注册消防工程师一级课件第五篇薛涛

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定量分析,事故树分析法,顶事件、基本事件、与门、或门,事故树分析法,定性分析:割集、最小割集、,结构重要度,定量分析:顶事件概率,p,(,T,) =,p,1,p,2,p,(,T,) =1-(1-,p,1,)(1-,p,2,),区域火灾风险评估目的,根据不同的火灾风险级别,部署相应的消防救援力量,建设消防基础设施,使公众和消防员的生命、财产的预期风险水平与消防安全设施以及火灾和其他应急救援力量的种类和部署达到最佳平衡,为今后一段时期政府明确消防工作发展方向、指导消防事业发展规划提供参考依据,建筑火灾风险评估目的,通过各种手段和方法,消除或减少建筑中存在的不安全因素,使建筑发生火灾或在意外发生火灾时能够保证人员及时、安全撤离,尽快扑救火灾,降低火灾损失,提高建筑的安全程度,一般目的和特定目的,分析区域(建筑)内可能存在的火灾危险源,合理划分评估单元,建立全面的评估指标体系,对评估单元进行定性及定量分级,并结合专家意见建立权重体系,对区域(建筑)的火灾风险做出客观公正的评估结论,提出合理可行的消防安全对策及规划建议,火灾风险评估内容,风险控制,火灾风险评估一般流程,区域评估,评估区域内人口、经济、交通等概况、区域内消防重点单位情况、周边环境情况、市政消防设施相关资料、火灾事故应急救援预案、消防安全规章制度等,建筑评估,建筑的地理位置、使用功能、消防设施、演练与应急救援预案、消防安全规章制度等,信息采集,区域火灾风险识别,一、影响火灾发生的因素,三要素:,可燃物、点火源、,助燃剂,时间和空间,二、影响火灾后果的因素,建筑主、被动防火能力及内部员工消防素质,外部消防力量,火灾后果在不阶段的三种表现形式,建筑火灾风险识别,三、措施有效性分析,防止火灾发生:客观及人为点火源控制措施,防止火灾扩散:被动防火措施,初期火灾扑救:主动防火设施,专业队伍扑救:扑救条件;队伍距离、装备、人员素质,紧急疏散逃生:安全疏散设施,消防安全管理,建筑火灾风险识别,评估指标体系建立原则,w,1,w,11,区域评估指标体系,w,1,w,11,建筑评估指标体系,风险分析与计算,评估结论(风险等级判定),基本原则,针对性,技术可行性,经济合理性,风险控制措施,风险消除(归避),风险减少(降低),风险转移,火灾保险,风险控制,区域评估,第二册某市区域火灾风险评估,案例,P306,第三册历史文化街区,案例,P151,建筑评估,第二册某体育中心火灾风险评估,案例,P323,第三册古建筑群(思考题),P153,建筑性能化防火设计评估,薛涛,、,消防性能化设计的适用范围,基本程序与设计步骤,资料收集与安全目标设定,火灾场景和疏散场景设定,软件选取,计算分析及结果运用,性能化防火设计文件编制,传统规范的不足,无法给出一个统一、清晰的整体安全度水准,是经验及科研技术的总结,难以跟上新技术、新工艺和新材料的发展,限制了设计人员主观创造力的发展,无法充分体现人的因素对整体安全度的影响,建筑消防性能化防火设计,是指根据建设工程使用功能和消防安全要求,运用消防安全工程学原理,采用先进适用的计算分析工具和方法,为建设工程消防设计提供设计参数、方案,或对建设工程消防设计方案进行综合分析评估,完成相关技术文件的工作过程,一种先进、有效、科学、合理的防火设计方法,特别是在解决大型复杂建筑物的防火设计问题方面,弥补了依据传统的规范标准进行设计的不足,性能化设计的优点:,(1)加速技术革新,(2)提高设计的经济性,(3)加强设计人员的责任感,具有下列情形之一的工程项目,可对其全部或部分进行消防性能化设计:,超出现行国家消防技术标准适用范围的,按