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关键词:建筑火灾 风险评估 模糊综合评价 性能化评估
引言
火灾是当今世界上发生频率最大、损害较严重的一种灾害。随着建筑物向高层、超高层发展,人口密度的增加,火灾带来的危害是也越来越大,经济损失越来越多。对于大空间建筑不能用传统的方法进行防火设计,但必须满足防火要求就采用性能化的设计方法,而性能化设计没有检验的标准,可以对建筑进行火灾风险评估来检验性能化设计的防火安全性。
1 火灾风险的概念
建筑物都有发生火灾或者爆炸的危险,但是火灾的发生概率和后果的大小有着很大不同,为了更有效的做好建筑防灭火工作,就必须对建筑的火灾风险有充分的认识。火灾风险评估是在系统防灭火安全分析的基础上,对系统的火灾风险进行评价,评价结果可以通过评分、评等级值、评指数值以及火灾爆炸发生概率等方法来表示,进而对建筑的火灾风险进行衡量[1]。建筑的火灾风险是火灾发生的可能性与火灾发生后而产生的预期灾害程度的总体反应。
2 火灾风险评估的目的和意义
火灾风险评估的目的是根据评估的结果对建筑及其消防施进行调整,加强薄弱环节,消除火灾隐患、降低事故发生概率和火灾危险程度,使系统在满足经济效益和社会效益的前提下,达到最佳的消防安全状态[2]。火灾的风险评估可以更加可观、更加准确的认识火灾风险,从而为人们预防火灾、控制火灾和扑灭火灾提供技术和支持。由于火和人们的生活息息相关,所以火灾风险评估有着很强的应用背景,主要有以下几个方面[3][4]:
2.1 为建筑物的性能化防火设计提供依据。现行的建筑防火设计规范无法解决大型、超大型建筑的消防设计,所以只能借能化防火设计降低火灾风险,而合理的建筑性能化防火设计又离不开科学的火灾风险评估方法。合理的火灾风险评估能过帮助人们认识火灾的危险程度以及可能造成损失状况,从而对防火对策产生科学的指导。
2.2 为保险行业制定科学的保险费率提供依据。保险费率的确定必须建立在科学、合理的风险评估的基础上,火灾事故的发生受到可燃物、环境、防灭设备等诸多因素的影响。作为风险的一种,火灾风险评估就显得更加有意义。
2.3 为性能化设计规范和相关法规制度的制定作准备。开展性能化防火设计并制定相应的防火设计规范是必然的趋势。随着我国火灾科学与消防工程学科的不断发展,随之大量实际工程经验的积累,火灾的评估方法和性能化设计的水平会有很大的提高,这对性能化设计规范的制定打下了坚实的基础。同时,我国法律制度的完善,也会出现一些安全法规制度,自然也离不开大量火灾风险评估的结果和经验。
3 建筑火灾风险评估
目前建筑火灾风险评估方法多采用模糊综合评判法和性能化评估方法。模糊综合评判法是应用模糊分析的方法来处理和分析建筑的火灾风险,对影响火灾风险的因素通过模糊运算用隶属度的方式确定建筑的危险等级。性能化评估方法是对建筑的火灾风险性和危害性进行定量的评估,确定现有建筑物的防火安全性是否达到了性能要求的安全水平。但是前人的研究中很少考虑建筑物内部各个区域的火灾危险性对整个建筑火灾危险性的影响。以系统原理为基础,把建筑物作为由若干相对独立的空间区域组成的系统,提出通过对各个区域的火灾风险评估来确定整个建筑物的火灾风险。这种评估方法便于找出建筑物内相对火灾风险较大的区域,通过控制这些区域的火灾风险,来降低整个建筑的火灾风险。
3.1 评估区域的确定
建筑物是由多个功能各异的空间结构组成的系统,依据使用功能划分为房间、大厅、楼梯等。为了便于火灾控制,人们又把建筑空间划分为若干防火分区。虽然划分的目的不同,但是划分的原理是相同的,即采用建筑构件或防火分割物把建筑内的一个空间区域独立出来,从而可以把一个建筑看作由这些独立的空间区域组合起来的整体。建筑物内各个空间区域的火灾风险直接影响整个建筑的火灾风险,所以整个建筑的火灾风险可以通过评估各个空间区域的火灾风险来确定。这里称这些空间区域为建筑火灾的评估区域[5] [6] [7]。评估区域具有以下特点:空间的相对独立性,人员密度和财产密度的相对稳定性,火灾控制的相对独立性等。
评估区域的划分可以根据建筑物的特点、功能分区、防火分区或其他因素,但是必须遵循如下原则。1、独立性原则:评估区域要求空间的相对独立性,人员密度和财产密度的相对稳定性,火灾控制的相对独立性等。2、完整性原则:保证建筑物的完整性,所有评估区域的组合构成一个完整的建筑物。
3.2 评估区域的固有火灾风险评估
评估区域的火灾危险性影响因素主要考虑以下几方面:火灾发生的可能性,初期火的灭火措施,区域对火灾向区域外蔓延的控制措施,火灾烟气的毒性和蔓延途径,区域内人员疏散到区域外的情况,区域内的通风情况等。利用层次分析法(AHP),根据专家的判定应用层次分析法计算权重的主要步骤有:构造算权重值;判断矩阵相容性检验。
3.2.1 评估区域固有火灾风险的模糊综合评价[8]
(1)评价集的建立
(2)单因素模糊评判
(3)通过各单因素模糊评价建立评价矩阵
(4) 求综合评价矩阵
(5)求总评价矩阵
(6)求系统评价矩阵
(7)求综合分值
3.2.2 整个建筑物的火灾风险评估
从系统角度看,整个建筑是由所有评估区域组成的一个系统[9],所以,它的火灾风险可以经过各个评估区域的火灾风险综合得到。由于在计算各个评估区域的火灾风险时考虑了相邻区域的影响,所以,在计算整个建筑物的火灾风险时,忽略了评估区域之间的相互作用。
4 结论
以系统原理为基础,把大空间建筑物作为由若干相对独立的空间区域组成的系统,提出通过对各个区域的火灾风险评估来确定整个建筑物的火灾风险。这种评估方法便于找出建筑物内相对火灾风险较大的区域,通过控制这些区域的火灾风险,来降低整个建筑的火灾风险。结合建筑性能化设计,检查是否达到最安全的性能指标。性能化设计的大空间火灾危险性评估对消防管理工作和火灾的早期控制都有积极意义。
参考文献:
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[4]郭铁男.《中国消防手册》[M].上海科学技术出版社,2006,12,P772
[5]顾伟芳,田原,田宏.建筑火灾风险评估研究[J].工业安全与环保,2010,9
[6]李志宪,等.建筑火灾风险评价技术初探[J].中国安全科学学报,2002,12 (2)
[7]田玉敏.高层建筑火灾风险的概率模糊综合评价方法[J].中国安全科学学报, 2004,14(9)
[8]常春.建筑火灾风险评估模型研究[J].北京交通大学专业硕士学位论文,2010,6.
