建筑防火性能化设计与评估及其科学与技术基础.ppt
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1、1,第十章 性能化防火设计简介,提 纲,一、性能化防火设计的时代背景二、性能化防火设计的方法与步骤三、性能化防火设计的科学与技术基础四、性能化防火设计举例,2,3,一、性能化防火设计的时代背景,3 建筑与科技发展对防火设计的新要求,2 处方式建筑防火设计,4 性能化防火设计的兴起,1 建筑防火的目的与措施,5 性能化设计和处方式设计的关系,4,建筑防火目的:(1)保护建筑物内及其周围人员生命安全和健康;(2)保护建筑物内及其周围财产并限制火灾损失;(3)保护消防人员的安全并能够开展有效的灭火工作;(4)保护环境(大气、水和土壤)。,1.建筑防火的目的与措施,5,保护人员安全措施:预防火灾疏散通
2、道限制火灾蔓延尽早发现火灾并进行有效灭火避免发生轰燃通过限制疏散通道的长度、防烟、排烟、排热以及防止建筑物倒塌等措施减少人员的危险性,实现防火的技术措施,6,保护财产安全的措施:预防火灾减少财产密度尽早发现火灾并进行有效灭火限制火灾蔓延避免发生轰燃通过排烟、排热、避免水造成的损失以及防止建筑物倒塌等措施减少财产的损失,实现火灾防护目的的技术措施,7,2 处方式建筑防火设计,定义:处方式建筑防火设计:按照传统建筑防火设计规范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求,对建筑防火系统进行设计的工程。处方式防火设计评估:按照传统建筑防火设计规范对建筑物防火分类及其对防火设计的明确要求,对建筑防火系统设
3、计进行评估。,8,9,3 建筑和科技发展对防火设计的新要求,现代建筑的特点:攀高比阔,争奇斗艳,彰显时尚,各领风骚,10,火灾科学方兴未艾:火灾机理日见清晰现象描述逐渐量化数值模拟日臻完善研究群体日益强大,火灾科学和消防技术的发展为消防工程的变革提供了可能,11,消防技术层出不穷:火灾探测智能化火灾扑救自动化成套设备系列化消防管理信息化,火灾科学和消防技术的发展为消防工程的变革提供了可能,细水雾灭火,遥控水炮,定义:性能化设计:针对特定建筑对象的消防安全目标,运用消防安全工程学原理,采取计算机模化或数理推算的方法,并结合实验方法,确定合理的消防安全设计。性能化评估:采用确定性或概率方法,基于消
4、防安全工程学的逻辑关系,对已设计或现有的建筑对象,结合其消防工程体系的合理性、实用性,数值化地分析论证其火灾危害与风险。,12,4 性能化防火设计的兴起,13,特点:只确定建筑要达到的总体目标要求或设计性能水平,规定一系列性能目标和可以量化的性能准则和设计准则,一般附有一个指导设计的技术文件。设计人员或其他规范执行者根据设计对象特点,按规范要求,采用“处方式”规范或以性能为基础的设计和评估方法来完成认为可以接受或能够取得最低规定安全水平的设计。在大多数情况下,规范不明确规定某项解决方案,而是确定能达到规范要求的可接受的方法。,14,可以针对不同的建筑物确定不同的安全水平,能使设计者或监督者具有
5、自由发挥的较大余地,解决“处方式”规范中存在的大部分问题,但对于规范使用者而言则要求经过专门的严格训练,并要有不同建筑物的火灾大小数据以及大量建筑材料的燃烧特性数据、专门的设计和评估工具等作为支撑。,5.性能化设计和处方式规范的关系,1、两者的目标是一致的,可以相互验证;2、两者各具特点:指令性的简捷、明确,便于操作,可直观理解,运用成本低。性能化的演绎、推理,可以模化,需要理解力,运用成本高。3、两者将长期互补共存。性能化适应于新型的、特殊的建筑设计与评估;指令性适用于一般的、普遍的建筑设计与评估。4、两者可相互变化。性能化的归纳,总结成律可作为指令性。指令性的细化,数理表述可化为性能化。,
6、15,二、性能化防火设计方法与步骤,16,(一)基本概念总体目标:保护生命、保护财产、保护使用功能、保护环境功能目标:对如何达到总体目标说明性能要求:材料、构件、系统、组件以及建筑方法满足性能水平要求,从而达到安全总体目标和功能目标性能指标设计指标,17,总体目标:建筑物在火灾条件下不垮塌功能目标:保护钢构件不烧毁性能目标:钢构件有1小时耐火时间性能指标:在1小时内,温度不高于530C设计指标:保护层厚度不小于3mm,总体目标:保护人员安全功能目标:远离起火点的人员有足够的疏散时间性能目标:限制火灾蔓延和控制烟气聚积与流动。性能指标:燃烧速率小于10MW,40分钟内烟气层高度3米以上。设计指标
