注册消防工程师一级课件第五篇薛涛.ppt

第五篇消防安全评估,火灾风险评估概述火灾风险识别火灾风险评估方法概述建筑性能化防火设计评估,风险，不确定性对目标的影响火灾风险，火灾发生概率及火灾所产生后果的综合度量风险管理，指导和控制某一组织与风险相关问题的协调活动，通过分析不确定性及其对目标的影响，采取相应的措施，为组织的运行和决策及有效应对各类突发事件提供支持风险管理原则：1.控制损失，创造价值；2.融入组织管理过程；3.支持决策过程；4.应用系统的、结构化的方法；5.以信息为基础；6.环境依赖；7.广泛参与、充分沟通；8.持续改进,风险管理过程,火灾风险评估 对目标对象可能面临的火灾危险、被保护对象的脆弱性、控制风险措施的有效性、风险后果的严重度以及上述各因素综合作用下的消防安全性能进行评估的过程。,按对象所处状态现状评估预先评估,按评估指标的量化程度定性评估半定量评估定量评估,火灾风险评估分类,按评估对象区域火灾风险评估建筑火灾风险评估企业火灾风险评估大型活动火灾风险评估,火灾风险评估分类,社会化消防工作的基础公共消防设施建设的基础重大活动消防安全工作的基础确定火灾保险费率的基础,火灾风险评估的作用,火灾隐患与火灾风险,火灾危险源与火灾风险源,火灾危险、火灾危险性与火灾风险,一、影响火灾发生的因素三要素：可燃物、点火源、助燃剂时间和空间,二、影响火灾后果的因素建筑主、被动防火能力及内部员工消防素质外部消防力量,火灾风险来源,火灾危险建筑防火人员状况消防安全管理消防力量,建筑火灾风险源分析,一、火灾危险源客观因素：电气引起火灾、易燃易爆品引起火灾、气象因素引起火灾人为因素：用火不慎引起火灾、不安全吸烟引起火灾、人为纵火,火灾风险源分析,二、建筑防火被动防火：防火间距、耐火等级、防火分区、消防扑救条件、防火分隔措施主动防火：灭火器材、消防给水、火灾自动报警系统、防排烟系统、自动灭火系统、疏散设施,火灾风险源分析,三、人员状况人员荷载人员素质人员熟知度人员体质,火灾风险源分析,四、消防安全管理单位内部管理：消防安全责任制、消防设施维护管理、管理人员及员工消防安全培训、隐患检查整改机制消防监督管理：消防宣传、消防培训、监督,火灾风险源分析,五、消防力量消防站消防队员消防装备到场时间：出警距离、道路交通状况预案完善：预案制定、预案演练后勤保障：心理保障、食宿保障、医疗保障,火灾风险源分析,安全检查表法预先危险性分析法事件树分析法事故树分析法,安全检查表法,系统地对一个生产系统或设备进行科学的分析，从中找出各种不安全因素，确定检查项目，预先以表格的形式拟定好的用于查明其安全状况的“问题清单”，作为实施时的蓝本,安全检查表法,内容和要求应按专门的作业活动过程或某一特定的范畴进行编制；应全部列出可能造成事故的危险因素，通常从人、机、环境、管理四方面考虑内容文字要简单、明了、确切编制依据国家和行业的安全规章制度、规程、规范和规定等在结合本单位的经验及具体情况的基础上进行系统安全分析的科学结论（确定的危险部位及防范措施）国内外、本企业事故案例,预先危险性分析法,在评估对象运营之前，对系统存在火灾风险类别、出现条件后果等进行概略地分析，评价出潜在的火灾危险性,预先危险性分析法,事件树分析法,编制程序确定初始事件 判定安全功能 绘制事件树 简化事件树,事件树分析是一种按事故发展的时间顺序由初始事件开始推论可能的后果，从而进行危险源辨识的方法,事件树分析法定性分析,事件树分析法 定量分析,事故树分析法顶事件、基本事件、与门、或门,事故树分析法定性分析：割集、最小割集、结构重要度定量分析：顶事件概率,p(T)=p1p2,p(T)=1-(1-p1)(1-p2),区域火灾风险评估目的根据不同的火灾风险级别，部署相应的消防救援力量，建设消防基础设施，使公众和消防员的生命、财产的预期风险水平与消防安全设施以及火灾和其他应急救援力量的种类和部署达到最佳平衡，为今后一段时期政府明确消防工作发展方向、指导消防事业发展规划提供参考依据,建筑火灾风险评估目的通过各种手段和方法，消除或减少建筑中存在的不安全因素，使建筑发生火灾或在意外发生火灾时能够保证人员及时、安全撤离，尽