文献标识码:A 文章编号:1008-925X(2011)07-0063-01
摘要:文章主要探讨了性能化设计思想在高层建筑钢结构防火设计中的应用,包括性能化防火设计的原理、特点及具体的方法要点。
关键词:高层建筑 钢结构 性能化防火设计
1 高层建筑钢结构构件性能化防火设计的原理
性能化设计方法是一种新的建筑防火设计方法,它主要是根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等情况,结合消防安全工程学的原理与方法,对建筑的火灾危险性进行预测和评估,以便得出安全、经济、合理的防火保护方案。性能化设计结合消防安全工程和火灾科学来建立设计指标,对防火设计方案进行评估,利用火灾风险评估去建立体目标和功能目标所需的参数。
《高层民用建筑设计防火规范》规定屋顶钢结构应设置自动喷水灭火系统保护,或喷涂防火涂料、采取外包不燃烧材料等措施,使其达到规定的耐火极限的要求。以上措施主要是为降低火灾时钢材的温度,确保钢构件的强度,使其具有一定的抗变形能力和承载能力。
若高层建筑内有火灾发生,在未对钢结构采取防火保护时,在最大火灾载荷的情况下,钢构件的最高温度低于所设定的临界温度,结构安全,满足规范所要求的安全水平,则可不对钢结构构件采取额外的防火保护,但若钢结构构件的升温大于临界温度,则应采用必要的灭火措施控制火灾的规模,或对地面可燃物的数量和种类进行限制。这就体现了性能化防火设计的思想。
具体可按照《高层民用建筑设计防火规范》及规定的构件耐火极限来确定钢结构防火保护时间。但由于部分高层钢结构建筑已超出现有规范所规定的范围,若仍按现行规范用防火涂料保护,则会因过于保守而浪费,所以如何对钢结构进行有效保护,同时考虑到经济性和安全性,是我们需要考虑的一个问题。
要进行消防性能化设计的高层建筑项目大多具有建造成本高、设计和施工较为复杂等特点,所以对设计方案的要求比较严格,尤其在是否符合建筑规范方面。但在设计方案中引进性能化设计思想之后,便增强建筑方案的自由度,能够精简安全系统设计,降低了相关的成本。
2 高层建筑钢结构构件性能化防火设计的特点
对于一些建筑功能多、空间大、防火分区难满足要求的高层建筑,对其钢结构构件进行性能化防火设计,相比于常规防火设计方法,有以下几个方面的特点。
2.1 根据建筑物的各种不同空间条件、功能和其他方面的要求,结合防火目标,自由地选择各种防火措施并将它们有机地结合起来,形成高层建筑的总体防火设计方案。
2.2 过对建筑物的火灾危险性和危害性进行分析和评估,有利于得到经济合理的防火设计方案,切实保障建筑的防火安全。
2.3 在保证建筑物需要满足的防火安全水平的基础上,更加经济合理地配置各个防火子系统。
2.4 充分考虑各防火子系统在整个设计方案中的作用,并对其相互作用进行综合的分析,避免了将各个子系统单纯地叠加。
在高层建筑中钢结构越来越多地被采用,在防火设计方面,性能化设计方法因其科学性、安全性和经济性而越来越被认同。下面简要结合实例来介绍高层建筑钢结构性能化防火的方法。
3 高层建筑钢结构构件性能化防火设计方法及实例
3.1 火灾下钢结构的温度分析。
通常在火灾高温情况下,钢结构内部温度随之升高,钢结构的强度和刚度都会大幅下降,其承载能力也将下降,降到不足以承受其上的荷载作用时,便会发生破坏,可见,钢材虽为非燃烧材料,却不耐火。
根据BS5950《英国钢结构规范》第一部分进行设计的钢结构若未作防火保护,由于其自身只有15分钟左右的耐火极限,强度和刚度在环境温度为200℃以下时变化较小,但当温度超过300℃时,其强度开始显著降低,达到500℃时,强度降低了约50%-60%,其弹性模量、抗压强度、屈服点和承载能力等力学特性都有所降低,以至于低于建筑结构的承载许用应力。通常普通钢材在350℃时便会明显地出现承载力下降的趋势,故选择200℃作为临界安全温度指标是较为安全的。
3.2 高层建筑钢结构构件的性能化防火保护思想实例。
某高层建筑的中部为一大型中庭,它直接连通上部的各层,庭上部为钢结构坡形采光屋顶,中庭各层周边为5m宽的回廊,屋顶的最高处和最低处分别距离地面为50m和40m。
3.2.1 最不利火灾场景的选择。高层建筑钢结构性能化设计的思想是:针对建筑物的具体情况和相关统计资料,对发生火灾时的火灾规模、火灾性质、最危险的位置、消防设施的状态等进行分析和评估,再参考不同可燃物的热释放速率,最不利火灾场景便可确定。
该建筑中庭内的主要火源为底层大厅的各商铺的衣物,以及各层回廊上垃圾桶着火。再分析该建筑的结构图,在各种回廊火灾情况中,顶层回廊垃圾桶的着火点离钢结构屋顶距离最小,该处发生火灾会直接对钢结构造成威胁,所以根据美国全国设计指南NFPA92B提供的资料,选择该处的火灾释放速率为1.25MW。
3.2.2 钢结构构件温度分析。先计算选择的最不利火灾场景下产生的烟羽流抵达钢结构构件处的温度,再判断其是否高于临界温度,以分析火灾对钢结构的影响。根据公式可计算出烟羽流的平均温度为58℃,中心温度为87℃,均低于200℃。
3.3 根据构件温升结果采取最佳防火措施。
前面实例中的高层建筑钢结构屋顶,对于选择的最不利火灾场景,根据计算结果可知,距离钢结构较近的顶层火灾烟羽流的中心温度为87℃,比钢材的临界温度200℃小得多,故此钢结构屋顶不作额外防火保护措施也是安全的。
由例子分析可见,在最危险火灾场景下,钢结构构件的温升未达到火灾临界温度,其整体性能在无防火保护的情况下可满足结构要求,则可对该钢结构构件不采取额外的防火措施;但如果计算结果超出钢材的临界温度,则应根据性能化保护思想,采取经济、合理、有效的保护措施,对钢结构进行防火保护。
在高层建筑防火领域,钢结构防火是一个重要课题。尤其是当前高层建筑技术不断发展,若仍采用统一的防火要求和传统的防火保护措施,必将大幅增加相关的费用,但如果采用性能化的分析方法,对高层建筑的钢结构防火问题作出具体的分析,提出安全且经济的钢结构防火保护方案。
参考文献
关键词:高层建筑;火灾;烟雾;防烟系统;排烟设计
一、引言
这个系统是通过着火房间的自然开窗或者是排烟系统排除烟气,将其隔绝的人员逃生的垂直或水平通道外部,从而达到防止烟气扩散的作用,以确保疏散通道和消防楼梯及其前室内无烟,让救援工作更方便可行。
我国的消防系统中,建筑消防设计一般采用“处方式”或者“指令式”的设计方法。性能化的消防排烟设计方法是建立在消防安全学的基础之上,确定设计的安全合理以达到消防安全的各项性能指标。它能够根据可燃物的性质和分布等情况,预测和评估火灾的危险性,是经济合理的消防设计方法,对火灾的发生发展、烟气的蔓延和控制以及人员的疏散等方面,都具有显著优势。由此,性能化的消防设计日渐成为国内消防方法发展的趋势。
二、性能化消防设计主要分析原则
(1)防火分区面积和疏散距离问题
建筑的消防设计要达到规范合理,必须明确防火分区的划分,如果防火分区的面积扩大,容易导致火灾的蔓延,增加人员疏散的危险性,同时,疏散距离和疏散人员数量的扩大也是其中一个方面。为防止火灾大面积的蔓延,保障安全疏散人员,要合理设计放火分区的面积,从防排烟系统和安全疏散人员时间进行分析。
(2)疏散安全区
一般的“疏散安全区”是指作为人员集散的过渡场所,让人员在疏散过程中能够临时聚集或者缓冲,再由此疏散到室外安全区,比如说图书馆、博物馆和艺术馆的门厅、次门厅及附属的公共走道等。
疏散安全区是保证人员生命安全和正常疏散的重要通道,必须保证安全的消防环境,设置为无烟区,相邻的隔墙的耐火极限不小于1h,能够满足整个疏散过程所使用的时间。建筑中疏散安全区的门窗都应该设置防火卷帘或者防火门,如果有少量可燃物的大空间,排烟系统应该能够将烟层高度控制在有人活动的地面2m以上。
(3)人员疏散的安全标准
建筑中防火设计的一个重要的目标就是人员安全疏散,同时这也是设计排烟系统的一个重要原因。火灾发生时,为使人员能够有足够的时间疏散到安全的地点,消防系统起到了重要的作用。判断疏散安全的主要参数是疏散时间和危险来临时间,如果疏散时间大于危险来临时间,才能保证人员疏散的安全,反之则无法达到要求,疏散设计不合理,需要再次进行调整参数。
(4)人员疏散安全性能指标
火灾发生时,产生的烟气和热量严重影响到人员的安全疏散。一般烟层高度下降到临界点的时候,就会通过热作用直接影响到人员,而温度的升高,对人体的伤害也很大,烟雾的浓度增大的时候,对救援工作的进展有阻碍作用,因此在分析人员疏散的安全性能指标上,着重从这些方面进行,另外,疏散过程中,人们由于心理恐慌等,疏散国道过于拥挤,踩踏事故时有发生,容易导致人员伤亡。
