建筑防火设计中火灾模拟技术的应用剖析

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  [摘 要]随着我国国民经济的稳步发展,以及社会科学技术的不断进步,人类在防御火灾方面的能力,已经得到了有效的提高。但是近些年来,还是会发生一些群死或者是群伤的火灾事故,给我们带来了沉痛的教训。
  [关键词]建筑防火设计;火灾模拟技术;应用
  中图分类号:TM342 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)29-0146-01
  近年来计算机技术在火灾防范的实际运用中也得到了卓有成效的发展,比如计算机模化的技术,还有计算机的模拟技术,给人类在研究火灾的发生情况,以及其发展过程方面,都展现出了比较先进的手段和方法,随着这方面技术在实际应用中的普及,现在它已经是成为了研究火灾科学的重要工具之一。下面就对计算机模拟技术在建筑防火设计中的应用做进一步的分析。
  一、火灾的模拟技术实际应用中的原理分析
  在实际的计算机模拟技术的使用中,首先相关人员一定要使用计算机,然后在计算机的模拟程序上建立起一个火灾的模型,接着使用工程计算以及计算机系统中的模拟方法,对不同的建筑环境,以及不同的建筑空间进行模拟,在这两种条件下所模拟的火灾发展情况,以及火灾在未来的蔓延趋势都是不一样的,但是人为判断是非常困难的,而且还缺乏一定的科学性和准确性,所以在这种情况下,就充分的显示出了计算机模拟技术的优势。在实际的测定中,它是需要事先对火灾的场景以及一些约束条件进行设定,以此为基础,制定出实际要模拟的火灾现场情况,这个大方向确定以后,接着就要对建筑中的各种构建进行测算和确定。同时对建筑模拟中的装饰材料以及组件,还有它的消防设备参数进行确定,从而立体的,全面的把空间内的火灾场景给模拟出来。这种计算机模块化的模拟技术,和传统的实际模仿技术相比较,不仅可以有效的减少在模拟过程中所消耗的昂贵的火灾试验器械,而且这是一个长期的工作,所以在以后的工作中,还可以极大的节省研究过程和测试过程中的费用。如果是从另一方面考虑,因为这种计算机模拟方法,可以同时模拟多个火灾场景,这样可以有效的节省传统方法重复实验和操作的步骤,这样就能够极大的增加了研究过程中的灵活性和准确性,同时还能很方便的找出期间的规律性。下面就通过一组实例来对上述的情况进行分析。
  二、中山市古镇利和商业中心的消防设计
  2.1 建筑工程概况
  中山市古镇利和国际贸易中心建筑层数为地下3层,地上56层,高295米,设计耐火等级为一级,总建筑面积为189893.51平方米,是一座集商业、灯饰展销及配套酒店综合楼为一体的大型商业综合体。
  2.2 建筑平面布置及消防设施
  中山市古镇利和国际贸易中心地下层为商业、I类汽车库、后勤配套用房及设备用房,地上层为商场营业厅、电影院、餐厅、宴会厅、康体、室内泳池、灯饰展厅、酒店客房、设备用房、避难层等,屋顶设有直升机停机坪。建筑设置有室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统、机械防排烟系统、大空间智能型自动喷水灭火系统、气体灭火系统等消防设施。
  2.3 建筑设计难点
  电影院部分观众厅的疏散门到楼梯间疏散距离不符合规范要求;四层以上的宴会厅、中餐厅为多功能厅,宴会厅和中餐厅的厅室面积、宴会厅所在防火分区的面积均不符合规范要求。
  2.4 建筑设计优化方案
  针对设计难点,项目设计方提出了优化方案:
  2.4.1 宴会厅、中餐厅
  宴会厅、中餐厅分别采用防火墙和甲级防火门与相邻区域分隔,并在西侧、东侧设置避难平台,该平台外维护结构的透空率不小于50%;宴会厅及中餐厅的前厅采用不然材料装修,内部功能房间采用耐火极限不低于2.00h的实体墙和甲级防火门与相邻区域分隔;宴会厅的厨房采用防火墙和甲级防火门与相邻区域分隔,并在厨房设置相应设施;宴会厅、中餐厅分别作为1个防烟分区,增大机械排烟系统的排烟量;宴会厅、中餐厅的顶棚采用不燃材料装修,其他部位采用不低于B1级的材料装修,窗帘和地毯使用经阻燃处理的材料。
  2.4.2 安全疏散
  灯饰类展销场所疏散人数可按《建筑设计防火规范》(GB 50016-2006)规定的30%~40%确定,营业厅、展览厅、多功能厅内的疏散距离不大于37.5m,电影院设置避难走道用于人员疏散。
  三、通过计算机对火灾进行的模拟以及人员在疏散方面的定量分析
  采用计算机技术,通过设定合理的火灾场景,模拟计算分析该项目火灾和烟气蔓延情况、人员疏散情况,分析优化方案的合理性和可行性。
  3.1 火灾场景分析
  通过辨识火灾危险源,分析火源位置、消防系统有效性、火灾增长速率、火灾最大热释放速率,选择了8组24个设定火灾场景进行模拟计算。
  3.2 烟气流动预测
  通过FDS模拟软件建立模拟模型,对设定火灾场景下的火灾烟气运动情况进行模拟预测。
  3.3 人员疏散模拟
  采用ThunderHead Engineering的疏散软件PathFinder 2012进行疏散模拟分析各设定火灾场景内的人员疏散情况,主要是根据建筑特点、人员荷载及火灾模拟结果,计算最不利条件下的人员疏散时间。
  总结:通过对中山市古镇利和国际贸易中心在火灾场景、烟气流动预测、人员疏散方面的模拟,以及分析论证,可以非常直观的看出,该项目针对设计难点提出的优化方案可行。计算机的火灾模拟技术,在建筑的安全防火设计,还有消防安全评估方面,都提供了非常有利的科学分析。不仅节约了时间,减少了人力物力的利用,同时还非常有针对性的看出,一个建筑物在这两方面所存在的问题,为提高建筑本身的安全防火系数带来了有效的数据。
  参考文献
  [1]国家消防工程技术研究中心.中山市古镇利和广场防火设计优化方案研究报告.2013
  [2]李引擎.建筑防火工程[M].北京:化学工业出版社,2004.922-923
  [3]霍然.袁宏永.性能化建筑防火分析与设计[M].合肥:安徽科学技
  术出版社,2003.
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