建筑火災危險性分析與疏散研究(安全工程畢業論文)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 計為背景開始的。自上個世紀 80 年代，世界上許多國家特別是一些發達經濟發達國家出現了許多超高、超大、設計新穎的建筑，而這些建筑中的防火設計用線性設計規范無法解決。解決這些超出規范建筑的防火設計只能依靠性能化防火設計方法。不少國家己經開展了性能化防火分析與設計的研究，并在實際工程設計匯總得到了應用。英國在 1995 年頒布了第一部性能化規范后，日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發達國家先后投入大量研究經費積極開展了消防安全工程學和性能化防火設計方法理論及技術的研究。目前不少于 13 個國 家以及國際標準組織和國家建筑研究與文獻委員會都在積極發展性能化防火規范及其所要求的工程工具和方法，并取得了一定成果。 199 199 20 2020 年分別在加拿大、美國、瑞典和澳大利亞召開了四屆“國際性能化規范與設計方法研討會”，這標志著發展以火災性能為基礎的設計方法及相應的規范已成為國際化的趨勢。 國外在發展火災危險性分析的過程中，先后組織開展了如下主要工作： (l)政府組織專家共同制定“戰略發展計劃”。英國政府有關部門組織本國十幾位相關專家進行了一年多的研究，制定了一份指導性的“消防安全工程學戰略 研究計劃”。澳大利亞以悉尼大學的認 warren 研究中心為主組織了一個專題研究項目，召集了 70 多位從事建筑和消防研究的科研人員，共同對澳大利亞消防安全工程設計技術領域的基礎需求和發展戰略進行分析研究。 (2)開發火災風險的評估模型和相應的軟件。主要包括 :美國的建筑防火評估方法 。評估熱定場所內所用產品火災風險的方法 。火災致損評估方法 。澳大利亞的風險評估模型 。日本的建筑物綜合防火安全設計方法 。加拿大的 FIRECAM 方法等。 寧夏理工學院畢業設計（論文） 第一章 緒論 4 為了保護人員的生命財產安全，國外安全技術學術界對于人員安全疏散的研究不斷增加。 1998 年 8 月第一屆“火災中的人員行為”國際學術會議在北愛爾蘭召開，來自 23 個國家的和地區的 200 多位學者參加了本次會議，會上交流了人員疏散、性能化設計和危險性分析等方面的科技成果。英國 SERT中心的 Sime等人在研究了阻塞狀態下人員心理學的基礎上，提出了 ORSET 模型的概念，即把心理學、建筑學、管理學以及火災報警設施的分布統一起來，從而計算最小疏散時間，指導緊急情況下人員的及時疏散 。美國方面以 NlsT 為代表的研究人員圍繞人員疏散安全展開了研究，包括最短疏散時間的計算、最優化疏散模型的建立、火災中人員的決策以及對環境的 反應、火災對人影響的評估方法等，其中有不少文獻較詳細地討論了火災期間人員的心理反應 。日本方面較注重把火災中人員行為統計、人員疏散安全評估方法、火災危險性評估和性能化設計結合起來進行研究，為 2020 年 6月性能化設計規范在日本的全面執行提供支撐 。匈牙利交通流專家 Helbing 把人員的心理反應量化為作用力，即社會力，添加到人員疏散模型中，取得了重大的進展，成功地再現了群體效應、快即慢效應等典型的人員疏散行為，并寫真實的人員疏散數據相符合。 國內研究現狀 我國關于火災危險性分析的研究相對一些發達國家起步較 晚，但是隨著近些年來與國外的相關研究機構的交流，也已經開展了火災危險性評估方面的研究工作，并取得了一定的成果。 1） 1989 年中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室的成立標志著中國的火災基礎研究邁出了新的一步，開始有了國家級的重點研究機構。在建筑火災的計算機模擬方面，率先提出了場 區 網復合模型 ，該研究成果已被日本和英國等國的火災研究者采用。 2)中國建筑科學研究院防火研究室李引擎等人于 1998 年完成了建筑火災的風險評價研究，將居住者的危險參數因子結合在一起構成火災危險系數，針對建筑物自身狀態及附 加的防火系統的各因子結合在一起構成建筑物安全參數。 