三、排烟量的设计方法
(1)排烟设计的目标与原则
我国规范对排烟系统设计的一个重要要求是,在火灾发生时,保证人员安全疏散,不受烟气伤害。这也是排烟系统设计的主要目标,在此基础上,还要为消防救援工作提供便利,使其不受烟雾的干扰,能够有一个疏散的安全通道和区域开展工作。需要注意的是,建筑消防设计的通风方面,即使排除热量,避免高温对人体造成的巨大伤害。
排烟量设计的和理想在于,至少让排烟系统能够保证人员疏散的安全,性能化的设计就在于通过实验,得到在疏散过程中人受到火灾烟气伤害的定量的性能指标。详细来说,设计的排烟量要大于火灾是产生的烟气量,其中要特别注意的是如果出现所设计的排烟量小虞火灾时产生的烟气量的情况,要通过让烟层上升到临界高度,即保证人员疏散的高度,这样的话,即使烟雾很大,在人员安全疏散之后,烟雾才下降到足以影响人员疏散的范围。
如何设计一个合理的排烟量,使得在火灾发生时候能够让排烟系统自如的应对,显得十分重要,然而,采取何种措施,以应对烟雾量过大的情况,也是设计方案需要特别注意的地方。
(2)排烟设计性能指标
为保证人员安全疏散,在排烟设计的性能指标中,不可避免的要涉及到很多与人员疏散相关内容。建筑消防系统的排烟系统,在排烟量设计方面所根据是设计的烟层高度。烟层维持在距离地面一定的高度,这个高度要保证人员能够得到安全疏散,让救援工作等不受延误影响。在《民用建筑防排烟技术规程》中,建议安全疏散的临界高度是:
Z=1.6+0.1(H―h)
其中,z是烟层距离疏散地面临界高度;H是空间顶棚距离火源位置的高度;h是疏散地面高于火源位置的高度。
(3)分析区域模型
区域模型分为上、下层区域,分别是由火灾产生的热烟气和环境空气。随着火灾的变化,上层的热烟气也在不断变化,区域模型就是计算上下层之间质量和能量的传输、热量流失等其他方面,通过质量与热量传输的工程方式来进行。针对烟层的厚度、密度、能见度等,通过实验得出质量和热量传输的数据,总计为推出一套适用的工程设计方式。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是有效燃烧直径,m;Q是总热释放速率,kW。
(4)分析场模型
场模型一般在工作站或者大机器上操作,设计的计算量很大,又称为CFD模型。与区域模型不同,场模型针对的是空间几何比较复杂,需要详细了解室内温度、速度烟气组分等数据的情况,这弥补了区域模型的不足。它通过划分大量的、精细的单元体来进行分析,能够解决多种区域模型不能解决的问题。
四、排烟分析
一般排烟系统所设置的临界高度是在两米之上,才能保证火灾发生时人员能够安全疏散,由此,不仅需要将排烟量设置大于火灾发生时产生的烟雾量,同时,要设置防烟分区,以此控制烟气的蔓延、提高排烟效率。防烟分区的划分要特别注意挡烟垂壁从顶棚垂下来的高度不要小于顶棚高度的20%,同时防烟分区的长和宽都不应该超过顶棚高度的8倍。实际建筑设计中,挡烟垂壁下降的高度小于顶棚高度的30%的话,应该将挡烟垂壁的间距大于顶棚的高度。还有一点需要提醒的是,一般挡烟垂壁的下边沿要高于设计的烟层高度。
结语
近年来,由于火灾发生时系统出现故障或者是设计不合理造成的人员伤亡现象时有发生,由于一氧化碳中毒的或者被延误熏死的不在少数,一般占据火灾总死亡人数的40%~50%,最高达78.9%。为此,设计一套合理的方案,让消防系统能够很好的为人们服务显得尤为重要。
本文通过对高层建筑的消防系统中的排烟功能进行设计,使其能够在火灾发生时,让系统起到疏散烟雾的作用,以确保人员逃生和救援工作的有效进行。文章中所阐述的方法需要通过不断的实验得到数据,已达到高层建筑排烟设计的主要目的。
参考文献:
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关键词:高层建筑;消防监督;火灾防控;对策
随着经济建设的迅猛发展,高层建筑也大量投入使用,一些城市发生的高层建筑火灾案例反映现实的火灾防控状况不容乐观,高层建筑所潜伏的火灾隐患一旦爆发往往会造成巨大的经济损和人员伤亡,因此强化高层建筑的消防安全管理和监督检查,提高防控能力,是当前消防部队必须探究解决的一个重要的课题。而且新材料、新技术和新结构形式在高层建筑中的广泛应用,与传统建筑在建筑高度、体量、功能、材料、结构、空间、配套等方面有很大不同,给火灾防控带来很多新问题。高层建筑防火安全管理是世界公认的消防重大难题之一。
一、高层建筑存在的突出火灾隐患特定
高层建筑除具有其他建筑火灾的特点外,更有普通建筑没有的危险特性,更易偶发突然情况,更易造成严重的经济损失和生命代价。
(一)人员密度大,火灾发生偶然性多。高层建筑通常体量较大,具有许多复杂的内部结构和甚至上几十万平方米以上的使用面积。存在内部人员密度大、火灾负荷大,大型的空间以及复杂的项目功能等,有些综合性项目犹如如一个小型的城镇,各种活动离不开火、电、燃气等易发生火灾的因素造成的灾难。由于建筑体量,内部垂直管,井,大量的管道,火灾传播的方式很多。由于高度原因烟囱效应强,垂直传播快,沿着楼梯或其他垂直管扩散速度通常很快到达达到高处。到达100m高的建筑物,只有半分钟。风加速空气对流,火会在风中迅速蔓延。
(二)监督力度薄弱,专业化程度差。由于专业水平不强等各种原因,一些消防人员不能严格进行审核设计,做好施工过程中的监督检查和最终验收工作。而且在日常消防监督中有些监督人员未能发现图纸设计问题及时,不能全面、准确地提出审核意见,即使对于相对简单的疏散方向,室内消火栓安装位置的问题都把握不准;在消防监督检查施工,一些工作人员不熟悉消防监督检查的程序检查的地方,不能发现和检查出一些明显的问题;有的消防监督人员不熟悉消防设施和消防产品,。这些都直接影响着高层建筑日常消防监督检查的质量和作用。
(三)发生火灾人员疏散慢,容易被困。高层建筑层,垂直疏散距离长,疏散到屋顶外的地面和直升机坪或避难层的时间也相应增加。由于大量的高层建筑的公共活动场所的使用,人员相对集中,增加了火灾疏散的难度,容易造成大量人员伤亡。高层建筑发生火灾后,往往是因为通信的不畅,往往较低层发生火灾,高层人员可能还没有察觉。特别是在高层位置的酒店,员工和住宿人员信息传递更差人数,更容易导致严重事故的安全疏散。而且从火灾的发现,消防队通常是约10分钟才能到现场,10至20分钟进行各种类型的救援行动,登高作业救援和向下疏散不可避免地相互影响,进一步延迟疏散。当火灾发生,烟雾增多,探测器报警即使很快报警,但是可能很快达到致死温度,同时四周充满了有毒气体,烟火封堵让人完全无法通行。所以一旦火灾发生在建筑物内,几分钟后逃离现场的可能性非常小,而且由于火灾烟雾不断上升,严重影响了人们的注意力,人们看不到疏散的方向,易陷入困境。
(四)日常监督管理制度落实不到位。高层建筑消防管理问题亟待解决高层建筑内各种消防设施种类多,功能繁杂,难以掌握。而高层建筑的消防安全管理一般是委托物业公司负责管理。物业公司人员流动较大,人员文化水平低,责任心较弱。在这种情况下,若想使高层建筑的消防设施设备能够完好运行和及时报警、及时处理相当困难。
强化防控高层建筑火灾主要是主动预防,使其不发生火灾,即使发生也能自行消灭在初起阶段。做好日常安全责任管理和防火监督工作是高层建筑火灾防控的最为重要的防线。
二、高层建筑的火灾预防对策
(一)制定和执行最严格的防火设计制度。高层建筑规划设计必须执行最严格的消防设计规范及相关行业标准。在设计之初就应该有最为专业的消防设计要求和专业素养高的人员。结构设计安全稳妥,耐火等级不能低于一级,支承构件耐火极限要时间长,积极采用先进可靠的防火涂覆技术和材料。严格控制电气、火和油和气体使用,严格控制发生火灾危险条件。严格执行建筑防火间距、分区标准,各类场所必须严格划定。灭火系统要基于早检测,快速启动,有效控制,提高被动式防火设计。配备先进可靠的火灾检测报警系统、自动喷水灭火系统、气体灭火系统、烟雾控制系统等自动消防设施,力求快速查找、排除,并有效控制火灾初期。应根据方便、安全、可靠,提高安全疏散设计。包括设置消防车通道,设置消防电梯,消防楼梯、避难层、屋顶消防直升机停机坪等。消防梯、消防车、消防车、室外消防栓、水泵适配器的室内消防供水系统的合理设计,为消防救援开展提供最为有利条件。
(二)强化消防监管管理。高层建筑规划设计、施工、使用、维修全过程终身落实严格的消防监管。消防设计审核、竣工验收实行终身责任制,施工期间要监督落实工地消防安全管理、配备消防器材和临时消防供水设施。投用后要实行消防安全重点单位管理制度,建立防火档案,定期开展监督检查,利用户籍化、城市火灾报警监控等信息化手段,将其权属人、使用人的自主消防管理情况纳入动态监控,依法督促其落实自主消防管理责任,做到建筑内部消防设施持续完好、致火因素有效扼制、应急反应快速高效。
