（安全技术及工程专业论文）不同功能建筑火灾荷载分布规律分析.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t f i r el o a di s 也ef o u n d a t i o n a ld a t af o rt h ep e r f o r m a n c e b a s e df i r ep r o t e c t i o n d e s i g na n da l s oi st h eb a s i ce l e m e n tt or e s e a r c ho nt h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eo v e r a l l d e v e l o p m e n ts t a g eo ff i r e t h ed u r a t i o no ft h ef i r e a n dt h ed i s t r i b u t i o no ft h e t e m p e r a t u r ea r ec l o s e l yd e p e n d e do nt h ef l o a di nab u i l d i n g ，a n dt h et e m p e r a t u r ei n t h eb u i l d i n gi s a b s o l u t e l yn e c e s s a r yt od e t e r m i n et h ef i r e - r e s i s t a n tp r o p e r t ya n d s e p a r a t et h ef i r e i n s u l a t e dp e r f o r m a n c eo ft h ea r c h i t e c t u r a lc o m p o n e n t s h o w e v e r ， f e wf i r el o a dd a t aw a sr e p o r t e di no u r c o u n t r y a n dt h e o n l yw a yi n o u r p e r f o r m a n c e - b a s e df i r ep r o t e c t i o nd e s i g hi st oc i t eo t h e rc o u n t r i e sd a t aa n dm e t h o d s u n f o r t u n a t e l y , t h es i t u a t i o no fac o u n t r y , n a t i o n a l i t y , l i v i n gh a b i ta n de c o n o m i cl e v e l w i l lc a u s et h eg r e a td i f f e r e n c ei nf i r el o a d s t h e r e f o r e ，i ti sn e c e s s a r yf o ru st o i n v e s t i g a t et h ed e t a i lf i r el o a dd i s t r i b u t i o ni no u rc o u n t r yf o r t h ea l lk i n d so fb u i l d i n g s b ys u r v e ya n ds t a t i s t i c sm e t h o d s b a s e do nl i t e r a t u r er e v i e wa n di ns i t es u r v e ym e t h o d s ，f i r el o a d so fd i f f e r e n t f u n c t i o n s b u i l d i n g si n c l u d i n gh o t e lb u i l d i n g s ，r e s i d e n t i a lb u i l d i n g s ，u n i v e r s i t y s t u d e n t s d o r m i t o r yb u i l d i n g sa n dc l a s s r o o mb u i l d i n g sw e r eo b t a i n e di n t h i sw o r k a n a l y s i z e db ys t a t i s t i c sm e t h o d ，i ti sc o n c l u d e dt h a tt h ef i r el o a do ft h eh o t e la n dt h e u n i v e r s i t ys t u d e n t s d o r m i t o r yb u i l d i n g sk e e p st h en o r m a ld i s t r i b u t i o na n di tk e e p s l o g - n o r m a ld i s t r i b u t i o nf o rt h er e s i d e n t i a lb u i l d i n g s b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t so ft h ef i r el o a d sf o rt h ed i f f e r e n tf u n c t i o n s b u i l d i n g s ，t h ef i r eg r o w t hf a c t o r sw a sp r o d u c e db yt h ec o r r e s p o n d i n gf i r em o d e l s f u r t h e r m o r e ，t h ep r o b a b i l i t yd i s t r i b u t i o nf u n c t i o n so ft h ed u r a t i o no ft h ef i r ei nt h e d i f f e r e n tf u n c t i o n sb u i l d i n g sw e r eo b t a i n e db a s e do nt h eb a s i cb u i l d i n gf i r eg r o w t h m o d e la n dt h ep r o b a b i l i t ya n ds t a t i s t i c st h e o r y 1 1 1 ef i r el o a dd a t a b a s es y s t e mw h i c ha d o p t st h ea c c e s ss o f t w a r et oc o n s t r u c tt h e s u b s t r a t ed a t a b a s ea n di sc o m p i l e db yt h eg u ii n t e r f a c ed e s i g no fm a t l a bs o f t w a r e a n dt h es q l l a n g u a g ew a sd e v e l o p e d ，n l ed a t a b a s es y s t e mc o v e r i n gf i f t e e nd i f f r e e n t b u i l d i n g sr e a l i z e st h eq u e r yf u n c t i o n , t h ea d d i n gf u n c t i o n ，d e l e t i n gf u n c t i o n ，s t a t i s t i c a l f u n c t i o na n dd i s t r i b u t i o ne v a l u a t i v ef u n c t i o n t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ec r e a t i o n p r o c e s so ft h ed a t a b a s es y s t e ma n dt h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s so fe a c hf u n c t i o n a l m d u l ei nd e t a i l k e y w o r d s ：d i f f e r e n tf u n c t i o n sb u i l d i n g s ，f i r el o a d ，g a u s s i a nd i s t r i b u t i o n ， i i i a b s t r a c t l o g n o r m a ld i s t r i b u t i o n ，f i r es c e n a r i o ，f i r el o a dd a t a b a s e i v 中国科学技术大学学位论文相关声明 本人声明所呈交的学位论文。是本人在导师指导下进行研究工作 所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包舍任 何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究 所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。 本人授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权。即：学 校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编人有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 作者签名：刍节 国叼 年姣月7 牛日 第l 章绪论 l 研究背景及意义 第1 章绪论 长久以来，火灾就一直是危害人民生命和财产安全并造成社会不稳定的重要 原因。