性能化设计的核心概念

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目前阶段,性能化设计是对于超大型建筑的践行准则,原则是以生命安全为首要目标,贯穿火灾的预防到疏散逃生,比较近的一个用新普利斯火灾报警产品投标项目就是武汉因特宜家,因为建筑体量特大,整个设计过程均是在性能化指引下完成,最终结果泰科的水、气中标,火灾系统失标,失标原因个人以为关键在内部,其次价格因素也有很大原因,作为新普利斯的技术工作者,稍感痛心于遗憾。一直以来以微弱的力量在为新普利斯产品高效供应和卓越技术支持不断努力。
性能化设计的核心概念
常规的“处方式”消防设计是根据消防规范的约定进行消防设施设计,不考虑结合建筑的用途、功能、结构特点和具体的火灾风险进行火灾场景假定,所设计的消防系统也并不需要考虑其是否能够保证可能的不利火灾场景下的消防安全(人员是否安全疏散、建筑结构能否一定时间内保持稳定等)。
性能化消防设计将根据实际的火灾风险(包括火灾位置、种类、发展情况、规模等)提出可信的不利火灾场景,为性能化消防设计框架下消防设施(主动消防系统、被动消防系统、疏散设施等)的设计提供依据。
性能化设计的目的是评估在具有代表性的建筑区域内发生火灾时火灾对建筑的影响,从而验证所建议的消防安全措施在控制火灾及其影响和保证人员安全疏散方面的有效性。通常考虑两种情况:
A
B
A
B
景,其分析结果对建筑抗风险能力起预测及评估作用
性能化分析的消防设计方法制定整体消防策略,综合考虑防火分区、安全疏散、防排烟系统、灭火系统、火灾自动报警系统和结构构件的安全性等,使本大型公共建筑在整体上达到一个较高的消防安全水平,同时使消防设计更加科学合理、成本效益更高。
对于真实火灾的考量,关注到火灾蔓延、烟气扩散及人员疏散时间在危险到生命边缘前完成。
从火灾蔓延角度看,蔓延的方式主要有“飞火”、“热对流”和“热辐射”等。“飞火”主要
与风力有关。在有大风的情况下,从火场飞出的“火团”可达数十米、数百米。显然要考虑飞火因素,要求距离太大,难以做到,且对于室内火灾来说,几乎不可能形成“飞火”需要的大风条件,因此可不与考虑。“热对流”方式,火源的热气流喷出后就向上升腾,对相邻可燃物的火灾蔓延影响较“热辐射”为小,可以次要考虑。因此,对于建筑内防火隔离带的设置来说,主要是通过计算合理的防火隔离带宽度来阻止火灾通过“热辐射”进行蔓延。
燃烧过程的本质是可燃物与氧化剂作用发生的剧烈的氧化还原反应,同时伴有放热、发光、发烟及火焰等物理化学现象。可燃物着火后,随着火势的发展,不断放出大量的热,并伴有火焰。在一定的条件下,这些热量和火焰通过一定方式传播到相邻可燃物,在满足其燃烧条件时,就会引起相邻可燃物的燃烧,从而表现为火灾从建筑物的某一部位蔓延到其它部位。
可燃物着火后形成火源,放出大量的热,可以使用热释放速率来表示火灾过程放出的热量的多少。这部分热量中有大部分以对流的形式进入烟气层,另一部分热量以辐射的方式向四周散射,通常为火源热释放速率的三分之一。在火源周围能够被火源“看”到的物体表面都会接收到来自火源的辐射热,这部分辐射热称为火源辐射热。
可燃物在燃烧过程中,由燃烧不充分的燃烧产物形成的烟气层也具有较高的温度,如果燃烧是在有顶棚的有限空间内燃烧,能够在很短的时间内形成一定厚度的高温烟气层,烟气层对其下的可燃物也有辐射作用,可燃物接收到的烟气层的辐射热称为烟气辐射热。
合理的烟气控制系统可以将烟气有效的排出建筑外,维持建筑内火场环境中较高的能见
度、较低的烟气温度和较低的毒性气体浓度,从而为人员逃生以及消防队员的扑救创造较好的环境。
尤其对于大空间而言,烟气控制系统无法将烟气完全排出室外,使得烟气层维持在固定高度,但是良好的烟气控制系统维持烟气位于屋顶下方较高的位置,减缓烟气层下降的速度,减小烟气对于地面层人员的影响。
火灾规模
设计火灾规模Q
火系统的场所,若系统工作正常,其火灾规模通常较小,也即意味着火灾风险较小;对于未设置有自动喷水灭火系统的场所,火灾若未及时得到有效的扑救行动介入,火灾规模将主要取决于火灾荷载的种类、数量,布置方式和火场的通风条件,火灾发展规模通常较大,也即意味着火灾风险较大。也因此可以看出,火灾类型与设计火灾规模密切相关。火灾类型通常分为:
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其中,燃料控制的火灾,即火场供氧充足,燃烧进程取决于燃料的性质及布置;通风条件控制的火灾多表现为火场供氧不充足的受限空间火灾;喷水灭火系统控制火灾为目前高层建筑最常见的火灾。以下总结了几种常见的火灾规模确定方法。
生命安全的性能判定目的是采用一种建筑设计,以使建筑内人员不暴露在能够使人受到伤害的烟气和热环境下。该目的通过衡量人员在火场中的耐受条件来实现。衡量人员在火场中的耐受条件的性能指标包括:
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烟气层高度.在疏散过程中,烟气层须保持在人群头部以上一定高度,人在疏散时不受烟气的影响或热烟气流的热辐射威胁。对于高大空间建筑,其定量判断准则之一是烟气层应能在人员疏散过程中保持在距地面2.0m
上烟气层温度.
若火场中烟气不能及时排出,烟气温度将不断升高。当聚集的烟气温度较高时,烟气将辐射大量的热作用于火场中尚未被点燃的物体。
人员的安全疏散以时间为定量分析依据,首先要考虑到的时间有:引燃时间、探测时间、
报警时间、疏散时间以及达到人员耐受极限的时间。因此,不能从一般防火规范所规定的距离和区域的角度来评判建筑的消防安全水平,而是应将建筑物内人员安全撤离火灾现场所需要的时间与火灾达到人体耐受极限所需的时间相比较,然后从这个角度对消防安全水平进行评估。
因此,性能化设计提出了人员安全疏散量化的“时间线”概念来评估使用者的生命安全度。其中包含了两个关键性的时间,即:
火灾在防火分区内蔓延至超出人体承受极限情况的时间,也称为可提供的安全疏散时
间(ASET)
人员完成疏散的时间,也称为所需要的安全疏散时间(RSET)
该理论首次提出较为完整的人员安全疏散理论,其“时间线”的概念如下图示:
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