超大空间消防设施强化方案之正文.doc

毕 业 论 文学生姓名： * 学 号： 0804042* 学 院： 环境科学与工程学院 专 业： 安全工程 题 目： 超大空间消防设施强化方案 指导教师： 冉海潮(教授) 评阅教师： 孙忠强(讲师) 2012 年 6 月 毕 业 论 文 中 文 摘 要 某些超大空间建筑由于功能的需要一些消防设施无法按现行的消防规范进行设计，因此只能对其进行性能化设计。本文以广州国际会议展览中心为例，针对建筑的具体情况，运用安全学知识提出性能化设计的设计目标，然后从防止火灾蔓延，提高火灾探测器灵敏度，防排烟设计等多方面进行性能化设计，提出合理的消防设施强化方案，然后通过火灾场景设定，FDS软件模拟等手段进行了火灾模拟研究，分析人员安全疏散的时间，验证该的有效性。关键词 超大空间 消防设施 性能化设计 强化方案毕 业 论 文 外 文 摘 要Title Intensive Schemes for Oversize-spaces Fire-fighting Equipment AbstractSome fire-fighting equipment cant be designed based on the current fire protection rule due to the buildings function. This article takes Guangzhou International Convention & Exhibition Center for example. Design goal was established by the safety engineering knowledge. Then preventing fires spread and improving the fire detectors sensitivity was designed based performance. A reasonable intensive scheme for fire-fighting equipment was put forward. And effectiveness of the new scheme was analyzed the by simulating the fire scene with FDS. The new scheme can provide similar buildings reference.Key Words oversize-space fire-fighting equipment performance-based design intensive schemes 本科毕业论文 第 页 共 页 目 录1 绪论 11.1 超大空间建筑 11.2 研究背景及意义 12 工况概况及存在的问题 12.1 工况概况 12.2 存在的问题 33 性能化设计 53.1 设计目标 53.2 设计策略 54 火灾设定场景 84.1 火灾发展过程 94.2 火灾增长系数（）确定 94.3 热释放速率的确定 104.4 火灾设定 115 安全疏散模拟 125.1 准安全区域的拟定 125.2 疏散出口宽度 135.3 疏散时间 135.4 FDS模拟 15结论 16致谢 17参考文献18本 科 毕 业 论 文 第 19 页 共 23 页 1 绪论1.1 超大空间建筑有许多建筑的类别包括在了“超大空间建筑”的概念当中，比如说，其中包括了体育、交通、观演、博览建筑，这类建筑与过去的建筑比较，具有了规模大型化、技术现代化以及建筑造型非标准化的特点，这些建筑所共有的特点就是单一的大空间是建筑物实现自身功能的最主要的部分1。这个共同特点就决定了超大空间的重要性，不论是在空间规模还是在功能特点经及在空间表达等各个方面上，超大空间都处于最主要的地位。