根据联合国“世界火灾统计中心”提供的资料，近年来，在全球范围内， 每年发生的火灾就有6 0 0 万7 0 0 万起，每年有6 5 0 0 0 7 5 0 0 0 人死于火灾。由 此可见，火灾防治是人类社会中的一项长期的重要任务”】。 根据火灾发生的场合，火灾主要分为建筑火灾、森林火灾、工矿火灾、交通 运输工具火灾等类型。其中建筑火灾对人们的危害最直接、最严重，因为各种类 型的建筑是人们生活和生产的主要场所，也是财产高度集中的场所。 我国的建筑火灾一直是比较严重的，这与我国的建筑结构形式、人民的生产 与生活特点、我国的地理位置、气候条件、社会习俗等囚素有关。犀近一二十年 来，我国正处于火灾形势比较严重的时期，建筑火灾的次数和损失居高不下，尤 其是发生了多起特大和重特大火灾，有的还造成了严重的群死群伤事件。例如深 圳市龙岗舞王俱乐部发生的特大火灾，事故托造成4 3 人死亡，8 8 人受伤，其影 响震惊中外。图ll 给出了最近9 年我国每年的火灾情况 z - q 。 图1 12 0 0 0 2 0 0 8 年我瞳火灾情况 造成当前建筑火灾比较突出的因素是多方面的。一方面随着我国城市化进 程的加速，城市人口和城区面积大幅度增加，大量功能复杂的公凝娱乐场所、大 型和高层建筑如雨后春笋般涌现。城市建筑呈现出新的特点恻：1 ) 由传统的低 层或多层建筑向中高层或超高层的大型建筑转变；2 ) 建筑材料由传统的砖瓦等 第1 章绪论 相对单一的材料向钢材等新型材料转变；3 ) 建筑功能由功能简单的建筑物向大 型复杂的现代建筑物转变。由于这些建筑的使用功能和所使用的建筑材料发生了 巨大的变化，再加上建筑物内人员密集、疏散困难等原因，使得火灾的隐患和风 险不断加大。而另一方面，当前消防法规的更新相对滞后、消防力量相对薄弱且 布局不合理、消防安全管理水平较低。 由于这些现代建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、 配套设施等方面有很大的不同，该类建筑的防火设计很多在现行规范中尚未有明 确规定或按现行规范执行有困难。因此作为处方式防火设计的有效补充，建筑防 火性能化设计在我国得到了越来越多的关注和应用。 性能化防火设计( p f p d ，p e r f o r m a n c e - - - b a s e df i r ep r o t e c t i o nd e s i g n ) 是建立在 火灾安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法，它突破了处方式防火设计 针对建筑物结构类型，相应的层高和面积等的限制，从建筑物的结构、功能和内 部可燃物等方面的具体情况出发，对建筑物火灾危险性进行定量评估，提供更加 灵活有效的设计选择，得到最优化的防火设计方案和最合理的防火保护1 7 1 。 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 的输入参数之一。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具有重 要的现实意义。 1 2 火灾荷载调查研究现状及存在的问题 1 2 i 国外研究现状 世界各国陆续开展了大量针对不同建筑物火灾荷载分布的调查。1 9 2 8 年至 1 9 4 0 年期间美国国家标准局哺j 对住宅、办公室、学校、医院和少量商业建筑的火 灾荷载进行调查。1 9 4 7 年i n g b e r g 9 , 1 0 , 1 1 等人对美国商业类和制造类建筑进行火灾 荷载调查分析。 k a w a g o e 和s e k i n e ( 1 9 6 4 ) u 2 】对日本办公类建筑进行火灾荷载调查，分析发现 日本办公类建筑的火灾荷载密度平均值为l l l 6 m j m 2 ，标准差为1 8 3 6m j m 2 ； r o m b o u t s 1 3 】等人( 1 9 6 0 ，1 9 6 1 ，1 9 6 3 ) 对荷兰办公类建筑进行火灾荷载调查发现， 荷兰办公类建筑的火灾荷载密度平均值为2 7 0m j m 2 ；而b m s 【1 4 j 对美国华盛顿 2 第1 章绪论 的办公类建筑进行火灾荷载调查，发现美国办公类建筑的火灾荷载密度平均值为 9 3 6m j m 2 ，标准差为3 0 6m j m 2 。 g r e e n ( 1 9 7 7 ) t ”】对哈克尼医院进行火灾荷载调查，并对建筑物的火灾持续时 间的长短和室内温度的变化情况等进行预测。 s j m e l i n e k ( 1 9 9 1 ) t 1 6 j 利用文献调研与实地调查相结合的方法获取美国与英国 办公类建筑的火灾荷载密度值，利用统计理论和数理分析得到办公类建筑的火灾 荷载密度数据具有近似正态分布的规律。 n a r a y a n a n ( 19 9 4 ) 1 7 】对新西兰惠灵顿市5 个人寿保险公司办公室进行火灾荷 载调查，调查过程中将可燃物划分为固定可燃物和可移动可燃物两大类，对数据 进行统计分析发现办公类建筑的火灾荷载数据符合正态分布规律。 