週四,三月24 2011 18:34

被動防火措施

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通過隔間限制火災

建築和場地規劃

消防安全工程工作應在設計階段的早期開始,因為消防安全要求對建築物的佈局和設計影響很大。 通過這種方式,設計師可以更好、更經濟地將消防安全功能融入建築中。 總體方法包括考慮內部建築功能和佈局,以及外部場地規劃。 規範性代碼要求越來越多地被基於功能的要求所取代,這意味著對該領域專家的需求增加。 因此,從建設項目開始,建築設計師就應該聯繫消防專家,闡明以下措施:

  • 描述特定建築物的火災問題
  • 描述不同的替代方案以獲得所需的消防安全等級
  • 分析有關技術解決方案和經濟性的系統選擇
  • 為技術優化系統選擇創建假設。

 

建築師必須在設計建築物時利用給定的場地,並根據現有的特定場地條件調整功能和工程考慮因素。 以類似的方式,建築師在做出防火決策時應考慮場地特徵。 一組特定的場地特徵可能會顯著影響消防顧問建議的主動和被動保護類型。 設計特點應考慮當地可用的消防資源和到達建築物的時間。 不能也不應期望消防服務為建築物居住者和財產提供全面保護; 它必須得到主動和被動建築防火系統的協助,以提供合理的安全性,免受火災的影響。 簡而言之,這些行動可大致分為救援、消防和財產保護。 任何消防行動的首要任務是確保所有住戶在危急情況發生之前離開建築物。

基於分類或計算的結構設計

將建築物的防火和防火安全要求編纂成法典的一種行之有效的方法是根據結構元件使用的材料和每個元件提供的耐火程度,按結構類型對它們進行分類。 分類可以基於符合 ISO 834 的爐子測試(火暴露的特徵是標準溫度-時間曲線)、測試和計算的組合或通過計算。 這些程序將確定結構承重和/或分隔構件的標準耐火性(在 30、60、90 分鐘等時間內完成所需功能的能力)。 分類(特別是基於測試時)是一種簡化和保守的方法,越來越多地被基於功能的計算方法所取代,同時考慮到完全發展的自然火災的影響。 然而,防火測試總是需要的,但它們可以以更優化的方式設計,並與計算機模擬相結合。 在那個過程中,測試的數量可以大大減少。 通常,在防火測試程序中,承重結構元件加載到設計負載的 100%,但在現實生活中,負載利用率通常小於此。 驗收標準特定於測試的結構或元件。 標準耐火性是測量的構件可以承受火而沒有失效的時間。

優化消防工程設計,平衡預期的火災嚴重程度,是現代基於性能的規範中結構和防火要求的目標。 這些為消防工程設計開闢了道路,通過計算預測一個隔間內完整的火災過程(考慮加熱和隨後的冷卻)的溫度和結構效應。 基於自然火災的計算意味著結構元件(對建築物的穩定性很重要)和整個結構在整個火災過程中不允許倒塌,包括冷卻。

在過去的 30 年裡進行了全面的研究。 已經開發了各種計算機模型。 這些模型利用了對材料在高溫下的機械和熱性能的基礎研究。 一些計算機模型針對大量實驗數據進行了驗證,並獲得了對火災中結構行為的良好預測。

隔間

防火隔間是建築物內延伸到一個或多個樓層的空間,該空間由分隔構件封閉,以便在相關的火災暴露期間防止火勢蔓延到隔間之外。 分隔對於防止火勢蔓延到太大的空間或蔓延到整個建築物很重要。 火災分區外的人員和財產可以通過火自行熄滅或燃燒或通過分隔構件對火勢和煙霧蔓延的延遲作用,直到乘員被救到安全地點,來保護防火分區外的人員和財產。

隔間所需的耐火性取決於其預期用途和預期的火災。 封閉隔間的分隔構件應抵抗最大預期火災或在乘員疏散之前控制火災。 隔間中的承重元件必須始終抵抗整個火災過程,或按時間段測量達到一定的抵抗力,該抵抗力等於或長於分隔構件的要求。

火災期間的結構完整性

在火災期間保持結構完整性的要求是避免結構倒塌和分隔構件防止著火和火焰蔓延到相鄰空間的能力。 有不同的方法來提供耐火設計。 它們是基於 ISO 834 中的標準耐火測試、測試和計算的組合或單獨計算以及基於實際火災暴露的基於性能的程序計算機預測的分類。