快扑救火灾，降低火灾损失，提高建筑的安全程度一般目的和特定目的,分析区域（建筑）内可能存在的火灾危险源，合理划分评估单元，建立全面的评估指标体系对评估单元进行定性及定量分级，并结合专家意见建立权重体系对区域（建筑）的火灾风险做出客观公正的评估结论提出合理可行的消防安全对策及规划建议,火灾风险评估内容,火灾风险评估一般流程,区域评估评估区域内人口、经济、交通等概况、区域内消防重点单位情况、周边环境情况、市政消防设施相关资料、火灾事故应急救援预案、消防安全规章制度等,建筑评估建筑的地理位置、使用功能、消防设施、演练与应急救援预案、消防安全规章制度等,信息采集,区域火灾风险识别,一、影响火灾发生的因素三要素：可燃物、点火源、助燃剂时间和空间,二、影响火灾后果的因素建筑主、被动防火能力及内部员工消防素质外部消防力量,火灾后果在不阶段的三种表现形式,建筑火灾风险识别,三、措施有效性分析防止火灾发生：客观及人为点火源控制措施防止火灾扩散：被动防火措施初期火灾扑救：主动防火设施专业队伍扑救：扑救条件；队伍距离、装备、人员素质紧急疏散逃生：安全疏散设施消防安全管理,建筑火灾风险识别,评估指标体系建立原则,w1,w11,区域评估指标体系,w1,w11,建筑评估指标体系,风险分析与计算,评估结论（风险等级判定）,基本原则针对性技术可行性经济合理性,风险控制措施风险消除（归避）风险减少（降低）风险转移火灾保险,风险控制,区域评估第二册某市区域火灾风险评估案例 P306第三册历史文化街区案例 P151,建筑评估第二册某体育中心火灾风险评估案例 P323第三册古建筑群（思考题）P153,建筑性能化防火设计评估薛涛、,消防性能化设计的适用范围基本程序与设计步骤资料收集与安全目标设定火灾场景和疏散场景设定软件选取计算分析及结果运用性能化防火设计文件编制,传统规范的不足无法给出一个统一、清晰的整体安全度水准是经验及科研技术的总结，难以跟上新技术、新工艺和新材料的发展限制了设计人员主观创造力的发展无法充分体现人的因素对整体安全度的影响,建筑消防性能化防火设计，是指根据建设工程使用功能和消防安全要求，运用消防安全工程学原理，采用先进适用的计算分析工具和方法，为建设工程消防设计提供设计参数、方案，或对建设工程消防设计方案进行综合分析评估，完成相关技术文件的工作过程,一种先进、有效、科学、合理的防火设计方法，特别是在解决大型复杂建筑物的防火设计问题方面，弥补了依据传统的规范标准进行设计的不足性能化设计的优点：（1）加速技术革新（2）提高设计的经济性（3）加强设计人员的责任感,具有下列情形之一的工程项目，可对其全部或部分进行消防性能化设计：超出现行国家消防技术标准适用范围的按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项目特殊使用功能的,下列情况不应采用消防性能化设计：国家法律法规和现行国家消防技术标准强制性条文规定的国家现行消防技术标准已有明确规定，且无特殊使用功能的建筑居住建筑医疗建筑、教学建筑、幼儿园、托儿所、老年人建筑、歌舞娱乐游艺场所室内净高小于8.0m的丙、丁、戊类厂房和丙、丁、戊类仓库甲、乙类厂房、甲、乙类仓库，可燃液体、气体储存设施及其他易燃、易爆工程或场所,1.标准规范没有规定的现行防火规范总结了历史上各类火灾的经验与教训和科研成果，综合考虑了当前国家的整体经济技术和管理水平、产品质量等状况作为成熟经验及科研成果的总结，规范往往不会覆盖突破传统的建筑做法和工艺对于某些新技术、新设备的应用，如果现行标准规范没有相关的防火设计要求，此时就可采用消防性能化设计的方法,2.防火分隔防火分隔指采取一定措施将建筑内某些火灾危险性较大的空间或设备重要或不能中断工作的场所与其他部位分隔开来，并在一定时间内把火势控制在规定的区域里防火分区是在建筑内部采取规定要求的防火墙、楼板及其他等效的防火分隔措施分隔，用以控制和防止火灾向其它邻近区域蔓延的封闭空间城市综合体、大型展览建筑、候机车船楼等建筑因使用功能的需要，具有体量及空间巨大等特点，往往难以按照现行规范进行防火分区的划分，如果强行按照标准规范进行防火分隔，又与使用功能相冲突,3.