s u n i lk u m a r 和c v s k a m e s w a r ar a o 1 8 】对印度坎普尔市的3 5 间民宅进行火 灾荷载调查并分析不同因素对火灾荷载的影响得到以下结论：1 ) 住宅类建筑火 灾荷载密度的平均值与标准差随着房间数量的增多而减少；2 ) 住宅类建筑火灾 荷载密度的变化范围为2 7 9 0 7 m j m 2 , - - - 8 5 3 1 2 m j m 2 ，平均值为4 8 7 4 4 m j m 2 ；标 准差的变化范围为8 7 0 3 m j m 2 - 6 2 2 1 6 m j m 2 ，平均值为2 5 5 2 2 m j m 2 ；储藏室 和厨房为住宅内火灾荷载密度值最大的房间，而阳台和卫生间为火灾荷载密度值 最小的房间；3 ) 住宅类建筑火灾荷载密度的平均值与最大值随着房间面积的增 大而减少；4 ) 住宅类建筑的火灾荷载数值与建筑物的高度无关；5 ) 固定火灾荷 载占全部火灾荷载的5 2 6 6 。 c h a r l e sgc u l v e r t l 9 恫样对办公类建筑的火灾荷载情况进行调查，得到：1 ) 办公类建筑的火灾荷载密度与建筑物的几何形状、高度和年份无关；2 ) 政府办 公类建筑与私人办公类建筑的火灾荷载数值相差不大；3 ) 建筑物的火灾荷载数 值与建筑物的用途有很大关联。 g e o r g eh a d j i s o p h o c l e o u s 和e h a bz a l o k l 2 0 】对大型商业建筑进行火灾荷载调 查，调查的对象包括各类零售商店，例如服装店、鞋店、玩具店、食品店、餐馆、 理发店、旅行社代理处、药房、照相馆、网吧和仓库等，得到不同可燃材料如木 材、塑料、衣物、食品等占火灾荷载的比重，并根据调查的结果模拟小型燃料包 进行燃烧实验，得到建筑物发生火灾时的热释放速率、持续时间、有毒烟气产生 量等参数。 hw y i i ( 2 0 0 0 ) 1 2 1 】提出了可燃物厚度和表面积对火灾荷载的影响规律，通过实 地调研的可燃物相关尺寸，结合建立的数学模型，对发生火灾时的热释放速率和 持续时间等参数进行估算，调查发现暴露面积越大，燃烧的热释放速率越大，可 燃物的厚度越厚，燃烧的持续时间越长。 a n t o n i om c l a r e t 和a d r i a n at a n d r a d e i z z j 对巴西m i n a sg e r a i s 州o u r op r e t o 3 第1 章绪论 市的4 3 个不同功能建筑进行火灾荷载调查，调查结果显示：所有建筑火灾荷载 密度的平均值为2 9 8 9 m j m 2 ，标准差为2 8 3 3 m j m 2 ，且商场类建筑的火灾荷载密 度值最大，但单个房间的火灾荷载密度值以药房为最大，为1 4 5 6 0m j m 2 ；木材 燃料占可移动火灾荷载和固定火灾荷载的量分别为3 5 和3 7 。 s a t o s h ik o s e ，y a s a b u r om o r i s h i t a 和s u s u m um a t s u n o b u l 2 3 】对 日本东京住宅类建筑的可移动火灾荷载进行调查统计，发现住宅类建筑内平均可 移动火灾荷载密度为3 4k g m 2 ，标准差为1 1 7 k g m 2 ；同时住宅类建筑可移动火 灾荷载密度随着建筑面积和使用年份的增加而增大。 r b a l d w i n ，m a r g a r e tl a w 和( 2 a l l e n t 2 4 1 对伦敦地区两座现代化办公楼的火灾 荷载进行调查，得到：该类建筑的火灾荷载密度为2 0k g m 2 ，9 5 的火灾荷载密 度值不超过5 9k g m 2 ，且火灾荷载密度与房间面积无关；每单位开口面积的火灾 荷载密度数值为5 5k g m 2 ，9 5 的火灾荷载密度数值为1 4 7k g m 2 ；认为办公类建 筑为低火灾荷载场所且为燃料控制的燃烧现象。 a l e xc b w a l y a t 2 5 】利用网络问卷调查的方法获取了加拿大5 9 8 户住宅的火灾 荷载数据，统计分析得到该类建筑的火灾荷载密度平均值为4 1 0 m j m 2 ，且具有 对数正态分布的规律。 1 2 2 国内研究现状 国内这方面的相关统计数据较为匮乏。陆松伦，孙强【2 6 】等人阐述了火灾荷载 密度传统的定义方法和局限性，并结合某商场进行了实际计算，而后陈述了新定 义的发展趋势，提出了可移动火灾荷载、火灾载荷点分布密度、火灾荷载线分布 密度的概念，并讨论了火灾荷载密度的应用。 崔守金、张立国【2 7 】等人调查得到了民宅、医院、单身宿舍、会议室、办公室、 教室、图书室、阅览室、仓库的火灾荷载密度变化范围，利用结果和国际标准 ( i s 0 8 3 4 ) 规定的标准火灾温度时间曲线进行火灾持续时间与温度的估算。 廖曙江【2 8 , 2 9 j 通过对可移动火灾荷载的分析，提出了可移动火灾荷载的定义范 围和火灾荷载密度新的定义方法，讨论了火灾荷载与火灾的“两性”关系，同时 对某大型商场的服装层可移动火灾荷载( 服装) 的分布状况进行了实地调查，调查 结果显示不同楼层具有不同的火灾荷载值。