(三)落实持续有效的单位主题消防安全管理。高层建筑权的管理人,要对建筑消防安全负主体责任,必须落实持续有效的自主消防管理措施。对居住、租赁等长期使用单位及人员定期进行消防安全宣传,临时入住人员进行安全提示人,使其提升消防意识、熟悉逃生设施路径、了解并遵守消防制度规定,配合管理;制定应急预案,定期组织消防演练,确保火灾时应急反应准确;定期进行消防设施器材检查、落实消防控制室专人值守,委托专业资质单位定期检测维护,确保其完好有效;将消防检查、巡查、值班、值守、培训、宣传教育、演练、维护保养、消防制度、火灾隐患整改消除等消防管理情况载入档案,逐步形成稳定有效的消防工作机制;建立和当地消防部门的密切沟通与互信。
(四)健全消防安全制度,加强应急疏散演练。根据高层建筑的性质及火灾特点,消防安全工作要以自防自救为主,定期向组织引导群众疏散演练。在做好火灾预防工作的基础上,以便在发生火灾时,特别在夜间发生火灾时,能够正确处置,尽可能地减少损失和人员伤亡。要成立消防工作机构,积极建设微型消防站,配备消防岗位工作人员,落实逐级消防责任制;消防岗位人员必须经消防培训,物业管理单位所有员工都要经过上岗前消防安全培训,掌握建筑有关消防安全情况、会防火、灭火基本技能,熟悉安全设施,会组织人员疏散逃生,掌握在发生火灾时充分发挥微型消防站的作用,采用积极的应急措施和扑灭初起火灾的方法,防止火势的快速扩大。
参考文献
[1]徐强;浅谈当前消防监督执法规范化建设存在的问题及改进办法[J];法制与社会;2011年15期
关键词:城市消防;包头市
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
中图分类号:TU998.1 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
1 规划构思 规划针对包头城市消防系统所面临的问题,依据城市未来发展的要求,对城市消防系统的各个方面进行了细致研究,在城市火灾风险评估、城市消防安全布局、消防站规划及基地建设、消防通道等诸多方面进行探索与创新。强调规划编制立足于包头实际,并与城市总体规划紧密衔接的基本思路,突出规划在具体实施中的可操作性。
本次消防规划依据已审定的国家标准——《城市消防规划规范》,内容与以往的消防规划有较大的不同,特别是在城市火灾风险评估方面,与总体规划确定的城市用地分类密切结合,基本上消除了以往消防用地分类方面人为判定的误差,为科学规划奠定了基础。
2 主要内容
作为专项规划,《包头市城市消防规划》与《包头市城市总体规划》保持了高度的统一性,规划范围与总体规划一致,规划期限为2010—2020年,规划成果由规划文本、规划图纸、规划说明书和基础资料汇编构成,其中规划文本和规划图纸具有法律效力。现将规划主要内容叙述如下:
2.1 城市消防现状及存在的问题
规划在对现状基础资料进行全面细致调查的基础上,分别对现状消防安全布局、现状消防站布局及装备、现状消防给水、现状消防通道、现状消防通信、中心城区易燃易爆化学物品管理现状、历年火灾发生情况及趋势进行了系统的分析研究,总结归纳出包头市消防存在的诸多严重问题,如:生产、储存、使用、运输易燃易爆危险物品的企业布局不尽合理;老城区建筑密集、内部防火间距不足、耐火等级低、消防通道不畅;城市消防站数量严重不足等。
在中心城区现有的11个消防站中,每个站的辖区面积均大于规定的7平方公里的标准,不能保证消防车在接警后5分钟到达责任区边缘的要求。近几年中心城区内化学危险品企业发展很快,事故隐患不断增多;城市建设快速发展,高层建筑不断增多,相应的消防装备建设也亟待加强。
2.2 城市火灾风险评估
规划将城市建设用地分为三大类:重点消防地区、一般消防地区、防火隔离带及避难疏散场地,其中城市重点消防地区根据城市特点和消防安全的不同要求进一步分为A、B、C三类, 为包头市消防安全管理控制提供了基础。
城市重点消防地区约69平方公里,其中A类重点消防地区是以工业用地、仓储用地为主的重点消防地区,总面积约30平方公里;B类重点消防地区是以公共设施用地、居住用地为主的重点消防地区,总面积约36平方公里;C类重点消防地区是以地下空间和对外交通用地、市政公用设施用地为主的重点消防地区,总面积约3平方公里。
城市一般消防地区面积约88平方公里,防火隔离带及避难疏散场地共55平方公里。包头市中心城区公园绿地及广场数量众多、分布均衡,均可作为避难疏散场所。
2.3 城市消防安全布局
规划对工业布局、仓储布局、公共建筑布局、居住区布局以及易燃易爆危险化学物品场所和设施布局进行了科学规划。同时提出消防设施建设的基本原则,对特殊情况下(特大自然灾害、战争时期)城市消防安全设施提出建设方案。
2.4 消防站规划及基地建设
除现有11个消防站外,规划新增32个消防站,其勤消防站4个、一级消防站27个(包括在建两个,选址1个)、航空消防站1个,规划期末消防站总数达到43个。
2.4.1特勤消防站
包头市中心城区规划期末设特勤消防站6个。除现有两个特勤站外,新增4个特勤消防站,分别位于新都市中心区(九原区西南组团)、东河区西部区、昆区北部区、新型工业发展基地内。特勤消防站均兼有辖区消防任务。
2.4.2一级消防站
除现有9个普通消防站外,新规划27个一级消防站,对于人员和装备达不到标准的青山一中队(原国道消防队)、东河一中队(原二中队)和九原二中队(原六中队)进行扩建。
2.4.3航空消防站
规划结合机场设航空消防站,在机场北侧(顺达路以东、兴航路以北)设陆上基地,占地面积约1公顷。
2.4.4消防设施备用地
规划设消防设施备用地8处,其中滨河新区3处,青山北部区5处。
2.4.5培训中心
由于规划期末消防站新增32个,消防员大量增加,故规划消防员救灾训练中心一处,位于昆河以西、110国道以北,昆区四中队旁边,占地面积2.5公顷。
2.4.6指挥中心
包头市消防指挥中心位于包头市消防支队院内,既是全市消防部队的最高指挥机关,又是全市消防工作的行政管理职能机构。规划要大力加强指挥通信系统和各种试验、探测、鉴定系统的建设。
规划还对企业专职消防队、义务消防队的设置进行了规定。
规划结合实际情况,广泛征求相关部门、专家和公众的意见和建议,采用图则控制方法将每处消防站落到实地,确定用地面积和四角坐标,明确各消防站配备标准,为下一步消防站建设提供切实保障。
关键词:性能化设计;处方式设计;消防设计;火灾模型
1前言
如果说纳米技术使新材料的研究起到了革命性飞跃,那么也可以说性能化设计方法将开创消防科技的新局面。
消防设计目前有两种设计思想,一种是传统的“处方式设计方法”,其基于场所类型进行设计考虑;另一种是“性能化设计方法”,它立足于危害分析及火灾假想,对于解决超越法规或现行法规无法解决的复杂建筑的消防设计具有很大意义。
由于性能化防火设计的方法与传统的设计方法相比具有许多优越性,所以很快成为建筑防火的一种新理念,并将发展成为建筑防火技术领域里一个全球性发展潮流,受到许多发达国家和发展中国家的高度重视,得到越来越广泛的应用。
2性能化消防设计的概念
性能化消防设计是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法,它运用消防安全工程学的原理与方法,根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况,由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其它相关条件,自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施,并将其有机地组合起来,构成该建筑物的总体防火安全设计方案,然后用已开发出的工程学方法,对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估,从而得到最优化的防火设计方案,为建筑结构提供最合理的防火保护。
与“处方式”设计相比较,性能化设计方案更关注是否能够实现“保证人员疏散和灭火救援不受火灾烟气影响”这一“目的”,而不是拘泥于满足规范要求的最低排烟量。性能化的消防设计方案通过科学的论证,能够提供比之处方式的消防规范更为安全的设计表现效果,比较起来,性能化设计方案具有设计成本有效性,设计选择多样性及设计效果更为优化性的特点。
