火災(zāi)場景和疏散場景設(shè)定要求

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火災(zāi)場景是對某特定火災(zāi)從引燃或者從設(shè)定的燃燒到火災(zāi)增長到最高峰以及火災(zāi)所造成的破壞的描述。火災(zāi)場景的建立應(yīng)包括概率因素和確定性因素；也就是說，此種火災(zāi)發(fā)生的可能性有多大，如果真的發(fā)生了，那么火災(zāi)又是怎么發(fā)展和蔓延的。在建立火災(zāi)場景時，我們應(yīng)該考慮的因素有很多，其中包括：建筑的平面布局；火災(zāi)荷載及分布狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生的位置；室內(nèi)人員的分布與狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生時的環(huán)境因素等。

一、火災(zāi)場景確定的原則

火災(zāi)場景的確定應(yīng)根據(jù)最不利的原則確定，選擇火災(zāi)風險較大的火災(zāi)場景作為設(shè)定火災(zāi)場景。如火災(zāi)發(fā)生在疏散出口附近并令該疏散出口不可利用、自動滅火系統(tǒng)或排煙系統(tǒng)由于某種原因而失效等?；馂?zāi)風險較大的火災(zāi)場景一般為最有可能發(fā)生，但火災(zāi)危害不一定最大；或者火災(zāi)危害大，但發(fā)生的可能性較小的火災(zāi)場景。

火災(zāi)場景須能描述火災(zāi)引燃、增長和受控火災(zāi)的特征以及煙氣和火勢蔓延的可能途徑、設(shè)置在建筑室內(nèi)外的所有滅火設(shè)施的作用、每一個火災(zāi)場景的可能后果。

1.在設(shè)計火災(zāi)時，應(yīng)分析和確定建筑物的以下基本情況

①建筑物內(nèi)的可燃物；

②建筑的結(jié)構(gòu)、布局；

③建筑物的自救能力與外部救援力量。

2.在進行建筑物內(nèi)可燃物的分析時應(yīng)著重分析以下因素

①潛在的引火源；

②可燃物的種類及其燃燒性能；

③可燃物的分布情況；

④可燃物的火災(zāi)荷載密度。

3.在分析建筑的結(jié)構(gòu)布局時應(yīng)著重考慮以下因素

①起火房間的外形尺寸和內(nèi)部空間情況；

②起火房間的通風口形狀及分布、開啟狀態(tài)；

③房間與相鄰房間、相鄰樓層及疏散通道的相互關(guān)系；

④房間的圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件和材料的燃燒性能、力學性能、隔熱性能、毒性性能及發(fā)煙性能。

4.分析和確定建筑物在發(fā)生火災(zāi)時的自救能力與外部救援力量時應(yīng)著重考慮以下因素

①建筑物的消防供水情況和建筑物室內(nèi)外的消火栓滅火系統(tǒng)；

②建筑內(nèi)部的自動噴水滅火系統(tǒng)和其他自動滅火系統(tǒng)（包括各種氣體滅火系統(tǒng)、干粉滅火系統(tǒng)等）的類型與設(shè)置場所；

③火災(zāi)報警系統(tǒng)的類型與設(shè)置場所；

④消防隊的技術(shù)裝備、到達火場的時間和滅火控火能力；

⑤煙氣控制系統(tǒng)的設(shè)置情況。

5.在確定火災(zāi)發(fā)展模型時，應(yīng)至少考慮下列參數(shù)

①初始可燃物對相鄰可燃物的引燃特征值和蔓延過程；

②多個可燃物同時燃燒時熱釋放速率的疊加關(guān)系；

③火災(zāi)的發(fā)展時間和火災(zāi)達到轟燃所需時間；

④滅火系統(tǒng)和消防隊對火災(zāi)發(fā)展的控制能力；

⑤通風情況對火災(zāi)發(fā)展的影響因子；

⑥煙氣控制系統(tǒng)對火災(zāi)發(fā)展蔓延的影響因子；

⑦火災(zāi)發(fā)展對建筑構(gòu)件的熱作用。

二、確定火災(zāi)場景的方法

確定火災(zāi)場景可采用下述方法：故障類型和影響分析、故障分析、如果－怎么辦分析、相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、工程核查表、危害指數(shù)、危害和操作性研究、初步危害分析、故障樹分析、事件樹分析、原因后果分析和可靠性分析等。