內部裝修

室內飾面是形成牆壁、天花板和地板的外露內表面的材料。 室內裝修材料有很多種,例如石膏、石膏、木材和塑料。 它們具有多種功能。 內部材料的一些功能是隔音和絕緣,以及防止磨損和磨損。

室內裝飾以四種不同的方式與火有關。 它會影響火勢上升到閃絡條件的速度,通過火焰蔓延促進火勢擴大,通過添加燃料增加熱量釋放並產生煙霧和有毒氣體。 表現出高火焰傳播率、助長火災或產生有害數量的煙霧和有毒氣體的材料將是不受歡迎的。

煙霧運動

在建築火災中,煙霧通常會移動到遠離火區的地方。 樓梯間和電梯井可能會被煙霧籠罩,從而阻礙疏散和抑制消防。 如今,煙霧被公認為火災情況下的主要殺手(見圖 1)。

圖 1. 火災產生的煙霧。

冷杉040F1

煙霧運動的驅動力包括自然發生的煙囪效應、燃燒氣體的浮力、風效應、風扇驅動的通風系統和電梯活塞效應。

當外面很冷時,建築物豎井內的空氣會向上運動。 建築物中的空氣具有浮力,因為它比室外空氣更溫暖,因此密度更小。 浮力導致空氣在建築物豎井內上升。 這種現像被稱為 疊加效果. 從豎井到外部的壓力差導致煙霧運動,如下圖所示:

哪裡

= 從軸到外部的壓差

g = 重力加速度

= 絕對大氣壓

R = 空氣的氣體常數

= 室外空氣的絕對溫度

= 軸內空氣的絕對溫度

z =海拔

火災產生的高溫煙霧由於密度降低而具有浮力。 燃燒氣體的浮力方程類似於菸囪效應的方程。

除了浮力之外,火釋放的能量還會因膨脹而導致煙霧移動。 空氣流入防火隔間,隔間內散發熱煙。 忽略燃料的附加質量,體積流量的比率可以簡單地表示為絕對溫度的比率。

風對煙霧運動有顯著影響。 電梯活塞效應不容忽視。 當電梯轎廂在豎井中移動時,會產生瞬態壓力。

供暖、通風和空調 (HVAC) 系統會在建築物發生火災時輸送煙霧。 當建築物未佔用的部分發生火災時,HVAC 系統可以將煙霧輸送到另一個佔用的空間。 HVAC 系統的設計應使風扇關閉或系統轉入特殊的煙霧控制模式運行。

煙霧運動可以通過使用以下一種或多種機制來控制:分隔、稀釋、氣流、加壓或浮力。

人員疏散

出口設計

出口設計應基於對建築物整體防火系統的評估(見圖 2)。

圖 2. 出口安全原則。

冷杉040F2

從著火的建築物中撤離的人在逃生過程中會受到許多印象的影響。 乘員在逃生過程中必須做出多次決定,以便在每種情況下做出正確的選擇。 這些反應可能有很大差異,具體取決於建築物居住者的身心能力和條件。

該建築還將通過其逃生路線、指導標誌和其他已安裝的安全系統影響居住者做出的決定。 火災和煙霧的蔓延將對居住者如何做出決定產生最強烈的影響。 煙霧會限制建築物內的能見度,並為疏散人員創造一個無法維持的環境。 火和火焰的輻射會產生無法用於疏散的大空間,從而增加風險。

在設計疏散通道時,首先需要熟悉人們在火災緊急情況下的反應。 必須了解人員流動的模式。

疏散時間的三個階段是通知時間、反應時間和疏散時間。 通知時間與建築物內是否有火警系統或住戶是否能了解情況或建築物如何劃分隔間有關。 反應時間取決於居住者的決策能力、火災的性質(例如熱量和煙霧的量)以及建築物疏散系統的規劃方式。 最後,疏散時間取決於建築物中人群聚集的位置以及人們在各種情況下的移動方式。

例如,在有移動住戶的特定建築物中,研究表明離開建築物的人員具有某些可重現的流動特性。 這些可預測的流動特性促進了計算機模擬和建模,以幫助出口設計過程。

疏散距離與內容物的火災危險性有關。 危險越高,到出口的行駛距離越短。

建築物的安全出口需要一條逃離火災環境的安全通道。 因此,必須有許多適當設計的足夠容量的出口方式。 考慮到火、煙和居住者的特徵等可能妨礙使用一種疏散方式,應至少有一種替代疏散方式。 在疏散時間內,疏散通道必須防火、防熱和防煙。 因此,有必要根據疏散和防火考慮被動保護的建築規範。 建築物必須管理緊急情況,這些情況在有關疏散的規範中給出。 例如,在瑞典建築規範中,煙層不得低於

