高大空間建筑消防設計

10-1高大空間建筑消防設計高大空間建筑的特殊性：建筑因素：空間高大連續(xù)，視線貫通功能因素：內(nèi)部人員需要高效通行“高”:難以設置有效的消防保護“大”:無法設置防火分區(qū),超過疏散距離這些特殊性可能與消防安全設計發(fā)生沖突，往往難以按照通常的做法來滿足消防要求，使現(xiàn)有的建筑消防規(guī)范不能完全涵蓋高大空間建筑的消防設計。在一般情況下，高大空間建筑極少發(fā)生火災，即使發(fā)生也容易察覺。然而，一旦發(fā)生火災，對公眾和運營的影響就很嚴重。消防性能化設計方法就是借助消防安全工程學的方法和手段，在對具體建筑物的火災風險進行個案評估的基礎上、因地制宜的針對高大空間建筑的特殊性，給出一定的消防策略指導具體的消防設計方案，同時對消防方案進行全面的分析和評估來論證其合理性和安全性。最終目的是經(jīng)過性能化設計后，既達到甚至超過國家或國際公認的消防和生命安全標準，也能滿足運營的需求。10-2消防性能化設計方法根據(jù)實際的火災風險提出可信的不利火災場景，包括火災位置、種類、發(fā)展情況、規(guī)模等。采用火災動力學和煙氣流動數(shù)學模型或計算機模型分析或模擬火場情況，確定所需要的排煙措施和排煙量。采用人員疏散數(shù)學模型或計算機模型對疏散情況進行分析或模擬。評估火災對建筑結構的影響。考慮消防通道對消防隊滅火救援的影響。依據(jù)分析和模擬結果對消防設施和消防管理提出建議。10-3消防性能化方法和程序10-4實例開放“艙”封閉“艙”10-4-1重要的性能化設計概念——“艙”概念“艙”概念“艙”概念燃料“島”的設置需綜合考慮大空間內(nèi)可燃物聚集處的平面位置、面積、火災規(guī)模、與相鄰可燃區(qū)域的間距，保證不輻射引燃臨近可燃物。10-4-2重要的性能化設計概念——燃料“島”防火隔離帶概念是在可燃物之間保持有足夠的寬度,控制熱輻射不會將另一方引燃,在防火隔離帶嚴格禁止放置任何可燃性物品。10-4-3重要的性能化設計概念—防火隔離帶大空間內(nèi)高火災荷載區(qū)域通常都得到了有效的保護和限制（“艙”和“島”）大空間場所具有很強的儲煙納熱能力大空間內(nèi)視線開闊，很容易發(fā)現(xiàn)火災并迅速疏散和撲救人員疏散的過程中，大空間內(nèi)離開火場一定的距離人員將不會受到影響在大空間內(nèi)設置排煙系統(tǒng)必要性不大，災后利用空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)（通常是回風系統(tǒng)）結合大空間眾多自然通風口將冷煙清除,實現(xiàn)災后排煙，排煙口通常為空調(diào)系統(tǒng)的回風口，設置在2-3米的高度。10-4-4重要的性能化設計概念—冷煙清除機場的目的是運輸旅客，旅客在航站樓內(nèi)形成動態(tài)的“人流”

為了獲得怡人建筑效果，一些功能區(qū)往往被設計得很開敞，面積很大，如果按照傳統(tǒng)的面積系數(shù)法來確定航站樓內(nèi)各區(qū)域待疏散人員的數(shù)量，通常會得到一個很大的、與實際不符的數(shù)值

人流量法能較為真實地確定航站樓主要場所的待疏散人員數(shù)量，體現(xiàn)航班的真實數(shù)量及密集程度

10-4-5重要的性能化設計概念—人流量法航站樓面積和空間巨大，火災等緊急事件對災害區(qū)域外的人員所產(chǎn)生的威脅通常并不是直接和迫切的，因此通常沒有必要對整個航站樓同時進行疏散

航站樓整體疏散，將嚴重影響機場的航空運營和其它商務活動，并可能導致潛在的威脅航空安全的風險（如陸側人員進入空側）.非必要時,不建議采用整體疏散.

根據(jù)建筑平面布局和功能聯(lián)系、煙氣控制區(qū)域劃分和消防設施同時聯(lián)動能力（尤其是樓梯間正壓送風的同時聯(lián)動能力），合理劃分報警疏散區(qū)域但需指出航站樓疏散路線和疏散樓梯布局和寬度,滿足整體疏散的要求.10-4-6重要的性能化設計概念—分階段疏散建筑功能布局的需要會導致樓梯和出口不能被布置在合理位置，導致疏散距離過長在人群積聚場所，人員行走到疏散/安全出口的時間比所有人員都通過疏散/安全出口的時間要短得多，因此，適當增大疏散距離，對于這些場所的疏散安全性影響不大航站樓公共人流區(qū)域（即主要的需要疏散的區(qū)域）的火災荷載都較低，即使發(fā)生火災，區(qū)域的儲煙儲熱能力都較強，人員也很容易發(fā)現(xiàn)火災，這些都有利于逃生考慮到人流區(qū)域空間開敞，人員在疏散過程中的體力等各方面的原因，參考國際上其它相關機場的實際工程經(jīng)驗，航站樓的某些特殊區(qū)域的最遠疏散距離允許達到60m。