在建筑中具有辅助功能的那一些空间，尽管有的时候会数量众多，但是这些空间无论在规模、功能还是在形态判断等方面仍然要处于次要的从属地位。能够对于超大空间建筑的概念进行明确的界定的权威性概念就是这个非常明确的主次关系。现在生活中的一些机场候机楼、展览楼以及体育馆等公共建筑的规模一般都比较大，这些大规模建筑通常具有下面的共同特点：这些建筑的楼层都是二层或者三层，一般层数较少；这些建筑的层楼高一般都可达到10m到16m之间甚至还有更高的，所以说它们的空间高；这些建筑物的单层楼的面积可大到2万到4万之间甚至还会更大，整个建筑物的面积可大到10万多平方米2，因此我们说这些建筑的面积大。我们对超大空间的这类建筑进行消防设计的时候，既要达到一般公共建筑消防设计的要求，更要考虑到这类建筑的面积大、空间高以及各建筑物自身使用功能的特殊需要，所以说这类建筑的消防设计又会具有一定的特殊性和一定的难度。1.2 研究背景和意义近些年来，随着中国经济建设的发展，超大空间建筑大量出现。我国最新的建筑消防规范是2005年修订的高层民用建筑设计防火规范，该规范主要针对一些传统的建筑，因为超大空间特殊的功能需要，一些消防设计不能按照该规范设计，超出了该规范的要求。一般超大空间场所都是公共场所，在这些场所在人员密集、流动人口的数量多，来这里的很大一部分人员对此场地的疏散路线不熟悉，这些人员更是不了解此建筑的布局及建筑的周围环境。在发生火灾的危险情况下，来这里的人员容易惊慌失措，很可能会拥堵疏散通道的出口。如果在防火设计上面出现问题，后果将会不堪设想。这将会对人的生命财产安全构成严重威胁。因此对超大空间消防设计进行强化势在必行，迫在眉睫。2 工程概况以及存在的问题2.1 工程概况广州国际会议展览中心地处广州市区东南部琶洲岛，该会展中心完全建成后将成为了亚洲地区规模最大，在世界上仅次于德国汉诺威展览中心，居第二位3。该会展中心整体规模用地面积41.5万，建筑面积39.5万，这个建筑物的总长是458.5，总宽318.2，该会展中心的大功能区主要是有6个：第一个是展厅它包括南面和北面这两面展厅；第二个功能区是室外的展场；第三功能区是珠江散步道；第四功能区是车道；第五功能区是东入口车道；第六功能区就是包括餐厅、设备用房以及办公用房在办的其他用房。会展中心一共有7层，其中包括架空层还有夹层在内，展厅、车库、餐厅以及设备用房都主要在架空层。第一层和第四层是展厅以及餐厅，第二层是珠江散步道和商务用房，第三层、第五层和第六层是办公和设备用房。会展这个建筑物的总高度是39.5m，第一层展厅的最大净高是16m，第四层的净空高度不小于8.5m。展厅采用的展位尺度是3m3m，这是国际上通用的最小的展位基本尺寸，设计使用的模数单元是3030，一个大展厅单元就是90m，平面构成的各个展厅都是90m128m的矩形形状的平面。第一层有8个展厅，第二层有5个展厅，另外，室外还有3个展厅，这一共是有16个展厅。展厅是一个由5个大厅连续为一体的平面展览空间，这5个大厅的组合互不相干扰，可由单个或多个灵活变化。第一层第二层的展厅都分别再和位于中央部位贯通东西向的珠江散步道相连通着。珠江散步道是东西方向的室内交流空间，它是由玻璃幕墙和大屋顶构成的，宽30m，长约450m，这个场所既可以提供多种多样的信息，也可以为来这里的人们提供舒适的休息环境，还可以作为主要的人流垂直、水平交通通道3。图1 第一层展厅防火分区划分会展中心的两层空间一共有13个大型展厅在内，其中就有12个展厅的面积超过了100004。设计者为了让使用方满足所提出的要求，把第一层的8展厅分成了8个防火分区，把第二层的5展厅分成了5个防火分区，这样，除了展厅7，其它各个分区的面积都是11000（128m86m），第一层展厅的防火分区划分示意图见图1。