某建筑工程消防安全性能化设计研究

论文摘要

近年来,我国经济建设飞速发展,城市土地资源日趋紧张,具有新的设计理念和结构形式的各类建筑不断涌现。这些新型建筑的出现,大大改变了城市的面貌并增强了建筑物的使用功能,与此同时,也对目前的建筑防火设计规范提出了巨大的挑战,对建筑的消防安全提出了更多新问题。尤其是近年来高层建筑火灾事件频频发生,由于高层建筑的特殊性,火灾造成了大量的财产损失和人员伤亡,因此高层建筑的消防安全应当越来越引起社会的重视。传统的防火设计方法主要是按照现行的规范进行设计,称为“处方式”设计规范。防火规范所进行的“处方式”设计在现代建筑消防设计工程中已有一定的局限性,为了降低火灾的风险性,我们通常使用一种更安全、合理的新型建筑防火设计方法,性能化防火设计方法（Performance-based Fire Safety Design Method）对建筑工程进行分析研究,以验证消防设计的合理性和安全性。本文针对某高层建筑在中庭排烟系统及屋顶直升机停机坪设置中存在的主要消防问题,通过采用火灾实验、计算机数值模拟等消防安全工程学的方法和技术进行分析评价。根据本建筑的实际情况,设定其性能化消防设计的主要安全目标为:在火灾条件下,设置在中庭的机械排烟系统能够有效排烟;火灾可以控制在设定的防火区域内;建筑内人员能够安全疏散。为验证消防设计能否实现上述建筑消防安全目标,本文利用消防安全工程学的方法,逐一进行分析研究。采用人员疏散模拟软件PathFinder对疏散场景进行分析,计算得到各场景下人员安全疏散所需要的时间,为判断中庭排烟系统的有效性提供参考依据;采用水力模型来计算人员的疏散时间,对疏散过程中的人员不确定性分析,对火灾蔓延的不确定性进行分析;利用火灾发展分析工具,设定相应的火灾场景,模拟烟气的运动规律,运用目前消防安全工程界常用的火灾动力学模拟软件FDS（Fire Dynamics Simulator）对已确定的设定火灾场景进行火灾烟气运动模拟计算,并以此判断所设计的防火隔离带能否将火灾控制在设定的防火区域内,对各中庭排烟性能进行模拟计算分析,并确定中庭设置机械补风方案可行。另外,由于本建筑A座塔楼无法设置屋顶直升机停机坪,不满足规范的要求,因此对其不设直升机停机坪的可行性进行分析,并提出设置直升机紧急救助空间等相应的替代措施。通过全面的分析和合理的保障措施,最终使得中庭排烟系统、屋顶停机坪设置等问题在确保建筑使用功能的前提下得到了合理的解决。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 消防安全工程学
• 1.2 性能化防火设计
• 1.3 国内外性能化防火设计研究现状
• 第二章 工程简介
• 2.1 工程概况
• 2.2 建筑防火设计
• 2.3 存在的主要消防问题
• 第三章 火灾场景设定
• 3.1 性能化设计的目标、分析方法与性能判据
• 3.2 火灾场景设置的一般原则
• 3.3 火灾危险性分析
• 3.4 火灾荷载分析
• 3.5 火源位置分析
• 3.6 火灾增长速率分析
• 3.7 火灾的最大热释放速率分析
• 3.8 机械排烟系统
• 3.9 确定设定火灾场景
• 第四章 中庭排烟系统有效性分析
• 4.1 烟气流动分析
• 4.2 烟气流动模拟计算结果及其分析
• 4.3 人员安全疏散分析
• 4.4 疏散过程中的人员不确定性分析
• 4.5 火灾蔓延的不确定性分析
• 4.6 小结
• 第五章 不设直升机停机坪的可行性分析
• 5.1 存在的问题
• 5.2 高层建筑火灾特点
• 5.3 消防直升机的作用
• 5.4 屋顶直升机停机坪的作用
• 5.5 屋顶紧急救助空间的作用
• 5.6 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 附录A
• 附录B
• 致谢