事件樹是風險級別評定程序中常用的一個方法，不過風險級別評定過程常?？梢赃M行簡化。在這種情形下，風險級別評定不需要事件樹就能進行。然而，在不能使用簡化方式的時候需要采用事件樹的方法，根據(jù)構(gòu)成火災(zāi)場景單一的事件的發(fā)生概率，得到該火災(zāi)場景的發(fā)生概率。

（一）事件樹

事件樹的構(gòu)建代表與火災(zāi)場景相關(guān)的從著火到結(jié)束的時間事件順序。事件樹的構(gòu)建始于初始的事件，例如對于所有消防安全系統(tǒng)的特征及所有居住者而言，與初始狀態(tài)相結(jié)合的初始事件是起火。接著構(gòu)建分叉和添加分支來反映每個可能發(fā)生的事件。此過程不斷反復(fù)直到表現(xiàn)出所有可能的初始狀態(tài)。每個分叉是基于可能事件的發(fā)生來構(gòu)建的。貫穿此樹的路徑代表研究的火災(zāi)場景。

事件樹表現(xiàn)為火災(zāi)特征、系統(tǒng)及特征的狀態(tài)、人員的響應(yīng)、火災(zāi)最終結(jié)果和影響后果的其他方面的變化。與建筑系統(tǒng)和特征相關(guān)的事件實例包括：

①火災(zāi)引燃的第二個物件；

②火災(zāi)被門或其他障礙物阻隔；

③質(zhì)量下降或性能降低的系統(tǒng)或特征；

④窗戶上的玻璃破裂。

事故樹是類似事件樹的邏輯樹，不過在每個分支上是一個條件或狀況，而不是按時間發(fā)展的事件。場景是貫穿這混合樹的一條單一的路徑。

（二）發(fā)生的概率

采用獲得的數(shù)據(jù)和推薦的工程評價方法估算每個事件發(fā)生的概率。對于有些分支，初始火災(zāi)的特征是主導(dǎo)因素，火災(zāi)事故數(shù)據(jù)是獲得合適概率的數(shù)據(jù)源。

通過沿著路徑直到場景的所有概率相乘來評估每個場景相關(guān)的概率。

（三）火災(zāi)后果的考慮

采用獲得的可靠數(shù)據(jù)和推薦的工程評價方法來估計每個場景的后果。后果應(yīng)以適當?shù)姆绞剑ㄈ缛藛T死傷或預(yù)期的火災(zāi)損失費用）來體現(xiàn)。此估計可以考慮隨時間改變的影響。

當估算因火災(zāi)導(dǎo)致人員死傷的后果時，應(yīng)保證使用的數(shù)據(jù)是與研究中的場景相關(guān)的。有關(guān)人員行為取決于環(huán)境的性質(zhì)。

（四）風險評定

按風險順序評定程序，風險可通過后果的概率和場景的發(fā)生概率相乘進行估算。

（五）最終的選擇

對于每一個消防安全目標，應(yīng)選用風險級別最高的火災(zāi)場景進行定量分析。所選的場景應(yīng)該代表主要的累加風險，即所有場景的風險總和。

①應(yīng)考慮一個火災(zāi)場景對風險的重大影響，否則可能忽略一個特殊的消防安全系統(tǒng)或特殊的設(shè)計；

②在此階段，由于一個場景產(chǎn)生的結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計所需采用的費用相當高，而不考慮它對風險的重大影響是不恰當?shù)?。?yīng)該在詳細的分析之后，來決定是否接受這個導(dǎo)致成本過高的特殊火災(zāi)場景的風險。

三、火災(zāi)場景設(shè)計

設(shè)計火災(zāi)是對某一特定火災(zāi)場景的工程描述，可以用一些參數(shù)如熱釋放速率、火災(zāi)增長速率、物質(zhì)分解物、物質(zhì)分解率等或者其他與火災(zāi)有關(guān)的可以計量或計算的參數(shù)來表現(xiàn)其特征。

