消防安全案例分析
该建筑地下室主要使用性质为汽车库、机电设备用房、物业服务用房,首层主要使用性质为百货、主力店、室内步行街和临街商铺,2、3层主要使用性质为室内步行街、百货、电玩、酒楼、歌舞厅,4~6层主要使用性质为百货、酒楼、电影院,7~26层主要使用性质为五星级酒店。该建筑除室内步行街的防火分区划分、安全疏散,以及部分疏散楼梯间在首层需借助室内步行街进行疏散等问题以外,其他消防设计均满足现行有关国家工程消防技术标准的规定。
在消防性能化设计评估中,通过隔离室内步行街中的商业火灾荷载,限制室内步行街内部的火灾荷载,设置有效的火灾探测、自动灭火、防排烟等消防措施,将步行街设置为“临时安全区”(也称为“准安全区”),以解决步行街防火分区面积超大、借用步行街疏散等问题。
根据以上材料,回答下列问题:
1.简述整体结构耐火性能计算的一般步骤。
2.对于评估后需要改进、提高疏散安全性的场所,可以通过哪些方面来解决?
3.消防性能化设计评估针对室内步行街应采取的相应消防措施有哪些?
4.请简述针对本项目室内步行街防火分区面积扩大、借用室内步行街进行疏散的消防问题,应当采取何种消防措施解决存在的消防问题?
(1)确定材料热工性能及高温下材料的本构关系和热膨胀系数。
(2)确定火灾升温曲线及火灾场景。
(3)建立建筑结构传热分析和结构分析有限元模型。
(4)进行结构传热分析
(5)将按照火灾极限状态的组合荷载施加到结构分析有限元模型,进行结构力学性能非线性分析。
(6)确定建筑结构整体的火灾安全性。
(7)按照要求进行构件的验算。
【解析】在火灾高温作用下,结构的材料力学性质发生较大变化。基于防火设计性能化的要求,对于一些复杂且重要性高的建筑结构,需要考虑高温下材料本构关系的变化、结构的内力重分布、整体结构的倒塌破坏过程,这就需要对火灾下建筑结构的行为进行准确确定。对火灾下建筑结构的内力重分布、结构极限状态、及耐火极限的确定,需要采用基于性能的结构耐火性能计算方法整体结构耐火性能计算方法需要采用非线性有限元方法完成。整体结构耐火性能计算的一般步骤如下:(1)确定材料热工性能及高温下材料的本构关系和热膨胀系数。(2)确定火灾升温曲线及火灾场景。(3)建立建筑结构传热分析和结构分析有限元模型。(4)进行结构传热分析。(5)将按照火灾极限状态的组合荷载施加到结构分析有限元模型,进行结构力学性能非线性分析。(6)确定建筑结构整体的火灾安全性。(7)按照要求进行构件的验算。
2.【答案】对于评估后需要改进、提高疏散安全性的场所,可以通过以下几方面来解决:
(1)增加疏散出口的数量,缩短独立疏散出口问距离;增加疏散出口及疏散通道的宽度,提高疏散通道通行能力。
(2)改善区域烟气控制措施,如提高排烟量、改变排烟方式、改进防烟分区设置等。
(3)改善火灾探测、报警系统设计,改善消防应急广播系统的设计,提高早期报警速度、改善火灾警报通知效果。
(4)完善疏散指示系统设计,包括出口标志、导流标志以及加强应急照明,提高疏散通道使用效率。
此外,火灾发生过程中还可能出现很多特殊的情况,例如疏散过程中建筑结构的稳定性、人员被困等多种情况。因此,在人员安全疏散的判定标准中还可以根据具体情况,考虑特殊性制定具体的判定标准。
【解析】火灾中人员的安全疏散指的是在火灾烟气未达到危害人员生命状态之前,建筑内的所有人员安全地疏散到安全区域的行动。在人员疏散的安全评估中,关于建筑内的消防安全性能判定的主要原则是:在建筑某火灾危险区域内发生火灾时,如人的可用疏散时间足以超过必需疏散时间,则建筑疏散设计方案可行;否则需对该设计方案进行调整,直至其满足人员安全疏散的要求。对于评估后需要改进、提高疏散安全性的场所,可以通过以下几方面来解决:(1)增加疏散出口的数量,缩短独立疏散出口问距离;增加疏散出口及疏散通道的宽度,提高疏散通道通行能力。(2)改善区域烟气控制措施,如提高排烟量、改变排烟方式、改进防烟分区设置等。(3)改善火灾探测、报警系统设计,改善消防应急广播系统的设计,提高早期报警速度、改善火灾警报通知效果。(4)完善疏散指示系统设计,包括出口标志、导流标志以及加强应急照明,提高疏散通道使用效率。此外,火灾发生过程中还可能出现很多特殊的情况,例如疏散过程中建筑结构的稳定性、人员被困等多种情况。因此,在人员安全疏散的判定标准中还可以根据具体情况,考虑特殊性制定具体的判定标准。
3.【答案】消防性能化设计评估针对室内步行街采取以下相应消防措施:
(1)步行街两侧建筑的耐火等级不应低于二级。
(2)步行街两侧建筑相对面的距离不应小于相应的防火间距要求且不应小于9m,步行街的长度不宜大于300m。
(3)步行街两侧建筑的商铺之间应设置耐火极限不低于2.00h的防火隔墙,每间商铺的建筑面积不宜大于300m²。