3）“重大工業事故與大城市火災防范及應急技術研究”列入了國家“十五”科技攻關項目計劃，其中與火災相關的部分就包括危險性評價、性能化設計等方面的寧夏理工學院畢業設計（論文） 第一章 緒論 5 內容。 4）近幾年來，國內多次召開的火災科學與消防工程的學術會議也推動了火災危險性分析的發展，如 99 城市火災安全國際學術會議， 2020 火災科學與消防工程國際學術會議，第一屆建筑物性能化防火設計方法與評估技術研討會等。 在我國 , 人員安全疏散的研究尚屬起步階段 , 迄今為止僅有一、二家研究機構在國內消防刊物上發表過 有關人員安全疏散的論文。 1) 如青島海洋大學曾經在《火災科學》上發表過《火災時人員安全疏散可靠性評估》一文 , 文中給出了一個以逃生概率為評價指標的疏散可靠性計算方法。 2) “九五”期間 , 國內有關科研機構開了地下建筑的疏散模型 , 標志著我國在人員疏散這領域的研究進入到計算機數值模化階段。 3) 香港城市大學的有關研究人員提出了利用計算虛擬現實的技術收集人員在火災中行為量化數據的查方法 , 并結合火災后的問卷調查及疏散演習等手收集了大量有關火災中人員行為的數據。比較詳細 (研究了建筑物防火通道內的標識 如燈光、張貼、指引 )廣播 等 對人員疏散行為的影響 , 得出了一些有價值的結論。建立了（ SGEM）網格疏散模型 。該模型在幾何空間上將建筑物劃分成能反映人員具體位置的細格 , 并利用拉格朗日方法分析每個人員在建筑物內移動速度。采用此模型對香港的一些實際工程進行較為成功的疏散模擬。 4) 公安部四川消防科學研究所擬在“十五”期間 , 開展大空間公共建筑火災疏散評估技術的相關研究 , 內容包括 : （ 1）我國大空間公共建筑人員疏散特性基礎數據研究：采用情境實驗法 , 建立真實客觀的現場火災模型對本專題進行現場疏散演習 , 采集相關數據。同時結合問卷式方式對 火災中疏散逃生人員進行跟蹤調查所取得的數據 , 得出人員疏散基礎數據。包括人在樓梯中的疏散速度、人在走廊中的疏散速度、人們意識到火災發生的方式、失火后人的第一反應與第二反應等等。 (2)研究建立適用于我國大空間公共建筑安全疏散： 計算機模擬子程序與定量計算方法以及相關的評判標準因為疏散是結合人員行為、人流、人員能力、建筑物的物理環境、火災情況的動態變化的一寧夏理工學院畢業設計（論文） 第一章 緒論 6 個動態系統所以它必須以動態系統模型描述。從系統動態模型的模擬結果進行評估。在國際上 , 對疏散進行研究 , 大多數都在描述模擬疏散情況。對建筑物與人員行為的綜合 分析模擬比較少。該項目申請人員提出一個新的研究方法 , 對建筑系統與人員行為的綜合的疏散問題進行深入的研究 , 結合當前我國的情況對火災疏散提出有效的結論。 5） 研究人員準備建立疏散綜合系統動態模型 (EVACUAT ION SYSTEM DYNAM IC MODEL) 模型包括評估部分及相關的評判標準綜合系統動態模型 , 包括 4 個子模型 : 。 。 。 。 課題研 究的內容 通過對國內外建筑物火災事故的了解， 使我們認識到進行建筑物火災危險性分析與疏散研究的必要性。再通過 了解建筑物火災危險性分析和疏散的國內外發展情況，證實了該課題非常具有研究價值。 本文在分析建筑火災發生、發展及蔓延等特征的基礎上，運用事故致因理論，結合系統安全分析的理論和方法，對建筑火災危險性的影響因素進行了深入的分析，建立了建筑火災危險性分析的體系；然后運用基于模糊模 數學 的模糊綜合評價方法綜合 評價 建筑火災危險性， 為 建筑人員疏散研究提供可靠依據。本文主要包括以下內容： （ 1）在對建筑火災事故特點及火 災特征分析的基礎上，應用兩類危險源理論辨識建筑的火災危險源 ,并分析其危害性。 （ 2）應用因果分析法深入分析建筑火災危險的影響因素，結合建筑防火設計規范及實際情況，建立建筑火災危險性分析體系。 寧夏理工學院畢業設計（論文） 第一章 緒論 7 （ 3）運用模糊數學理論，建立基于模糊模式識別的建筑火災危險模糊綜合評價模型。 （ 4）將建立的建筑火災危險性模糊綜合評價方法應用于超市火災危險性評價中，進行實例應用與分析。 （ 5）簡單介紹疏散的概念和原則， 對影響疏散的因素進行分析，最后對某超市進行疏散研究的實際應用。 