2.2 存在的问题2.2.1 防火分区过大防火分区划分的主要目的是防止火灾蔓延，避免重大的人员伤亡和经济损失。我们划分防火分区的主要目的就在于，在发生火灾的情况下，防火分区可以把火势控制在一定的范围内而不增大，这就会有利于消防人员进行扑救，从而达到减少火灾造成损失的效果。高层民用建筑设计防火规范的第5.1.2条有规定：展览厅已经装设有火灾自动报警和自动灭火系统，且采用的装修材料是不燃或难燃材料时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000平方米5。但是广州国际会展这项工程的大部分标准展厅设计的面积都高达11000。从理论上讲，每个展厅至少应划分成3个防火分区，但是如果在展厅中央设置大量的防火卷闸，这些防火卷闸会严重地破坏展厅的整体性和人流的交通组织，这就会直接影响到其使用功能。所以我们只能把每个展厅划分为一个防火分区，这样的话一个防火分区的面积就等于一个标准展厅的面积，约为11000，所以这就会超出规范要求规定的4000，而且由于展厅单元组合使用功能需要，我们可以在结构方面进行减柱的特殊处理，这就会使各个展馆单元之间形成无柱连接的现象而融为一体，这种空间具有很强的可塑性和灵活性，还能创造最大的可用净面积，这种面积可高达60000，而且这会是一个相当完整的无柱会展空间，能够以超大的体量为展览提供无限的布展创意空间。因此这严重超出了国家防火设计规范标准。2.2.2 疏散距离过大高层民用建筑设计防火规范第6.1.7条规定：对于高层建筑内的观众厅、展览厅、多功能厅以及餐厅、营业厅和阅览室等，这些室内的任何一点和最近的疏散出口间的直线距离不应超过30m；其他房间内最远的一点和房门之间的直线距离不宜超过15m5。该工程的整个建筑群呈长方形布置，由于在设计时采取了减柱结构，因此我们无法在展厅的中间部位设立足够多的疏散楼梯。该建筑整体形状为矩形，因此最远疏散距离点为展厅侧边线上靠近消防车道的一侧，距离疏散出口的距离达到了80m，如图2。因此疏散距离远远超过国家标准规定的30m。图2 最远疏散距离示意图2.2.3 探测器安装高度超规探测器是火灾自动报警系统的重要组成部分，火灾自动报警系统探测火灾隐患，肩负安全防范重任。对于大型会展建筑，消防监控的重点和难点在于展览大厅大空间的火灾探测。根据GB50116-2008火灾自动报警系统设计规范，对于高度超过12m的空间，常规的点型感烟探测器已经不适宜6。因此该会展中心如果安装火灾探测器，其高度是超出国家规范的。2.2.4 灭火系统问题通常而言，水系灭火方式在超大空间内好像是最合适宜的选择，但是在一些大空间中的可燃物没有集中放置，还有一些大空间一旦被水作用以后就会造成很大的损失，我们考虑到设备的有效性和可行性，大面积安装喷洒喷头会造成两种后果:一是结构上不合理，二是作用效果受高度的影响大。建规规定:容量超过3000人的大空间建筑要安装自动喷水灭火设备。实际上，我国现有的自动喷水灭火系统及喷头，一般工作高度为8m;采用快速响应早期抑制喷头，工作高度可以达到12m7。因此对于高度超过12m的广州国际会展中心无法采用固定自动喷水灭火系统。2.2.5 排烟系统问题广州国际会展中心大厅因其内敞空间高大，在防排烟设计上与其他有标准层高的建筑有很大的不同。一直以来，让设计人员感到困扰的问题就是对于高大空间而言的排烟量确定的问题。实际中的防排烟设计都是常规性的，在对像会展这样的大空间的排烟量进行设的时候，设计人员考虑的主要问题就是对中庭排烟量的要求。高层建筑防火规范8.4.2.3规定：中庭体积小于17000m时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m/h。但是如果广州国际会展中心按照4次/h换气计算，一个展厅一个小时需要排烟720000m，这个数值很大，很难实行，也完全没有必要。