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關鍵詞:建筑火災 風險評估 模糊綜合評價 性能化評估
引言
火災是當今世界上發生頻率最大、損害較嚴重的一種災害。隨著建筑物向高層、超高層發展,人口密度的增加,火災帶來的危害是也越來越大,經濟損失越來越多。對于大空間建筑不能用傳統的方法進行防火設計,但必須滿足防火要求就采用性能化的設計方法,而性能化設計沒有檢驗的標準,可以對建筑進行火災風險評估來檢驗性能化設計的防火安全性。
1 火災風險的概念
建筑物都有發生火災或者爆炸的危險,但是火災的發生概率和后果的大小有著很大不同,為了更有效的做好建筑防滅火工作,就必須對建筑的火災風險有充分的認識?;馂娘L險評估是在系統防滅火安全分析的基礎上,對系統的火災風險進行評價,評價結果可以通過評分、評等級值、評指數值以及火災爆炸發生概率等方法來表示,進而對建筑的火災風險進行衡量[1]。建筑的火災風險是火災發生的可能性與火災發生后而產生的預期災害程度的總體反應。
2 火災風險評估的目的和意義
火災風險評估的目的是根據評估的結果對建筑及其消防施進行調整,加強薄弱環節,消除火災隱患、降低事故發生概率和火災危險程度,使系統在滿足經濟效益和社會效益的前提下,達到最佳的消防安全狀態[2]。火災的風險評估可以更加可觀、更加準確的認識火災風險,從而為人們預防火災、控制火災和撲滅火災提供技術和支持。由于火和人們的生活息息相關,所以火災風險評估有著很強的應用背景,主要有以下幾個方面[3][4]:
2.1 為建筑物的性能化防火設計提供依據。現行的建筑防火設計規范無法解決大型、超大型建筑的消防設計,所以只能借能化防火設計降低火災風險,而合理的建筑性能化防火設計又離不開科學的火災風險評估方法。合理的火災風險評估能過幫助人們認識火災的危險程度以及可能造成損失狀況,從而對防火對策產生科學的指導。
2.2 為保險行業制定科學的保險費率提供依據。保險費率的確定必須建立在科學、合理的風險評估的基礎上,火災事故的發生受到可燃物、環境、防滅設備等諸多因素的影響。作為風險的一種,火災風險評估就顯得更加有意義。
2.3 為性能化設計規范和相關法規制度的制定作準備。開展性能化防火設計并制定相應的防火設計規范是必然的趨勢。隨著我國火災科學與消防工程學科的不斷發展,隨之大量實際工程經驗的積累,火災的評估方法和性能化設計的水平會有很大的提高,這對性能化設計規范的制定打下了堅實的基礎。同時,我國法律制度的完善,也會出現一些安全法規制度,自然也離不開大量火災風險評估的結果和經驗。
3 建筑火災風險評估
目前建筑火災風險評估方法多采用模糊綜合評判法和性能化評估方法。模糊綜合評判法是應用模糊分析的方法來處理和分析建筑的火災風險,對影響火災風險的因素通過模糊運算用隸屬度的方式確定建筑的危險等級。性能化評估方法是對建筑的火災風險性和危害性進行定量的評估,確定現有建筑物的防火安全性是否達到了性能要求的安全水平。但是前人的研究中很少考慮建筑物內部各個區域的火災危險性對整個建筑火災危險性的影響。以系統原理為基礎,把建筑物作為由若干相對獨立的空間區域組成的系統,提出通過對各個區域的火災風險評估來確定整個建筑物的火災風險。這種評估方法便于找出建筑物內相對火災風險較大的區域,通過控制這些區域的火災風險,來降低整個建筑的火災風險。
3.1 評估區域的確定
建筑物是由多個功能各異的空間結構組成的系統,依據使用功能劃分為房間、大廳、樓梯等。為了便于火災控制,人們又把建筑空間劃分為若干防火分區。雖然劃分的目的不同,但是劃分的原理是相同的,即采用建筑構件或防火分割物把建筑內的一個空間區域獨立出來,從而可以把一個建筑看作由這些獨立的空間區域組合起來的整體。建筑物內各個空間區域的火災風險直接影響整個建筑的火災風險,所以整個建筑的火災風險可以通過評估各個空間區域的火災風險來確定。這里稱這些空間區域為建筑火災的評估區域[5] [6] [7]。評估區域具有以下特點:空間的相對獨立性,人員密度和財產密度的相對穩定性,火災控制的相對獨立性等。
評估區域的劃分可以根據建筑物的特點、功能分區、防火分區或其他因素,但是必須遵循如下原則。1、獨立性原則:評估區域要求空間的相對獨立性,人員密度和財產密度的相對穩定性,火災控制的相對獨立性等。2、完整性原則:保證建筑物的完整性,所有評估區域的組合構成一個完整的建筑物。
3.2 評估區域的固有火災風險評估
評估區域的火災危險性影響因素主要考慮以下幾方面:火災發生的可能性,初期火的滅火措施,區域對火災向區域外蔓延的控制措施,火災煙氣的毒性和蔓延途徑,區域內人員疏散到區域外的情況,區域內的通風情況等。利用層次分析法(AHP),根據專家的判定應用層次分析法計算權重的主要步驟有:構造算權重值;判斷矩陣相容性檢驗。
3.2.1 評估區域固有火災風險的模糊綜合評價[8]
(1)評價集的建立
(2)單因素模糊評判
(3)通過各單因素模糊評價建立評價矩陣
(4) 求綜合評價矩陣
(5)求總評價矩陣
(6)求系統評價矩陣
(7)求綜合分值
3.2.2 整個建筑物的火災風險評估
從系統角度看,整個建筑是由所有評估區域組成的一個系統[9],所以,它的火災風險可以經過各個評估區域的火災風險綜合得到。由于在計算各個評估區域的火災風險時考慮了相鄰區域的影響,所以,在計算整個建筑物的火災風險時,忽略了評估區域之間的相互作用。
4 結論
以系統原理為基礎,把大空間建筑物作為由若干相對獨立的空間區域組成的系統,提出通過對各個區域的火災風險評估來確定整個建筑物的火災風險。這種評估方法便于找出建筑物內相對火災風險較大的區域,通過控制這些區域的火災風險,來降低整個建筑的火災風險。結合建筑性能化設計,檢查是否達到最安全的性能指標。性能化設計的大空間火災危險性評估對消防管理工作和火災的早期控制都有積極意義。
參考文獻:
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文獻標識碼:A 文章編號:1008-925X(2011)07-0063-01
摘要:文章主要探討了性能化設計思想在高層建筑鋼結構防火設計中的應用,包括性能化防火設計的原理、特點及具體的方法要點。
關鍵詞:高層建筑 鋼結構 性能化防火設計
1 高層建筑鋼結構構件性能化防火設計的原理
性能化設計方法是一種新的建筑防火設計方法,它主要是根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等情況,結合消防安全工程學的原理與方法,對建筑的火災危險性進行預測和評估,以便得出安全、經濟、合理的防火保護方案。性能化設計結合消防安全工程和火災科學來建立設計指標,對防火設計方案進行評估,利用火災風險評估去建立體目標和功能目標所需的參數。
《高層民用建筑設計防火規范》規定屋頂鋼結構應設置自動噴水滅火系統保護,或噴涂防火涂料、采取外包不燃燒材料等措施,使其達到規定的耐火極限的要求。以上措施主要是為降低火災時鋼材的溫度,確保鋼構件的強度,使其具有一定的抗變形能力和承載能力。
若高層建筑內有火災發生,在未對鋼結構采取防火保護時,在最大火災載荷的情況下,鋼構件的最高溫度低于所設定的臨界溫度,結構安全,滿足規范所要求的安全水平,則可不對鋼結構構件采取額外的防火保護,但若鋼結構構件的升溫大于臨界溫度,則應采用必要的滅火措施控制火災的規模,或對地面可燃物的數量和種類進行限制。這就體現了性能化防火設計的思想。
具體可按照《高層民用建筑設計防火規范》及規定的構件耐火極限來確定鋼結構防火保護時間。但由于部分高層鋼結構建筑已超出現有規范所規定的范圍,若仍按現行規范用防火涂料保護,則會因過于保守而浪費,所以如何對鋼結構進行有效保護,同時考慮到經濟性和安全性,是我們需要考慮的一個問題。
要進行消防性能化設計的高層建筑項目大多具有建造成本高、設計和施工較為復雜等特點,所以對設計方案的要求比較嚴格,尤其在是否符合建筑規范方面。但在設計方案中引進性能化設計思想之后,便增強建筑方案的自由度,能夠精簡安全系統設計,降低了相關的成本。
2 高層建筑鋼結構構件性能化防火設計的特點
