高大空间建筑消防设计

10-1高大空间建筑消防设计高大空间建筑的特殊性：建筑因素：空间高大连续，视线贯通功能因素：内部人员需要高效通行“高”:难以设置有效的消防保护“大”:无法设置防火分区,超过疏散距离这些特殊性可能与消防安全设计发生冲突，往往难以按照通常的做法来满足消防要求，使现有的建筑消防规范不能完全涵盖高大空间建筑的消防设计。在一般情况下，高大空间建筑极少发生火灾，即使发生也容易察觉。然而，一旦发生火灾，对公众和运营的影响就很严重。消防性能化设计方法就是借助消防安全工程学的方法和手段，在对具体建筑物的火灾风险进行个案评估的基础上、因地制宜的针对高大空间建筑的特殊性，给出一定的消防策略指导具体的消防设计方案，同时对消防方案进行全面的分析和评估来论证其合理性和安全性。最终目的是经过性能化设计后，既达到甚至超过国家或国际公认的消防和生命安全标准，也能满足运营的需求。10-2消防性能化设计方法根据实际的火灾风险提出可信的不利火灾场景，包括火灾位置、种类、发展情况、规模等。采用火灾动力学和烟气流动数学模型或计算机模型分析或模拟火场情况，确定所需要的排烟措施和排烟量。采用人员疏散数学模型或计算机模型对疏散情况进行分析或模拟。评估火灾对建筑结构的影响。考虑消防通道对消防队灭火救援的影响。依据分析和模拟结果对消防设施和消防管理提出建议。10-3消防性能化方法和程序10-4实例开放“舱”封闭“舱”10-4-1重要的性能化设计概念——“舱”概念“舱”概念“舱”概念燃料“岛”的设置需综合考虑大空间内可燃物聚集处的平面位置、面积、火灾规模、与相邻可燃区域的间距，保证不辐射引燃临近可燃物。10-4-2重要的性能化设计概念——燃料“岛”防火隔离带概念是在可燃物之间保持有足够的宽度,控制热辐射不会将另一方引燃,在防火隔离带严格禁止放置任何可燃性物品。10-4-3重要的性能化设计概念—防火隔离带大空间内高火灾荷载区域通常都得到了有效的保护和限制（“舱”和“岛”）大空间场所具有很强的储烟纳热能力大空间内视线开阔，很容易发现火灾并迅速疏散和扑救人员疏散的过程中，大空间内离开火场一定的距离人员将不会受到影响在大空间内设置排烟系统必要性不大，灾后利用空气调节系统（通常是回风系统）结合大空间众多自然通风口将冷烟清除,实现灾后排烟，排烟口通常为空调系统的回风口，设置在2-3米的高度。10-4-4重要的性能化设计概念—冷烟清除机场的目的是运输旅客，旅客在航站楼内形成动态的“人流”

为了获得怡人建筑效果，一些功能区往往被设计得很开敞，面积很大，如果按照传统的面积系数法来确定航站楼内各区域待疏散人员的数量，通常会得到一个很大的、与实际不符的数值

人流量法能较为真实地确定航站楼主要场所的待疏散人员数量，体现航班的真实数量及密集程度

10-4-5重要的性能化设计概念—人流量法航站楼面积和空间巨大，火灾等紧急事件对灾害区域外的人员所产生的威胁通常并不是直接和迫切的，因此通常没有必要对整个航站楼同时进行疏散

航站楼整体疏散，将严重影响机场的航空运营和其它商务活动，并可能导致潜在的威胁航空安全的风险（如陆侧人员进入空侧）.非必要时,不建议采用整体疏散.

根据建筑平面布局和功能联系、烟气控制区域划分和消防设施同时联动能力（尤其是楼梯间正压送风的同时联动能力），合理划分报警疏散区域但需指出航站楼疏散路线和疏散楼梯布局和宽度,满足整体疏散的要求.10-4-6重要的性能化设计概念—分阶段疏散建筑功能布局的需要会导致楼梯和出口不能被布置在合理位置，导致疏散距离过长在人群积聚场所，人员行走到疏散/安全出口的时间比所有人员都通过疏散/安全出口的时间要短得多，因此，适当增大疏散距离，对于这些场所的疏散安全性影响不大航站楼公共人流区域（即主要的需要疏散的区域）的火灾荷载都较低，即使发生火灾，区域的储烟储热能力都较强，人员也很容易发现火灾，这些都有利于逃生考虑到人流区域空间开敞，人员在疏散过程中的体力等各方面的原因，参考国际上其它相关机场的实际工程经验，航站楼的某些特殊区域的最远疏散距离允许达到60m。