1.6 + 0.1H(H為隔間總高度),最大輻射10 kW/m2 持續時間短,呼吸空氣中的溫度不得超過 80 °C。

如果及早發現火災,並通過檢測和警報系統及時向居住者發出警報,則可以進行有效疏散。 正確標記出口通道肯定有助於疏散。 還需要疏散程序的組織和演練。

火災期間的人類行為

一個人在火災中的反應與擔任的角色、以前的經歷、教育和個性有關; 火災情況的感知威脅; 建築物內可用的物理特性和出口方式; 以及分享經驗的其他人的行為。 30 多年來的詳細訪談和研究表明,非適應性或恐慌行為的實例是在特定條件下發生的罕見事件。 火災中的大多數行為都是由信息分析決定的,從而導致合作和利他行為。

人們發現人類行為會經歷許多確定的階段,從一個階段到下一個階段可能有不同的路線。 總之,火災被視為具有三個一般階段:

  1. 個人接收初始線索並調查或誤解這些初始線索。
  2. 一旦火勢明顯,個人將嘗試獲取更多信息、聯繫他人或離開。
  3. 此後,個人將處理火災、與他人互動或逃生。

 

火前活動是一個重要因素。 如果一個人從事一項眾所周知的活動,例如在餐廳用餐,那麼對後續行為的影響是相當大的。

提示接收可能是射擊前活動的函數。 存在性別差異的趨勢,女性更容易接受噪音和氣味,儘管影響很小。 對提示的初始反應存在角色差異。 在家庭火災中,如果雌性收到提示並進行調查,雄性在被告知後很可能會“看看”並推遲進一步的行動。 在較大的機構中,提示可能是警報警告。 信息可能來自其他人,但已被發現不足以支持有效的行為。

個人可能意識到也可能沒有意識到發生火災。 了解他們的行為必須考慮他們是否正確地定義了他們的處境。

確定火情后,就會進入“準備”階段。 特定類型的佔用可能會對這個階段的確切發展方式產生重大影響。 “準備”階段按時間順序包括“指導”、“探索”和“退出”。

“行動”階段,即最後階段,取決於角色、佔有率以及早期的行為和經驗。 可能會發生早期疏散或有效的滅火。

建築交通系統

在設計階段必須考慮建築交通系統,並應與整個建築的消防系統相結合。 與這些系統相關的危險必須包含在任何火災前規劃和消防調查中。

電梯和自動扶梯等建築交通系統使高層建築成為可能。 電梯豎井會助長煙霧和火災的蔓延。 另一方面,電梯是高層建築滅火作業的必備工具。

運輸系統可能會導致危險和復雜的消防安全問題,因為封閉的電梯豎井由於燃燒產生的熱煙和氣體的煙囪效應而充當煙囪或煙道。 這通常會導致煙霧和燃燒產物從建築物的下層移動到上層。

高層建築給滅火部隊帶來了新的和不同的問題,包括在緊急情況下使用電梯。 電梯在火災中不安全有以下幾個原因:

  1. 人們可能會按下走廊按鈕,然後不得不等待可能永遠不會響應的電梯,從而失去寶貴的逃生時間。
  2. 電梯不優先考慮轎廂和樓道呼叫,其中一個呼叫可能在火災樓層。
  3. 電梯在電梯和豎井門關閉之前無法啟動,恐慌可能導致電梯過度擁擠和門被堵塞,從而無法關閉。
  4. 火災期間隨時可能發生斷電,從而導致被困。 (見圖3)

 

圖 3. 電梯使用象形警告消息示例。

冷杉040F3

消防演習和乘員培訓

疏散通道的適當標記有助於疏散,但不能確保火災時的生命安全。 逃生演習對於有序逃生是必要的。 它們在學校、寄宿和護理設施以及高危行業中特別需要。 例如,酒店和大型企業需要進行員工演習。 應進行逃生演習以避免混亂並確保所有人員疏散。

應指派所有員工檢查可用性、清點火區外的人員、搜索掉隊者並控制重新進入。 他們還應該識別疏散信號並知道他們要遵循的出口路線。 應建立主要路線和替代路線,並且應培訓所有員工使用任一路線。 每次退出演練後,應召開負責經理會議,評估演練是否成功,並解決可能發生的任何問題。

 

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