對于一些建筑功能多、空間大、防火分區難滿足要求的高層建筑,對其鋼結構構件進行性能化防火設計,相比于常規防火設計方法,有以下幾個方面的特點。
2.1 根據建筑物的各種不同空間條件、功能和其他方面的要求,結合防火目標,自由地選擇各種防火措施并將它們有機地結合起來,形成高層建筑的總體防火設計方案。
2.2 過對建筑物的火災危險性和危害性進行分析和評估,有利于得到經濟合理的防火設計方案,切實保障建筑的防火安全。
2.3 在保證建筑物需要滿足的防火安全水平的基礎上,更加經濟合理地配置各個防火子系統。
2.4 充分考慮各防火子系統在整個設計方案中的作用,并對其相互作用進行綜合的分析,避免了將各個子系統單純地疊加。
在高層建筑中鋼結構越來越多地被采用,在防火設計方面,性能化設計方法因其科學性、安全性和經濟性而越來越被認同。下面簡要結合實例來介紹高層建筑鋼結構性能化防火的方法。
3 高層建筑鋼結構構件性能化防火設計方法及實例
3.1 火災下鋼結構的溫度分析。
通常在火災高溫情況下,鋼結構內部溫度隨之升高,鋼結構的強度和剛度都會大幅下降,其承載能力也將下降,降到不足以承受其上的荷載作用時,便會發生破壞,可見,鋼材雖為非燃燒材料,卻不耐火。
根據BS5950《英國鋼結構規范》第一部分進行設計的鋼結構若未作防火保護,由于其自身只有15分鐘左右的耐火極限,強度和剛度在環境溫度為200℃以下時變化較小,但當溫度超過300℃時,其強度開始顯著降低,達到500℃時,強度降低了約50%-60%,其彈性模量、抗壓強度、屈服點和承載能力等力學特性都有所降低,以至于低于建筑結構的承載許用應力。通常普通鋼材在350℃時便會明顯地出現承載力下降的趨勢,故選擇200℃作為臨界安全溫度指標是較為安全的。
3.2 高層建筑鋼結構構件的性能化防火保護思想實例。
某高層建筑的中部為一大型中庭,它直接連通上部的各層,庭上部為鋼結構坡形采光屋頂,中庭各層周邊為5m寬的回廊,屋頂的最高處和最低處分別距離地面為50m和40m。
3.2.1 最不利火災場景的選擇。高層建筑鋼結構性能化設計的思想是:針對建筑物的具體情況和相關統計資料,對發生火災時的火災規模、火災性質、最危險的位置、消防設施的狀態等進行分析和評估,再參考不同可燃物的熱釋放速率,最不利火災場景便可確定。
該建筑中庭內的主要火源為底層大廳的各商鋪的衣物,以及各層回廊上垃圾桶著火。再分析該建筑的結構圖,在各種回廊火災情況中,頂層回廊垃圾桶的著火點離鋼結構屋頂距離最小,該處發生火災會直接對鋼結構造成威脅,所以根據美國全國設計指南NFPA92B提供的資料,選擇該處的火災釋放速率為1.25MW。
3.2.2 鋼結構構件溫度分析。先計算選擇的最不利火災場景下產生的煙羽流抵達鋼結構構件處的溫度,再判斷其是否高于臨界溫度,以分析火災對鋼結構的影響。根據公式可計算出煙羽流的平均溫度為58℃,中心溫度為87℃,均低于200℃。
3.3 根據構件溫升結果采取最佳防火措施。
前面實例中的高層建筑鋼結構屋頂,對于選擇的最不利火災場景,根據計算結果可知,距離鋼結構較近的頂層火災煙羽流的中心溫度為87℃,比鋼材的臨界溫度200℃小得多,故此鋼結構屋頂不作額外防火保護措施也是安全的。
由例子分析可見,在最危險火災場景下,鋼結構構件的溫升未達到火災臨界溫度,其整體性能在無防火保護的情況下可滿足結構要求,則可對該鋼結構構件不采取額外的防火措施;但如果計算結果超出鋼材的臨界溫度,則應根據性能化保護思想,采取經濟、合理、有效的保護措施,對鋼結構進行防火保護。
在高層建筑防火領域,鋼結構防火是一個重要課題。尤其是當前高層建筑技術不斷發展,若仍采用統一的防火要求和傳統的防火保護措施,必將大幅增加相關的費用,但如果采用性能化的分析方法,對高層建筑的鋼結構防火問題作出具體的分析,提出安全且經濟的鋼結構防火保護方案。
參考文獻
關鍵詞:高層建筑;火災;煙霧;防煙系統;排煙設計
一、引言
這個系統是通過著火房間的自然開窗或者是排煙系統排除煙氣,將其隔絕的人員逃生的垂直或水平通道外部,從而達到防止煙氣擴散的作用,以確保疏散通道和消防樓梯及其前室內無煙,讓救援工作更方便可行。
我國的消防系統中,建筑消防設計一般采用“處方式”或者“指令式”的設計方法。性能化的消防排煙設計方法是建立在消防安全學的基礎之上,確定設計的安全合理以達到消防安全的各項性能指標。它能夠根據可燃物的性質和分布等情況,預測和評估火災的危險性,是經濟合理的消防設計方法,對火災的發生發展、煙氣的蔓延和控制以及人員的疏散等方面,都具有顯著優勢。由此,性能化的消防設計日漸成為國內消防方法發展的趨勢。
二、性能化消防設計主要分析原則
(1)防火分區面積和疏散距離問題
建筑的消防設計要達到規范合理,必須明確防火分區的劃分,如果防火分區的面積擴大,容易導致火災的蔓延,增加人員疏散的危險性,同時,疏散距離和疏散人員數量的擴大也是其中一個方面。為防止火災大面積的蔓延,保障安全疏散人員,要合理設計放火分區的面積,從防排煙系統和安全疏散人員時間進行分析。
(2)疏散安全區
一般的“疏散安全區”是指作為人員集散的過渡場所,讓人員在疏散過程中能夠臨時聚集或者緩沖,再由此疏散到室外安全區,比如說圖書館、博物館和藝術館的門廳、次門廳及附屬的公共走道等。
疏散安全區是保證人員生命安全和正常疏散的重要通道,必須保證安全的消防環境,設置為無煙區,相鄰的隔墻的耐火極限不小于1h,能夠滿足整個疏散過程所使用的時間。建筑中疏散安全區的門窗都應該設置防火卷簾或者防火門,如果有少量可燃物的大空間,排煙系統應該能夠將煙層高度控制在有人活動的地面2m以上。
(3)人員疏散的安全標準
建筑中防火設計的一個重要的目標就是人員安全疏散,同時這也是設計排煙系統的一個重要原因。火災發生時,為使人員能夠有足夠的時間疏散到安全的地點,消防系統起到了重要的作用。判斷疏散安全的主要參數是疏散時間和危險來臨時間,如果疏散時間大于危險來臨時間,才能保證人員疏散的安全,反之則無法達到要求,疏散設計不合理,需要再次進行調整參數。
(4)人員疏散安全性能指標
火災發生時,產生的煙氣和熱量嚴重影響到人員的安全疏散。一般煙層高度下降到臨界點的時候,就會通過熱作用直接影響到人員,而溫度的升高,對人體的傷害也很大,煙霧的濃度增大的時候,對救援工作的進展有阻礙作用,因此在分析人員疏散的安全性能指標上,著重從這些方面進行,另外,疏散過程中,人們由于心理恐慌等,疏散國道過于擁擠,踩踏事故時有發生,容易導致人員傷亡。
三、排煙量的設計方法
(1)排煙設計的目標與原則
我國規范對排煙系統設計的一個重要要求是,在火災發生時,保證人員安全疏散,不受煙氣傷害。這也是排煙系統設計的主要目標,在此基礎上,還要為消防救援工作提供便利,使其不受煙霧的干擾,能夠有一個疏散的安全通道和區域開展工作。需要注意的是,建筑消防設計的通風方面,即使排除熱量,避免高溫對人體造成的巨大傷害。
排煙量設計的和理想在于,至少讓排煙系統能夠保證人員疏散的安全,性能化的設計就在于通過實驗,得到在疏散過程中人受到火災煙氣傷害的定量的性能指標。詳細來說,設計的排煙量要大于火災是產生的煙氣量,其中要特別注意的是如果出現所設計的排煙量小虞火災時產生的煙氣量的情況,要通過讓煙層上升到臨界高度,即保證人員疏散的高度,這樣的話,即使煙霧很大,在人員安全疏散之后,煙霧才下降到足以影響人員疏散的范圍。
如何設計一個合理的排煙量,使得在火災發生時候能夠讓排煙系統自如的應對,顯得十分重要,然而,采取何種措施,以應對煙霧量過大的情況,也是設計方案需要特別注意的地方。
(2)排煙設計性能指標
為保證人員安全疏散,在排煙設計的性能指標中,不可避免的要涉及到很多與人員疏散相關內容。建筑消防系統的排煙系統,在排煙量設計方面所根據是設計的煙層高度。煙層維持在距離地面一定的高度,這個高度要保證人員能夠得到安全疏散,讓救援工作等不受延誤影響。在《民用建筑防排煙技術規程》中,建議安全疏散的臨界高度是:
Z=1.6+0.1(H―h)
其中,z是煙層距離疏散地面臨界高度;H是空間頂棚距離火源位置的高度;h是疏散地面高于火源位置的高度。
(3)分析區域模型