防烟与排烟防烟与排烟设计的基本原则是，要防止烟气进入人员的疏散通道，保证疏散安全，为消防救援提供必要的有利条件大剧院、体育馆、电影院的观众厅等部位因空间较大，无论是按照地面面积还是按照空间体积计算排烟量，计算得出的机械排烟量会很大而难以实现现行防火规范对自然排烟系统的使用有严格的限制，在部分工程中为了美观及与建筑方案相结合的考虑，要求在高大空间内采用自然排烟系统,4.安全疏散规模很大的建筑，无论是安全出口宽度还是疏散距离，往往难以按照规范进行安全疏散设计使用功能多样，在建筑内部形成不同消防分隔和受保护区域，如何安全可靠地组织和诱导大量的人员在尽可能短的时间内疏散到室外安全区域，也可以通过采用性能化的设计方法来定量的确定,5.结构耐火钢结构、钢管混凝土等结构型式越来越普遍在这些钢结构中，有些结构型式特殊如国家体育场外围护钢结构等，有些由于功能的特殊需要，难以按照我国现行防火规范的要求采用喷涂防火涂料等措施进行防火保护，因此需要对采用钢结构的建筑火灾危险性进行分析，根据不同的情况提出相应的防火保护措施,基本程序确定建筑物的使用功能和用途、建筑设计的适用标准确定需要采用性能化设计方法进行设计的问题确定建筑物的消防安全总体目标进行性能化防火试设计和评估验证修改、完善设计并进一步评估验证确定是否满足所确定的消防安全目标编制设计说明与分析报告，提交审查与批准,设计步骤,建筑物的消防安全总目标一般包括如下内容：1）减小火灾发生的可能性；2）在火灾条件下，保证建筑物内使用人员以及救援人员的人身安全；3）建筑物的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌，或虽有局部垮塌，但不会发生连续垮塌而影响建筑物结构的整体稳定性；4）减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断；5）保证建筑物内财产的安全；6）建筑物发生火灾后，不会引燃其相邻建筑物；7）尽可能减少火灾对周围环境的污染。,设计步骤,消防安全总体目标细化为一个或多个设计目标每个设计目标转化为工程功能目标,设计步骤,常见的性能判定标准包括：1）生命安全标准：热效应、毒性和能见度等；2）非生命安全标准：热效应、火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损和结构的完整性和对暴露于火灾中财产所造成的危害等。,设计步骤,火灾场景是对一次火灾整个发展过程的工程描述火灾场景的确定根据最不利原则，选择火灾风险较大的作为设定火灾场景,火源位置最大热释放速率火灾增长速率消防系统有效性情况疏散设施情况,设计步骤,性能化设计评估基本因素起火和发展烟气蔓延和控制火灾蔓延和控制火灾探测和灭火通知居住者和组织安全疏散消防部门的接警和现场救助,设计步骤,工程的基本信息分析或设计目标设计方法（基本原理）陈述性能评估指标火灾场景的选择和设计火灾设计方案的描述消防安全管理参考的资料、数据,熟悉建筑概况，包括工程的名称、地址、占地面积、建筑面积了解项目所在地的环境情况，例如气候条件、抗震设防烈度、周边的人文环境和建筑现状以及可能的施工条件等设计资料包括建筑设计说明，建筑总平面图，消防设计专篇，建筑主要楼层平面图，建筑主要立面图和剖面图；此外还包括结构、各设备专业的相关图纸等,“预防为主，防消结合”因此，要减少和预防建筑火灾，首先要确保建筑物本身的本质安全建筑被动防火系统：建筑结构、防火分隔、防火间距、管线和管道（井）、建筑装修建筑主动防火系统：灭火设施、防排烟系统、火灾自动报警系统安全疏散系统：疏散楼梯、安全出口、疏散出口、避难逃生设施、应急照明与标识消防救援,防火分区设计目标：防火分区划分应能有效降低火灾危害，可将火灾的财产损失控制在可接受的范围之内功能目标：防火隔断措施应能将建筑火灾控制在设定的防火空间内，而不会经水平方向和竖向向其他区域蔓延性能要求（1）防火分隔构件的燃烧性能具有足够的耐火极限，并满足控制火灾的要求；（2）着火空间内不会发生轰燃；（3）火灾可以控制在设定的防火区域内；（4）火灾不会发生连续蔓延；（5）火灾的可能过火面积与满足规范要求的防火分区的过火面积基本相同；（6）灭火系统符合设计要求，可以有效控制火灾蔓延；（7）排烟系统符合设计要求，可以有效排除烟气和热量。