10-4-6重要的性能化設計概念—疏散距離疏散接受標準

人員疏散必須分步驟進行，以確保人員快速疏散火場并將對大樓的干擾降到最低限度。樓內(nèi)人員數(shù)量將按照旅客流量確定，而不是按照有關法規(guī)規(guī)定的人口密度。在配有消防措施的大空間內(nèi)，允許疏散距離的最大值為60米。消防工程中的逃生計算公式和計算機疏散模擬將應用于大樓的各個部分.在火場環(huán)境未達到人員耐受極限之前人員疏散到相對安全的區(qū)域，即實際疏散所花費的時間（RSET）<開始出現(xiàn)人體不可耐受情況的時間(ASET)，以此認為疏散安全。疏散接受標準

通過分析火災對鋼結構性能的影響，確定是否對鋼結構防火保護以達到規(guī)范對耐火極限要求所具有的相同效果。構件在規(guī)范規(guī)定的耐火極限的時間內(nèi)保持在臨界的破壞溫度以下，附加的防火保護就不需要了。

鋼結構在火災下溫度較高，承載力會顯著下降。分析中還將考慮鋼結構在失效的情況下，對于整體結構穩(wěn)定性的影響，確定火災時整體結構穩(wěn)定性。

10-4-6重要的性能化設計概念—鋼結構防火

鋼構件臨界溫度：外荷載作用下的構件或結構，若在火災時所有構件沿構件長度和截面均勻升溫，構件或結構達到抗火承載力極限狀態(tài)時構件截面上的溫度。若在規(guī)定的結構耐火極限的時間內(nèi)，結構或構件的最高溫度小于其臨界溫度，則認為鋼結構的耐火能力足夠。臨界溫度取決于構件的荷載比。通過傳熱學的分析將規(guī)范規(guī)定的耐火時間內(nèi)構件的最高溫度與其臨界溫度進行比較，最終可確定構件是否失效。通過整體彈性分析來確定是否構件失效會導致整體坍塌，并結合火災的持續(xù)時間來確定需要多少時間的防火保護。

鋼結構防火設計標準特征：標高13.6米，大空間，超過50000平米，凈高接近30米布局：10個辦票島，若干超市、咖啡廳、辦公區(qū)和商店，+19.6米為一夾層功能：旅客的辦票、行李托運、交通功能10-4-6機場辦票大廳策略10-4-6機場辦票大廳策略消防策略：煙氣控制ＣＦＤ模擬和論證：。采用火災動力學和煙氣流動數(shù)學模型或計算機模型分析或模擬火場情況，確定所需要的排煙措施和排煙量（FDS或CFAST）火災規(guī)模：2.5MW快速火，陽臺型煙羽流，電腦、桌椅燃燒。位置：辦票大廳中央的辦票島，假設噴淋未起作用，模擬整個大廳。目的：預測在可信的不利火災、無排煙系統(tǒng)作用情況下大廳內(nèi)火場環(huán)境，以證明大空間的儲煙蓄熱能力，進而為災后冷煙清除提供可能。

疏散策略：10個3m寬的入口大門，12部1.45m樓梯；夾層4部1.45m樓梯向下采用人員疏散數(shù)學模型或計算機模型對疏散情況進行分析或模擬（STEPS）。疏散模擬和論證：。時間可獲得的安全疏散時間>900秒反應時間識別時間100+180秒疏散行動前時間疏散行動時間疏散時間：372秒必須疏散時間：652秒起火探測報警耐受極限安全余量>248秒人員疏散安全時間線－最不利場景疏散模擬和論證：

鋼結構耐火分析：航站主樓和入口高架道路的波浪形鋼結構屋蓋采用三跨連續(xù)張弦梁，通過Y型分叉的中柱和邊斜柱與下部混凝土結構連接。

選取鋼結構周圍可信最不利的火災場景進行分析，主要場景如下：

位置構件描述火災場景描述火災規(guī)模主樓13.6m標高YC-2，YC-3,34-G辦票島行李托運區(qū)，吊頂高度2.5m噴淋失效下2.5MWYC-2,YC-3辦票大廳中央的機場VIP，航空公司VIP，大空間設計無噴淋控制4.5MW屋架19.6m夾層的上部餐飲區(qū)域，大空間設計無噴淋控制4.5MW鋼結構分析和論證：。通過傳熱學的分析得出：主樓13.6m辦票島發(fā)生火災，對于其鄰近鋼構件YC-2，YC-3的產(chǎn)生影響，但離火源最不利點在3h內(nèi)的最高溫度為394°C，遠小于臨界溫度635°C，無需進行防火保護。主樓13.6m中部CIP