)間平方

　　Q=αt2

　　5)MRFC 模型：通過(guò)運(yùn)用可燃物火焰蔓延速度及其燃燒特性參數(shù)計(jì)算熱釋放速率：

　　6)熱釋放速率曲線疊加模型：