(4)面向步行街一侧宜采用耐火极限不应低于1.00h的实体墙;当采用其他分隔设施时,商铺之间隔墙两侧的开口或非实体墙之间应设置宽度不小于1m、耐火极限不低于1.00h的实体墙。门、窗应采用乙级防火门、窗,或可采用耐火极限不低于1.00h的C类防火玻璃门、窗。
当步行街为多层结构时,每层面向步行街一侧应设置防止火灾竖向蔓延的措施,当设置回廊或挑檐时,其出挑宽度不应小于1.20m。
(5)步行街的顶棚材料应采用不燃或难燃材料,承重结构的耐火极限不应低于0.50h。步行街内不应布置可燃物。
(6)疏散楼梯应靠外墙设置并直通室外,确有困难时,在首层可直接通至步行街;商铺的疏散门可直接通至步行街。步行街内任一点到达最近室外安全地点的步行距离不应大于60m。
(7)步行街顶棚下檐距地面的高度不应小于6m,顶棚应设置自然排烟设施,且自然排烟口的有效面积不应小于其地面面积的20%。
(8)步行街内沿两侧的商铺外每隔30m应设置DN65的消火栓,并应配备消防软管卷盘。步行街两侧的商铺内应设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统,每层回廊应设置自动喷水灭火系统;步行街宜设置自动跟踪定位射流灭火系统。
(9)步行街内应设置消防应急照明、疏散指示标志和消防应急广播系统。
【解析】根据《建筑设计防火规范》(GB50016—2014,2018版)5.3.6的规定,餐饮、商店等商业设施通过有顶棚的步行街连接,且步行街两侧的建筑需利用步行街进行安全疏散时,应符合下列规定:(1)步行街两侧建筑的耐火等级不应低于二级。(2)步行街两侧建筑相对面的最近距离均不应小于本规范对相应高度建筑的防火间距要求且不应小于9m。步行街的端部在各层均不宜封闭,确需封闭时,应在外墙上设置可开启的门窗,且可开启门窗的面积不应小于该部位外墙面积的一半。步行街的长度不宜大于300m。(3)步行街两侧建筑的商铺之间应设置耐火极限不低于2.00h的防火隔墙,每间商铺的建筑面积不宜大于300m²。(4)步行街两侧建筑的商铺,其面向步行街一侧的围护构件的耐火极限不应低于1.00h,宜采用实体墙,其门、窗应采用乙级防火门、窗;当采用防火玻璃墙(包括门、窗)时,其耐火隔热性和耐火完整性不应低于1.00h;当采用耐火完整性不低于1.00h的非隔热性防火玻璃墙(包括门窗)时,应设置闭式自动喷水灭火系统进行保护。相邻商铺之间面向步行街一侧应设置宽度不小于1.0m、耐火极限不低于1.00h的实体墙。当步行街两侧的建筑为多个楼层时,每层面向步行街一侧的商铺均应设置防止火灾竖向蔓延的措施,并应符合本规范第6.2.5条的规定;设置回廊或挑檐时,其出挑宽度不应小于1.2m;步行街两侧的商铺在上部各层需设置回廊和连接天桥时,应保证步行街上部各层的开口面积不应小于步行街地面面积的37%,且开口宜均匀布置。(5)步行街两侧建筑内的疏散楼梯应靠外墙设置并宜直通室外,确有困难时,可在首层直接通至步行街;首层商铺的疏散门可直接通至步行街,步行街内任一点到达最近室外安全地点的步行距离不应大于60m。步行街两侧建筑二层及以上各层商铺的疏散门至该层最近疏散楼梯口或其他安全出口的直线距离不应大于37.5m。(6)步行街的顶棚材料应采用不燃或难燃材料,其承重结构的耐火极限不应低于1.00h。步行街内不应布置可燃物。(7)步行街的顶棚下檐距地面的高度不应小于6.0m,顶棚应设置自然排烟设施并宜采用常开式的排烟口,且自然排烟口的有效面积不应小于步行街地面面积的25%。常闭式自然排烟设施应能在火灾时手动和自动开启。(8)步行街两侧建筑的商铺外应每隔30m设置DN65的消火栓,并应配备消防软管卷盘或消防水龙,商铺内应设置自动喷水灭火系统和火灾自动报警系统;每层回廊均应设置自动喷水灭火系统。步行街内宜设置自动跟踪定位射流灭火系统。(9)步行街两侧建筑的商铺内外均应设置疏散照明、灯光疏散指示标志和消防应急广播系统。
4.【答案】(1)解决防火分区面积超大问题的措施:
①剥离危险源,将步行街室两侧商铺分隔为面积不超过300m²精品店,面向步行街一侧采用耐火极限不应低于1.00h维护结构分隔。
②室内步行街不应布置可燃物,采用不燃或难燃材料。
③室内步行街设置有效的排烟措施、自动灭火措施。
(2)解决安全疏散问题的措施:
①室内步行街应采取有效的排烟措施,如采用自然排烟,则自然排烟口的有效面积不应小于其地面面积的20%;如采用机械排烟,则排烟量应当经过数值模拟分析。
②通过步行街到达最近室外安全地点的步行距离不应大于60m。
③通过数值模拟确定人员疏散所需时间小于危险来临时间。
【解析】根据《建筑设计防火规范》(GB50016—2014,2018版)5.3.6的规定进行作答。
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