建筑消防安全疏散设计方法研究

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  【摘 要】 近几年,大型商业建筑的建设速度很快,建筑规模越来越庞大,建筑功能也逐渐多样化,这也给建筑内部的安全疏散带来了更大的困难。火灾发生以后,人们为了保证自身的安全,需要在最短时间内,通过疏散楼梯或安全通道等疏散设施,快捷、迅速、并且安全地疏散到安全地带,这就是所谓的安全疏散。
  【关键词】 消防;安全疏散;疏散时间
  一、前言
  随着社会经济的发展和建筑技术的提高,建筑市场的日益繁荣,在我国许多城市高层建筑如雨后春笋般涌现出来,特别是具有新的设计概念的设有中庭的高层建筑的不断出现,已经成为都市建设的标志。伴随着中庭建筑的发展,其火灾的发生也呈现增长的趋势,大量新材料、新结构的应用给防火和安全疏散带来了更多困难,也对建筑防火设计方法提出了巨大的挑战。人的生命是宝贵的,因此,世界各国的消防科研主要以生命安全为主,重点研究火灾人员的安全疏散,并提出新的性能化设计和性能化设计规范,从建筑设计入手而保证建筑防火设计的可靠性和建筑物的火灾安全性。性能化疏散设计自从出现就成为各国研究开发的重点,目前许多国家在建筑消防性能化设计方面进行了大量的研究工作,己经取得了巨大的成就。然而我国在建筑性能疏散设计无论是理论还是应用的许多方面还是空白,因此加强建筑性能化设计方法理论及相关模型的研究就显得尤为重要。
  二、高层建筑火灾危险性
  1、功能复杂,起火因素多
  高层建筑在设备、设施、装修等方面的特殊要求,使得火灾荷载大大增加。而且引起高层建筑火灾的原因很多,主要有:电气、吸烟、用火不慎等。
  2、火势蔓延途径多,蔓延快
  高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、风道、电缆井、排气道等竖向井道,如果防火分隔或防火处理不好,在烟囱效应的作用下,烟气和火势竖向蔓延快。尤其是高级旅馆、综合楼以及重要的图书楼、档案楼、办公楼、科研楼等高层建筑,一般室内可燃物较多,有的高层建筑还有可燃物品库房,一旦起火,燃烧猛烈,容易蔓延。一座高100m的高层建筑,在无阻挡的情况下,半分钟左右,烟气就能顺竖向管井扩散到顶。
  3、疏散困难
  人员集中,容易出现混乱、拥挤的情况。在疏散过程中由于人群中普遍存在的从众心理及恐慌心理等因素,往往是向熟悉的、明亮的路线疏散,增加了疏散的难度。
  4、扑救困难
  扑救高层建筑火灾主要立足于自救,由于受到消防设施条件的限制,常常给扑救工作带来不少困难,遇到大面积火灾,室内消防水量就不够用,不能及时有效控制火势蔓延。一旦消防水泵等室内消防给水设施发生故障,就须完全依靠消防车抽吸室外消防用水进行扑救,但消防水带耐压有限,容易将水带胀破,延误灭火战机。由于高度限制,人员疏散抢救极其困难。
  三、电梯疏散的可行性
  沿房间、走廊、疏散楼梯路线进行疏散的设计体系一直指导着各国的高层建筑安全疏散设计,这种设计方法简便易行,但是,它存在下列局限:平时载送大量人流的垂直交通电梯,火灾时却失去其垂直疏散能力;火灾时的疏散路线与平时的交通路线互相分离;高层建筑中,电梯与琉散楼梯互相脱节;国惊恐的逃生者靠自身体力琉散楼梯进行疏散,疏散时间过长;在传统设计琉散路线上,琉散通道因群集流动效应常常难以保证安全;避难层作为安全区,倘若位置设置不当,所起作用有限。众所周知,电梯不是作为在着火情况下进行安全疏散的工具而设计的,着火时应当使用楼梯进行安全疏散。然而事实上只要电梯还在运行,或者一部分人,或者大部分人就会利用电梯疏散,至少没有办法阻止人们使用电梯的企图,直到其不能运行。在焦马大楼的火灾中,利用4部电梯疏散了高层部分的400余人。最后由于火热作用,电梯变形卡在12层才停止。在日本发生的一起20层的高层公寓火灾中,约有一半的人是利用电梯疏散的,并且处于高层部分的人员用电梯疏散的可能性更大。