區域模型分為上、下層區域,分別是由火災產生的熱煙氣和環境空氣。隨著火災的變化,上層的熱煙氣也在不斷變化,區域模型就是計算上下層之間質量和能量的傳輸、熱量流失等其他方面,通過質量與熱量傳輸的工程方式來進行。針對煙層的厚度、密度、能見度等,通過實驗得出質量和熱量傳輸的數據,總計為推出一套適用的工程設計方式。其中,
火焰的平均高度:
L=―1.02D=0.235Q2/5
其中,L是火焰的平均高度,m;D是有效燃燒直徑,m;Q是總熱釋放速率,kW。
(4)分析場模型
場模型一般在工作站或者大機器上操作,設計的計算量很大,又稱為CFD模型。與區域模型不同,場模型針對的是空間幾何比較復雜,需要詳細了解室內溫度、速度煙氣組分等數據的情況,這彌補了區域模型的不足。它通過劃分大量的、精細的單元體來進行分析,能夠解決多種區域模型不能解決的問題。
四、排煙分析
一般排煙系統所設置的臨界高度是在兩米之上,才能保證火災發生時人員能夠安全疏散,由此,不僅需要將排煙量設置大于火災發生時產生的煙霧量,同時,要設置防煙分區,以此控制煙氣的蔓延、提高排煙效率。防煙分區的劃分要特別注意擋煙垂壁從頂棚垂下來的高度不要小于頂棚高度的20%,同時防煙分區的長和寬都不應該超過頂棚高度的8倍。實際建筑設計中,擋煙垂壁下降的高度小于頂棚高度的30%的話,應該將擋煙垂壁的間距大于頂棚的高度。還有一點需要提醒的是,一般擋煙垂壁的下邊沿要高于設計的煙層高度。
結語
近年來,由于火災發生時系統出現故障或者是設計不合理造成的人員傷亡現象時有發生,由于一氧化碳中毒的或者被延誤熏死的不在少數,一般占據火災總死亡人數的40%~50%,最高達78.9%。為此,設計一套合理的方案,讓消防系統能夠很好的為人們服務顯得尤為重要。
本文通過對高層建筑的消防系統中的排煙功能進行設計,使其能夠在火災發生時,讓系統起到疏散煙霧的作用,以確保人員逃生和救援工作的有效進行。文章中所闡述的方法需要通過不斷的實驗得到數據,已達到高層建筑排煙設計的主要目的。
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關鍵詞:高層建筑;消防監督;火災防控;對策
隨著經濟建設的迅猛發展,高層建筑也大量投入使用,一些城市發生的高層建筑火災案例反映現實的火災防控狀況不容樂觀,高層建筑所潛伏的火災隱患一旦爆發往往會造成巨大的經濟損和人員傷亡,因此強化高層建筑的消防安全管理和監督檢查,提高防控能力,是當前消防部隊必須探究解決的一個重要的課題。而且新材料、新技術和新結構形式在高層建筑中的廣泛應用,與傳統建筑在建筑高度、體量、功能、材料、結構、空間、配套等方面有很大不同,給火災防控帶來很多新問題。高層建筑防火安全管理是世界公認的消防重大難題之一。
一、高層建筑存在的突出火災隱患特定
高層建筑除具有其他建筑火災的特點外,更有普通建筑沒有的危險特性,更易偶發突然情況,更易造成嚴重的經濟損失和生命代價。
(一)人員密度大,火災發生偶然性多。高層建筑通常體量較大,具有許多復雜的內部結構和甚至上幾十萬平方米以上的使用面積。存在內部人員密度大、火災負荷大,大型的空間以及復雜的項目功能等,有些綜合性項目猶如如一個小型的城鎮,各種活動離不開火、電、燃氣等易發生火災的因素造成的災難。由于建筑體量,內部垂直管,井,大量的管道,火災傳播的方式很多。由于高度原因煙囪效應強,垂直傳播快,沿著樓梯或其他垂直管擴散速度通常很快到達達到高處。到達100m高的建筑物,只有半分鐘。風加速空氣對流,火會在風中迅速蔓延。
(二)監督力度薄弱,專業化程度差。由于專業水平不強等各種原因,一些消防人員不能嚴格進行審核設計,做好施工過程中的監督檢查和最終驗收工作。而且在日常消防監督中有些監督人員未能發現圖紙設計問題及時,不能全面、準確地提出審核意見,即使對于相對簡單的疏散方向,室內消火栓安裝位置的問題都把握不準;在消防監督檢查施工,一些工作人員不熟悉消防監督檢查的程序檢查的地方,不能發現和檢查出一些明顯的問題;有的消防監督人員不熟悉消防設施和消防產品,。這些都直接影響著高層建筑日常消防監督檢查的質量和作用。
(三)發生火災人員疏散慢,容易被困。高層建筑層,垂直疏散距離長,疏散到屋頂外的地面和直升機坪或避難層的時間也相應增加。由于大量的高層建筑的公共活動場所的使用,人員相對集中,增加了火災疏散的難度,容易造成大量人員傷亡。高層建筑發生火災后,往往是因為通信的不暢,往往較低層發生火災,高層人員可能還沒有察覺。特別是在高層位置的酒店,員工和住宿人員信息傳遞更差人數,更容易導致嚴重事故的安全疏散。而且從火災的發現,消防隊通常是約10分鐘才能到現場,10至20分鐘進行各種類型的救援行動,登高作業救援和向下疏散不可避免地相互影響,進一步延遲疏散。當火災發生,煙霧增多,探測器報警即使很快報警,但是可能很快達到致死溫度,同時四周充滿了有毒氣體,煙火封堵讓人完全無法通行。所以一旦火災發生在建筑物內,幾分鐘后逃離現場的可能性非常小,而且由于火災煙霧不斷上升,嚴重影響了人們的注意力,人們看不到疏散的方向,易陷入困境。
(四)日常監督管理制度落實不到位。高層建筑消防管理問題亟待解決高層建筑內各種消防設施種類多,功能繁雜,難以掌握。而高層建筑的消防安全管理一般是委托物業公司負責管理。物業公司人員流動較大,人員文化水平低,責任心較弱。在這種情況下,若想使高層建筑的消防設施設備能夠完好運行和及時報警、及時處理相當困難。
強化防控高層建筑火災主要是主動預防,使其不發生火災,即使發生也能自行消滅在初起階段。做好日常安全責任管理和防火監督工作是高層建筑火災防控的最為重要的防線。
二、高層建筑的火災預防對策
(一)制定和執行最嚴格的防火設計制度。高層建筑規劃設計必須執行最嚴格的消防設計規范及相關行業標準。在設計之初就應該有最為專業的消防設計要求和專業素養高的人員。結構設計安全穩妥,耐火等級不能低于一級,支承構件耐火極限要時間長,積極采用先進可靠的防火涂覆技術和材料。嚴格控制電氣、火和油和氣體使用,嚴格控制發生火災危險條件。嚴格執行建筑防火間距、分區標準,各類場所必須嚴格劃定。滅火系統要基于早檢測,快速啟動,有效控制,提高被動式防火設計。配備先進可靠的火災檢測報警系統、自動噴水滅火系統、氣體滅火系統、煙霧控制系統等自動消防設施,力求快速查找、排除,并有效控制火災初期。應根據方便、安全、可靠,提高安全疏散設計。包括設置消防車通道,設置消防電梯,消防樓梯、避難層、屋頂消防直升機停機坪等。消防梯、消防車、消防車、室外消防栓、水泵適配器的室內消防供水系統的合理設計,為消防救援開展提供最為有利條件。
(二)強化消防監管管理。高層建筑規劃設計、施工、使用、維修全過程終身落實嚴格的消防監管。消防設計審核、竣工驗收實行終身責任制,施工期間要監督落實工地消防安全管理、配備消防器材和臨時消防供水設施。投用后要實行消防安全重點單位管理制度,建立防火檔案,定期開展監督檢查,利用戶籍化、城市火災報警監控等信息化手段,將其權屬人、使用人的自主消防管理情況納入動態監控,依法督促其落實自主消防管理責任,做到建筑內部消防設施持續完好、致火因素有效扼制、應急反應快速高效。
(三)落實持續有效的單位主題消防安全管理。高層建筑權的管理人,要對建筑消防安全負主體責任,必須落實持續有效的自主消防管理措施。對居住、租賃等長期使用單位及人員定期進行消防安全宣傳,臨時入住人員進行安全提示人,使其提升消防意識、熟悉逃生設施路徑、了解并遵守消防制度規定,配合管理;制定應急預案,定期組織消防演練,確?;馂臅r應急反應準確;定期進行消防設施器材檢查、落實消防控制室專人值守,委托專業資質單位定期檢測維護,確保其完好有效;將消防檢查、巡查、值班、值守、培訓、宣傳教育、演練、維護保養、消防制度、火災隱患整改消除等消防管理情況載入檔案,逐步形成穩定有效的消防工作機制;建立和當地消防部門的密切溝通與互信。
