我国建筑防火性能化设计的若干看法(二)
2.火灾发展模式及预期损害度的分析评估
性能设计的核心就是运用大量的定量分析去解决工程安全的评估。定量分析包含两类程序:
(1)决定性程序(Deterministic Procedure):将火灾成长、扩展、烟移动及对人员影响予以定量化(从理论分析、经验关系推论、使用方程式及火灾模拟方法)。
(2)概率性程序(Probabilistic Procedure):估算发生某种不预期火灾情景(Fire Scenario)的可能性(利用火灾发生频率的统计数据、系统可靠度、建筑背景资料及决定性程序所获得资料)。火灾模式的影响因子应考虑模式的输出量(例如:温度、速度、热通量)及合格标准(例如:侦测所需时间、达到人类无法承受的时间)。火灾模式也为概率模式,主要进行火灾风险评估,分析事件树(Event Tree)与概率,而使人们因火灾丧的风险降低。
火灾场景的设定对消防安全性能设计十分重要,即在消防安全设计之前,需先输入火灾场景的参数资料,再依假想场景去执行消防安全设计。
为能达到上述目标,火灾场景的设计应予以合理的量化分析。如今火灾发展模式不论是在工程计算、计算机评估或是概率统计等方面,已具有较合理的推算与评估,使得火灾燃烧的成长速度、热释放率、衰退期等较复杂的状态均能被较接近真实的模拟,因而可以较正确的推算出危险状况发生的时间,以寻求确保人员生命安全的避难对策。火灾场景的假想,应以实际工程为基础,即针对实际使用空间的避难路径、出口设置、楼梯设置、建筑物装修材料及内含物的发热量、避难人员数、避难人员属性等实际状况设定。
我国在今后的若干年中,要实现对火灾的定量评估,至少要建立下述6个分析子系统:
(1)起火空间内火灾发生与发展的过程模拟;
(2)烟及有毒气体蔓延规律的模拟;
(3)火势沿起火间之外空间的蔓延;
(4)火灾报警、灭火及防排烟系统综合工况的模拟;
(5)消防救援行为介入状况的模拟;
(6)人员安全疏散的路径与行为的模拟。
为了正确地给定性能规范的安全原则,最基础的一项工作是建立科学系统的火灾发生及损失的概率统计方法,包括:
(1)对建筑物进行合理的类别划分,并统计各类建筑物实际存在的平方米数量和火灾发生时损失的数量。
(2)确定火灾损失率的概率分布模型,并确定火灾损失率的数学期望和方差值。
(3)从概率的角度,对“同型”和“非同型”的火灾事件进行计算处理,并最终给出各类建筑火灾危险性的概率度。
3.建立各类建筑物的火灾荷载数据库
在从事性能化设计时,最重要的一步是确立火灾载荷的大小与位置,一个错误的火源设计可能导致整个性能设计的失败。
火灾载荷密度与设计火灾发展过程密切相关,而后者正是防火设计中最基本的输人参数之一,因而火灾载荷数据的确定对防火系统的性能设计具有至关重要的影响。我国目前基本上没有火灾载荷的相关统计方法和确定的数值。因此,应通过试验和统计的方法尽快建立适合中国国情的火灾荷载密度的数据库。同时,应考虑国际通用的方式和计算单位,以便信息的交流和共享。具体工作包括:
(1)通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值。
(2)用概率统计的方法处理火灾荷载的分布型式。统计表明火灾荷载的分布不服从正态分布,而表现为极值I型分布。因此将楼层火灾荷载作为随机现象,将其概型化、抽象化为统计数学模型,并根据调查数据寻其统计规律,应该是可行的途径之一。
(3)鉴于建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布均服从极值I型分布,因此可以探讨在这两者之间建立某种逻辑联系,进而确定两者间的比值关系。这将会使规范编制和设计选用工作大大简化。