性能化消防设计的两个关键点,第一是确认危害,第二是明确设计目标。具体来说,它针对建筑物的特点,建筑物内人员特点,建筑物内部操作方式,建筑物外部特征,消防灭火组织特点等。从而针对每种危害或者每个设计区域选择设计方法及评估方法。这种设计方法突破了传统设计针对建筑物结构类型、相应的层高及面积的限制,同时提供了更加灵活而有效的设计选择性。
性能化消防设计包括确立消防安全目标,建立可量化的性能要求,分析建筑物及内部情况,设定性能设计指标,建立火灾场景和设计火灾,选择工程分析计算方法和工具,对设计方案进行安全评估,制定设计方案并编写设计报告等步骤。在设计过程中,需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析,并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算,因此计算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大,往往需要采用计算机火灾模拟软件等分析和计算工具。
3性能化消防设计的流程
性能化设计利用火灾科学和消防安全工程建立设计指标,评估设计方案;并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数(如人在火灾中的行为和反应)进行定义的工程过程。
4建筑物性能化消防设计的内容
建筑物的性能化消防设计主要包括两个方面的设计内容:一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计,二是保证建筑构件耐火的性能设计。
人员安全疏散的性能设计是从建筑内人员安全方面进行考虑的,通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响,采用性能化的设计方法来保证建筑物内人员的火灾安全性,从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是:烟层下降高度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所需的时间。
构件耐火的性能化设计是从建筑物的稳定性方面进行考虑的,通过分析建筑构件在火灾中的反应,采用性能化的设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性,从而防止建筑物的倒塌。其性能化设计准则是:火灾持续时间小于构件的耐火时间。
5国内外性能化设计应用概况
自20世纪80年代英国提出了“以性能为基础的消防安全设计方法”(performance——basedfiresafety
design
method,以下简称性能化防火设计)的概念以来,日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投入大量研究经费积极开展了消防性能化设计技术和方法的研究,南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面研究工作。世界各国都在积极推行性能化设计方法的应用,并取得了巨大成就。
英国于1985年颁布了第一部性能化防火规范,包括防火规范的性能化修改,新规范规定“必须建造一座安全的建筑”,但不详细确定应如何实现这一目标。
新西兰1991年的建筑法案对建筑监督立法体系进了彻底调整,于1992年了性能化的《新西兰建筑规范》,新规范中保留了处方式的要求,并作为可接受的设计方法,于1993年强制执行。1993~1998年,继续开展了“消防安全性能评估方法的研究”,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灾的发生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基础设施和通道要求以及防止火灾相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化设计内容的建筑防火设计规范。
澳大利亚于1996年颁布了性能化防火设计规范的《澳大利亚建筑设计规范》(《BuildingCodeof
Australia》,简称"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陆续推行。
巴西于1999年颁布了新的《钢结构防火设计》和《对建筑构件耐火极限的要求》两部标准。这是南美首次制定的建筑标准,由SaoPaulo大学、Mi—nasGerais大学和OuroPreto大学编制。标准中引入了如时间计算方法与风险评估方法以及其他消防安全工程设计方法等性能化的新概念,允许建筑物的火灾安全根据其火灾荷载、建筑物高度、建筑总面积以及灭火设备的安装与否等条件确定,而对建筑物的耐火等级不做要求。
日本政府于1998年6月对《建筑基准法》进行了修订,引入了一些有关性能化设计的内容,并于2000年6月施行;另外,还于2003年8月开始对《消防法》进行修订,计划于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑规范和防火规范,其要求将以不同层次的目标形式表述。
美国也于2001年了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。
目前,已有不少于13个国家(澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国)采用或积极发展性能化规范和基于规范结构形式下建筑防火设计方法,并取得了一定成果。中国也正在加紧性能化设计方法的研究和性能化设计规范的制定。公安部所属消防研究所承担了几项有关性能化设计的国家十五科技攻关课题,如公安部天津消防研究所承担的“建筑物性能化防火设计技术导则”的研究和制定,公安部四川消防研究所承担的“高层建筑性能化防火设计安全评估技术研究”等。
6推行性能化设计方法是一个逐步过程
尽管建筑物消防性能化设计方法有很多优点,作为性能化设计技术的基础一“火灾模型”在性能化设计中起着举足轻重的作用,但它们作为一种新生事物,还不为人们所理解和接受,特别是建筑设计师和建筑管理部门的人员都不太了解这种新的设计方法。
有人曾对美国、中国香港和澳大利亚的建筑管理人员在对待性能化设计和处方式设计在能否保证建筑消防安全,以及火灾模型是否足以支持性能化设计的态度进行了一个调查,并进行了比较。发现半数以上的管理人员认为性能化设计不能保证建筑的安全,三分之二以上的管理人员认为处方式设计能保证建筑的安全,以及三分之二以上的人认为火灾模型不足以支持性能化设计。调查结果参见表1。
世界各国几乎都存在着类似这样的情况。在很长一段时期内,建筑设计师和建筑管理人员对性能化设计技术还存在一个从初步认识、深入了解到最终肯定的意识转变过程。
另外,对于采用性能化方法设计的建筑,如何正确地评估其消防安全性方面也存在很多技术上的难题有待解决。
7展望
性能化消防设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。尽管目前还有许多人不太理解和排斥使用它,但我们坚信随着时间的推移,将会有
越来越多的人加入到肯定性能化设计方法的行列中来。据日本方面的统计,采用性能化方法进行消防设计的建筑正在逐年增加。
我国也应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐,充分发挥性能设计的优越性。今后应从以下几个方面人手,促进性能化设计技术的发展:
(1)加强各种火灾预测模型和火灾风险评估模型的研究,拓展性能化设计方法的应用空间。
(2)加强新材料、新技术研究,规范材料性能参数,建立和完善消防数据库,提供准确的性能化指标,为性能化应用积累基础性数据。
(3)深入研究火灾规律、火灾情况下建筑内人员逃生规律和构件变化规律,为各种火灾模型的建立提供坚实的理论依据,并拓展计算机技术在消防中的应用。
(4)积极向建筑设计师和建筑管理人员介绍性能化设计方法,使他们从认识、理解并自觉接受性能化设计方法。
(5)出台可操作性强的性能化设计指南,使建筑设计师能尽快地掌握性能化设计方法的使用。
(6)制定性能化消防设计规范,为性能化设计方法的应用提供法律依据。
参考文献:
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[7]卢兆明.香港性能化消防规范的应用情况.公安部四川消防研究所.2002.