可移动火灾荷载的分布不服从正态分 布，而是二项分布形式。 蔡芸，李铁【3 0 1 等人对天津地区的高、中、低档宾馆分别进行了火灾荷载调查 统计，并利用求算术平均数的方法对数据进行分析，得出了天津地区各档次宾馆 火灾荷载密度的平均值。 张和平、亓延军、徐亮【3 i 】等人针对传统火灾荷载统计方法只针对可燃物的种 4 第1 章绪论 类和数量这一缺陷，考虑了可燃物的形状、厚度和摆放位置对火灾荷载的影响， 并利用建立的数学模型对三个典型的建筑房间即小会议室、居室、办公室火灾时 的相关参数进行研究。 王金平、朱江【3 2 】通过实验给出了建筑中常用材料及家具等的热值表，在此基 础上给出相应的公式计算建筑物的火灾荷载。 王中翔【3 3 】调查了廊坊、长治、郑州及天津四个城市的零售类商业店铺的火灾 荷载情况，调查的主要对象包括快餐店、服装店、鞋店等商业零售店铺。针对店 铺可燃物的形式，确定了5 种主要可燃物，分析它们在总火灾荷载中所占比例， 统计分析得到所有店铺火灾荷载密度的平均值为1 2 3 0 m j m 2 ，最大值为6 8 3 1 4 m j m 2 ，最小值为9 2m j m 2 ，标准偏差为1 2 4 0 5m j m 2 ，且所有店铺火灾荷载密 度与样本数之间具有对数正态分布的规律。 李天、张猛和薛亚辉【3 4 】对中原地区8 8 0 户住宅进行调查统计，得到了1 7 7 0 组卧室面积及家电、家具重量、材质等数据信息，从中选取7 0 组数据计算出卧 室可移动火灾荷载，并进行统计分析，结果表明由于住户个人喜好的家具材质的 不同，卧室可移动火灾荷载密度差异较大，但一般卧室可移动火灾荷载密度服从 对数正态分布规律。 1 2 3 存在的问题 国外开展了大量针对不同建筑物火灾荷载的调查，不少国家早已颁布火灾荷 载的统计数据，但随着建筑形式的大型化和高层化，建筑物使用功能变化等因素， 使其火灾荷载的分布均应有所变化，还没有见到更新的调查报告。 国内这方面的火灾荷载相关统计数据较为匮乏，已有的只是对商品种类进行 过统计，而对其分布形式、陈列方式、分布密度等都没有进行过系统调查，在设 计计算时主要是参考国外数据。然而国情，民族生活习惯和经济水平不同导致火 灾荷载必然有很大的差异。因此，通过实际调查和统计方法给出适合我国国情的 不同功能建筑的火灾荷载数据是非常必要的，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。因此将建筑物的火灾荷 载作为随机现象，将其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一1 3 5 , 3 6 , 3 7 。 1 3 主要研究内容 辨识典型功能建筑的火灾危险源，建立火灾荷载的确定方法和相应的评价指 5 第1 章绪论 标体系；通过实地调研和文献获取相结合的方式得到不同功能建筑的火灾荷载数 据，利用概率统计的方法进行处理，抽象化为相应的统计数学模型，给出不同功 能建筑的火灾荷载分布范围和分布规律，初步获取适用于我国性能化防火设计需 求的建筑物火灾荷载基础数据并建立不同功能建筑的火灾荷载数据库系统。 1 4 本文的章节安排 根据研究的主要内容，本论文的章节安排为： 第一章，绪论部分。主要包括研究不同功能建筑火灾荷载及其分布规律的背 景和意义，国内外关于不同功能建筑火灾荷载密度及其统计规律的研究现状，现 有研究存在的不足之处，并论述了本研究的主要目标和思路。 第二章，阐述了火灾荷载的定义、调查程序，针对国外不同功能建筑火灾荷 载进行文献调研并得到相应的分布规律。 第三章，实地调研了宾馆、住宅、学生宿舍、教室类建筑的火灾荷载数据， 并利用数理统计方法进行了分析，得到了不同功能建筑火灾荷载平均值及其分布 的基本规律。 第四章，基于实地调研的不同功能建筑的火灾荷载数据，对建筑物发生火灾 时的火灾增长因子、火灾盛期持续时间进行估算。 第五章，利用a c c e s s 软件构造基底数据库，采用m a t l a b 软件g u i 界面设计 作为基本开发工具，与s q l 语言结合进行混合编程，开发了不同功能建筑的火 灾荷载数据库系统。 第六章，论文的结论与未来的工作展望。 最后是致谢及作者在攻读硕士期间完成的学术论文和参与的科研项目。 参考文献 1 吴启鸿世纪之交对火灾形势和拓展消防安全技术领域的思考【j 】消防科学与技术，2 0 0 0 年，第l 期 2 中国统计年鉴2 0 0 1 ，2 0 0 2 ，2 0 0 3 ，2 0 0 4 ，2 0 0 5 ，2 0 0 6 ，2 0 0 7 ，2 0 0 8 年版北京：群众出 版社 3 陈家强我国的火灾形势与发展趋势【j 】第九届国际消防设备技术交流博览会学术研讨 会论文集，消防科学与技术编辑出版，2 0 0 2 ，l o 4 中国消防协会2 0 0 1 年火灾形势分析与防治对策 j 】消防技术与产品信息，2 0 0 2 年第6 期 6 第1 章绪论 5 杜兰萍，沈友弟，厉剑等我国消防安全形势、差距和对策研究消防科学与技术，2 0 0 2 年，第5 期 6 范维澄，孙金华，陆守香等火灾风险评估方法学 m i 北京：科学出版社，2 0 0 4 7 霍然，袁宏永性能化建筑防火分析与涉及【m 】合肥：安徽科学技术出版社，2 