論性能化防火設(shè)計(jì)中安全疏散設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)

1、論性能化防火設(shè)計(jì)中安全疏散設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)摘 要： 以超高層商住樓為例 ,對(duì) “性能化 ”防火設(shè)計(jì)中安全疏散設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)原理、方法進(jìn)行了較為深入的探討 ,目的在于為我國(guó)的 “性能化 ”防火設(shè)計(jì)提供一種切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：防火設(shè)計(jì) ;性能化 ;超高層商住樓 ;安全檢驗(yàn)1 前言眾所周知 ,我國(guó)目前的防火設(shè)計(jì)方法是基于 “處方式 ”規(guī)范的防火設(shè)計(jì) , 這種設(shè)計(jì)方法的局限與弊端已日益明顯 ,尤其是對(duì)于功能較復(fù)雜的建筑物來(lái)說(shuō) ,難以達(dá)到科學(xué)性、 經(jīng)濟(jì)性和安全性的統(tǒng)一。 而 20 世紀(jì) 80 年代以來(lái)國(guó)際上流行的 “性能化 ”設(shè)計(jì)方法為解決這些問(wèn)題提供了新的嘗試 , 因?yàn)?“性能化 ”設(shè)計(jì)方法的精華在于

2、: (1) 對(duì)不同建筑物及不同用途的房間進(jìn)行火災(zāi)模擬 ,即“設(shè)計(jì)火災(zāi) ”場(chǎng)景 ; (2) 建立在 “設(shè)計(jì)火災(zāi) ”之上的 “性能化 ”設(shè)計(jì) ; (3) 進(jìn)行安全檢驗(yàn) ,主要包括 :結(jié)構(gòu)耐火性能的檢驗(yàn)、安全疏散設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)等。 其中 “安全檢驗(yàn) ”是最重要的一個(gè)方面。 本文僅結(jié)合實(shí)例針對(duì)超高層商住樓裙房商場(chǎng)部分的疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行 “性能化 ”安全檢驗(yàn)。其中數(shù)學(xué)模型及公式取自 “2002年 3 月澳大利亞墨爾本性能化設(shè)計(jì)國(guó)際會(huì)議 ”上的一個(gè)日本的案例。2 對(duì)超高層商住樓進(jìn)行安全檢驗(yàn)的重要性超高層商住樓整體高度超過(guò)了 100m ,屬超高層建筑中的一種。 其結(jié)構(gòu)上采用了框架 - 剪力墻結(jié)構(gòu) ,底部裙樓采用了框

3、架結(jié)構(gòu) ,上部的塔式住宅樓為剪力墻結(jié)構(gòu)。而裙樓以上塔式住宅以下還有一個(gè)架空層作為結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。從功能上講底部裙房均做商場(chǎng)及公建配套使用 ,上部為住宅用房, 因而可以看成是底部的多層綜合樓和上部的單幢或多幢的塔式住宅樓圍合組成的高級(jí)住宅小區(qū)合二為一的復(fù)合建筑。這樣 “商 ”與“住”就被較好的分隔開(kāi)來(lái) ,既保證了建筑物的商業(yè)價(jià)值 ,又能通過(guò)裙房屋頂架空層的園林綠化實(shí)現(xiàn)上部住宅小區(qū)的環(huán)保、綠化及營(yíng)造良好的小區(qū)生活氛圍。但是這類(lèi)建筑一旦發(fā)生火災(zāi) ,將給超高層建筑內(nèi)人員的安全疏散造成許多困難 ,這表現(xiàn)在 :(1) 疏散手段有限。超高層商住樓的平時(shí)垂直交通主要是電梯 ,而一般客用電梯沒(méi)有防煙、防火、防水等措

4、施 ,火災(zāi)時(shí)必須停止使用 ,消防電梯又主要為消防隊(duì)員撲救火災(zāi)進(jìn)行救援使用 ,加上住宅塔樓沒(méi)有進(jìn)行避難層設(shè)計(jì)等種種原因 ,因此火災(zāi)時(shí)有限的樓梯間 (一般為一對(duì)防煙剪刀樓梯) 是室內(nèi)人員垂直疏散的唯一途徑。(2) 疏散時(shí)間長(zhǎng)。雖然住宅塔樓每層的固定住戶(hù)一般不多于十戶(hù) ,即每層的固定人口只是數(shù)十人。 但由于塔樓中沒(méi)有設(shè)置避難層 ,疏散距離長(zhǎng) ,大量的疏散人流在有限的樓梯間匯集后 ,極易產(chǎn)生擁擠堵塞 ,因此人員的安全疏散需較長(zhǎng)時(shí)間。 因此 ,有必要對(duì)超高層建筑的疏散設(shè)計(jì)進(jìn)行 “安全檢驗(yàn) ”。本文的檢驗(yàn)對(duì)象為某超高層商住樓裙房第五層的商場(chǎng) (平面圖略) ,該層商場(chǎng)面積約為 2 700m2 ,其東西兩側(cè)各