关键词:高校 宿舍 火灾 指标
近年来,我国高校普遍扩招,校园的建设规模逐步扩大,高校的火灾问题也越来越突出,校园安全和校园财产受到严重威胁,解决高校的消防问题迫在眉睫。高校的火灾问题主要集中发在学生宿舍,所以对学生宿舍的火灾风险评价有利于了解学生宿舍的安全状况,对风险系数较高的问题及时整改,做到防范于未然。
1 、高校学生宿舍引起火灾的原因
对于学生宿舍火灾原因的分析很多,相关研究人员从不同的角度运用不同的分析方法,结合高校的实际情况,得出以下几种原因:人的不安全行为、物的不安全状态和管理上的缺陷。人的不安全行为包括由于学生使用不当造成的不安全行为,比如学生使用热得快断电后忘记拔插头,在宿舍内私接乱拉电线等导致失控的行为。物的不安全状态包括宿舍内存在易燃易爆物而不注意管理、设备线路老化等方面的行为。管理上的缺陷包括宿舍本身的设计缺陷和监管教育缺陷。宿舍本身的设计缺陷指的是建筑物本身存在不符合消防安全标准的问题,比如安全出口量不足、消防配置数量不够等方面的行为。而监管教育缺陷指的是相关管理部门对宿舍内的用电、消防、日常管理不到位,对学生的消防安全教育投入不足等方面的行为。
2 、高校学生宿舍火灾风险评价的指标
基于从不同角度、用不同分析方法得出的关于高校学生宿舍发生火灾的原因,可以建立学生宿舍风险评价体系来评估高校学生宿舍的安全状况,得出的结果对高校的管理有重大意义,而建立评价体系,要从以下几方面的指标来考核:
2.1 人为因素
人为因素主要体现在违规用火用电、消防安全意识这两个方面。第一方面违规用火用电:一般来说,高校宿舍管理规定、水电管理规定等相关文件都会对水电的使用、宿舍安全进行描述,以规范学生在宿舍中的安全行为,但是在实际的管理、检查过程中发现,绝大部分的学生宿舍存在违规使用明火、超负荷用电、私拉乱接电线、使用劣质电气设备等问题,认为的造成宿舍的不安全状态。第二方面消防安全意识:由于高校是火灾发生的高发场所,所以自2010年1月开始实施的《高等学校消防安全管理规定》中规定,消防安全教育和培训成为大学生的必修课。但从近几年发生的火灾案例来看,很多学生的消防安全知识缺乏,欠缺逃生自救能力,正确的基本安全知识和逃生措施,是减少人员伤亡的关键。所以对人为因素情况的考核是一个评价的重点。
2.2 物的因素
物的因素包含建筑物的耐火性能、安全疏散设施、消防基础设施、设备老化情况这四个方面,这四个方面主要是对建筑物本身的性能和配备的消防设施设备进行考核,是否符合消防验收要求,是否定期进行更新、维护等。建筑物本身的性能受到建设时间、经费等方面的影响,房龄较老的只能从设备设施方面下功夫,而新的建筑建设必须严格按照消防验收要求进行建设,从房屋结构、材料使用、负载、毒害性、设施设备是否完善、数量是否齐全、是否及时维修更新等方面进行评价。
2.3 管理因素
管理因素主要从管理机制的制定和管理人员这两个指标来考核:管理机制的制定主要是在制度上建立健全以及制度的落实情况,包括消防安全管理制度、消防安全责任制度、消防安全监管实施、火灾应急响应预案,从制定上管制与约束;管理人员主要包括管理人员的素质和管理人员的培训这两个方面,对管理人员的培训是有效提高素质的途径,而在相应的岗位上,需要具备基本的素质,比如消防安全、宿舍管理、消防设备使用等知识,加强培训,熟悉运用掌握的知识,才能在一线上做出是正确的判断,保障师生的安全。
2.4环境因素
环境因素包括消防安全氛围、周边环境、自然条件。消防安全氛围可以从校园内安全教育培训、安全宣传力度、消防演练频率这几方面的情况考核,氛围的营造,有利于师生最大范围内的了解、认识到消防的重要性以及在发生类似事件的时候能保护自己。周边环境主要指的客观存在的周边环境情况、是否存在安全隐患、周边人员是否能在发生火灾的时候及时报警抢救、消防队的响应速度是否受到路况及其他因素影响。
2.5经济因素
经济因素包含经费投入和经费分配。经费投入主要从政府财政支出和学校消防建设支出这两方面考虑,随着社会经济的高速发展,高层建筑越来越多,国家对消防经费的投入不断加大,而学校在扩招的形势下也加大了这块经费的投入,学校的投入越多,更新、增加的设备质量及数量都有所改变,更有利于消防建设。经费分配有消防设施建设更新及安全教育培训基金两方面,这两块经费的分配应该有其专门的方向,从设备和培训的角度来使用,既保障了设备的更新、维护,又能从思想上进行引导,积极开展培训,让师生掌握逃生技能以及安全知识的落实。
3 、建设高校学生宿舍火灾风险评价的意义
高校学生宿舍火灾风险评价指标建设可以为火灾风险评价提供依据,而从事火灾风险评价,它的本质在于揭示在生活中可能导致产生火灾的原因,以及这些原因可以引发火灾的概率大小,并通过一定的标准来评价那些原因需要重点控制、重新配置、及时改造,并能评价控制的可行性、改造成本、新配置设备的有效性,从技术上和经济上达到最优。指标体系的建立,可以说是高校消防安全的改革与优化,由事后分析转变为事前预测预防模式,很大程度上预防了火灾的发生,降低发生的概率,从而减少财产损失,保障了学校安全。同时,也为高校的管理人员提供科学依据,给消防监控提供监督指导,制定出合理的改善方案,从源头保护师生安全,构建安全文明校园。
参考文献
1. 钟诗颖.高校学会宿舍火灾风险评价及控制研究[D].湖南,湖南科技大学
关键词:雷电灾害 分析 防雷 措施
中图分类号:P49 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0178-02
雷电是发生在大气层的一各自然天气现象,在气象学的范畴内称之为雷暴,是指在大气中伴有雷声的放电现象。雷电的特点是电压高、电流大、能量释放时间短、危险性大,是一种严重的自然灾害现象。在现代生活中,随着现代化进程的加快,特别是信息产业的迅猛发展,自动控制、通讯和计算机等微电子设备在各行各业得到日益广泛应用,因此雷击事故带来的损失和影响也将越来越大。雷电灾害已成为联合国公布的十种最严重的自然灾害之一,同时雷电灾害也是我国目前十大自然灾害之一,雷电灾害既造成巨大的经济损失,同时也会给社会带来难以估量的间接损失,对社会影响极大。[1]因此,对雷电的研究是防御雷电灾害工作者目前最重要工作之一。广西是我国雷暴活动较强的省份之一,王义耕等人利用广西2006―2010年雷灾资料对广西雷电灾害特征做过统计,广西每年每一百万人中大约有0.56人死于雷击[2],给当地带来严重的经济损失。河池地处广西西北部,属亚热带季风气候区,雷暴常出现在春、夏、秋季,冬季较少出现。据统计,河池市年平均雷暴日数64.2天,属于强雷暴区。近几年来,河池市雷击事故频发,给当地经济带来严重的损失。本文通过分析河池市200―2013年出现的雷电灾害事故,根据出现的雷电事故原因提出相应防御措施,以减少雷电灾害的发生。
1 雷电灾害资料统计分析
本文利用河池市2007―2013年各县气象部门上报的雷电灾害事故进行统计。2007―2013年7年内共出现105起雷电灾害事故,各年年雷灾变化如图1所示,共造成直接经济损失298.89万元,其中出现人员伤亡10起,平均每年因雷灾死亡人数达1.4人。如罗城县小长安镇民族村上施屯农民冯某,2007年6月4日上午10时半钟左右在自家甘蔗地里犁地,刚收工走到地头时,人和牛同时遭受雷击死亡,死者当时手握铁耙,防雷技术人员通过调查,此次的雷击事故是由雷电流通过铁耙放电造成此起的。
2 雷电灾害现状及成因分析
2.1 雷电灾害现状