(四)健全消防安全制度,加強應急疏散演練。根據高層建筑的性質及火災特點,消防安全工作要以自防自救為主,定期向組織引導群眾疏散演練。在做好火災預防工作的基礎上,以便在發生火災時,特別在夜間發生火災時,能夠正確處置,盡可能地減少損失和人員傷亡。要成立消防工作機構,積極建設微型消防站,配備消防崗位工作人員,落實逐級消防責任制;消防崗位人員必須經消防培訓,物業管理單位所有員工都要經過上崗前消防安全培訓,掌握建筑有關消防安全情況、會防火、滅火基本技能,熟悉安全設施,會組織人員疏散逃生,掌握在發生火災時充分發揮微型消防站的作用,采用積極的應急措施和撲滅初起火災的方法,防止火勢的快速擴大。
參考文獻
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關鍵詞:城市消防;包頭市
Abstract:Cities in the cause of the fire is an important part of the national economy and social development, and is a measure of a city, one of the hallmarks of the modern level of civilization in the region, is to create an important guarantee of the "safest city" of great significance for the city's economic development and to promote social progress. With the rapid development of urban construction land is expanding, an increasing number of high-rise buildings, and all kinds of enterprises continue to introduce more city fire work, update the objectives and requirements. Research in order to the Baotou City Fire planning,analysis of the main content of the current problems of the city fire and city fire planning.
Key words : City Fire ; Baotou City
中圖分類號:TU998.1 文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
1 規劃構思 規劃針對包頭城市消防系統所面臨的問題,依據城市未來發展的要求,對城市消防系統的各個方面進行了細致研究,在城市火災風險評估、城市消防安全布局、消防站規劃及基地建設、消防通道等諸多方面進行探索與創新。強調規劃編制立足于包頭實際,并與城市總體規劃緊密銜接的基本思路,突出規劃在具體實施中的可操作性。
本次消防規劃依據已審定的國家標準——《城市消防規劃規范》,內容與以往的消防規劃有較大的不同,特別是在城市火災風險評估方面,與總體規劃確定的城市用地分類密切結合,基本上消除了以往消防用地分類方面人為判定的誤差,為科學規劃奠定了基礎。
2 主要內容
作為專項規劃,《包頭市城市消防規劃》與《包頭市城市總體規劃》保持了高度的統一性,規劃范圍與總體規劃一致,規劃期限為2010—2020年,規劃成果由規劃文本、規劃圖紙、規劃說明書和基礎資料匯編構成,其中規劃文本和規劃圖紙具有法律效力。現將規劃主要內容敘述如下:
2.1 城市消防現狀及存在的問題
規劃在對現狀基礎資料進行全面細致調查的基礎上,分別對現狀消防安全布局、現狀消防站布局及裝備、現狀消防給水、現狀消防通道、現狀消防通信、中心城區易燃易爆化學物品管理現狀、歷年火災發生情況及趨勢進行了系統的分析研究,總結歸納出包頭市消防存在的諸多嚴重問題,如:生產、儲存、使用、運輸易燃易爆危險物品的企業布局不盡合理;老城區建筑密集、內部防火間距不足、耐火等級低、消防通道不暢;城市消防站數量嚴重不足等。
在中心城區現有的11個消防站中,每個站的轄區面積均大于規定的7平方公里的標準,不能保證消防車在接警后5分鐘到達責任區邊緣的要求。近幾年中心城區內化學危險品企業發展很快,事故隱患不斷增多;城市建設快速發展,高層建筑不斷增多,相應的消防裝備建設也亟待加強。
2.2 城市火災風險評估
規劃將城市建設用地分為三大類:重點消防地區、一般消防地區、防火隔離帶及避難疏散場地,其中城市重點消防地區根據城市特點和消防安全的不同要求進一步分為A、B、C三類, 為包頭市消防安全管理控制提供了基礎。
城市重點消防地區約69平方公里,其中A類重點消防地區是以工業用地、倉儲用地為主的重點消防地區,總面積約30平方公里;B類重點消防地區是以公共設施用地、居住用地為主的重點消防地區,總面積約36平方公里;C類重點消防地區是以地下空間和對外交通用地、市政公用設施用地為主的重點消防地區,總面積約3平方公里。
城市一般消防地區面積約88平方公里,防火隔離帶及避難疏散場地共55平方公里。包頭市中心城區公園綠地及廣場數量眾多、分布均衡,均可作為避難疏散場所。
2.3 城市消防安全布局
規劃對工業布局、倉儲布局、公共建筑布局、居住區布局以及易燃易爆危險化學物品場所和設施布局進行了科學規劃。同時提出消防設施建設的基本原則,對特殊情況下(特大自然災害、戰爭時期)城市消防安全設施提出建設方案。
2.4 消防站規劃及基地建設
除現有11個消防站外,規劃新增32個消防站,其勤消防站4個、一級消防站27個(包括在建兩個,選址1個)、航空消防站1個,規劃期末消防站總數達到43個。
2.4.1特勤消防站
包頭市中心城區規劃期末設特勤消防站6個。除現有兩個特勤站外,新增4個特勤消防站,分別位于新都市中心區(九原區西南組團)、東河區西部區、昆區北部區、新型工業發展基地內。特勤消防站均兼有轄區消防任務。
2.4.2一級消防站
除現有9個普通消防站外,新規劃27個一級消防站,對于人員和裝備達不到標準的青山一中隊(原國道消防隊)、東河一中隊(原二中隊)和九原二中隊(原六中隊)進行擴建。
2.4.3航空消防站
規劃結合機場設航空消防站,在機場北側(順達路以東、興航路以北)設陸上基地,占地面積約1公頃。
2.4.4消防設施備用地
規劃設消防設施備用地8處,其中濱河新區3處,青山北部區5處。
2.4.5培訓中心
由于規劃期末消防站新增32個,消防員大量增加,故規劃消防員救災訓練中心一處,位于昆河以西、110國道以北,昆區四中隊旁邊,占地面積2.5公頃。
2.4.6指揮中心
包頭市消防指揮中心位于包頭市消防支隊院內,既是全市消防部隊的最高指揮機關,又是全市消防工作的行政管理職能機構。規劃要大力加強指揮通信系統和各種試驗、探測、鑒定系統的建設。
規劃還對企業專職消防隊、義務消防隊的設置進行了規定。
規劃結合實際情況,廣泛征求相關部門、專家和公眾的意見和建議,采用圖則控制方法將每處消防站落到實地,確定用地面積和四角坐標,明確各消防站配備標準,為下一步消防站建設提供切實保障。
關鍵詞:性能化設計;處方式設計;消防設計;火災模型
1前言
如果說納米技術使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設計方法將開創消防科技的新局面。
消防設計目前有兩種設計思想,一種是傳統的“處方式設計方法”,其基于場所類型進行設計考慮;另一種是“性能化設計方法”,它立足于危害分析及火災假想,對于解決超越法規或現行法規無法解決的復雜建筑的消防設計具有很大意義。
由于性能化防火設計的方法與傳統的設計方法相比具有許多優越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發展成為建筑防火技術領域里一個全球性發展潮流,受到許多發達國家和發展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應用。
2性能化消防設計的概念