5、有一部封閉疏散樓梯 ,南側(cè)又有兩部封閉疏散樓梯 ,頂棚高度為 3. 00m ,每個(gè)出口寬度為 1. 8m ,人群密度假設(shè)為 0. 5 人/ m2 , 通行系數(shù)假設(shè)為 1. 0 人/ m ·s ,步行速度假設(shè)為 1. 0m/ s。3 人在疏散中的危險(xiǎn)臨界條件根據(jù)日本 2000 年 6 月工程部頒布的 關(guān)于安全疏散和結(jié)構(gòu)耐火性能的“性能化 ”評(píng)估方法中關(guān)于這個(gè)臨界條件的確定方法,即以煙氣層距地板的高度 S 滿(mǎn)足關(guān)系 : S = 1. 6 + 0.1 H( H 為樓板高度 ,m) 時(shí)認(rèn)為達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)。4 檢驗(yàn)方法及其模型為進(jìn)行安全檢驗(yàn),應(yīng)計(jì)算相應(yīng)的疏散時(shí)間te 及空間充滿(mǎn)煙氣時(shí)間tsmok

6、e ,當(dāng)滿(mǎn)足 te< tsmoke 時(shí) ,疏散設(shè)計(jì)才是合理的。4. 1 疏散時(shí)間te = tstart + tmove (1)其中 , tstart 為開(kāi)始疏散時(shí)間 ; tmove 為人員逃生時(shí)間。本例中以人員安全疏散至本層封閉樓梯間內(nèi)為安全目標(biāo)。4. 2 開(kāi)始疏散時(shí)間開(kāi)始疏散時(shí)間可根據(jù)煙氣層發(fā)展時(shí)間來(lái)計(jì)算。 由于該商場(chǎng)的火災(zāi)設(shè)計(jì)被假設(shè)為處于迅速發(fā)展階段并伴隨著轟燃的火災(zāi)?？梢酝ㄟ^(guò)地面上煙層高度的計(jì)算式 (2) ,按 S = 0. 9 H 來(lái)估算開(kāi)始疏散時(shí)間 :其中 , Ar 為著火空間地板面積 (m2) ; Hr 為頂棚高度 (m) ; 為火災(zāi)發(fā)展速率 (kW/ s2) ,可以

7、用 Moc 公式 1441 (2000) 計(jì)算 ,即其中 , f為可燃物的火焰增長(zhǎng)速率(kW/ s2) ; q1 為不同功能房間的火災(zāi)荷載密度 (MJ / m2) ; m 為墻面及吊頂內(nèi)裝修材料的火焰增長(zhǎng)速率(kW/ s2) ,由可燃等級(jí)確定。4. 3 人員逃生時(shí)間由于該層商場(chǎng)共有 4 部封閉疏散樓梯 ,可將其作為一個(gè)多出口的房間來(lái)看待。故可根據(jù)日本的 FSE 工程工具的相關(guān)公式計(jì)算人員其中 , p 是人群的密度 (人/ m2) ; N 是通行系數(shù) (人/ m ·s) ; B 是門(mén)的寬度(m) ; v 是人的步行速度 (m/ s) 。4. 4 煙氣充滿(mǎn)時(shí)間煙氣充滿(mǎn)時(shí)間是煙氣聚集到臨界

8、高度的時(shí)間 , 那么 :5 檢驗(yàn)結(jié)果檢驗(yàn)是對(duì)疏散時(shí)間和煙氣充滿(mǎn)時(shí)間進(jìn)行對(duì)比 ,數(shù)據(jù)均為設(shè)計(jì)資料中的實(shí)際數(shù)據(jù) ,結(jié)果列于表 1 中。由于疏散時(shí)間為 328. 1s ,煙氣充滿(mǎn)時(shí)間為 359. 7s ,即 te< tsmoke , 滿(mǎn)足安全疏散的條件。說(shuō)明火災(zāi)時(shí)人員在該層商場(chǎng)中是能夠被安全疏散的, 符合既定的安全目標(biāo)。如果不滿(mǎn)足,就要調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù), 直到滿(mǎn)足te< tsmoke 為止。6 結(jié)束語(yǔ)本文以超高層建筑為例對(duì)其中的一個(gè)商場(chǎng)進(jìn)行了“安全疏散檢驗(yàn) ”,從中可以得出以下結(jié)論 :(1) 安全疏散檢驗(yàn)是 “性能化 ”設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要方面,對(duì)于確保超高層建筑中人員的安全有著重要作用。(2) 安全疏散檢驗(yàn)的核心就是對(duì)比煙氣層下降到臨界高度的時(shí)間與人員疏散時(shí)間 ,只有當(dāng) te&