7、:水喷淋1套(水压2个大气压)、机械通风300m3/min。,二、性能化防火设计方法与步骤,确定分析对象的现场状况弄清待评估建筑的结构特点识别重大火灾危险源设计火源功率,18,二、性能化防火设计方法与步骤,确定防火安全的目的和目标保证人员安全减少起火的可能性防止火蔓延防止火灾进一步扩大,19,二、性能化防火设计方法与步骤,选择合适的定量分析方法定量分析是性能化分析的基本方法,需要根据分析的需要选择合适的定量方法;火灾过程的计算机模拟是一种主要的方法(CFAST、FDS、FLUENT、PHOENICS),20,二、性能化防火设计方法与步骤,具体分析影响火灾安全的因素建筑物的结构特点;可燃物的燃烧
8、特性与分布;火灾与烟气蔓延的特点;室内消防设施的配置状况;建筑物使用者的特征;消防救援状况,21,二、性能化防火设计方法与步骤,给出分析报告风险分析结束后应当给出客观、全面的结论报告;明确指出该建筑物是否符合有关规范的要求,原有设计是否需要进行任何修改等;结论具有很强的时效性,22,二、性能化防火设计方法与步骤,基本的设计步骤:三个阶段:设计准备阶段;定量评估阶段;文件编制阶段;八个步骤,23,二、性能化防火设计方法与步骤,24,性能化设计步骤示意图,25,Steps in the Performance-Based Analysis and the Conceptual Design Pro
9、cedure for Fire Protection Design,确定工程具体内容,建立性能判据,确定安全总体目标、功能目标、性能目标,设计目标:性能指标和设计指标,选择最终设计,建立火灾场景,试设计,试设计评估,准备设计文件,修改设计或目标,性能化设计报告,说明、图纸操作与维护手册,Developing a Fire Protection Engineering Design Brief,试设计是否满足性能标准,否,是,PS,G,DSO,DPC,DFS,TD,FSM?,二、性能化防火设计方法与步骤,(一)设计准备阶段基本任务:确定一些基本参数,包括:评估所设计建筑物的现场状况;确定业主的损
10、失目标(定性);把业主的损失目标定量为设计目标;,26,二、性能化防火设计方法与步骤,(一)设计准备阶段确定建筑防火设计的基本目标:保障生命安全,包括民众、工作人员和消防人员的安全;保护财产安全,包括建筑结构、设备和物品;提供连续的操作,例如保护系统可以继续运作;限制火灾与火灾防治措施的不良影响。,27,二、性能化防火设计方法与步骤,(一)设计准备阶段应当确定防火设计目标的优先顺序:多数情况下,应优先考虑人员生命安全;特殊情况下,也可优先考虑其它目标。如人员少,容易疏散,或存储高价值物品;应当兼顾多个防火目标。,28,二、性能化防火设计方法与步骤,(二)定量评估阶段选择火灾场景和设定火灾曲线:
11、选择火灾场景;设定火灾曲线,29,二、性能化防火设计方法与步骤,选择火灾场景火灾场景:对火灾发展过程的一种语言描述,包括对起火、增长、发展到最大程度(轰燃)以及熄灭过程的说明。需要确定的内容:历史资料;实际火灾过程的数据;火灾实验数据,30,二、性能化防火设计方法与步骤,选择火灾场景主要涉及以下具体内容:起火前的状况点火源初始可燃物二次可燃物火蔓延的可能性物体的摆放位置室内人员状况统计数据,31,二、性能化防火设计方法与步骤,设定火灾曲线火灾的热释放速率是决定火灾发展的基本参数之一;性能化分析中所用的HRR是人为设定的,设定的越合理,计算结果越可靠;火灾发展可分为三种基本形式:不断增长;稳定燃
12、烧;逐渐衰弱,32,二、性能化防火设计方法与步骤,33,设定火灾曲线示意图,二、性能化防火设计方法与步骤,(二)定量评估阶段发展与评估初步防火设计:按照确定的火灾场景,依据设定的火灾曲线,发展初步设计方案;通常有多个方案;评估、比较这些方案时,应灵活区分新建建筑和已有建筑。,34,二、性能化防火设计方法与步骤,(三)文件编制阶段分析和设计过程的参与者分析或设计的理由设计方法的说明(方法、假设和工具)设计的背景资料业主的目标说明性能判据火灾场景设定火灾设计替代方案其它资料,35,36,三、性能化防火设计的科学与技术基础,2 热释放速率模型及其实验测试方法,3 羽流模型,1 火灾过程模拟,4 人员
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- 建筑 防火 性能 设计 评估 及其 科学 技术 基础
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