性能化消防設計是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理與方法,根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等方面的具體情況,由設計者根據建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關條件,自由選擇為達到消防安全目的而應采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構成該建筑物的總體防火安全設計方案,然后用已開發出的工程學方法,對建筑的火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得到最優化的防火設計方案,為建筑結構提供最合理的防火保護。
與“處方式”設計相比較,性能化設計方案更關注是否能夠實現“保證人員疏散和滅火救援不受火災煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規范要求的最低排煙量。性能化的消防設計方案通過科學的論證,能夠提供比之處方式的消防規范更為安全的設計表現效果,比較起來,性能化設計方案具有設計成本有效性,設計選擇多樣性及設計效果更為優化性的特點。
性能化消防設計的兩個關鍵點,第一是確認危害,第二是明確設計目標。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內人員特點,建筑物內部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設計區域選擇設計方法及評估方法。這種設計方法突破了傳統設計針對建筑物結構類型、相應的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設計選擇性。
性能化消防設計包括確立消防安全目標,建立可量化的性能要求,分析建筑物及內部情況,設定性能設計指標,建立火災場景和設計火災,選擇工程分析計算方法和工具,對設計方案進行安全評估,制定設計方案并編寫設計報告等步驟。在設計過程中,需要對建筑物可能發生的火災進行量化分析,并對典型火災場景下火災及煙氣的發展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎數據的需要量非常大,往往需要采用計算機火災模擬軟件等分析和計算工具。
3性能化消防設計的流程
性能化設計利用火災科學和消防安全工程建立設計指標,評估設計方案;并利用火災危害分析和火災風險評估建立從總體目標和功能目標到火災場景等領域內所需要的參數。性能化的消防安全設計是一種可以對諸如非工程參數(如人在火災中的行為和反應)進行定義的工程過程。
4建筑物性能化消防設計的內容
建筑物的性能化消防設計主要包括兩個方面的設計內容:一是保證建筑內人員安全疏散的性能設計,二是保證建筑構件耐火的性能設計。
人員安全疏散的性能設計是從建筑內人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災因素對人員逃生的影響,采用性能化的設計方法來保證建筑物內人員的火災安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設計準則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構件耐火的性能化設計是從建筑物的穩定性方面進行考慮的,通過分析建筑構件在火災中的反應,采用性能化的設計方法來保證建筑物結構的火災穩定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設計準則是:火災持續時間小于構件的耐火時間。
5國內外性能化設計應用概況
自20世紀80年代英國提出了“以性能為基礎的消防安全設計方法”(performance——basedfiresafety
design
method,以下簡稱性能化防火設計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發達國家政府先后投入大量研究經費積極開展了消防性能化設計技術和方法的研究,南非、埃及、巴西等發展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設計方法的應用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規范,包括防火規范的性能化修改,新規范規定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應如何實現這一目標。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監督立法體系進了徹底調整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規范》,新規范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設計方法,于1993年強制執行。1993~1998年,繼續開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災的發生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎設施和通道要求以及防止火災相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化設計內容的建筑防火設計規范。
澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設計規范的《澳大利亞建筑設計規范》(《BuildingCodeof
Australia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結構防火設計》和《對建筑構件耐火極限的要求》兩部標準。這是南美首次制定的建筑標準,由SaoPaulo大學、Mi—nasGerais大學和OuroPreto大學編制。標準中引入了如時間計算方法與風險評估方法以及其他消防安全工程設計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災安全根據其火災荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準法》進行了修訂,引入了一些有關性能化設計的內容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規范和防火規范,其要求將以不同層次的目標形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規范》和《國際防火性能規范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發展性能化規范和基于規范結構形式下建筑防火設計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設計方法的研究和性能化設計規范的制定。公安部所屬消防研究所承擔了幾項有關性能化設計的國家十五科技攻關課題,如公安部天津消防研究所承擔的“建筑物性能化防火設計技術導則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔的“高層建筑性能化防火設計安全評估技術研究”等。
6推行性能化設計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設計方法有很多優點,作為性能化設計技術的基礎一“火災模型”在性能化設計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設計和處方式設計在能否保證建筑消防安全,以及火災模型是否足以支持性能化設計的態度進行了一個調查,并進行了比較。發現半數以上的管理人員認為性能化設計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災模型不足以支持性能化設計。調查結果參見表1。