3 性能化设计性能化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。2009年公安消防局颁布的建设工程消防性能化设计评估应用管理暂行规定规定可采用性能化设计评估的工程项目有：（1）超出现行国家消防技术标准适用范围的；（2）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。由于实际的需求，导致广州国际会展中心出现防火分区面积过大，疏散距离过大等问题，满足无法按照现行国家规范进行消防设计，符合建设工程消防性能化设计评估应用管理暂行规定，因此本文对广州国际会展中心的问题提出性能化设计。针对新型防火系统的设计思路就是性能化设计了，这种设计方法是建立在一种更加理性条件上，首先运用消防安全工程学提出的原理和方法制定出整套的防火系统预期要达到的目标，然后再根据建筑物自身的现实状态，用一切可能用到的方法对建筑物内可能发生火灾的危害和导致后果的严重程度进行评价和预测，以设计出最好的方案和保护措施为目的8。这种设计方法不是根据确定的或一成不变的模式进行设计的。3.1 设计目标在使用广州国际会展中心这一建筑物过程中的最大特点就是人员的大量聚集和流动是其最大特点，所以，我们遵照以下的原则对该建筑进行消防性能化设计：(1)保证人员安全。在建筑物内部的一个火灾危险范围内发生火灾的时候，可用的安全地疏散人员所用的时间 (ASET)应该大于实际需要的安全疏散时间(RSET)，也就是ASETRSET这个关系式必须成立，这样才能保证人员在相对安全的环境下进行疏散，人员生命安全才能不受到威胁。(2)阻止火灾一直扩大和蔓延的趋势。采取合理分隔防火的措施，以保护建筑空间的安全，减少火灾对建筑物的影响。3.2 设计策略3.2.1 防止火灾在防火分区之间蔓延8m高的内部卡车通道将广州国际会展中心主体的第一层划分成了南北两组的大空间，南侧有5个展厅，大约有60000；北侧有3个展厅，大约有26000。为了让划分好的空间既安全又美观，我们在每个展厅之间安装8m高的不锈钢防火卷帘门，在两个展厅之间的4m人行通道一侧，我们还布置30m一组的雨淋式喷头，这些喷头就在卷闸一侧，在发生火灾的情况下，喷水系统可以选择性地对火源附近卷闸的喷射进行加强，这样就会降低卷闸的温度从而达到了阻止火势漫延的作用，同时安装局部喷射设备也会减少消防的用水量从而会节省对消防设备的投入。防火卷帘布置见图3。图3 防火卷帘位置3.2.2 探测器设计按设备对现场信息采集原理，探测器的分类为：离子型探测器、光电型探测器、线性探测器。按设备在现场的安装方式分为：点式探测器，缆式探测器，红外光束探测器。 广州国际会展中心展览的展品一般为布料，木制品等，这些展品发生产生的火为明火。烟、温度和特殊气体的传播需要时间，对于高大的广州国际会展中心点型火灾感烟探测器已不适用。而火焰探测器在火灾发生之初即可探测到火灾的发生，最灵敏，所以选择红外火焰探测器。广州国际会展中心可以采用适合超大空间的先进红外火灾探测器：双波段图像火灾探测器（简称双波段探测器）。双波段探测器是一种智能探测火灾的设备，它具有探测火焰的功能，能大空间和其他的特殊空间都可以用它。这个探测器的系统有多个模式，这些模式都可以识别火灾，可靠性高，最大探测距离为超过100米，而且定位精度高，100m距离处的定位误差不超过3.6m，可以实现火灾的早期准确探测9。表2 双波段探测器技术指标组别1234最大探测距离（m）306080100保护角度（H*V）6050423232242217下面以探测距离为30m的第一组数据进行计算举例，探测器的安装高度为h=15m（1） 根据角度计算为：纵向间距a1=30sin6026m横向间距b=30sin5023m（2） 根据勾股定理，探测器之间的距离应该为：a2=（3030-1515）1/226m探测器之间的距离应该以最小间距为准。