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时,难以满足工程项目特殊使用功能的,下列情况,不应采用,消防性能化设计:,国家法律法规和现行国家消防技术标准强制性条文规定的,国家现行消防技术标准已有明确规定,且无特殊使用功能的建筑,居住建筑,医疗建筑、教学建筑、幼儿园、托儿所、老年人建筑、歌舞娱乐游艺场所,室内净高小于的丙、丁、戊类厂房和丙、丁、戊类仓库,甲、乙类厂房、甲、乙类仓库,可燃液体、气体储存设施及其他易燃、易爆工程或场所,1. 标准规范没有规定的,现行防火规范总结了历史上各类火灾的经验与教训和科研成果,综合考虑了当前国家的整体经济技术和管理水平、产品质量等状况,作为成熟经验及科研成果的总结,规范往往不会覆盖突破传统的建筑做法和工艺,对于某些新技术、新设备的应用,如果现行标准规范没有相关的防火设计要求,此时就可采用消防性能化设计的方法,2. 防火分隔,防火分隔指采取一定措施将建筑内某些火灾危险性较大的空间或设备重要或不能中断工作的场所与其他部位分隔开来,并在一定时间内把火势控制在规定的区域里,防火分区是在建筑内部采取规定要求的防火墙、楼板及其他等效的防火分隔措施分隔,用以控制和防止火灾向其它邻近区域蔓延的封闭空间,城市综合体、大型展览建筑、候机车船楼等建筑因使用功能的需要,具有体量及空间巨大等特点,往往难以按照现行规范进行防火分区的划分,如果强行按照标准规范进行防火分隔,又与使用功能相冲突,3. 防烟与排烟,防烟与排烟设计的基本原则是,要防止烟气进入人员的疏散通道,保证疏散安全,为消防救援提供必要的有利条件,大剧院、体育馆、电影院的观众厅等部位因空间较大,无论是按照地面面积还是按照空间体积计算排烟量,计算得出的机械排烟量会很大而难以实现,现行防火规范对自然排烟系统的使用有严格的限制,在部分工程中为了美观及与建筑方案相结合的考虑,要求在高大空间内采用自然排烟系统,4. 安全疏散,规模很大的建筑,无论是安全出口宽度还是疏散距离,往往难以按照规范进行安全疏散设计,使用功能多样,在建筑内部形成不同消防分隔和受保护区域,如何安全可靠地组织和诱导大量的人员在尽可能短的时间内疏散到室外安全区域,也可以通过采用性能化的设计方法来定量的确定,5. 结构耐火,钢结构、钢管混凝土等结构型式越来越普遍,在这些钢结构中,有些结构型式特殊如国家体育场外围护钢结构等,有些由于功能的特殊需要,难以按照我国现行防火规范的要求采用喷涂防火涂料等措施进行防火保护,因此需要对采用钢结构的建筑火灾危险性进行分析,根据不同的情况提出相应的防火保护措施,基本程序,确定建筑物的使用功能和用途、建筑设计的适用标准,确定需要采用性能化设计方法进行设计的问题,确定建筑物的消防安全总体目标,进行性能化防火试设计和评估验证,修改、完善设计并进一步评估验证确定是否满足所确定的消防安全目标,编制设计说明与分析报告,提交审查与批准,设计步骤,建筑物的消防安全总目标一般包括如下内容:,1,)减小火灾发生的可能性;,2,)在火灾条件下,保证建筑物内使用人员以及救援人员的人身安全;,3,)建筑物的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌,或虽有局部垮塌,但不会发生连续垮塌而影响建筑物结构的整体稳定性;,4,)减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断;,5,)保证建筑物内财产的安全;,6,)建筑物发生火灾后,不会引燃其相邻建筑物;,7,)尽可能减少火灾对周围环境的污染。