消防性能化設(shè)計

2023/2/31建筑防火性能化設(shè)計孫旋

2023/2/32博士，畢業(yè)于清華大學(xué)公共安全研究院國家一級注冊消防工程師中國建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所高級工程師住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部防災(zāi)研究中心高級工程師全國消防標(biāo)準化委員會委員北京市消防安全性能化工作推進委員會委員國家標(biāo)準《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》主要起草人主要從事計算流體動力學(xué)模擬研究、人員疏散研究及車庫火災(zāi)研究，參與了多項國家“十一五”科技支撐計劃課題、北京市科委重大科研項目，發(fā)表了學(xué)術(shù)論文32篇，參與編著《中國消防手冊》、《中國建筑防災(zāi)年鑒》、《建筑防火性能化設(shè)計》等。曾主持完成了北京汽車博物館、北京鳳凰國際傳媒中心等三十多個項目的消防評估工作。作為專業(yè)負責(zé)人完成了包括國家體育場、國家體育館、國家游泳中心等近百個項目的消防性能化評估工作。作為消防論證會評審專家，對遼寧、西藏、江蘇等地一系列工程消防設(shè)計問題提供了理分析論和實踐指導(dǎo)。孫旋2023/2/33主要內(nèi)容簡介疏散煙氣實驗背景、特征、體系、必要性、法律依據(jù)主要評估方法及軟件2023/2/34一、消防性能化設(shè)計簡介2023/2/35背景高、新、奇、大的公共建筑大量出現(xiàn)……處方式規(guī)范的局限性與滯后性……消防科技取得長足進步……消防性能化設(shè)計2023/2/36建筑防火的安全目標(biāo)明確一致，但確保安全目標(biāo)實現(xiàn)的方法則多種多樣。消防性能化設(shè)計作為一種新型的防火系統(tǒng)設(shè)計思路，更加理性，更加包容。它運用消防安全工程學(xué)的原理和方法首先制定整個防火系統(tǒng)應(yīng)該達到的性能目標(biāo)；并針對各類建筑物的實際狀態(tài)，應(yīng)用所有可能的方法去對建筑的火災(zāi)危險和將導(dǎo)致的后果進行定性、定量地預(yù)測與評估以期得到最佳的防火設(shè)計方案和最好的防火保護。消防性能化設(shè)計的概念制定目標(biāo)應(yīng)用手段實現(xiàn)目標(biāo)性能化設(shè)計的優(yōu)越性有利于建筑設(shè)計合理化、科學(xué)化有利于建筑設(shè)計師發(fā)揮主觀創(chuàng)造性有利于新產(chǎn)品、新材料開發(fā)研制和推廣政策沿革公安部119號令第十六條具有下列情形之一的，建設(shè)單位除提供本規(guī)定第十五條所列材料外，應(yīng)當(dāng)同時提供特殊消防設(shè)計文件，或者設(shè)計采用的國際標(biāo)準、境外消防技術(shù)標(biāo)準的中文文本，以及其他有關(guān)消防設(shè)計的應(yīng)用實例、產(chǎn)品說明等技術(shù)資料：（一）國家工程建設(shè)消防技術(shù)標(biāo)準沒有規(guī)定的；（二）消防設(shè)計文件擬采用的新技術(shù)、新工藝、新材料可能影響建設(shè)工程消防安全，不符合國家標(biāo)準規(guī)定的；（三）擬采用國際標(biāo)準或者境外消防技術(shù)標(biāo)準的。第十九條對具有本規(guī)定第十六條情形之一的建設(shè)工程，公安機關(guān)消防機構(gòu)應(yīng)當(dāng)在受理消防設(shè)計審核申請之日起五日內(nèi)將申請材料報送省級人民政府公安機關(guān)消防機構(gòu)組織專家評審。省級人民政府公安機關(guān)消防機構(gòu)應(yīng)當(dāng)在收到申請材料之日起三十日內(nèi)會同同級住房和城鄉(xiāng)建設(shè)行政主管部門召開專家評審會，對建設(shè)單位提交的特殊消防設(shè)計文件進行評審。參加評審的專家應(yīng)當(dāng)具有相關(guān)專業(yè)高級技術(shù)職稱，總數(shù)不應(yīng)少于七人，并應(yīng)當(dāng)出具專家評審意見。評審專家有不同意見的，應(yīng)當(dāng)注明。2023/2/311消防性能化設(shè)計評估暫行規(guī)定適用范圍消防性能化設(shè)計的必要程序提交申請等待批復(fù)溝通協(xié)調(diào)撰寫報告申請開會專家論證國內(nèi)外現(xiàn)狀英國、美國等20世紀70年代已經(jīng)開展。美國：1%；新西蘭和澳大利亞：3%~5%德國：1.5%我國的發(fā)展科學(xué)研究工程應(yīng)用發(fā)展?fàn)顩r日益規(guī)范穩(wěn)中有升時而收緊性能設(shè)計的框架和支撐體系確定設(shè)計火災(zāi)的荷載

估算建筑使用時可能容納的最大人數(shù)及其位置

制定初步設(shè)計方案

運用消防安全工程學(xué)原理和方法對設(shè)計方案進行分析和評估

設(shè)計方案滿足目標(biāo)要求

采納和優(yōu)化設(shè)計方案

修改設(shè)計方案

否確定建筑的幾何參數(shù)、使用情況消防安全目標(biāo)