0 0 3 年 8 s f p e ( 1 9 9 5 ) t h es f p eh a n d b o o ko ff i r ep r o t e c t i o ne n g i n e e r i n g m s o c i e t yo ff i r e p r o t e c t i o ne n g i n e e r s ，s e c o n d e d i t i o n 9 i n g b e r g ，s h t e s t so ft h es e v e r i t yo fb u i l d i n gf i r e s j n a t i o n a lf i r ep r o t e c t i o na s s o c i a t i o nq ， 2 2 ( 1 ) ，1 9 2 8 ，p p4 3 - - 6 1 1 0 i n g b e r g , s h ，d u r h a m , j w ：，a n dt h o m p s o n , j p c o m b u s t i b l ec o n t e n t si nb u i l d i n g s r b u i l d i n gm a t e r i a l sa n ds t r u c t u r e sr e p o r t1 4 9 ，n a t i o n a lb u r e a uo fs t a n d a r d s ，w a s h i n g t o n ，d c 1 9 5 7 1 1 r o b e r t s o n ，a f ，a n dg r o s s ，d f i r el o a d ，f i r es e v e r i t y , a n df i r ee n d u r a n c e j a s t ms p e c i a l t e c h p u b 4 6 4 ，1 9 7 0 ，p p3 2 9 1 2 k a w a g o e ，k a n ds e k i n e ，t e s t i m a t i o no ff i r et e m p e r a t u r e - t i m ec u r v ei nr o o m s r b r i o c c a s i o n a lr e p o r tn o 17 ，b u i l d i n gr e s e a r c hi n s t i t u t e ，m i n i s t r yo fc o n s t r u c t i o n , t o k y o 19 6 4 1 3 r o m b o u t se ta 1 ，a l g m ( 1 9 6 0 ，1 9 6 1 ，1 9 6 3 ) r a p p o r t e ni n z a k ev u u r b e l a s t i n gv a ns c h o l e n , k a n t o r e ne nz i e k e n h u i z e n b o u w c e n l r u m ，r o t t e r d a m 1 4 c i bw 1 4 ( 1 9 8 6 ) d e s i g ng u i d e s t r u c t u r a lf i r es a f e t y r r e p o r to fc i bw 1 4w o r k s h o p ， f i r es a f e t yj o u m a l ，v 0 1 1 0 ，n o 2 ，p p7 7 - - 1 3 7 15 g r e e n , m eas u r v e yo ff i r el o a d si nh a c k n e yh o s p i t a l d e p a r t m e n to fh e a l t ha n ds o c i a l s e c u r i t y , l o n d o n , e n g l a n d ，f i r et e c h n o l o g y , v 0 1 1 3 ，n o 1 ，p p 4 2 。5 2 ，f e b r u a r y1 9 7 7 1 6 s j m e l i n e k t h ed i s t r i b u t i o no f f i r el 0 a d 【j 】f i r es a f e t yj o u r n a l ，1 9 9 3 ，2 0 ：8 3 - - 8 8 17 n a r a y a n a n ，p f i r es e v e r i t i e sf o rs t r u c t u r a lf i r ee n g i n e e r i n gd e s i g n r s t u d yr e p o r tn o 6 7 ， b u i l d i n gt e c h n o l o g yl t d ( a r a n z ) ，p o r i r u a , n e wz e a l a n d , 1 9 9 4 1 8 s u n i lk u m a r ，c v s k a m