农村地区雷击死亡人数多。据不完全统计,2007―2013年河池市范围内共出现9起人员伤亡雷电灾害事故,共造成人员伤亡13人,其中死亡人数10人,每年人员死亡人数变化如图2所示,死亡人员集中出现在农村。死亡人员中,有8人是在雷雨天气时,在野外劳作或是活动遭雷击。
弱电系统遭雷击事故多。据不完全统计,2007―2013年共出现86起办公电子设备、家用电子电器等弱电系统雷击的事故,弱电系统出现的雷击事故占85%,如图3所示。
引起雷电灾害事故主要原因主要有两种:一是直击雷;二是雷电电磁脉冲。直击雷是闪电直接击在建筑物、其它物体、大地上,大多数建筑物的受损和人员的伤亡由直击雷造成的。
雷击电磁脉冲,电子设备、家用电器的损坏大多也是由此造成的。从2007―2013年的雷击事故中看出,直击雷引起的雷灾占23%,雷击电磁脉冲引起的雷灾占76%。
2.2 雷电灾害成因分析
2.2.1 防雷意识淡薄,防雷知识缺乏
河池市是经济发展较为落后的地区,受经济水平及文化水平的限制,人们对雷电认识不够,防雷意识较为淡薄,不能科学的防雷、避雷,因此,造成一些较为严重的损失,如人员伤亡。在雷击事故人员伤记录中,农村地区是主要集中区,农民在遇雷雨天气时,往往会选择到附近大树底下或是窝棚里躲避,这些地方往往处于空旷的野外,是遭雷击率最高的地方。2007―2013年的雷击人员死亡的事故中,有5起是雷雨天气在野外活动或是劳作时遭雷击身亡。其实多数的雷灾都是可以避免的,但是就是缺乏对雷电知识的认识,连基本的防雷知识都不清楚,因此,也就不能科学的防雷、避雷,才会造成一些人员伤亡和财产损失。如2007年7月23日下午17时左右,河池市天峨县坡结乡龙茶村坪上屯两名小学生在雷雨天气到大树底下躲雨,被雷电击中,造成一死一伤。如果这两名小学生当时懂得一些基本避雷知识,这样的事故就可以避免发生。
2.2.2 防雷装置设施不完善
从雷电灾害事故看,防雷装置设施不完善是导致雷灾事故最主要原因。雷灾事故中,主要是建筑物无防直击雷的外部防雷装置和无防雷击电磁脉冲的内部防雷装置或是内部防雷装置不合格。建筑物无防直击雷外部防雷装置,在雷雨天气,这些建(构)筑物就处于暴露的危险范围内,容易成为雷击对象,易发生雷电灾害事故,给人类人身安全和财产安全造成很大威胁。
雷电电磁脉冲是与雷电放电相联系的电磁辐射。所产生的电场和磁场能够耦合到电器或电子系统中,从而产生干扰性的浪涌电流或浪涌电压。雷电电磁脉冲的危害主要表现为雷电产生的静电感应、电磁感应、电磁脉冲、高电位反击等。[4]其产生的高电位主要损坏电气设备及电子设备,造成计算机信息系统中断,或者产生电弧、电火花而引起火灾。在雷电天气,雷电电磁脉冲可沿着低压电源线路、网络线、有线电视线、电话线、住房的外墙或柱子侵入,给建筑物内的电子设备造成危害。通常,雷电季节影响家用电器安全的主要原因是由于雷电电磁脉冲的侵入而引起。目前常被人们忽略的是雷电电磁脉冲入侵的第四个途径,即家用电器的安装未与建筑物的外墙及柱子保持一定距离。因为当住户所在的建筑物发生直击雷或侧击雷时,强大的雷电流将沿着建筑物的外墙及柱子流入地下。在这个过程中,由于建筑物的外墙或柱子有强大的雷电流流过,便在周围的空间产生电场和磁场,如果家用电器与外墙或柱子靠得太近,则可能受到损坏。
3 雷电灾害防御措施
3.1 加强防雷知识的宣传
加强防雷减灾科学知识的宣传教育,可有效提高全社会防雷知识的水平,增强防雷减灾意识,达到科学防雷、避雷。加强全社会防雷科学知识的宣传,尤其要加强学校、农村的宣传,学校和农村对防雷知识的认识是薄弱环节,政府和各相关单位要高度重视防雷减灾的重要性,可通过电视、报纸、网络、广播、手机短信等多渠道进行宣传防雷减灾相关知识,还可通过专题和讲座等形式,全面、有效的推进全民防雷减灾科学知识的宣传和普及。
3.2 加强防雷减灾工作的监管
各级相关部门要高度重视防雷减灾工作,从源头上消除各类防雷安全隐患。各类新建建(构)筑物因严格执行防雷报建,严格执行图纸审核、跟踪检测、竣工验收制度,确保新建(构)筑物的防雷设施从设计、施工、验收都能得到监管,从而保证防雷设施的质量。
3.3 完善防雷装置设施
在各类建(构)筑物上安装防雷装置设施是预防建筑物和建筑物内部人和设备免遭雷击最直接和有效的方法,安装的防雷设施包括防直雷和感应雷设施。防直击雷设施包括在建筑物外部安装接闪器、引下线、接地装置等;防感应雷措施包括在电源线、网络线、有线电视线、电话线等入户端安装电涌保护器,在电子设备端安装电涌保护器,并做可靠的等地位连接。改、扩建建筑物或新增加设备时,应考虑对原有的防雷装置进行重新设计和建设,如:重新铺设计算机网络线、室外天线的移位和加高等,都应该对原有的防雷装置进行重新设计和建设。安装防雷设施时,应采用技术和质量均符合国家标准的防雷产品,避免使用伪劣的防雷产品。
3.4 做好雷击风险评估
雷击风险评估是雷击风险管理的重要环节,是雷击风险处理和灾害防范的前提和基础。雷击风险评估可为评估对象提供雷电防护的科学设计、灾害风险控制、经济投资、应急管理等方面服务,保证防雷工程安全可靠、技术先进、经济合理。新建、改建和扩建建设工程项目应当开展雷击风险评估,雷击风险评估的对象包括以下几个方面。
(1)各类化工企业、石油、天然气、炸药、雷管、烟花爆竹、化学危险品等生产、销售和存贮场所;(2)大型建设工程、重点工程、高层建筑、通讯枢纽、重点文物保护建筑以及从事国家事务、经济建设、教育教学、网络服务等场所;(3)各类体育场馆、影剧院、大型商业场所、宾馆酒店、医院、学校、汽车站、火车站、住宅小区等人员密集场所;(4)法律法规和国家防雷规范要求应当进行雷击风险评估的其它场所和设施。
3.5 定期检测和维护防雷装置设施
定期检侧是防雷装置后期维护的必要措施,每年至少应该在雷雨季节到来之前,由法定检测技术机构对防雷装置进行一次全面检测,并对防雷装置的安全性能作出评估,以供使用单位制定相应的雷电灾害应急预案。单位应设立防范雷电灾害责任人,负责防雷安全工作,建立各项防雷安全工作,建立各项防雷装置的定期检则,雷雨后的检查和日常的维护等制度。雷雨过后,如发现防雷装置损坏时应及时更换。
3.6 加强雷电监测预警预报
雷电监测预警预报是防雷减灾的重要基础工作,各级气象部门应做好雷电监测的预警预报工作,要充分利用电视、广播、互联网、手机短信、电子显示屏等多种社会宣传媒体,向全社会雷电监测预警预报信息,为当地民众提供避险防护信息,以减轻雷电灾害带来的损失。
4 结论
(1)河池市出现的雷击事故人员伤亡主要集中在农村地区,主要原因是农民文化水平普遍较为低,对防雷知识认识不够,防雷意识较为淡薄;(2)办公电子设备、家用电子电器、通讯线路等弱电系统出现的雷击事故大多数都是由感应雷引起的,对于完善弱电系统的防雷设施就显得非常重要;(3)雷电防御工作是一项长期的工作,应做好雷电知识的科普宣传,完善防雷装置设施,加大防雷监管力度,定期维护防雷装置设施,加强雷电监测预警预报,做好雷击风险评估工作,能最大限度减少雷电灾害的发生。
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【关键词】大空间建筑功能化防火设计
中图分类号:TU892文献标识码: A 文章编号:
一.前言
随着我国建筑科技的长足进步,具有新的设计概念和结构形式的大空间建筑开始涌现,随着经济建设和城市化的发展, 大空间建筑还会迅速增多。由于大空间建筑与一般建筑存在较大差异, 因而必须以整体分析大空间建筑发生火灾时所具有的性能特性为出发点, 进而实施防火安全综合设计。本文对大空间建筑的性能化防火设计进行了探讨,希望对大空间建筑功能化防火设计有所帮助, 以达到其防火性能的总目标。