2023/2/316二、人員疏散安全疏散判定標(biāo)準ASET-危險來臨時間RSET-疏散所需時間Δttrav行動時間Δtpre預(yù)動時間Δtrec確認時間Δtres響應(yīng)時間ta覺察時間tdet起火探測報警疏散完畢達到危險探測時間Tmargin安全余量安全判據(jù)指標(biāo)火災(zāi)對人員的危害主要來源于火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣，主要表現(xiàn)煙氣的熱作用和毒性，另外對于疏散而言煙氣的能見度也是一個重要的影響因素。所以在分析火災(zāi)對疏散的影響時，一般從溫度、毒性氣體的濃度、能見度等方面進行討論。通常情況下人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)如下表所示：項目人體可耐受的極限能見度當(dāng)熱煙層降到2m下時，對于大空間其能見度臨界指標(biāo)為10m使用者在煙氣中疏散的溫度2m以上空間內(nèi)的煙氣平均溫度不大于180℃；當(dāng)熱煙層降到2.0m下時，持續(xù)30分鐘的臨界溫度為60°C煙氣的毒性一般認為在可接受的能見度的范圍內(nèi)，毒性都很低，不會對人員疏散造成影響（一般CO判定指標(biāo)為2500ppm）。疏散所需時間的計算察覺時間ta的確定 火災(zāi)探測器報警

預(yù)動時間tpre的確定（1）確認火災(zāi)發(fā)生（2）制定行動決策建筑物用途及特性人員響應(yīng)時間（min）報警系統(tǒng)類型W1W2W3辦公樓、商業(yè)或工業(yè)廠房、學(xué)校(居民處于清醒狀態(tài)，對建筑物、報警系統(tǒng)和疏散措施熟悉)<13>4商店、展覽館、博物館、休閑中心等(居民處于清醒狀態(tài)，對建筑物、報警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉)<23>6旅館或寄宿學(xué)校(居民可能處于睡眠狀態(tài)，但對建筑物、報警系統(tǒng)和疏散措施熟悉)<24>5旅館、公寓(居民可能處于睡眠狀態(tài)，對建筑物、報警系統(tǒng)和疏散措施不熟悉)<24>6醫(yī)院、療養(yǎng)院及其他社會公共機構(gòu)(有相當(dāng)數(shù)量的人員需要幫助)<35>8行動時間ttrav的確定經(jīng)驗公式法日本Togawa推導(dǎo)的疏散時間近似計算公式英國的Melink和Booth方程加拿大Paul的經(jīng)驗方法前蘇聯(lián)的Predtechenski和Milinski等人提出的估算公式2.計算機模擬法SimulexStepsPathfinderEvacuator案例-國家體育館2023/2/322高層辦公樓案例-高層辦公樓案例-一七一中學(xué)2023/2/324三、煙氣流動與控制內(nèi)容排煙系統(tǒng)初步設(shè)計火災(zāi)最大熱釋放速率的確定排煙量的確定排煙效果模擬驗證最大熱釋放速率確定-滅火有效考慮自動噴水滅火系統(tǒng)動作 當(dāng)自動噴水滅火系統(tǒng)啟動一定時間以后，火災(zāi)熱釋放速率將不再增加，并在維持一定的時間后逐漸衰減?？紤]大空間滅火裝置動作最大熱釋放速率確定-滅火失效參照權(quán)威數(shù)據(jù)考慮消防救援（15min)小房間考慮轟燃排煙量的確定只要排煙量等于產(chǎn)煙量，煙氣層界面就會保持在一個相對穩(wěn)定的高度，不會繼續(xù)下降。只有煙氣層保持一定高度以上，才能給人員安全疏散提供一個良好的環(huán)境。2023/2/330模擬驗證經(jīng)驗?zāi)M區(qū)域模擬場模擬（FDS為使用最多的場模擬軟件）場區(qū)混合模擬場模擬FDSFluent2023/2/332案例-水立方北京南站案例-北京南站深圳灣體育中心火源網(wǎng)格尺寸為0.15m×0.15m×0.15m建模為14個小時2023/2/335四、實體實驗2023/2/3361水噴淋保護+鋼化玻璃2023/2/3371水噴淋下保護鋼化玻璃耐火實驗與?；芯?/p>

點火36s燃燒1min燃燒16min2023/2/338水噴淋下保護鋼化玻璃耐火實驗與?；芯孔罱K耐火實驗所監(jiān)測并計算的火災(zāi)規(guī)模約為5000kW，當(dāng)木垛燃燒至23.35min時，燃燒室內(nèi)的最高溫度約850℃，與模擬計算結(jié)果較為接近，模擬與實驗結(jié)果可以互為驗證。2023/2/3392機械立體車庫火災(zāi)實驗研究

金屬框架結(jié)構(gòu)機械車庫鋼砼結(jié)構(gòu)機械車庫運輸通道停車單元1、我國《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計防火規(guī)范》規(guī)范規(guī)定：機械式立體汽車庫的停車數(shù)超過50輛時，應(yīng)設(shè)防火墻或防火隔墻進行分隔。2、基于功能設(shè)計要求，鋼砼結(jié)構(gòu)機械車庫一般停車數(shù)量在200~300輛之間，因停車機械流程及停車效率需要，上下應(yīng)貫通，若設(shè)防火墻分隔