e s w a r ar a o f i r el o a di nr e s i d e n t i a lb u i l d i n g s 【j 】- b u i l d i n ga n de n v i r o n m e n t ，v 0 1 3 0 ，n o 2 ，p p 2 9 9 3 0 5 ，1 9 9 5 1 9 c h a r l e sgc u l v e r c h a r a c t e r i s t i c so ff i r el o a d si no f f i c eb u i m i n g s j f i r e t e c h n o l o g y ，19 9 3 2 0 g e o r g eh a d j i s o p h o c l e o u s ，e h a bz a l o k f i r el o a d sa n dd e s i g nf i r e s f o rc o m m e r c i a l b u i l d i n g s j 4 t hi n t e r n a t i o n a ls e m i n a ro nf i r ea n de x p l o s i o nh a z a r d s ，n i r e l a n d ，2 0 0 3 21 y i i ，h w ：e f f e c to fs u r f a c ea r e aa n dt h i c k n e s so nf i r el o a d s ，u n i v e r s i t yo fc a n t e r b u r y , f i r e e n g i n e e r i n g r e s e a r c h r e p o r t2 0 0 0 1 3 ，2 0 0 0 ，i s s n1 1 7 3 。5 9 9 6 2 2 a n t o n i om c l a i 选t ，a d r i a n at a n d r a d e 。f i r el o a ds u r v e yo f h i s t o r i cb u i l d i n g s ：a c a g es t u d y j j o u r n a lo ff i r ep r o t e c t i o ne n g i n e e r i n g ；v 0 1 1 7 ，p p l 0 3 一ll l ，m a y 7 第1 章绪论 2 0 0 7 2 3 s a l o s h ik o s e ，y a s a b u r om o r i s h l l - a ，s u s u m um a t s u n o b u s u r v e yo f m o v a b l e f i r el o a di ns a p a n e s ed w e l l i n g s r f i r es a f e t ys c i e n c e p r o c e e d i n g so ft h e s e c o n di n t e r n a t i o n a l s y m p o s i u m p p 4 0 3 4 12 2 4 r b a l d w i n ，m a r g a r e tl a w ，g a l l e n s u r v e yo ff i r e - l o a d si nm o d e r no f f i c e b u i l d i n g s - s o m ep r e l i m i n a r yr e s u l t s t r i m i n i s t r yo ft e c h n o l o g ya n d f i r eo f f i c e s c o m m l l l e ej o i n tf i r er e s e a r c ho r g a n i z a n o n ，19 7 0 2 5 a l e xc b w a l y a a ne x t e n d e ds u r v e yo fc o m b u s i t i b l ec o n t e n t si nc a n d i a nr e s i d e n t i a ll i v i n g r o o m s r 】i n s t i t u t ef o rr e s e a r c hi nc o n s t r u c t i o n n a t i o nr e s e a r c hc o u n c i lc a n a d a ，2 0 0 4 2 6 陆松伦，孙强建筑物火灾荷载密度的确定方法和应用【j 】安徽建筑工业学院学报， 2 0 0 5 ，1 3 ( 6 ) ：2 0 2 2 2 7 崔守金，张立国火灾荷载与火灾持续时间和温度的关系【j 】消防科技 2 8 廖曙江，刘方，付祥钊对“活动火灾荷载”的讨论【j 】消防科学与技术，2 0 0 3 ，2 2 ( 5 ) ： 3 5 7 - 3 5 9 2 9 廖曙江，刘方，付祥钊对某大型商场服装层活动火灾荷载的调查研究 j 】消防科学与 技术，2 0 0 