因为a1 =a2，所以最大纵向间距为amax=26m，因为ba2，所以最大横向间距为bmax=23m。由于展厅的面积为12890，所以所需探测器的个数计算如下：n1=128264.9n2=90233.9为了满足规范，n1取5，n2取4，因此所需探测器的个数为45=20。同理计算出其它三组的探测器间距和个数，如下表表3 探测器间距和个数组别1234最大横向间距23313229最大纵向间距26404237标准展厅需要个数20121216考虑成本问题，应该以布置探测头个数最少为准，通过对比第2组和第3组所需个数最少，由于第三组的最大横向间距和最大纵向间距大，因此第3组更安全，所以选择第3组布置探测器。探测器在防火分区1的布置图如图4。图4 防火分区1探测器布置图3.2.3 灭火设计灭火的实效性和经济性一直在大空间建筑的消防系统中是非常突出的重点。近年来广泛应用的自动消防炮系统可替代水喷淋系统，大大提高灭火效果，同时保证建筑物的整体美观。在火灾自动报警以后会对着火空间进行定位，之后的系统会控制着消防炮进行定点地扑救，这个过程是完全自动的。自动消防炮的最大射程可达50m以上，可以很好地解决大空间自动灭火难的问题。自动消防炮只会冲着火范围进行灭火，不会对没有火灾的范围产生影响或只是产生很小的影响，这绝对会减少扑火救灾过程中造成的损失。在广州国际会展中心周围设置消防水炮灭火系统，设计流量按40L/s，火灾延续时间为1h。消防水炮系统采用稳高压给水系统，独立供水管网。自动消防炮与双波段探测器或光截面探测器联动，进行空间自动定位并锁定火源点，自动启动电动阀喷射灭火，也可以采用远程手动灭火和现场手动灭火。消防水炮工作压力为0.80MPa，布置保证任何着火点同时有2门水炮的水射流到达。消防水炮可以具备雾柱转化功能，起到高效灭火、控火和不伤害人员的作用。3.2.4 防排烟设计第一层展厅侧面高于8米的部分设置玻璃窗，第二层展厅侧面也设置玻璃窗，第一层和第二层8米之内的部分设置防火玻璃，上部设置自动排烟窗。如果发生危险火灾，展厅两侧防火卷闸自动降至1.601.80m处，烟气将沿卷闸及侧壁向上蔓延引发自动报警系统启动，此时两侧上空的自然排烟窗(开口面积占每个展厅面积2)开始打开，并在180s内完全张开，有利于降低展厅内的烟气浓度、热辐射强度、对流热强度及烟气的毒性含量，保证人员高度(2.1m)以下的能见度，从而使人员可以安全地疏散。同时，由于会展大厅类似一个巨大的蓄烟舱，在火灾初期可以容纳大量烟气而不致威胁人员的安全，这也是要考虑的重要因素。蓄烟区示意图如图5。图5 蓄烟区示意图4 火灾设定场景在不同的场景下发生的火灾也是完不一样的。我们在进行性能化防火评估定量计算的过程中需要在一定的基础上进行，火灾场景的设定就是我们所需要的这个基础。设定火灾场景的目的就是一种基于语言对火灾的发展过程进行描述，它能在很大程度上对烟气运动模拟产生影响，它还会影响到我们对人员进行疏散的过程。我们在进行性能化防火评估的过程中需要了解到一些和火灾相关的参数变化情况，这时我们通常会用火灾模型对建筑内可能会发生火灾的场景进行模拟。然后再对现有的消防安全条件进行评价，看它们是否能够满足规范要求或是否需要完善和优化相关措施达到一定的安全目标。影响火灾发展的基本因素是火灾热释放速率，热翻译速率是不断变化的，它的变化规律是定量分析火灾过程的基础。4.1 火灾发展过程火灾的发展在一般的情况下主要包括火灾的发展过程包括阴燃、增长、充分发展、衰退到熄灭这些阶段。燃烧物质都有自身的燃烧特性，根据各种物质的特性，阴燃持续的时间长短不一，会有数量一直增多的可燃物在增长阶段参与燃烧进程，这一阶段中火灾的热释放率也会一直加大，火灾在进入充分发展阶段以后的热释放率大致是保持平稳的状态，其中燃烧的数量和性质和通风条件都是影响最大的热释放率的因素。