  四、确定疏散时间和安全疏散距离
  1、确定疏散时间
  通常研究高层建筑疏散时间的方法归纳起来有二类:一是根据出口容量和人员通过出口的速度计算;二是通过计算机建立高层建筑中的疏散模型来计算。
  2、确定安全疏散距离
  群集疏散者的密度决定水平行动的速度,当人员密度为1.5人每米时行动速度约为lm/s当人员密度为3人每米时,行动速度约为0.05m/s测试数据表明,人员在浓烟中停留超过30秒则可能受害,如果按lm/s行走速度计算,人员在充满烟气走廊中的行走距离也只有3m按行动速度0.05m/s计算,疏散人员走廊中的行走距离只有15m,对性质重要或人员众多的高层建筑而言,位于两个安全出口之间房间至较近出口(楼梯间)的距离不应超过30m,一般的高层建筑为40m。
  五、建筑人员安全疏散对策
  为了保证人员安全的疏散,现在的做法一般是通過延长危险来临的时间,缩短疏散开始时间,围绕缩短疏散时间来进行设置主要有简洁、合理的布置安全疏散路线,合理设计防火分区,设置避难层、自动报警系统、自动灭火系统和防排烟系统。每个项目实际设计的时候,防火分区的合理划分是防火设计的重要环节,也是确保人员安全疏散的前提条件,对建筑物防火疏散起着关键的作用。同时,完善的安全疏散设计可以在建筑物发生火灾时,避免建筑物人员受到火灾和有毒气体的伤害,尽快疏散撤离到安全地带;也可以是消防队员通过疏散通道的使用快速达到火灾地点进行扑救。在进行建筑平面设计、疏散楼梯的布置时,要求疏散路线便捷,并可以满足人们平时的使用功能,并尽可能式建筑物内每一点都可以向不同的方向疏散,避免出现袋形走道,死胡同。
  六、展望
  在我国现阶段,性能化的设计方法还处于探索过程,还没有一套适合我国当前建筑发展特点的性能化防火规范。这就需要从事这项研究的人员付出更多的努力和更长时间的研究,结合国内外防火性能化设计的成功案例,编制符合我国国情相对应的规范依据。在目前性能化防火设计方法还不是很完善的前提下,推行采用以防火规范设计为主,以消防性能化设计为辅的建筑防火设计方法。同样,作为性能化设计中的重要部分人员疏散的研究也需要花费更多的人力和物力去研究。据本人在性能化设计中人员的疏散的研究工作中发现一下几点问题还有待于解决。
  1、火灾下人员疏散的心理状态与正常情况下是不同的,但是具体的对疏散有什么影响还要通过各种实验来研究解决。
  2、出口的选择对疏散问题是至关重要的,但是目前用到的方法使用的是选择最近的出口,但是最近的出口不一定是最好,有可能选择最熟悉的出口疏散得更快,这点还有待于进一步论证。
  3、目前的设计中考虑到建筑体本身的问题和经费的问题,经常会使用出口借来满足性能化设计的要求,但这种做法是否得当还没有得到确切的论证。
  4、人员疏散作为性能化研究中的重点,需要投入更多的人力物力等资源去深入研究。
  参考文献:
  [1]徐斌,吴学华:《高层建筑消防安全初探》,《新安全东方消防》,2008年09期
  [2]柏光奎:《高层建筑安全疏散设计探讨》《安防科技》,2009年02期
  [3]杨继亮:《高层建筑消防安全管理探析》,《中国科技信息》,2011年04期
  [4]赵爱民,鲁亚姝:《现代高层建筑消防安全探讨》,《武警学院学报》,2007年04期
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