10-4-6重要的性能化设计概念—疏散距离疏散接受标准

人员疏散必须分步骤进行，以确保人员快速疏散火场并将对大楼的干扰降到最低限度。楼内人员数量将按照旅客流量确定，而不是按照有关法规规定的人口密度。在配有消防措施的大空间内，允许疏散距离的最大值为60米。消防工程中的逃生计算公式和计算机疏散模拟将应用于大楼的各个部分.在火场环境未达到人员耐受极限之前人员疏散到相对安全的区域，即实际疏散所花费的时间（RSET）<开始出现人体不可耐受情况的时间(ASET)，以此认为疏散安全。疏散接受标准

通过分析火灾对钢结构性能的影响，确定是否对钢结构防火保护以达到规范对耐火极限要求所具有的相同效果。构件在规范规定的耐火极限的时间内保持在临界的破坏温度以下，附加的防火保护就不需要了。

钢结构在火灾下温度较高，承载力会显著下降。分析中还将考虑钢结构在失效的情况下，对于整体结构稳定性的影响，确定火灾时整体结构稳定性。

10-4-6重要的性能化设计概念—钢结构防火

钢构件临界温度：外荷载作用下的构件或结构，若在火灾时所有构件沿构件长度和截面均匀升温，构件或结构达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度。若在规定的结构耐火极限的时间内，结构或构件的最高温度小于其临界温度，则认为钢结构的耐火能力足够。临界温度取决于构件的荷载比。通过传热学的分析将规范规定的耐火时间内构件的最高温度与其临界温度进行比较，最终可确定构件是否失效。通过整体弹性分析来确定是否构件失效会导致整体坍塌，并结合火灾的持续时间来确定需要多少时间的防火保护。

钢结构防火设计标准特征：标高13.6米，大空间，超过50000平米，净高接近30米布局：10个办票岛，若干超市、咖啡厅、办公区和商店，+19.6米为一夹层功能：旅客的办票、行李托运、交通功能10-4-6机场办票大厅策略10-4-6机场办票大厅策略消防策略：烟气控制ＣＦＤ模拟和论证：。采用火灾动力学和烟气流动数学模型或计算机模型分析或模拟火场情况，确定所需要的排烟措施和排烟量（FDS或CFAST）火灾规模：2.5MW快速火，阳台型烟羽流，电脑、桌椅燃烧。位置：办票大厅中央的办票岛，假设喷淋未起作用，模拟整个大厅。目的：预测在可信的不利火灾、无排烟系统作用情况下大厅内火场环境，以证明大空间的储烟蓄热能力，进而为灾后冷烟清除提供可能。

疏散策略：10个3m宽的入口大门，12部1.45m楼梯；夹层4部1.45m楼梯向下采用人员疏散数学模型或计算机模型对疏散情况进行分析或模拟（STEPS）。疏散模拟和论证：。时间可获得的安全疏散时间>900秒反应时间识别时间100+180秒疏散行动前时间疏散行动时间疏散时间：372秒必须疏散时间：652秒起火探测报警耐受极限安全余量>248秒人员疏散安全时间线－最不利场景疏散模拟和论证：

钢结构耐火分析：航站主楼和入口高架道路的波浪形钢结构屋盖采用三跨连续张弦梁，通过Y型分叉的中柱和边斜柱与下部混凝土结构连接。

选取钢结构周围可信最不利的火灾场景进行分析，主要场景如下：

位置构件描述火灾场景描述火灾规模主楼13.6m标高YC-2，YC-3,34-G办票岛行李托运区，吊顶高度2.5m喷淋失效下2.5MWYC-2,YC-3办票大厅中央的机场VIP，航空公司VIP，大空间设计无喷淋控制4.5MW屋架19.6m夹层的上部餐饮区域，大空间设计无喷淋控制4.5MW钢结构分析和论证：。通过传热学的分析得出：主楼13.6m办票岛发生火灾，对于其邻近钢构件YC-2，YC-3的产生影响，但离火源最不利点在3h内的最高温度为394°C，远小于临界温度635°C，无需进行防火保护。主楼13.6m中部CIP