（一）火災(zāi)危險源辨識

設(shè)計火災(zāi)場景，首先應(yīng)進行火災(zāi)危險源的辨識。分析建筑物里可能面臨的火災(zāi)風險主要來自哪些方面。分析可燃物的種類，火災(zāi)荷載的密度，可燃物的燃燒特征等?；馂?zāi)危險源識別是開展火災(zāi)場景設(shè)計的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，只有充分、全面地把握建筑物所面臨的火災(zāi)風險的來源，才能完整、準確地對各類火災(zāi)風險進行分析、評判，進行采取針對性的消防設(shè)計措施，確保將火災(zāi)風險控制在可接受的范圍之內(nèi)。

（二）火災(zāi)增長

火災(zāi)在點燃后熱釋放速率將不斷增加，熱釋放速率增加的快慢與可燃物的性質(zhì)、數(shù)量、擺放方式、通風條件等有關(guān)。原則上，在設(shè)計火災(zāi)增長曲線時可采用以下幾種方法：①可燃物實際的燃燒實驗數(shù)據(jù)；②類似可燃物實際的燃燒實驗數(shù)據(jù)；③根據(jù)類似的可燃物燃燒實驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的預(yù)測算法；④基于物質(zhì)的燃燒特性的計算方法；⑤火災(zāi)蔓延與發(fā)展數(shù)學模型。在性能化設(shè)計中，如果能夠獲得所分析可燃物的實際燃燒實驗數(shù)據(jù)，那么采用實驗數(shù)據(jù)進行火災(zāi)增長曲線的設(shè)計是最好的選擇。

實際火災(zāi)中，熱釋放速率的變化是個非常復(fù)雜的過程，上述設(shè)計的火災(zāi)增長曲線只是與實際火災(zāi)相似，為了使得設(shè)計的火災(zāi)曲線能夠反映實際火災(zāi)的特性，應(yīng)作適當?shù)谋Ｊ氐目紤]，如選擇較快的增長速度，或較大的熱釋放速率等。

（三）設(shè)定火災(zāi)

安全目標不同，確定最大火災(zāi)規(guī)模的方法也不同。火災(zāi)規(guī)模是性能化設(shè)計中的重要參數(shù)，工程上通常參考以下三種方法來綜合確定火災(zāi)的規(guī)模。

1.噴淋啟動確定火災(zāi)規(guī)模

對于安裝自動噴水滅火系統(tǒng)的區(qū)域，其火災(zāi)發(fā)展通常將受到自動噴水滅火系統(tǒng)的控制，一般情況下自動噴水滅火系統(tǒng)能夠在火災(zāi)的起始階段將火撲滅，至少是將火勢控制在一定強度下。

假定自動噴水滅火系統(tǒng)啟動后火勢的規(guī)模將不再擴大，火源熱釋放速率保持在噴頭啟動時的水平。自動噴水滅火系統(tǒng)控制下的火災(zāi)規(guī)?？梢允褂肈ETACT分析軟件進行預(yù)測。

考慮到同一類型噴頭之間RTI值之間的差異，在采用上述方法預(yù)測火災(zāi)規(guī)模時建議取最大的RTI值。比如，ESFR噴頭取28（m• s）0.5，快速響應(yīng)噴頭取50（m• s）0.5，普通噴頭取350 （m• s）0.5。

2.相關(guān)設(shè)計規(guī)范或指南

上海市工程建設(shè)規(guī)范《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ 08-88“火災(zāi)模型的確定和排煙量”給出了各類場所的火災(zāi)模型，有關(guān)商業(yè)建筑的火災(zāi)規(guī)模參見下表4-3-5-2。

3.根據(jù)燃燒實驗數(shù)據(jù)確定

根據(jù)物品的實際燃燒實驗數(shù)據(jù)來確定最大熱釋放速率是最直接和最準確的方法，一些物品的最大熱釋放速率可以通過一些科技文獻或火災(zāi)試驗數(shù)據(jù)庫得到。 4.根據(jù)轟然條件確定

轟燃是火災(zāi)從初期的增長階段向充分發(fā)展階段轉(zhuǎn)變的一個相對短暫的過程。發(fā)生轟然時室內(nèi)的大部分物品開始劇烈燃燒，可以認為此時的火災(zāi)的功率，即熱釋放速率，達到最大值。 5.燃料控制型火災(zāi)的計算方法

