建筑防火設(shè)計(jì)中人員安全疏散方法研究

董永鋒

(佛山市消防支隊(duì),廣東佛山 528000)

建筑防火設(shè)計(jì)中人員安全疏散方法研究

董永鋒

(佛山市消防支隊(duì),廣東佛山 528000)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,各種大規(guī)模、多功能、綜合型建筑體不斷涌現(xiàn)。與此同時(shí),建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)造成人員傷亡的事件時(shí)有發(fā)生。因此,建筑物內(nèi)人員安全疏散設(shè)計(jì),對(duì)于整個(gè)建筑物的消防安全設(shè)計(jì)至關(guān)重要,是建筑防火設(shè)計(jì)中最根本、最關(guān)鍵的技術(shù)。文章介紹了規(guī)格式設(shè)計(jì)方法和性能化設(shè)計(jì)方法的基本原理,分析了兩種方法各自的特點(diǎn),對(duì)于工程實(shí)際中人員安全疏散設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

消防安全 人員疏散 設(shè)計(jì)

1 人員安全疏散設(shè)計(jì)綜述

火災(zāi)中人員的安全疏散是指在火災(zāi)煙氣未達(dá)到危害人員生命的狀態(tài)之前,將建筑物內(nèi)的所有人員安全地疏散到安全區(qū)域的行動(dòng)。人員安全疏散設(shè)計(jì)的原則就是在發(fā)生火災(zāi)時(shí),人員疏散到安全區(qū)域的所需時(shí)間要小于危險(xiǎn)到來的時(shí)間,這樣才能確保人員的生命安全。

人員所需疏散時(shí)間就當(dāng)建筑發(fā)生火災(zāi)后,處在危險(xiǎn)區(qū)域的人員撤離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)并達(dá)到安全區(qū)域?qū)嶋H使用的時(shí)間。它包括察覺時(shí)間、預(yù)動(dòng)時(shí)間、行動(dòng)時(shí)間。但是一些客觀因素或主觀因素都會(huì)對(duì)疏散時(shí)間有所影響,例如:人員分布及其身體狀況、人流密度、人員對(duì)建筑的熟悉程度及發(fā)生火災(zāi)的心理反應(yīng),還有火災(zāi)報(bào)警器的性能等各種有關(guān)因素。

可用疏散時(shí)間是指從火災(zāi)發(fā)生到火災(zāi)發(fā)展到致使建筑內(nèi)某個(gè)區(qū)域達(dá)到人的耐受極限的時(shí)間。影響可用疏散時(shí)間的因素主要有:建筑是否發(fā)生轟然、煙氣層高度、熱輻射、熱對(duì)流、煙氣毒性、能見度、建筑構(gòu)造的破壞程度和倒塌等。

2 規(guī)格式人員疏散設(shè)計(jì)方法

根據(jù)規(guī)范的人員安全疏散設(shè)計(jì)方法,稱為“規(guī)格式”或“處方式”設(shè)計(jì)方法,就是依照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行安全設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)人員只需要按照規(guī)范條文的要求按部就班地進(jìn)行設(shè)計(jì),不用考慮所設(shè)計(jì)的建筑物具體達(dá)到什么樣的安全水平。我國目前實(shí)施的規(guī)范為了達(dá)到安全疏散的目標(biāo),采用控制安全疏散距離、安全出口的寬度和數(shù)量、確定疏散人數(shù)等方面進(jìn)行。

表1 單層、多層民用建筑安全疏散距離 [2]

表2 高層民用建筑安全疏散距離 [3]

表3 ASET控制判據(jù)指標(biāo)[4]

2.1 安全疏散寬度的確定

確定安全疏散寬度的方法是預(yù)先按設(shè)定的安全疏散時(shí)間、人流通行能力等已知因素,計(jì)算出“百人寬度指標(biāo)”。在設(shè)計(jì)時(shí),按使用人數(shù)乘上“百人寬度指標(biāo)”即為疏散總寬度。百人寬度指標(biāo)可按下列公式計(jì)算:

百人寬度指標(biāo)=100b/(A·t)

式中 b—單股人流寬度(m),一般取0.55;

A—單股人流通行能力(人/min);對(duì)于平坡地面,A=43,對(duì)于階梯地面,A=37;

t—安全疏散時(shí)間(min),對(duì)于一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑的劇院、電影院、禮堂,t=2 min;體育館,t=3～4 min[1]。

2.2 安全疏散距離的確定

在我國的規(guī)范中對(duì)各類建筑、場(chǎng)所的安全疏散距離作出了明確規(guī)定,如《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)安全疏散距離的規(guī)定如表1、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)安全疏散距離的規(guī)定如表2。

2.3 疏散出口和疏散樓梯

為了在建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí),迅速安全地疏散人員,減少人員傷亡,必須設(shè)置足夠的疏散出口。安全出口是指供人員疏散的直通室內(nèi)外安全區(qū)域的出口。建筑物內(nèi)安全出口設(shè)置的基本原則是,安全出口應(yīng)分散布置,且在一般情況下不應(yīng)少于兩個(gè),使人員能夠雙向疏散。疏散樓梯和樓梯間是安全疏散的重要通道。樓梯的形式多種多樣,其形式不同,火災(zāi)時(shí)人員疏散速度和疏散效果也有所不同。在進(jìn)行人員疏散設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)建筑的性質(zhì)、高度、層數(shù)等,選擇符合防火要求的疏散樓梯。