燃料的数量在经过充分发展阶段以后会减少，火灾的强度也会慢慢地减弱，火灾在燃料耗尽以后就会熄灭。进行性能化评价的过程中画火灾热释放率的关系曲线时，我们主要考虑火灾增长阶段和充分发展阶段。实际中发生火灾的热释放率是跟随着时间而不断变化的，国外学者做过的许多实验表明，很多种物品从开始点火发展到充分燃烧的阶段这一过程中，热释放速率基本是按时间的指数进行有规律的增长。所以，通常会采用t2特征火灾模型10对非稳态火灾热释放速率的变化情况进行描述，这种变化是随时间而变化的，如式（1）。Q=(t-t0)2 (1)方程中的Q代表着热释放速率(kW)；代表的是火灾的增长系数(kW/s2)；t代表的是火灾从点火以后持续的时间(s)，t0代表的是阴燃阶段持续的时间(s)，我们在计算的过程中一般不会考虑火灾阴燃阶段持续的时间，只是考虑火灾达到增长阶段以后的发展情况，所以我们可取t0=0。4.2 火灾增长系数()确定4.2.1 直接选用经验值美国消防协会标准NFPA中定义了四种标准的t2火灾，这种定义是根据的值确定的，这四种火灾有：慢速火、中速火、快速火和超快速火1113。见表4。本工程展厅中可燃物比较复杂，如塑料制品、木制品、纤维制品、汽车等，比较表4.1，初步选用快速t平方火来模拟可能发生的火灾，此时火灾增长系数为0.04687kW/s2。表4 火灾增长系数()火灾类别典型的可燃材料(kW/s2)Q达到1MW的时间（s）慢速火粗木条、厚木板制成的家具0.0029600中速火棉质/聚酯垫子0.012300快速火塑料、木质货架托盘、泡沫塑料0.04687150超快速火池火、快速燃烧的癫狂家具、轻质窗帘0.187754.2.2 依据火灾荷载密度计算一般而言，有两种火灾荷载，一种是燃烧是不可移动的；一种燃烧物质是可移动的。现在，我们主要是通过结合调查结果和计算分析的方法来确定火灾荷载，许多国家组织都做了大量关于建筑物火灾荷载的调查，所调查的这些建筑物具有各自的使用性能，收集到了很多有实用价值的数据。为保守考虑，本文用了日本避难安全检证法13中的经验公式计算了火灾增长系数n，如式（2）（3）所示。=f +m (2)f =2.610-6qr5/3 (3)可燃物f、墙和顶棚材料m的作用都会影响到火灾增长的系数。qf是不同房间内存在的可移动荷载的密度，具有演艺、展览等类似功能的场所取qf=480MJ/14，我们用装修墙面所采用的装修材料本身的可燃等级来确定m的值。则f=2610-64805/3 =0.0765，同时根据会展中心装修材料主要采用不燃材料，取m=0.0035kW/s2，所以=f+m=0.0800kW/s2。通过比较，本文选取火灾增长系数a=0.0800进行分析，火灾界于快速火与超快速火之间。表5 墙面装修材料的火焰增长速率15墙面装修材料的等级墙面装修材料上的火焰增长速率kW/s2不燃性材料0.0035准不燃性材料0.014缓慢燃烧材料0.056木材或类似材料0.354.3 热释放速率的确定4.3.1 依据Q=t2计算因为在像国际会议展览中心展览馆这样的大空间展览建筑内存在很多人们不能确定的因素，所以在性能化防火分析研究的过程中，这这些不能确定的因素很有可能会导致自动灭火系统不能正常工作。此情形下，在整个模拟的过程中我们都应该把火灾最高的热释放速率定为消防队开始进行灭火时火灾的热释放速率。对我国许多的火灾案例进行分析的结果显示，消防队到达火场并进行出水的时间必须控制在15min内，只有这样才能有效地扑灭火灾以防止火势的蔓延。上面提到的15min消防时间包括从火灾发生到消防队接到报警的时间，这个时间是4min、消防队行动并到达火场的时间，这是5min、消防人员进行灭火准备、火情侦察及开始出水扑救的时间，这个是6min。