2015年二級消防工程師《綜合能力》考點：性能化防火設計主要內容

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五、性能化防火設計主要內容

（一）確定設計火災場景與設定火災

火災場景的特征必須包括對火災引燃、增長和熄滅的描述，同時伴隨煙和火蔓延的可能途徑以及任何滅火設施的作用。此外，還要考慮每一個火災場景的可能后果。

設定火災采用描述火災增長的模型。目前主要有火災模型的溫度描述和火災模型的熱釋放速率描述兩類。時間溫度曲線主要用于計算構件溫度，熱釋放速率模型主要用于計算煙氣溫度、構件溫度和運用區(qū)域模型進行火災模擬等。

在運用火災模擬模型進行性能化防火設計與評估時，主要依據(jù)火災的熱釋放速率模型。火災的熱釋放速率曲線能否代表火災的真實情況直接影響性能化防火設計與評估的可靠性及其應用。

熱釋放速率曲線可直接通過火災實驗獲得，但由于實尺寸火災實驗的費用較大，此類可用的實驗數(shù)據(jù)較少，而較多的是中型火災實驗與實驗室規(guī)模的火災實驗數(shù)據(jù)（如錐形量熱計、墻角實驗、單體燃燒實驗、大型錐形量熱計和基于質量損失速率的測試方法）。當無法找到有待考慮的可燃組件的實驗數(shù)據(jù)時，可以采用類似的火災實驗數(shù)據(jù)替代。

在一定種類可燃物分布和相應的通風條件下，火災發(fā)展的最大熱釋放速率主要受最大的火源面積控制。點火初期火源的面積對火災的增長將產(chǎn)生較大影響，可以將點火初期的火源面積理解為點火源的能量。

可燃物的火焰蔓延速度是指可燃物點火后沿水平和空間方向的蔓延速度，由于可燃物在空間上的蔓延速度及其對火災蔓延的影響十分復雜，目前多采用水平方向的蔓延速度描述火災發(fā)展的面積。

（二）不同類型建筑的火災荷載密度確定

火災荷載密度是可以比較準確地衡量建筑物室內所容納可燃物數(shù)量多少的一個參數(shù)，是研究火災全面發(fā)展階段性狀的基本要素。在建筑物發(fā)生火災時，火災荷載密度直接決定著火災持續(xù)時間的長短和室內溫度的變化情況。建筑物內的可燃物可分為固定可燃物和容載可燃物兩類。固定可燃物的數(shù)量很容易通過建筑物的設計圖紙準確地求得。容載可燃物數(shù)量很難準確計算，一般由調查統(tǒng)計確定。

目前國內尚無火災荷載密度方面的調查統(tǒng)計數(shù)據(jù)，國外發(fā)達國家如美國、加拿大、日本等有一些這方面的調查統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

（三）煙氣運動的分析方法

在一定的建筑空間和火災規(guī)模條件下，煙氣的生成量主要取決于羽流的質量流量，它是進行火災模擬、火災及煙氣發(fā)展評價和防排煙設計的基礎。由于火災煙氣的復雜性，目前的羽流計算多采用基于實際火災實驗的半經(jīng)驗公式，比較著名的有Zukoski模型、Thomas-Hinkley模型、McCaffrey模型等，但這些模型有著各自不同的實驗基礎和適用條件，對同一問題各模型得出的結果往往存在著差異，世界上幾個著名的建筑火災區(qū)域模擬軟件（如CFAST、 MRFC等）都采用了不同的羽流模型，這給火災的煙氣運動分析帶來困難。

Zukoski（1）、Zukoski（2）和NFPA模型適用于小面積火源條件下的羽流質量流量計算，Thomas-Hinkley模型適用于大面積火源條件下的羽流質量流量計算，McCaffrey模型既適用于小面積火源也適用于大面積火源條件下的羽流質量流量計算。另外，各國還在積極開發(fā)新的煙氣運動分析模型，如場模型、場-區(qū)-網(wǎng)模型等。

（四）人員安全疏散分析

各國對于建筑物內消防安全疏散中人員的疏散時間的計算方法，在理論上基本一致，但具體時間確定和疏散指標方面存在一定差異。人員安全疏散設計與評估必須考慮我國的實際情況和分析影響人員疏散時間的主要因素，根據(jù)建筑物的內部特征、使用人員特性和建筑物內消防設施情況及其影響等，確定安全疏散設計原則和疏散的模擬計算方法，并在預測計算的基礎上與現(xiàn)行國家標準的規(guī)定進行比較，最后確定一個合理的人員疏散時間。

在該部分的設計與評估中，重點要解決疏散安全的評估（驗證）方法，根據(jù)模型的假設條件、不同建筑內人員在火災中的行為與心理特征，比較準確地考慮相關不確定性所帶來的影響。

（五）主動消防設施的對火反應特性分析

在很多建筑物中設有自動噴水滅火系統(tǒng)或其他自動滅火系統(tǒng)（如干粉、氣體、泡沫和細水霧等），火災發(fā)生后一定時間內，這些滅火系統(tǒng)將動作并向可燃物噴灑滅火劑，可燃物的燃燒狀態(tài)將被改變，可燃物的熱釋放速率將減小，直到最終火災熄滅。不同的滅火劑、滅火系統(tǒng)和噴灑強度等均對可燃物的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響?？扇嘉镌诓扇缁鸫胧┖蟮娜紵隣顟B(tài)是評價滅火系統(tǒng)滅火有效性的基礎。

目前，已有一些描述采取滅火措施后可燃物燃燒狀態(tài)的模型，一些區(qū)域火災模擬軟件也能模擬采取滅火措施后的火災發(fā)展狀況，但效果不理想。

（六）火災危害和火災風險的分析與評估

火災風險與評估的主要目標是準確辨識系統(tǒng)中存在的火災危險因素，對這些因素的影響程度做出恰當?shù)脑u價，并在此基礎上對火災的發(fā)生和發(fā)展過程及其危害做出預測，提出控制與處理事故的措施和方案。

火災風險評估的判定標準是社會或者決策者的價值表述，它可以是一個極限值、極限值范圍或者一個數(shù)值分布，每個風險評估對象都有屬于自己的風險評估判定標準。風險評估判定標準的確定與風險承擔者的可接受風險水平有關。因此，在確定火災風險評估判定標準之前，應知曉對風險承擔者可接受的損害和傷亡水。

風險評估一般應確定火災危害并對火災危害的概率和危害后果進行量化、確定危害控制方案，進而量化火災風險和選擇合適的保護措施。

（七）性能化設計與評估中所用方法的有效性分析

設計者之間的知識和經(jīng)驗水平有很大差別，應注對所用分析方法的準確性和有效性進行科學的分析和驗證。