,设计步骤,消防安全总体目标细化为一个或多个设计目标,每个设计目标转化为工程功能目标,设计步骤,常见的性能判定标准包括:,1,)生命安全标准:热效应、毒性和能见度等;,2,)非生命安全标准:热效应、火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损和结构的完整性和对暴露于火灾中财产所造成的危害等。,设计步骤,火灾场景是对一次火灾整个发展过程的工程描述,火灾场景的确定根据最不利原则,选择火灾风险较大的作为设定火灾场景,火源位置,最大热释放速率,火灾增长速率,消防系统有效性情况,疏散设施情况,设计步骤,性能化设计评估基本因素,起火和发展,烟气蔓延和控制,火灾蔓延和控制,火灾探测和灭火,通知居住者和组织安全疏散,消防部门的接警和现场救助,设计步骤,工程的基本信息,分析或设计目标,设计方法(基本原理)陈述,性能评估指标,火灾场景的选择和设计火灾,设计方案的描述,消防安全管理,参考的资料、数据,熟悉建筑概况,包括工程的名称、地址、占地面积、建筑面积,了解项目所在地的环境情况,例如气候条件、抗震设防烈度、周边的人文环境和建筑现状以及可能的施工条件等,设计资料包括建筑设计说明,建筑总平面图,消防设计专篇,建筑主要楼层平面图,建筑主要立面图和剖面图;此外还包括结构、各设备专业的相关图纸等,“预防为主,防消结合”因此,要减少和预防建筑火灾,首先要确保建筑物本身的本质安全,建筑被动防火系统:建筑结构、,防火分隔、,防火间距、管线和管道(井)、建筑装修,建筑主动防火系统:灭火设施、,防排烟系统、,火灾自动报警系统,安全疏散系统,:疏散楼梯、安全出口、疏散出口、避难逃生设施、应急照明与标识,消防救援,防火分区,设计目标:防火分区划分应能有效降低火灾危害,可将火灾的财产损失控制在可接受的范围之内,功能目标:防火隔断措施应能将建筑火灾控制在设定的防火空间内,而不会经水平方向和竖向向其他区域蔓延,性能要求,(1)防火分隔构件的燃烧性能具有足够的耐火极限,并满足控制火灾的要求;,(2)着火空间内不会发生轰燃;,(3)火灾可以控制在设定的防火区域内;,(4)火灾不会发生连续蔓延;,(5)火灾的可能过火面积与满足规范要求的防火分区的过火面积基本相同;,(6)灭火系统符合设计要求,可以有效控制火灾蔓延;,(7)排烟系统符合设计要求,可以有效排除烟气和热量。,排烟系统,设计目标:建筑内设置的排烟系统应能保证人员安全疏散与避难,功能目标:建筑内设置的排烟系统应能及时排除火灾产生的烟气,避免或限制火焰和烟气向无火区域的蔓延,确保建筑物内人员的顺利疏散和安全避难,并为消防救援创造有利条件,性能要求,(1)排烟设施方式应与建筑的室内高度、结构形式、空间大小、火灾荷载、烟羽流形式及产烟量大小、室内外气象条件等条件相适应;,(2)排烟设施应具有保证其在火灾时正常动作的技术措施;,(3)排烟系统的排烟量或排烟口的面积能够将烟气控制在设计的室内高度以上,而不会不受控制地蔓延;,(4)机械排烟系统的室外风口布置,应能有效防止从室内排出的烟气再次被吸入;,(5)设置机械排烟设施的场所应结合建筑内部的结构形式和功能分区划分防烟分区。防烟分区及其分隔物应保证火灾烟气能在一定时间内有效蓄积和排出;,(6)排烟口的布置应能有效避免烟气因冷却而影响排烟效果,与附近安全出口、可燃构件或可燃物的距离应能防止出现高温烟气遮挡安全出口或引燃附近可燃物的现象;,(7)排烟风机应能保证在任一排烟口或排烟阀开启时自行启动,并应在高温下和该场所需排烟时间内具有稳定的工作性能;,(8)在地上密闭场所中设置机械排烟系统时,应同时设置补风系统,补风量应能有利于排烟系统的排烟。