世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內,建筑設計師和建筑管理人員對性能化設計技術還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉變過程。
另外,對于采用性能化方法設計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術上的難題有待解決。
7展望
性能化消防設計已成為世界性建筑消防設計發展的必然趨勢,它的發展將大大促進消防安全設計的科學化、合理化和成本效益的最優化,并將產生十分重大的社會效益和經濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有
越來越多的人加入到肯定性能化設計方法的行列中來。據日本方面的統計,采用性能化方法進行消防設計的建筑正在逐年增加。
我國也應該加快性能化規范及配套技術的研究步伐,充分發揮性能設計的優越性。今后應從以下幾個方面人手,促進性能化設計技術的發展:
(1)加強各種火災預測模型和火災風險評估模型的研究,拓展性能化設計方法的應用空間。
(2)加強新材料、新技術研究,規范材料性能參數,建立和完善消防數據庫,提供準確的性能化指標,為性能化應用積累基礎性數據。
(3)深入研究火災規律、火災情況下建筑內人員逃生規律和構件變化規律,為各種火災模型的建立提供堅實的理論依據,并拓展計算機技術在消防中的應用。
(4)積極向建筑設計師和建筑管理人員介紹性能化設計方法,使他們從認識、理解并自覺接受性能化設計方法。
(5)出臺可操作性強的性能化設計指南,使建筑設計師能盡快地掌握性能化設計方法的使用。
(6)制定性能化消防設計規范,為性能化設計方法的應用提供法律依據。
參考文獻:
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關鍵詞:高校 宿舍 火災 指標
近年來,我國高校普遍擴招,校園的建設規模逐步擴大,高校的火災問題也越來越突出,校園安全和校園財產受到嚴重威脅,解決高校的消防問題迫在眉睫。高校的火災問題主要集中發在學生宿舍,所以對學生宿舍的火災風險評價有利于了解學生宿舍的安全狀況,對風險系數較高的問題及時整改,做到防范于未然。
1 、高校學生宿舍引起火災的原因
對于學生宿舍火災原因的分析很多,相關研究人員從不同的角度運用不同的分析方法,結合高校的實際情況,得出以下幾種原因:人的不安全行為、物的不安全狀態和管理上的缺陷。人的不安全行為包括由于學生使用不當造成的不安全行為,比如學生使用熱得快斷電后忘記拔插頭,在宿舍內私接亂拉電線等導致失控的行為。物的不安全狀態包括宿舍內存在易燃易爆物而不注意管理、設備線路老化等方面的行為。管理上的缺陷包括宿舍本身的設計缺陷和監管教育缺陷。宿舍本身的設計缺陷指的是建筑物本身存在不符合消防安全標準的問題,比如安全出口量不足、消防配置數量不夠等方面的行為。而監管教育缺陷指的是相關管理部門對宿舍內的用電、消防、日常管理不到位,對學生的消防安全教育投入不足等方面的行為。
2 、高校學生宿舍火災風險評價的指標
基于從不同角度、用不同分析方法得出的關于高校學生宿舍發生火災的原因,可以建立學生宿舍風險評價體系來評估高校學生宿舍的安全狀況,得出的結果對高校的管理有重大意義,而建立評價體系,要從以下幾方面的指標來考核:
2.1 人為因素
人為因素主要體現在違規用火用電、消防安全意識這兩個方面。第一方面違規用火用電:一般來說,高校宿舍管理規定、水電管理規定等相關文件都會對水電的使用、宿舍安全進行描述,以規范學生在宿舍中的安全行為,但是在實際的管理、檢查過程中發現,絕大部分的學生宿舍存在違規使用明火、超負荷用電、私拉亂接電線、使用劣質電氣設備等問題,認為的造成宿舍的不安全狀態。第二方面消防安全意識:由于高校是火災發生的高發場所,所以自2010年1月開始實施的《高等學校消防安全管理規定》中規定,消防安全教育和培訓成為大學生的必修課。但從近幾年發生的火災案例來看,很多學生的消防安全知識缺乏,欠缺逃生自救能力,正確的基本安全知識和逃生措施,是減少人員傷亡的關鍵。所以對人為因素情況的考核是一個評價的重點。
2.2 物的因素
物的因素包含建筑物的耐火性能、安全疏散設施、消防基礎設施、設備老化情況這四個方面,這四個方面主要是對建筑物本身的性能和配備的消防設施設備進行考核,是否符合消防驗收要求,是否定期進行更新、維護等。建筑物本身的性能受到建設時間、經費等方面的影響,房齡較老的只能從設備設施方面下功夫,而新的建筑建設必須嚴格按照消防驗收要求進行建設,從房屋結構、材料使用、負載、毒害性、設施設備是否完善、數量是否齊全、是否及時維修更新等方面進行評價。
2.3 管理因素
管理因素主要從管理機制的制定和管理人員這兩個指標來考核:管理機制的制定主要是在制度上建立健全以及制度的落實情況,包括消防安全管理制度、消防安全責任制度、消防安全監管實施、火災應急響應預案,從制定上管制與約束;管理人員主要包括管理人員的素質和管理人員的培訓這兩個方面,對管理人員的培訓是有效提高素質的途徑,而在相應的崗位上,需要具備基本的素質,比如消防安全、宿舍管理、消防設備使用等知識,加強培訓,熟悉運用掌握的知識,才能在一線上做出是正確的判斷,保障師生的安全。
2.4環境因素
環境因素包括消防安全氛圍、周邊環境、自然條件。消防安全氛圍可以從校園內安全教育培訓、安全宣傳力度、消防演練頻率這幾方面的情況考核,氛圍的營造,有利于師生最大范圍內的了解、認識到消防的重要性以及在發生類似事件的時候能保護自己。周邊環境主要指的客觀存在的周邊環境情況、是否存在安全隱患、周邊人員是否能在發生火災的時候及時報警搶救、消防隊的響應速度是否受到路況及其他因素影響。
2.5經濟因素
經濟因素包含經費投入和經費分配。經費投入主要從政府財政支出和學校消防建設支出這兩方面考慮,隨著社會經濟的高速發展,高層建筑越來越多,國家對消防經費的投入不斷加大,而學校在擴招的形勢下也加大了這塊經費的投入,學校的投入越多,更新、增加的設備質量及數量都有所改變,更有利于消防建設。經費分配有消防設施建設更新及安全教育培訓基金兩方面,這兩塊經費的分配應該有其專門的方向,從設備和培訓的角度來使用,既保障了設備的更新、維護,又能從思想上進行引導,積極開展培訓,讓師生掌握逃生技能以及安全知識的落實。
3 、建設高校學生宿舍火災風險評價的意義
高校學生宿舍火災風險評價指標建設可以為火災風險評價提供依據,而從事火災風險評價,它的本質在于揭示在生活中可能導致產生火災的原因,以及這些原因可以引發火災的概率大小,并通過一定的標準來評價那些原因需要重點控制、重新配置、及時改造,并能評價控制的可行性、改造成本、新配置設備的有效性,從技術上和經濟上達到最優。指標體系的建立,可以說是高校消防安全的改革與優化,由事后分析轉變為事前預測預防模式,很大程度上預防了火災的發生,降低發生的概率,從而減少財產損失,保障了學校安全。同時,也為高校的管理人員提供科學依據,給消防監控提供監督指導,制定出合理的改善方案,從源頭保護師生安全,構建安全文明校園。
參考文獻
1. 鐘詩穎.高校學會宿舍火災風險評價及控制研究[D].湖南,湖南科技大學
關鍵詞:雷電災害 分析 防雷 措施
中圖分類號:P49 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)07(a)-0178-02