,排烟系统设计目标：建筑内设置的排烟系统应能保证人员安全疏散与避难功能目标：建筑内设置的排烟系统应能及时排除火灾产生的烟气，避免或限制火焰和烟气向无火区域的蔓延，确保建筑物内人员的顺利疏散和安全避难，并为消防救援创造有利条件性能要求（1）排烟设施方式应与建筑的室内高度、结构形式、空间大小、火灾荷载、烟羽流形式及产烟量大小、室内外气象条件等条件相适应；（2）排烟设施应具有保证其在火灾时正常动作的技术措施；（3）排烟系统的排烟量或排烟口的面积能够将烟气控制在设计的室内高度以上，而不会不受控制地蔓延；（4）机械排烟系统的室外风口布置，应能有效防止从室内排出的烟气再次被吸入；（5）设置机械排烟设施的场所应结合建筑内部的结构形式和功能分区划分防烟分区。防烟分区及其分隔物应保证火灾烟气能在一定时间内有效蓄积和排出；（6）排烟口的布置应能有效避免烟气因冷却而影响排烟效果，与附近安全出口、可燃构件或可燃物的距离应能防止出现高温烟气遮挡安全出口或引燃附近可燃物的现象；（7）排烟风机应能保证在任一排烟口或排烟阀开启时自行启动，并应在高温下和该场所需排烟时间内具有稳定的工作性能；（8）在地上密闭场所中设置机械排烟系统时，应同时设置补风系统，补风量应能有利于排烟系统的排烟。,安全疏散设计目标：建筑内应具有足够的安全疏散设施保证人员的生命安全功能目标：安全疏散设施应确保发生火灾时，建筑内的人员在规定时间内能够安全疏散至室外安全区域性能目标 应有足够的安全出口供人员安全疏散，每个房间均应有与该房间使用人数相适应的疏散出口；安全出口宽度应与建筑内使用人数相适应，并考虑不同用途建筑中疏散人流的宽度和疏散速度，避免人员疏散过程中在安全出口发生拥挤、堵塞；建筑内的疏散应急照明与疏散指示标志均应与其所在场所相适应；安全疏散距离应与建筑内的人员行动能力相适应，确保人员疏散所用时间满足安全疏散所允许的限度；疏散设施应满足相应的防火要求，不会使人员在疏散过程中受到火灾烟气或热的危害。,消防救援 设计目标：消防救援设计应能为消防队员消防救援作业提供有利条件，消防车道、救援场地和救援窗口以及室外消防设施应能满足消防队员救援作业的要求功能目标：1）建筑物应设置保障消防车安全、快速通行的消防车道；2）消防车登高操作场地应能满足消防车停靠、火场供水、灭火和救援需要；3）消防救援窗口应能满足消防队员进入建筑物的要求。性能要求1）消防车道的净宽度和净空高度应大于通行消防车的宽度和高度；2）消防车道的耐压强度应大于消防车满载时的轮压；3）消防车道的转弯半径应满足消防车安全转弯的要求；4）消防车道之间或与城市道路之间应能相互贯通联系；5）消防车登高操作场地的尺寸、间距以及距建筑物的距离应满足消防车展开和安全操作的要求；6）消防救援窗口的尺寸和间距及可进入性满足救援要求。,火灾场景的确定应根据最不利的原则确定，选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景。如火灾发生在疏散出口附近并令该疏散出口不可利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种原因而失效等火灾风险较大的火灾场景一般为最有可能发生，但火灾危害不一定最大；或者火灾危害大，但发生的可能性较小的火灾场景设定火灾场景时需要分析和确定建筑物的基本情况，如：建筑物的可燃物、建筑结构、平面布置、建筑物的自救能力与外部救援能力等,火源位置火灾增长速率最大热释放速率消防系统有效性情况对疏散设施影响的描述,设计内容,火灾增长速率设计火灾增长曲线的几种方法：可燃物实际的燃烧实验数据类似可燃物实际的燃烧实验数据根据类似的可燃物燃烧实验数据推导出的预测算法基于物质的燃烧特性的计算方法火灾蔓延与发展数学模型,火灾增长速率稳态火灾：火源的热释放速率始终保持在一个恒定值MRFC模型,火灾增长速率建筑火灾t2增长模型：火灾的热释放速率按照时间的平方关系增长,热释速率，kW,火灾增系数，kW/s2 