3 性能化人員疏散設(shè)計(jì)方法

3.1 性能化設(shè)計(jì)中人員安全疏散標(biāo)準(zhǔn)

建筑物發(fā)生火災(zāi)后,建筑內(nèi)的人員能否安全疏散主要取決于兩個(gè)特征時(shí)間:(1)火災(zāi)發(fā)展到對(duì)人構(gòu)成危險(xiǎn)所需的時(shí)間,即可用安全疏散時(shí)間(ASET);(2)人員疏散到達(dá)安全區(qū)域所需要的時(shí)間,即所需安全疏散時(shí)間(RSET)。

若ASET大于RSET ,則人員能夠安全疏散;反之,則人員不能安全疏散。

3.2 可用安全疏散時(shí)間(ASET)的確定

火災(zāi)時(shí)對(duì)人員構(gòu)成危險(xiǎn)主要有五種因素:火焰和煙氣層的熱輻射、煙氣層溫度、煙氣層高度、煙氣毒性以及能見度。

火場(chǎng)的可用安全疏散時(shí)間是綜合上述因素的影響,火災(zāi)中,以上的影響因素哪一個(gè)先達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)就采取哪一個(gè)臨界條件的時(shí)間作為可用安全疏散時(shí)間。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

ASET=min(t1,t2,t3、t4,t5)

式中 t1—人員不能承受輻射熱的情況的來臨時(shí)間;

t2—人員不能承受火場(chǎng)空氣溫度的來臨時(shí)間;

t3—有害氣體濃度達(dá)到威脅人員安全的來臨時(shí)間;

t4—能見度影響人員疏散速度的來臨時(shí)間;

圖1 人員安全疏散分析程序

t5—其他因素危及人員安全的來臨時(shí)間。

3.3 所需安全疏散時(shí)間(RSET)的確定

人員疏散是伴隨著新的沖動(dòng)的產(chǎn)生和行動(dòng)過程中采取新的決定的一個(gè)連續(xù)過程,包括察覺(外部刺激)、行為和反應(yīng)(行為舉止)、運(yùn)動(dòng)(行動(dòng))三個(gè)階段,這3個(gè)階段對(duì)應(yīng)的時(shí)間分別為ta、tp、tm,則RSET的計(jì)算可用下式表示:

3.4 人員疏散分析過程及疏散模型

人員安全疏散分析研究可按照?qǐng)D1的程序進(jìn)行。

人員疏散的研究和分析主要包含兩個(gè)方面,其一是人員疏散模型結(jié)構(gòu)的研究;其二是火災(zāi)中人員行為和量化研究。在人員疏散的模型研究方面,目前國內(nèi)外已有20多種較為成熟的人員疏散模型,例如CRISP模型、EXITT模型、EXODUS模型等。

4 結(jié)語

綜上所述,規(guī)格式人員疏散設(shè)計(jì)方法和性能化人員疏散設(shè)計(jì)方法有各自設(shè)計(jì)方法、優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)。

(1)規(guī)格式人員疏散設(shè)計(jì)方法所依據(jù)規(guī)范的很多條文是根據(jù)大量經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來的,在其規(guī)定的范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的可靠性,而且設(shè)計(jì)簡單、便于操作。規(guī)格式防火設(shè)計(jì)一般不明確指出合理的安全目標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)是什么,而是給出設(shè)計(jì)的最低標(biāo)準(zhǔn)。因此,這種設(shè)計(jì)很難做到既經(jīng)濟(jì)又合理。(2)性能化人員疏散設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)建筑物消防設(shè)計(jì)的整體性,綜合考慮消防設(shè)計(jì)的各個(gè)技術(shù)要素,注重安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),有助于實(shí)現(xiàn)建筑消防設(shè)計(jì)的科學(xué)化、合理化,有利于新產(chǎn)品和新技術(shù)的推廣,適應(yīng)現(xiàn)代建筑高科技化的要求。但也有一定的局限性,要求進(jìn)行大量的定量計(jì)算,設(shè)計(jì)者必須具備堅(jiān)實(shí)的火災(zāi)安全的基礎(chǔ)知識(shí),有些計(jì)算所需要的時(shí)間較長,工作量大。性能化設(shè)計(jì)方法還沒有形成一條系統(tǒng)化的分析和設(shè)計(jì)方法,在設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)計(jì)方法、分析工具選擇方面沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),不易被大多數(shù)人所接受。(3)人員疏散設(shè)計(jì)一般應(yīng)依據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范進(jìn)行,只有現(xiàn)行規(guī)范中未涵蓋或性質(zhì)特殊的建筑應(yīng)用性能化的設(shè)計(jì)方法。

[1]周敏莉.安全疏散系統(tǒng)防火設(shè)計(jì)綜合分析探討[J]消防科學(xué)與技術(shù).2000,19(2):21-23.

[2] GB 50016-2006,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2006.

[3] GB 50045-95,高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].北京:中國計(jì)劃出版社,2005.

[4]公安部消防局編.中國消防手冊(cè).第三卷[J]上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2006,12:726.

董永鋒,男,廣東省佛山市消防支隊(duì)工程師,碩士,主要從事建筑消防設(shè)計(jì)審核工作。