雷電是發生在大氣層的一各自然天氣現象,在氣象學的范疇內稱之為雷暴,是指在大氣中伴有雷聲的放電現象。雷電的特點是電壓高、電流大、能量釋放時間短、危險性大,是一種嚴重的自然災害現象。在現代生活中,隨著現代化進程的加快,特別是信息產業的迅猛發展,自動控制、通訊和計算機等微電子設備在各行各業得到日益廣泛應用,因此雷擊事故帶來的損失和影響也將越來越大。雷電災害已成為聯合國公布的十種最嚴重的自然災害之一,同時雷電災害也是我國目前十大自然災害之一,雷電災害既造成巨大的經濟損失,同時也會給社會帶來難以估量的間接損失,對社會影響極大。[1]因此,對雷電的研究是防御雷電災害工作者目前最重要工作之一。廣西是我國雷暴活動較強的省份之一,王義耕等人利用廣西2006―2010年雷災資料對廣西雷電災害特征做過統計,廣西每年每一百萬人中大約有0.56人死于雷擊[2],給當地帶來嚴重的經濟損失。河池地處廣西西北部,屬亞熱帶季風氣候區,雷暴常出現在春、夏、秋季,冬季較少出現。據統計,河池市年平均雷暴日數64.2天,屬于強雷暴區。近幾年來,河池市雷擊事故頻發,給當地經濟帶來嚴重的損失。本文通過分析河池市200―2013年出現的雷電災害事故,根據出現的雷電事故原因提出相應防御措施,以減少雷電災害的發生。
1 雷電災害資料統計分析
本文利用河池市2007―2013年各縣氣象部門上報的雷電災害事故進行統計。2007―2013年7年內共出現105起雷電災害事故,各年年雷災變化如圖1所示,共造成直接經濟損失298.89萬元,其中出現人員傷亡10起,平均每年因雷災死亡人數達1.4人。如羅城縣小長安鎮民族村上施屯農民馮某,2007年6月4日上午10時半鐘左右在自家甘蔗地里犁地,剛收工走到地頭時,人和牛同時遭受雷擊死亡,死者當時手握鐵耙,防雷技術人員通過調查,此次的雷擊事故是由雷電流通過鐵耙放電造成此起的。
2 雷電災害現狀及成因分析
2.1 雷電災害現狀
農村地區雷擊死亡人數多。據不完全統計,2007―2013年河池市范圍內共出現9起人員傷亡雷電災害事故,共造成人員傷亡13人,其中死亡人數10人,每年人員死亡人數變化如圖2所示,死亡人員集中出現在農村。死亡人員中,有8人是在雷雨天氣時,在野外勞作或是活動遭雷擊。
弱電系統遭雷擊事故多。據不完全統計,2007―2013年共出現86起辦公電子設備、家用電子電器等弱電系統雷擊的事故,弱電系統出現的雷擊事故占85%,如圖3所示。
引起雷電災害事故主要原因主要有兩種:一是直擊雷;二是雷電電磁脈沖。直擊雷是閃電直接擊在建筑物、其它物體、大地上,大多數建筑物的受損和人員的傷亡由直擊雷造成的。
雷擊電磁脈沖,電子設備、家用電器的損壞大多也是由此造成的。從2007―2013年的雷擊事故中看出,直擊雷引起的雷災占23%,雷擊電磁脈沖引起的雷災占76%。
2.2 雷電災害成因分析
2.2.1 防雷意識淡薄,防雷知識缺乏
河池市是經濟發展較為落后的地區,受經濟水平及文化水平的限制,人們對雷電認識不夠,防雷意識較為淡薄,不能科學的防雷、避雷,因此,造成一些較為嚴重的損失,如人員傷亡。在雷擊事故人員傷記錄中,農村地區是主要集中區,農民在遇雷雨天氣時,往往會選擇到附近大樹底下或是窩棚里躲避,這些地方往往處于空曠的野外,是遭雷擊率最高的地方。2007―2013年的雷擊人員死亡的事故中,有5起是雷雨天氣在野外活動或是勞作時遭雷擊身亡。其實多數的雷災都是可以避免的,但是就是缺乏對雷電知識的認識,連基本的防雷知識都不清楚,因此,也就不能科學的防雷、避雷,才會造成一些人員傷亡和財產損失。如2007年7月23日下午17時左右,河池市天峨縣坡結鄉龍茶村坪上屯兩名小學生在雷雨天氣到大樹底下躲雨,被雷電擊中,造成一死一傷。如果這兩名小學生當時懂得一些基本避雷知識,這樣的事故就可以避免發生。
2.2.2 防雷裝置設施不完善
從雷電災害事故看,防雷裝置設施不完善是導致雷災事故最主要原因。雷災事故中,主要是建筑物無防直擊雷的外部防雷裝置和無防雷擊電磁脈沖的內部防雷裝置或是內部防雷裝置不合格。建筑物無防直擊雷外部防雷裝置,在雷雨天氣,這些建(構)筑物就處于暴露的危險范圍內,容易成為雷擊對象,易發生雷電災害事故,給人類人身安全和財產安全造成很大威脅。
雷電電磁脈沖是與雷電放電相聯系的電磁輻射。所產生的電場和磁場能夠耦合到電器或電子系統中,從而產生干擾性的浪涌電流或浪涌電壓。雷電電磁脈沖的危害主要表現為雷電產生的靜電感應、電磁感應、電磁脈沖、高電位反擊等。[4]其產生的高電位主要損壞電氣設備及電子設備,造成計算機信息系統中斷,或者產生電弧、電火花而引起火災。在雷電天氣,雷電電磁脈沖可沿著低壓電源線路、網絡線、有線電視線、電話線、住房的外墻或柱子侵入,給建筑物內的電子設備造成危害。通常,雷電季節影響家用電器安全的主要原因是由于雷電電磁脈沖的侵入而引起。目前常被人們忽略的是雷電電磁脈沖入侵的第四個途徑,即家用電器的安裝未與建筑物的外墻及柱子保持一定距離。因為當住戶所在的建筑物發生直擊雷或側擊雷時,強大的雷電流將沿著建筑物的外墻及柱子流入地下。在這個過程中,由于建筑物的外墻或柱子有強大的雷電流流過,便在周圍的空間產生電場和磁場,如果家用電器與外墻或柱子靠得太近,則可能受到損壞。
3 雷電災害防御措施
3.1 加強防雷知識的宣傳
加強防雷減災科學知識的宣傳教育,可有效提高全社會防雷知識的水平,增強防雷減災意識,達到科學防雷、避雷。加強全社會防雷科學知識的宣傳,尤其要加強學校、農村的宣傳,學校和農村對防雷知識的認識是薄弱環節,政府和各相關單位要高度重視防雷減災的重要性,可通過電視、報紙、網絡、廣播、手機短信等多渠道進行宣傳防雷減災相關知識,還可通過專題和講座等形式,全面、有效的推進全民防雷減災科學知識的宣傳和普及。
3.2 加強防雷減災工作的監管
各級相關部門要高度重視防雷減災工作,從源頭上消除各類防雷安全隱患。各類新建建(構)筑物因嚴格執行防雷報建,嚴格執行圖紙審核、跟蹤檢測、竣工驗收制度,確保新建(構)筑物的防雷設施從設計、施工、驗收都能得到監管,從而保證防雷設施的質量。
3.3 完善防雷裝置設施
在各類建(構)筑物上安裝防雷裝置設施是預防建筑物和建筑物內部人和設備免遭雷擊最直接和有效的方法,安裝的防雷設施包括防直雷和感應雷設施。防直擊雷設施包括在建筑物外部安裝接閃器、引下線、接地裝置等;防感應雷措施包括在電源線、網絡線、有線電視線、電話線等入戶端安裝電涌保護器,在電子設備端安裝電涌保護器,并做可靠的等地位連接。改、擴建建筑物或新增加設備時,應考慮對原有的防雷裝置進行重新設計和建設,如:重新鋪設計算機網絡線、室外天線的移位和加高等,都應該對原有的防雷裝置進行重新設計和建設。安裝防雷設施時,應采用技術和質量均符合國家標準的防雷產品,避免使用偽劣的防雷產品。
3.4 做好雷擊風險評估
雷擊風險評估是雷擊風險管理的重要環節,是雷擊風險處理和災害防范的前提和基礎。雷擊風險評估可為評估對象提供雷電防護的科學設計、災害風險控制、經濟投資、應急管理等方面服務,保證防雷工程安全可靠、技術先進、經濟合理。新建、改建和擴建建設工程項目應當開展雷擊風險評估,雷擊風險評估的對象包括以下幾個方面。
(1)各類化工企業、石油、天然氣、炸藥、雷管、煙花爆竹、化學危險品等生產、銷售和存貯場所;(2)大型建設工程、重點工程、高層建筑、通訊樞紐、重點文物保護建筑以及從事國家事務、經濟建設、教育教學、網絡服務等場所;(3)各類體育場館、影劇院、大型商業場所、賓館酒店、醫院、學校、汽車站、火車站、住宅小區等人員密集場所;(4)法律法規和國家防雷規范要求應當進行雷擊風險評估的其它場所和設施。
3.5 定期檢測和維護防雷裝置設施
定期檢側是防雷裝置后期維護的必要措施,每年至少應該在雷雨季節到來之前,由法定檢測技術機構對防雷裝置進行一次全面檢測,并對防雷裝置的安全性能作出評估,以供使用單位制定相應的雷電災害應急預案。單位應設立防范雷電災害責任人,負責防雷安全工作,建立各項防雷安全工作,建立各項防雷裝置的定期檢則,雷雨后的檢查和日常的維護等制度。雷雨過后,如發現防雷裝置損壞時應及時更換。
3.6 加強雷電監測預警預報
雷電監測預警預報是防雷減災的重要基礎工作,各級氣象部門應做好雷電監測的預警預報工作,要充分利用電視、廣播、互聯網、手機短信、電子顯示屏等多種社會宣傳媒體,向全社會雷電監測預警預報信息,為當地民眾提供避險防護信息,以減輕雷電災害帶來的損失。
4 結論