t 时间，s,火灾增长速率,最大热释放速率,一、火灾受到自动喷水灭火系统控制时的最大热释放速率对于安装自动喷水灭火系统的区域，其火灾发展通常将受到自动喷水灭火系统的控制假定自动喷水灭火系统启动后火势的规模将不再扩大自动喷水灭火系统控制下的火灾规模可以使用DETACT分析软件进行预测,最大热释放速率,二、参考相关设计规范或指南,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,三、根据燃烧试验数据确定,最大热释放速率,四、轰然计算法小房间大房间 烟气温度500-600 或 地面受热流 20kW五、失控燃烧，以消防队15min展开救援的时间计算六、通风控制型火灾的计算七、燃料控制型火灾的计算,火灾数值模型主要有专家系统、区域模型、场模型、网络模型和混合模型场模型（CFD模型）应用最为广泛FDS PHOENICS FLUENT,网格独立性边界条件,湍流模型燃烧模型辐射模型,火羽流,顶棚射流,窗口羽流（中性面）,烟囱效应,人员疏散所需时间RSET,RSET=tstarttaction,tstart=（td+ta）+tpre,tpre=trec+tres,疏散软件模拟确定,通常感烟火灾探测器能探测到100kW的火灾并启动报警线型红外光束感烟火灾探测器：快速发展火在达到500kW时可使安装在18m高度上的火灾探测器报警,人员疏散所需时间RSET,tpre=trec+tres,与建筑空间的环境状况有密切关系，从数秒钟到数分钟不等,疏散区域疏散人数人员速度疏散设施情况“疏散至”,规范计算法参考计算法实际统计法,设计内容,疏散人数规范计算法,建筑设计防火规范GB50016-2006第5.3.17条第5款的规定：“商店人的疏散人数应按每层营业厅建筑面积乘以面积折算值和疏散人数换算系数计算。地上商店的面积折算值宜为50%70%，地下商店的面积折算值不应小于70%。疏散人数的换算系数可按表5.3.17-2确定。”,疏散人数参考计算法,参考国内外的一些地方标准、规范计算确定,注意适用性,疏散人数实际统计法,东北地区在用居然之家商场顾客人流量统计,分类水力疏散模型：通过将人在疏散通道内的走动模拟为水在管道内的流动来进行计算，完全忽略掉了人的个体特性，而将人群的疏散作为一种整体运动人员行为模型：模拟人在火灾中的行为，综合考虑了人与人、人与建筑物以及人与环境之间的相互作用。这类模型能够从一定程度上反映火灾时个人的特性对人员疏散的影响 STEPS Simulex buildingEXODUS Pathfinder模型选取当建筑的结构简单、布局规则、疏散路径容易辨别、建筑的功能较为单一且人员密度较大时，适合采用水力模型来进行人员疏散的计算，其他情况则适于采用人员行为模型,人员生命安全判定准则,安全裕度：倍的疏散行动时间商业建筑不小于0.5倍的疏散行动时间,RSET+Ts ASET,人员生命安全判定准则,清晰高度：一般建筑 2.0m 大空间建筑 h=1.6+0.1H,见本节案例,防止火灾蔓延扩大的判定准则,性能化分析中通常采用辐射热分析方法，来分析火灾蔓延情况：火灾发生时，火源对周围将产生热辐射和热对流，火源周围的可燃物在热辐射和热对流的作用下温度会逐渐升高，当达到其点燃温度时可能会发生燃烧，导致火灾的蔓延在一定的设定火灾规模下控制可燃物间距，或在一定间距条件下控制火灾的规模如果不能确定可燃物的性质，为了保守起见临界辐射强度取10kW/m2,钢结构防火保护判定准则,在规定的结构耐火极限时间内，结构或构件的承载力Rd应不小于各种作用所产生的组合效应Sm，即RdSm 在各种作用效应组合下，结构或构件的耐火时间td应不小于规定的结构或构件的耐火极限tm，即tdtm 火灾下，结构极限状态时的临界温度Td应不小于在规定的耐火时间内结构所经历的最高温度Tm，即 TdTm 临界温度指标 Td=325,性能化报告内容,建筑基本情况及性能化设计的内容分析目的及安全目标性能判定标准即性能指标火灾场景设计所采用的分析方法及其所基于的假设计算分析与评估不确定性分析结论与总结参考文献设计单位和人员资质说明,见本节案例,