二.大空间建筑分类及火灾特性
1. 大空间建筑分类
根据其结构形式,大体可分为 3 类:
(一)占地面积很大,但并不很高的建筑,其典型代表是大型购物中心、 商场类建筑。这些商场的建筑面积通常大于 10000m2, 而建筑高度一般在 6m 以下。
(二) 占地面积相当,同时具有一定高度的建筑。面积往往大于 1 000m2, 高度约为10~ 20m。其特点是大空间上部不再有楼层, 而只是在地面上有固定的看台或座位, 或有人员密集活动。
(三) 具有一定面积而且有相当高度的建筑。其代表为超高层建筑的中庭, 面积在 1000平方米以下, 高度可达20m 以上。在中庭的四周或部分侧面是办公或商业用途的楼层。通过以上分类不难发现, 就建筑特性而言, 大空间建筑通常具有很大的开敞式内部空间, 但目前很难从具体几何尺寸的大小对大空间建筑做出定量化规定。此外, 该类建筑大都为人员高度密集场所, 具有区域使用功能统一, 空间无法分隔, 疏散出口距离远等特点。
2. 大空间建筑火灾特性
由于建筑结构的特殊性和使用功能的需要, 大空间建筑的火灾具有很多特殊性。
(一)燃烧特性
大空间建筑内部可燃物多、 火灾荷载大, 而且内部空间大, 空气供应充分, 通风状态及空间内的供氧量已不构成制约燃烧的主要因素, 因而大空间建筑内的火灾可以不受限制地扩大, 通常为燃料控制型燃烧。一旦发生火灾, 火场区的热对流相应加快, 加上楼梯间、 电梯井、 管道井等的烟囱效应和风力的影响, 将使火势迅速蔓延, 对消防灭火扑救工作造成极大困难。
(二)温度场特性
具有复杂结构形式的大空间建筑, 火灾燃烧过程本质上是三维、 多相、 多组分、湍流、热传导、对流换热、辐射换热、化学反应及其相互作用的复杂过程, 具有火焰温度场和烟气温度场这两个特性。可采用场模拟方法研究大空间建筑着火区域的火焰温度场状况, 进而分析建筑结构整体的抗火性能。对于大空间建筑火灾烟气的分析, 现阶段较为有效的研究方法主要是通过场模拟结合足尺寸实体试验进行。
同时, 这些建筑较为广泛地采用新结构、 新工艺、 新材料, 使得建筑设计更轻巧化、通透化,大空间的设置也变得十分方便, 但也加大了这类建筑的防火难度。因此, 迫切需要建立一种更安全、 合理的新型建筑防火设计方法。性能化防火设计方法正是在这种情况下应运而生的。
三.大空间建筑防火设计现状
1. 防火分区难以满足规范要求
把建筑物的内部分隔成若干有限的区域是防止火灾蔓延的基本手段, 它可以把火灾控制在一定的范围内, 从而可以有效地减少火灾损失。为了满足建筑防火规范对防火分区的要求, 通常采用防火墙、防火门、 防火卷帘等防火分隔措施。对于《高层民用建筑防火设计规范》规定的每个防火分区允许的最大建筑面积见表 1。
表 1 每个防火分区的允许最大建筑面积 平方米
可以看出, 现行规范条文已经限制了建筑物的使用功能, 在科学性、 合理性、 经济性等方面都表现出一些弊端。制定防火设计、 规范的目的, 是为了保证建筑物的安全, 防止和减少火灾危害, 而不是限制新型建筑的发展, 因此, 防火设计规范应当通过自身的逐步完善, 以适应不断出现的新型建筑的需要。
2.人员密集、疏散困难大空间建筑大都为公共建筑,人口密度大,经常聚集成千上万的人,他们对安全通道、疏散路线、消防设备、应急措施并不熟悉。这种情况下一旦发生火灾,人们往往容易惊慌失措,辨不清逃生方向,极易造成混乱局面, 这使得人员疏散十分困难。对于大空间建筑,由于受到空气稀释、热风压效应和烟囱效应的影响, 其烟气危害性更为严重。因此, 这类建筑是群死群伤恶性火灾事故的多发场所。在进行这类建筑的疏散设计时,设计者不仅要控制到建筑物内部的最大允许疏散距离, 更要考虑最后一个使用者在逃离建筑物之前建筑物内烟气的扩散程度, 以确保人员安全疏散。
四.性能化防火设计
性能化防火设计, 是运用消防安全工程学的原理及方法, 考虑火灾本身发生、 发展和蔓延的基本规律, 结合实际火灾中所积累的经验, 通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算,从而确定性能指标和设计指标, 然后再预设各种可能起火的条件和由此所造成的火、烟蔓延途径以及人员疏散情况, 来决定选择哪一种消防安全工程措施, 并加以评估,从而核准预定的消防安全目标是否已经达到; 最后再视具体情况对设计方案做出调整及优化。
它的主要思路是在消防设计时仅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指标, 而不直接要求设计人员为此必须采用某些特定解决办法。性能化防火设计具有三大特点: 安全目标的确定性、 设计方法的灵活性和评估验证的必要性。
1.性能化防火设计的优势
(一)性能化设计思想强调建筑物消防的整体性,综合考虑消防设计的各个技术要素, 有助于建筑消防设计实现科学化、 合理化和成本效益最优化, 在保证相同火灾安全的基础上降低建筑成本。使消防设计方案更加合理, 能有效地保证建筑设计达到预期的防火安全目标。
(二)设计方法更加灵活, 有利于充分发挥设计人员的才能和创造能力。因为性能化防火设计注重安全目标的达到, 至于采用什么方法则完全由设计人员自主掌握。
(三)为建筑设计及消防监督部门和受保护的居民提供了一个较好的交流渠道。因为性能化防火设计先要预设火灾可能发生的场景, 因此便于管理部门制定防火预案, 有利于社区居民的参加。
(四)有利于新技术、 新材料、 新产品的开发、 推广和利用, 适应现代建筑的高科技化和艺术化的要求。
2.性能化防火设计的展望
性能化消防设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势, 它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、 合理化和成本效益的最优化, 并将产生重大的社会效益和经济效益。我国应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐, 充分发挥性能化设计的优越性。今后应从以下几个方面入手, 促进性能化设计技术的发展:
(一)加强各种火灾预测模型和火灾风险评估模型的研究, 拓展性能化设计方法的应用空间。
(二)加强新材料、 新技术研究, 规范材料性能参数, 建立和完善数据库, 提供准确的性能化指标, 为性能化应用积累基础性数据。
( 三)深入研究火灾规律、 火灾情况下建筑内人员逃生规律和构件变化规律, 为各种火灾模型的建立提供坚实的理论依据, 并拓展计算机技术在消防中的应用。
(四)积极向建筑设计师和建筑管理人员介绍性能化设计方法, 使他们认识、 理解并自觉接受性能化设计方法。
(五) 出台可操作性强的性能化设计指南, 使建筑设计师能尽快地掌握性能化设计方法。
(六 )制定性能化消防设计规范, 为性能化设计方法的应用提供法律依据。
五.结束语
性能化防火设计已成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。我国应尽快发展性能化防火设计的应用研究, 以适应不断发展的建筑功能化设计要求。
参考文献
[1]韩新 沈祖炎 曾杰. 大型公共建筑防火性能化评估方法基本框架研究. 消防科学与技术, 2009(2)
[2]方正, 程彩霞, 卢兆明. 性能化防火设计方法的发展及其实施建议. 自然灾害学报, 2008( 1)