(1)河池市出現的雷擊事故人員傷亡主要集中在農村地區,主要原因是農民文化水平普遍較為低,對防雷知識認識不夠,防雷意識較為淡薄;(2)辦公電子設備、家用電子電器、通訊線路等弱電系統出現的雷擊事故大多數都是由感應雷引起的,對于完善弱電系統的防雷設施就顯得非常重要;(3)雷電防御工作是一項長期的工作,應做好雷電知識的科普宣傳,完善防雷裝置設施,加大防雷監管力度,定期維護防雷裝置設施,加強雷電監測預警預報,做好雷擊風險評估工作,能最大限度減少雷電災害的發生。
參考文獻
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【關鍵詞】大空間建筑功能化防火設計
中圖分類號:TU892文獻標識碼: A 文章編號:
一.前言
隨著我國建筑科技的長足進步,具有新的設計概念和結構形式的大空間建筑開始涌現,隨著經濟建設和城市化的發展, 大空間建筑還會迅速增多。由于大空間建筑與一般建筑存在較大差異, 因而必須以整體分析大空間建筑發生火災時所具有的性能特性為出發點, 進而實施防火安全綜合設計。本文對大空間建筑的性能化防火設計進行了探討,希望對大空間建筑功能化防火設計有所幫助, 以達到其防火性能的總目標。
二.大空間建筑分類及火災特性
1. 大空間建筑分類
根據其結構形式,大體可分為 3 類:
(一)占地面積很大,但并不很高的建筑,其典型代表是大型購物中心、 商場類建筑。這些商場的建筑面積通常大于 10000m2, 而建筑高度一般在 6m 以下。
(二) 占地面積相當,同時具有一定高度的建筑。面積往往大于 1 000m2, 高度約為10~ 20m。其特點是大空間上部不再有樓層, 而只是在地面上有固定的看臺或座位, 或有人員密集活動。
(三) 具有一定面積而且有相當高度的建筑。其代表為超高層建筑的中庭, 面積在 1000平方米以下, 高度可達20m 以上。在中庭的四周或部分側面是辦公或商業用途的樓層。通過以上分類不難發現, 就建筑特性而言, 大空間建筑通常具有很大的開敞式內部空間, 但目前很難從具體幾何尺寸的大小對大空間建筑做出定量化規定。此外, 該類建筑大都為人員高度密集場所, 具有區域使用功能統一, 空間無法分隔, 疏散出口距離遠等特點。
2. 大空間建筑火災特性
由于建筑結構的特殊性和使用功能的需要, 大空間建筑的火災具有很多特殊性。
(一)燃燒特性
大空間建筑內部可燃物多、 火災荷載大, 而且內部空間大, 空氣供應充分, 通風狀態及空間內的供氧量已不構成制約燃燒的主要因素, 因而大空間建筑內的火災可以不受限制地擴大, 通常為燃料控制型燃燒。一旦發生火災, 火場區的熱對流相應加快, 加上樓梯間、 電梯井、 管道井等的煙囪效應和風力的影響, 將使火勢迅速蔓延, 對消防滅火撲救工作造成極大困難。
(二)溫度場特性
具有復雜結構形式的大空間建筑, 火災燃燒過程本質上是三維、 多相、 多組分、湍流、熱傳導、對流換熱、輻射換熱、化學反應及其相互作用的復雜過程, 具有火焰溫度場和煙氣溫度場這兩個特性??刹捎脠瞿M方法研究大空間建筑著火區域的火焰溫度場狀況, 進而分析建筑結構整體的抗火性能。對于大空間建筑火災煙氣的分析, 現階段較為有效的研究方法主要是通過場模擬結合足尺寸實體試驗進行。
同時, 這些建筑較為廣泛地采用新結構、 新工藝、 新材料, 使得建筑設計更輕巧化、通透化,大空間的設置也變得十分方便, 但也加大了這類建筑的防火難度。因此, 迫切需要建立一種更安全、 合理的新型建筑防火設計方法。性能化防火設計方法正是在這種情況下應運而生的。
三.大空間建筑防火設計現狀
1. 防火分區難以滿足規范要求
把建筑物的內部分隔成若干有限的區域是防止火災蔓延的基本手段, 它可以把火災控制在一定的范圍內, 從而可以有效地減少火災損失。為了滿足建筑防火規范對防火分區的要求, 通常采用防火墻、防火門、 防火卷簾等防火分隔措施。對于《高層民用建筑防火設計規范》規定的每個防火分區允許的最大建筑面積見表 1。
表 1 每個防火分區的允許最大建筑面積 平方米
可以看出, 現行規范條文已經限制了建筑物的使用功能, 在科學性、 合理性、 經濟性等方面都表現出一些弊端。制定防火設計、 規范的目的, 是為了保證建筑物的安全, 防止和減少火災危害, 而不是限制新型建筑的發展, 因此, 防火設計規范應當通過自身的逐步完善, 以適應不斷出現的新型建筑的需要。
2.人員密集、疏散困難大空間建筑大都為公共建筑,人口密度大,經常聚集成千上萬的人,他們對安全通道、疏散路線、消防設備、應急措施并不熟悉。這種情況下一旦發生火災,人們往往容易驚慌失措,辨不清逃生方向,極易造成混亂局面, 這使得人員疏散十分困難。對于大空間建筑,由于受到空氣稀釋、熱風壓效應和煙囪效應的影響, 其煙氣危害性更為嚴重。因此, 這類建筑是群死群傷惡性火災事故的多發場所。在進行這類建筑的疏散設計時,設計者不僅要控制到建筑物內部的最大允許疏散距離, 更要考慮最后一個使用者在逃離建筑物之前建筑物內煙氣的擴散程度, 以確保人員安全疏散。
四.性能化防火設計
性能化防火設計, 是運用消防安全工程學的原理及方法, 考慮火災本身發生、 發展和蔓延的基本規律, 結合實際火災中所積累的經驗, 通過對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算,從而確定性能指標和設計指標, 然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況, 來決定選擇哪一種消防安全工程措施, 并加以評估,從而核準預定的消防安全目標是否已經達到; 最后再視具體情況對設計方案做出調整及優化。
它的主要思路是在消防設計時僅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指標, 而不直接要求設計人員為此必須采用某些特定解決辦法。性能化防火設計具有三大特點: 安全目標的確定性、 設計方法的靈活性和評估驗證的必要性。
1.性能化防火設計的優勢
(一)性能化設計思想強調建筑物消防的整體性,綜合考慮消防設計的各個技術要素, 有助于建筑消防設計實現科學化、 合理化和成本效益最優化, 在保證相同火災安全的基礎上降低建筑成本。使消防設計方案更加合理, 能有效地保證建筑設計達到預期的防火安全目標。
(二)設計方法更加靈活, 有利于充分發揮設計人員的才能和創造能力。因為性能化防火設計注重安全目標的達到, 至于采用什么方法則完全由設計人員自主掌握。
(三)為建筑設計及消防監督部門和受保護的居民提供了一個較好的交流渠道。因為性能化防火設計先要預設火災可能發生的場景, 因此便于管理部門制定防火預案, 有利于社區居民的參加。
(四)有利于新技術、 新材料、 新產品的開發、 推廣和利用, 適應現代建筑的高科技化和藝術化的要求。
2.性能化防火設計的展望
性能化消防設計已成為世界性建筑消防設計發展的必然趨勢, 它的發展將大大促進消防安全設計的科學化、 合理化和成本效益的最優化, 并將產生重大的社會效益和經濟效益。我國應該加快性能化規范及配套技術的研究步伐, 充分發揮性能化設計的優越性。今后應從以下幾個方面入手, 促進性能化設計技術的發展:
(一)加強各種火災預測模型和火災風險評估模型的研究, 拓展性能化設計方法的應用空間。
(二)加強新材料、 新技術研究, 規范材料性能參數, 建立和完善數據庫, 提供準確的性能化指標, 為性能化應用積累基礎性數據。
( 三)深入研究火災規律、 火災情況下建筑內人員逃生規律和構件變化規律, 為各種火災模型的建立提供堅實的理論依據, 并拓展計算機技術在消防中的應用。
(四)積極向建筑設計師和建筑管理人員介紹性能化設計方法, 使他們認識、 理解并自覺接受性能化設計方法。
(五) 出臺可操作性強的性能化設計指南, 使建筑設計師能盡快地掌握性能化設計方法。
(六 )制定性能化消防設計規范, 為性能化設計方法的應用提供法律依據。
五.結束語
性能化防火設計已成為世界性建筑消防設計發展的必然趨勢,它的發展將大大促進消防安全設計的科學化、合理化和成本效益的最優化,并將產生十分重大的社會效益和經濟效益。我國應盡快發展性能化防火設計的應用研究, 以適應不斷發展的建筑功能化設計要求。
參考文獻
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