在本论文的分析过程中，我们考虑到会展现场会有灭火救援预案，这些预案都是完善的，并且有现场执班的消防队员，所以我们可以不考虑消防车的行车时间5min，然后再取在火灾发生后的10min内消防队员所开展的灭火行动并阻止火势发展的过程。此时，依据方程Q=t2计算出的最大的热释放速率就是28.8MW。4.3.2 根据类似火灾实验数据获取(危险源辨识)业主所提供的资料显示，展厅的主要用途是商业展览。展览的类型不同的话，展厅内存在的可燃物数量也不会相同，展厅的布置形式也会有很大的不同之处。 (1)本展览中心展品有很多不同的种类，包括木工机械、家具用品、车展等，在这些商业展品中，小汽车的热释放速率是最大的。我们在进行模拟的实际过程中，先允许火灾增长到一个状态点并一直维持到模拟过程的结束，我们所选的这一点是火灾具有最大的热释放速率这一状态。我们选用小汽车是考虑到火灾可以在汽车里面蔓延的情况，喷淋设施要等到火势蔓延到小汽车外面的时候才会动作，这种情况下的火灾的很容易就达到了峰值。在布展或者是卸下展览物品的时候也会发生这种规模的火灾。当然，在一般情况下，由于展览馆本身已经了完备的消防系统，另外这里的检查人员也比较多，所以发生此种规模火灾几率很小。(2) 在一个展厅内着了火，然后又引起相邻的其他展厅发生火灾，这是在商业展览中的一种很常见的情况。我们在展览厅之间都设置了足够宽的防火通道，这些通道主要是用来防止火灾的蔓延，有了这些通道以后，我们就把火灾的发展只限制在在了相连接的展厅内。下表6列出的展厅内可燃物的热释放速率是香港ARUP公司相同工程案例所采用的数值。我们应该注意到列出的都是燃烧时产生的峰值。尽管实际火灾有发展和衰减过程，但我们在模拟过程假设火灾快速增长至热释放速率的峰值，且持续900s结束。表6 展厅内可燃物热释放率统计可燃物尺寸数量热释放量(/个)总热释放速率小汽车4m2 m(3m high)130MW(峰值)30MW木垛堆1.2m1.2m(3m high)46.8MW(峰值)27.2MW木货架1.2m1.2m(3m high)26.8MW(峰值)13.6MW展厅1.2m1.2m(3m high)51.8MW(峰值)9MW通过上述分析比较，取最大热释放率30MW，火灾增长系数为0.0800kW/s2。热释放率曲线见图6。图6 平方增长火曲线4.4 火灾设定为了模拟一层展厅着火时较为不利情况，设计火灾被设计放置在南侧展厅，烟气可以蔓延至整个一层平面并能通过中庭蔓延至二层。火源位置放在南侧时溢出到中庭的烟气相对较多，对本层更为危险。在一层展览大厅内设置了一个火灾场景；同时对一层着火时，排烟风机未能开启、只开启着火区域相应防火分区排烟口及开启着火区域防火分区与中庭上空排烟风机的情况进行了模拟，并进行比较。场景详情：防火分区3中小车着火，着火地点位于一层展厅防火分区3的中间位置，火灾规模30MW，火灾增长系数为00800kW/s2。为保守考虑，评估没有考虑自动喷水灭火系统对火灾的控制作用。因为如果喷头启动，实际上的火灾规模将会远远低于30MW。5 安全疏散模拟对安全疏散进行设计的时候必须针对觉察火情、疏散准备、逃生行为与到达安全区域这4个环节。5.1 准安全区域的拟定广州国际会展中心的最远疏散距离是80m，由于会展中心的尺度过太，所以每个防火区向的各个方向进行疏散口不能都在同一时间点直出室外。我们特地提出了一个概念来缓解人员疏散距离过长带来的困难程度，为达到避免人流汇聚、拥挤而采取分阶段疏散的设计。这一概念就是关于准安全区域的概念。，我们把广州国际会展这一项工程的室内准安全区域定为下面的几个部位：a.位于架空层内部有4m宽的南北贯通消防道是和展厅、车库之间经过前室相互连接在一起的，所以我们可认为这个通道就是一个准安全区域，它可以引导到此的人员直接走到室外；b.