課題研究的技術路線 本論文所用的技 術路線如下圖所示： 基本資料的準備 通過危險性分析對建筑物進行危險性評價 對建筑物的人員疏散進行研究 通過對實例進行分析與研究得出結論 對建筑物進行危險性分析 寧夏理工學院畢業設計（論文） 第 二 章 建筑物火災危險性分析 8 第二章 建筑物火災危險性分析 現代建筑功能復雜，電氣設備多 現代大型建筑的功能趨向復雜，既有大型百貨商廈，體育場，劇院，又有餐廳，游戲廳，影院等。還有其他商業配套設施如設備房（中央空調控制室，總監控室等），倉庫，地下停車場等。首先，這些大型建筑物功能復雜，用電設備多：各種燈具，照明器材和電器插座，有中央空調設備，廚房設備，音響設備，辦公設備等等。這些設備線路錯綜復雜，功率大，使用時間長， 如果在設計，安裝，使用中稍有不慎，很容易引起火災。其次這些大型建筑物多是人員流動性大，層次復雜，難免有人亂扔煙頭或攜帶易燃易爆物品，對此種情況我們難以發現和控制。 可燃物質多，火災負荷大 現代大型建筑為了營造出豪華，舒適的休閑娛樂購物環境，對其吊頂，墻面，地面進行了大量的裝修，裝飾裝修的材料多為可燃物質。如木龍骨，膠合板，裝飾織物等，加之內部還敷設有電氣線路，極易造成火災 。如大型購物商廈里的貨架，貨柜等。很多都采用可燃材料制成，且距離都比較小，基本上是連成一片；而商廈經營的商品大部分是可燃物品，一 些不燃物品的包裝材料也都是可燃物品。 裝修復雜，隱患多 大型建筑物內各種空調，防排煙，火災自動報警及自動滅火設施管線繁多，錯綜復雜。大型建筑物往往要進行大面積裝修，由于市場上可供選擇的非燃燒材料較少及裝修效果不理想，建筑物內部分裝修材料未達到非燃化標準，加上吊頂內部情況復雜，電氣線路或者管道隔熱材料等起火后不易被發現，容易出現火災沿裝修表面蔓延，迅速擴大，無法控制的現象。 寧夏理工學院畢業設計（論文） 第 二 章 建筑物火災危險性分析 9 人員流動大疏散困難 大型建筑物里往來人員眾多（如百腦匯，沃爾瑪，賽博數碼，興隆大家庭等），是公眾聚集場所中人員密度最 高，人員流動量最大的地方，每逢節假日這種情況就更加突出。而顧客進入建筑物各樓層主要使用自動扶梯和電梯，對疏散樓梯的位置不是很熟悉，而且大型商廈的貨柜布置非常復雜，疏散通道難以做到一目了然。發生火災時，自動扶梯和電梯將停止運行，非消防用電將被切斷，如果商場內沒有完善有效的應急照明和應急疏散措施等對顧客進行迅速疏散。必然會造成人員四處逃逸，從而發生擁擠，踩踏，大量濃煙和毒氣會使未及時疏散的人員中毒。如果是地下商場的話，后果將會更加嚴重。 人員消防意識差，消防力量薄弱 首先，有的建筑物的管理人員對消防安 全不夠重視，如用其他雜物阻塞消防通道，違章用電等現象普片存在，影響了消防設施作用的發揮；其次，從業人員流動性大，多數未經過消防安全培訓，防滅火常識匱乏；消防設施維護，保養不及時，造成部分自動消防設施失去作用。甚至發生消防控制中心癱瘓的現象；部分大樓沒有制定切實可行的人員疏散預案，發生緊急情況是，不知所措。 空間跨度大，上下貫通，容易形成立體燃燒 現代大型建筑物的面積都比較大，且多數裝有自動扶梯，共享中庭，敞開樓梯間等各層間連接部位。例外為了吸引顧客和便利商品流通，形成產業規模。近年來各種商城毗連在 一起的現象越來越多，越來越流行。而有的建筑物更是主體與地下商場相互聯形成廣闊的流動空間。這些變化固然吸引了人氣，便利了商品的流通。同時也使建筑物的防火，疏散帶來了更大的困難，一旦發生火災，將使火苗，高溫煙氣在“煙囪效應”作用下迅速向相連的地下，地上建筑蔓延，導致大面積立體燃燒。如沈陽商城大火，皇朝萬鑫大火，上海陸家嘴教師公寓大火及重慶賽博數碼廣場大火等。 寧夏理工學院畢業設計（論文） 第 二 章 建筑物火災危險性分析 10 根據危險源理論，一起事故的發生是兩類危險源共同作用的結果。在系統中存在的、可能發生意外釋放的能量或危險物質稱作第一類危險源；導致約束 、限制能量措施失效或破壞的各種不安全因素稱作第二類危險源。第一類危險源決定事故后果的嚴重程度；第二類危險源決定事故發生的可能性大小。兩類危險源共同決定危險源的危險性 。根據危險源分類，火災中的第一類危險源包括可燃物、火災煙氣及燃燒產生的有毒、有害氣體成分；第二類危險源是人們為了防止火災發生、減小火災損失所采取的消防措施中的隱患及物理環境因素等。 第一類危險源 （ 1）可燃物 建筑內可燃物的存在是火災發生的根本