對于燃料控制型火災(zāi),即火災(zāi)的燃燒速度由燃料的性質(zhì)和數(shù)量決定時，如果知道燃料燃燒時單位面積的熱釋放速率，那么可以根據(jù)火災(zāi)發(fā)生時的燃燒面積乘以該燃料單位面積的熱釋放速率得到最大的熱釋放速率。 四、疏散場景確定

疏散場景設(shè)計需要考慮影響人員安全疏散的諸多影響因素，特別是疏散通道的情況、人員狀態(tài)（如人員密度、對建筑的熟悉程度等）、火災(zāi)煙氣和人員的心理因素。根據(jù)煙氣計算的火災(zāi)場景建立相應(yīng)疏散模型，并應(yīng)考慮火災(zāi)煙氣阻塞出口的最不利工況，計算人員安全疏散時間。

（一）疏散過程

疏散是伴隨著新的沖動的產(chǎn)生和在行動過程中采取新的決定的一個連續(xù)的過程。在某種程度上一種簡化過程的方法就是從工程學的角度將疏散過程分為三個階段：

①察覺（外部刺激）

②行為和反應(yīng)（行為舉止）

③運動（行動）

此時，人員的信息處理過程見圖4-3-5-3所示。

圖4-3-5-3 人員的信息處理過程

（二）安全疏散標準

如果人員疏散到安全地點所需要的時間小于通過判斷火場人員疏散耐受條件得出的危險來臨時間，并且考慮到一定的安全余量，則可認為人員疏散是安全的，疏散設(shè)計合理；反之則認為不安全，需要改進設(shè)計。

疏散時間（RSET）包括疏散開始時間（tstart）和疏散行動時間（taction）兩部分。疏散時間預(yù)測將采用以下方法：

RSET＝tstart＋taction （4-3-5-6）

1.疏散開始時間（tstart）

疏散開始時間即從起火到開始疏散的時間，一般地，疏散開始時間與火災(zāi)探測系統(tǒng)、報警系統(tǒng)，起火場所、人員相對位置，疏散人員狀態(tài)及狀況、建筑物形狀及管理狀況，疏散誘導(dǎo)手段等因素有關(guān)。疏散開始時間（tstart）可分為探測時間（td）、報警時間（ta）和人員的疏散預(yù)動時間（tpre）。

tstart?= td + ta + tpre （4-3-5-7）

其中：

探測時間（td）：火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展將觸發(fā)火災(zāi)探測與報警裝置而發(fā)出報警信號，使人們意識到有異常情況發(fā)生，或者人員通過本身的味覺、嗅覺及視覺系統(tǒng)察覺到火災(zāi)征兆的時間。

報警時間（ta）：從探測器動作或報警開始至警報系統(tǒng)啟動的時間。

人員的疏散預(yù)動時間（tpre）：人員的疏散預(yù)動時間為人員從接到火災(zāi)警報之后到疏散行動開始之前的這段時間間隔，包括識別時間（trec）和反應(yīng)時間（tres）。

tpre=trec + tres （4-3-5-8）

其中：

識別時間（trec）為從火災(zāi)報警或信號發(fā)出后到人員還未開始反應(yīng)的這一時間段。當人員接受到火災(zāi)信息并開始作出反應(yīng)時，識別階段即結(jié)束。

反應(yīng)時間（tres）：為從人員識別報警或信號并開始做出反應(yīng)至開始直接朝出口方向疏散之間的時間。與識別階段類似，反應(yīng)階段的時間長短也與建筑空間的環(huán)境狀況有密切關(guān)系，從數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘不等。

2.疏散行動時間（taction）

疏散行動時間（taction）即從疏散開始至疏散到安全地點的時間，它由疏散動態(tài)模擬模型模擬得到。疏散行動時間預(yù)測是基于建筑中人員在疏散過程中是有序進行，不發(fā)生恐慌為前提的。

如上圖所示，考慮到疏散過程中存在的某些不確定性因素（實際人員組成、人員狀態(tài)等），需要在分析中考慮一定的安全余量以進一步提高建筑物的疏散安全水平。安全余量的大小應(yīng)根據(jù)工程分析中考慮的具體因素，計算模擬結(jié)果的準確程度以及參數(shù)選取是否保守，是否考慮到了足夠的不利情況（如，考慮在火災(zāi)區(qū)附近的疏散出口被封閉）等多方面確定。