第一层内有30m宽的东西向的卡车通道是与室外相连通的，这是个半室外的空间，我们可认为这儿也是个准安全区域；c.有8m标高的珠江散步道通过特级防火卷闸和上下展厅的通道之间都是相互连接在一起的，这儿还直接通着室外，又没有存放无可燃品在这儿，也可以作为一个准安全区域；d.南侧的货车通道是露天式设计的，可作为是一个准安全区域。5.2 疏散出口宽度高规中针对功能用房进行疏散设计的基本要求是每一个防火分区内至少要有两个的对外疏散出口，这样才能保证人员同时可以向不同的方向进行疏散。会展中心的每个展厅都有与疏散楼梯相连的疏散口，每个展区的疏散口都分别展区的四个角上；在南侧和北侧这两侧还都设有14m宽的通道，这是为了能确保同时有向个方向进行疏散的路线。从对会展中心开始进行设计的时候，使用方提出的展厅人员的使用标准是0.5人/，和高规的规定一致，所以针对1.1万的展厅而言，它大约可以容进来5600人。我们依据高规的第6.1.11.2规定进行计算，出入口=5600人0.65m/100人=36.4m。再经过核算以后，每层中间展厅都具有14m2(南北两侧疏散口)+4m4(展厅四角相连门厅宽吱)=44m总宽度的疏散口；两侧展厅疏散口总宽度为14m2+4m4+8m2=60m。这些宽度比规范所要求的36.4米要大出很多，因此这样设置的疏散口是能够满足宽度要求。5.3 疏散时间安全疏散时间的计算公式应为：S=S1+S2+S3+S4+S5。式中的S1火灾报警用的时间；S2是人员的响应时间；S3是展厅中人员的步行时间；S4是人员通过疏散口所用的时间；S5是人员穿过准安全区的时间。该项工程中的会展中心展厅的平面尺寸是128m86m，这个尺寸是标准的。在展厅中发生火灾时，人员和最近的疏散口之间的直线距离应该是不大于30m的，但是我们考虑到由于布展发生的变化比较多，人员很可能会在展厅中迷失方向。所以，我们在设计时要以最不利点来考虑人员距离最远疏散点的距离是90m，人员步行速度1m/s计算10，S3=110/1=110s；我们认为在一秒的时间内通过疏散口一米的人数是1.5人，由上一节的计算结果可以得知展厅内有5600人，则人员通过疏散口的时间S4=5600/(1.554)=69s。人员全部通过疏散口，再穿过准安全区的最远路程为250m，所需时间S5=250s。我们直接用前人的经验取值得会展中心的火灾报警时间是120s，人员响应时间为120s，因此人员总的疏散时间S=S1+S2+S3+S4+S5=120+120+110+69+250=669秒。5.4 FDS模拟我们对安全疏散标准通过借鉴NFPA-92B的进行下面的设置，这些设置都是很重要的人员疏散。(1) 热烟层离地面的距离大于2.1m；(2) 热烟层距离地面大于2.1m高度的温度就不能大于180，低于2.1m处不能高于50，；(3) 热烟层离地面的距离不到2.1m处，CO2的体积分数不能大于1%，CO的体积分数不能大于2.510-3。经FDS模拟，时间的推移烟气的高度逐渐减低，最后稳定在4.2m。2.1m高度处距离火源10m以外温度最高的地方稳定在40左右，2.1 m高度处离火源12m远的地方CO和CO2的浓度基本无变化，都稳定在一个很小的值。FDS模拟图如图6和图7。图6 669s时的可见度截图（火源所在的纵切面）图7 669s时的温度分布图（2.1m高出的横切面）图8 人员疏散与烟气高度对应图而经过用FDS软件模拟以后得知如果展厅发生火灾，温度和有害气体浓度都很低，烟气将会积聚至4.2m这主要是因为展厅两侧主门洞的开口是4m高，这个过程要用时717s，在这一段时间之内，火灾是不可能对人员的生命造成危害的，当烟气可能会危及到人们的时候，人员早就疏散完了，所以说此次强化方案是有效的。结 论(1)针对防火分区扩大问题，应该从保证人员疏散、控制火灾规模和防止火灾大面积蔓延等方面进行分析。(2)通过设置准安