3 ，2 2 ( 1 ) ：1 4 - 1 6 3 0 蔡芸，李铁天津地区宾馆类建筑火灾荷载统计与分析【j 】消防技术与产品信息， 2 0 0 8 ( 4 ) ：2 4 - 2 7 3 1 张和平，亓延军，徐亮，杨立中，杨昀可燃物表面积和厚度对建筑物内火灾荷载的影 响【j 】火灾科学，2 0 0 3 ，1 2 ( 2 ) ：9 0 - - 9 4 3 2 王金平、朱江常用建筑材料及家具的热值及其火灾荷载密度的确定【j 】建筑科学，2 0 0 9 ， 2 5 ( 5 ) ：7 0 7 2 3 3 王中翔商业建筑火灾荷载调查和统计分析【j 】武警学院学报，2 0 0 9 ，2 5 ( 4 ) ：5 7 - 6 0 3 4 李天，张猛，薛亚辉中原地区住宅卧室活动火灾荷载调查与统计分析【j 】自然灾害学报， 2 0 0 9 ，1 8 ( 2 ) ：3 9 - 4 3 3 5 阐强，倪照鹏建筑防火中的火灾危险源辨识与控制技术【j 】安全，2 0 0 4 ，2 5 ( 2 ) ：4 6 3 6 孙占辉，姚斌，孙金华火灾场景设计与火灾危险度分析在火灾性能化防火设计危险源辨 识中的应用【j 】火灾科学，2 0 0 4 ，1 3 ( 2 ) ：1 0 6 1 1 1 3 7 田玉敏论性能化防火设计中的设计火灾场景【j 】火灾科学，2 0 3 ，1 2 ( 1 ) ：2 9 - 3 5 8 第2 章国外不同功能建筑火灾荷载分布规律调查分析 第2 章国外不同功能建筑火灾荷载分布规律调查分析 2 1 火灾荷载定义 火灾荷载是衡量建筑物室内所容纳可燃物数量多少的一个参数，是研究火灾 全面发展阶段性状的基本要素。在建筑物发生火灾时，火灾荷载直接决定着火灾 持续时间的长短和室内温度的变化情况，而室内温度是确定建筑构件耐火性能， 分隔构件隔火性能等必不可少的条件。 火灾荷载是指建筑物内所有可燃物燃烧所产生的总热量值。如果一座建筑物 内火灾荷载越大，通常该建筑的火灾风险就越大，需要的防火措施越多。一般来 说，总的火灾荷载并不能定量地阐明它与作用面积的关系，为此引进了火灾荷载 密度的概念。火灾荷载密度是指房间内所有可燃材料完全燃烧时所产生的总热量 与房问的特征参考面积之比，即火灾荷载密度是单位面积上的可燃材料的发热 量。 根据p e t t e r s s o n ( 1 9 7 6 ) 1 1 提出的模型，单位面积的火灾荷载可通过下式计 算： g ：塑丝m j m 2 ( 2 1 ) 4 式中：g 火灾荷载密度( m j m 2 ) ； 朋y 者火房间内单个可燃物的质量( k 曲： 龇单个可燃物的有效热值刚讹曲； 4 着火房间内地板面积( m 2 ) 。 在计算建筑物内火灾荷载的时候，可燃物的属性如材质、重量、厚度、表面 积以及存放位置等起着很关键的作用。通常建筑物内的可燃物可分为两大类2 】： a ) 固定火灾荷载，主要包括墙壁、顶棚、楼板等结构材料及装修材料所采 用的可燃物以及门窗、固定家具等。固定可燃物数量很难准确计算，一 般根据建筑物的设计图纸调查统计确定。 b ) 可移动火灾荷载，主要包括家具、书籍、衣物、寝具、摆设等构成的可 燃物。 实际过程中，虽然火灾荷载会随着建筑物的使用方式、可燃物的摆放位置、 9 第2 章国外不同功能建筑火灾荷载分布规律调查分析 时间等因素发生变化，然而运用统计调查的方法给出不同功能建筑例如宾馆、办 公室、住宅、医院、商业类建筑等的火灾荷载密度概率分布函数却是可以实现的。 2 2 估测火灾载荷时的基本假设 a ) 整个建筑物内，可燃物均匀分布； b ) 所有可燃物都会着火； c ) 火灾发生时，着火房间内的所有可燃物都会全部燃尽； d ) 火灾荷载由不同可燃物的总热值转换为当量的标准木材的量来表示。 2 3 火灾荷载调查程序 根据n a r a y a n a n ( 1 9 9 4 ) t 3 】的调查程序，定义和选择建筑物占用性质后，首先把 可燃物质按照固定可燃物和可移动可燃物进行分类，然后称量每一种可移动可燃 物的质量，计算整个建筑物的总表面积。 此外，在进行火灾荷载的调查统计时，除了称量每一种可燃物质量的方法外， m a b i n ( 1 9 9 4 ) t 4 】还估算每一种可燃物中不同的材料如木材、金属、塑料等百分比。 这是一种合理的方法，可燃物中每种材料的重量可近似给出。 例如：一个椅子重1 2 k g 计算得到：6 0 的质量为钢材； 3 0 的质量为木材； 1 0 的质量为塑料。 对于每一项可燃物，尤其是固定在某一位置难以称量其重量的可燃物，可通 过测量它们的体积，根据密度来估算它的重量。得到建筑内可燃物燃烧放出的总 热量后，除以建筑物内表面积，便得到火灾荷载密度( m j l n 2 ) 。 2 4 火灾荷载调查结果 虽然世界各国开展了大量的不同建筑物内火灾荷载分布的调查，但随着建筑 形式的大型化和高层化，建筑物使用功能的变化等因素，使其火灾荷载的分布均 应有所变化，还没有见到更新的调查报告。 1 9 2 8 年至1 9 4 0 年期间美国国家标准局对住宅、办公室、学校、医院和少量 商业建筑的火灾荷载进行调查。1 9 4 7 年i n g b e r g 等人对美国商业类和制造类建筑 进行火灾荷载调查分析，这些统计结果如表2 1 所示【