,安全疏散,设计目标:建筑内应具有足够的安全疏散设施保证人员的生命安全,功能目标:安全疏散设施应确保发生火灾时,建筑内的人员在规定时间内能够安全疏散至室外安全区域,性能目标, 应有足够的安全出口供人员安全疏散,每个房间均应有与该房间使用人数相适应的疏散出口;, 安全出口宽度应与建筑内使用人数相适应,并考虑不同用途建筑中疏散人流的宽度和疏散速度,避免人员疏散过程中在安全出口发生拥挤、堵塞;, 建筑内的疏散应急照明与疏散指示标志均应与其所在场所相适应;, 安全疏散距离应与建筑内的人员行动能力相适应,确保人员疏散所用时间满足安全疏散所允许的限度;, 疏散设施应满足相应的防火要求,不会使人员在疏散过程中受到火灾烟气或热的危害,。,消防救援,设计目标:消防救援设计应能为消防队员消防救援作业提供有利条件,消防车道、救援场地和救援窗口以及室外消防设施应能满足消防队员救援作业的要求,功能目标:,1)建筑物应设置保障消防车安全、快速通行的消防车道;,2)消防车登高操作场地应能满足消防车停靠、火场供水、灭火和救援需要;,3)消防救援窗口应能满足消防队员进入建筑物的要求。,性能要求,1)消防车道的净宽度和净空高度应大于通行消防车的宽度和高度;,2)消防车道的耐压强度应大于消防车满载时的轮压;,3)消防车道的转弯半径应满足消防车安全转弯的要求;,4)消防车道之间或与城市道路之间应能相互贯通联系;,5)消防车登高操作场地的尺寸、间距以及距建筑物的距离应满足消防车展开和安全操作的要求;,6)消防救援窗口的尺寸和间距及可进入性满足救援要求。,火灾场景的确定应根据最不利的原则确定,选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景。如火灾发生在疏散出口附近并令该疏散出口不可利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种原因而失效等,火灾风险较大的火灾场景一般为最有可能发生,但火灾危害不一定最大;或者火灾危害大,但发生的可能性较小的火灾场景,设定火灾场景时需要分析和确定建筑物的基本情况,如:建筑物的可燃物、建筑结构、平面布置、建筑物的自救能力与外部救援能力等,火源位置,火灾增长速率,最大热释放速率,消防系统有效性情况,对疏散设施影响的描述,设计内容,火灾增长速率,设计火灾增长曲线的几种方法:,可燃物实际的燃烧实验数据,类似可燃物实际的燃烧实验数据,根据类似的可燃物燃烧实验数据推导出的预测算法,基于物质的燃烧特性的计算方法,火灾蔓延与发展数学模型,火灾增长速率,稳态火灾:火源的热释放速率始终保持在一个恒定值,MRFC模型,火灾增长速率,建筑火灾t,2,增长模型:火灾的热释放速率按照时间的平方关系增长,热释速率,,kW,火灾增系数,,kW/s,2,t,时间,,s,火灾增长速率,最大热释放速率,一、火灾受到自动喷水灭火系统控制时的最大热释放速率,对于安装自动喷水灭火系统的区域,其火灾发展通常将受到自动喷水灭火系统的控制,假定自动喷水灭火系统启动后火势的规模将不再扩大,自动喷水灭火系统控制下的火灾规模可以使用,DETACT,分析软件进行预测,最大热释放速率,二、参考相关设计规范或指南,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,四、轰然计算法,小房间,大房间 烟气温度,500-600, 或 地面受热流,20kW,五、失控燃烧,以消防队,15min,展开救援的时间计算,六、通风控制型火灾的计算,七、燃料控制型火灾的计算,火灾数值模型主要有专家系统、区域模型、场模型、网络模型和混合模型,场模型(,CFD,模型)应用最为广泛,FDS,PHOENICS,FLUENT,网格独立性,边界条件,湍流模型,燃烧模型,辐射模型,火羽流,z,0,O,流动截面,火焰,L,卷吸,Z,T,0,;,u,0,Z,u,0,T,0,流动截面,火焰,L,卷吸,Z,(c,),顶棚射流,浮力羽流,燃料床,r,H,V,近顶棚流动,Y,火焰,窗口羽流(中性面),烟囱效应,中性面,中性面,人员疏散所需时间RSET,RSET = t,start,t,action,t,start,=,(,t,d,+ t,a,),+ t,pre,t,pre,=,t,rec,+ t,res,疏散软件模拟确定,通常感烟火灾探测器能探测到,100kW,的火灾并启动报警,线型红外光束感烟火灾探测器:快速发展火在达到,500kW,时可使安装在,18m,高度上的火灾探测器报警,人员疏散所需时间RSET,t,pre,=,t,rec,+ t,res,与建筑空间的环境状况有密切关系,从数秒钟到数分钟不等,疏散区域,疏散人数,人员速度,疏散设施情况,“疏散至”,规范计算法,参考计算法,实际统计法,设计内容,疏散人数,规范计算法,建筑设计防火规范,GB50016-2006,第条第,5,款的规定:“商店人的疏散人数应按每层营业厅建筑面积乘以面积折算值和疏散人数换算系数计算。地上商店的面积折算值宜为,50%70%,,地下商店的面积折算值不应小于,70%,。疏散人数的换算系数可按表确定。”,疏散人数,参考计算法,参考国内外的一些地方标准、规范计算确定,注意适用性,疏散人数,实际统计法,东北地区在用居然之家商场顾客人流量统计,分类,水力疏散模型:通过将人在疏散通道内的走动模拟为水在管道内的流动来进行计算,完全忽略掉了人的个体特性,而将人群的疏散作为一种整体运动,人员行为模型:模拟人在火灾中的行为,综合考虑了人与人、人与建筑物以及,人与环境之间的相互作用。这类模型能够从一定程度上反映火灾时个人的特性对人员疏散的影响,STEPS Simulex buildingEXODUS Pathfinder,模型选取,当建筑的结构简单、布局规则、疏散路径容易辨别、建筑的功能较为单一且人员密度较大时,适合采用水力模型来进行人员疏散的计算,其他情况则适于采用人员行为模型,人员生命安全判定准则,安全裕度:,倍的疏散行动时间,商业建筑不小于,倍的疏散行动时间,RSET + Ts,ASET,人员生命安全判定准则,清晰高度: 一般建筑,大空间建筑,h=1.6+0.1H,见本节案例,防止火灾蔓延扩大的判定准则,性能化分析中通常采用辐射热分析方法,来分析火灾蔓延情况:火灾发生时,火源对周围将产生热辐射和热对流,火源周围的可燃物在热辐射和热对流的作用下温度会逐渐升高,当达到其点燃温度时可能会发生燃烧,导致火灾的蔓延,在一定的设定火灾规模下控制可燃物间距,或在一定间距条件下控制火灾的规模,如果不能确定可燃物的性质,为了保守起见临界辐射强度取,10kW/ m,2,钢结构防火保护判定准则,在规定的结构耐火极限时间内,结构或构件的承载力,Rd,应不小于各种作用所产生的组合效应,Sm,,即,RdSm,在各种作用效应组合下,结构或构件的耐火时间,td,应不小于规定的结构或构件的耐火极限,tm,,即,tdtm,火灾下,结构极限状态时的临界温度,Td,应不小于在规定的耐火时间内结构所经历的最高温度,Tm,,即,TdTm,临界温度指标,Td =325,性能化报告内容,建筑基本情况及性能化设计的内容,分析目的及安全目标,性能判定标准即性能指标,火灾场景设计,所采用的分析方法及其所基于的假设,计算分析与评估,不确定性分析,结论与总结,参考文献,设计单位和人员资质说明,见本节案例,第三册,P132,案例,42,商业步行街“亚安全区”设计,第三册,P132,案例,43,思考题,第三册,P132,案例,44,大型交通枢纽、机场航站楼,防火单元、防火舱、燃料岛、防火隔离带,第三册,P132,案例,45,大型地下空间,下沉式广场的设计要求,第三册,P132,案例,46,思考题,
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