大空间会展建筑消防特性和防火不确定性分析

摘要：大空间会展建筑是指建筑物内净高大于8m的会展建筑，这类建筑通常大量采用新技术、新材料和新结构，其建筑结构的特殊性、空间规模的超大性、功能的综合多样性、火灾荷载的可变性和使用者群体状态的不确定性决定了这类建筑的消防特性与普通建筑有着明显的区别，大空间建筑消防具有一定的特点，本文从大空间建筑消防特性分析出发，对大空间建筑的防火不确定性进行分析和探讨。
关键词：大空间会展建筑 消防特性 不确定性

一、大空间会展建筑消防特性分析

(一)防火分区难以满足规范要求。在建筑防火中，传统的防火分区采用防火墙、防火门、防火卷帘及水幕等方法进行防火分隔，但在大空间会展建筑中，由于空间规模超大，建筑结构和使用功能的需要，传统的工程方法已无法满足使用功能和防火功能要求，如采用防火墙、防火门的方式划分防火分区，则失去了大空间通透的视觉效果，违背了建此建筑的初衷，如大面积的采用防火卷帘，现有技术条件下产品难以满足高度和跨度的要求，且结构难以分隔到顶，即使在技术上能够实现，大面积地使用防火卷帘也往往不能保证在火灾时卷帘全部关闭，增加了建筑火灾危险性。
(二)疏散距离超长，人员的安全疏散较为困难。大空间建筑是人员高度密集的场所，由于使用功能的特点，每次

摘自：学报论文格式www.udooo.com

活动所对应的使用者群体的流动性较大，其安全自救能力、对使用环境的熟悉程度不一，容易造成恐慌心理，加上展览建筑火灾荷载的多样性、烟气扩展迅速、钢结构的耐火性等因素影响，因而对人员的安全疏散提出了挑战。
(三)烟气运动较为复杂，控制比较困难。火灾烟气实际上是燃烧产物与所卷吸的空气的混合物，随着流动距离的增加，烟气中所含的空气比率将越来越大，在空气的稀释下，烟气的温度和浓度都大大降低，导致烟气的浮力越来越小，烟气上升到一定高度后，烟气的浮力与重力达到某种平衡，导致烟气不能上升。大空间建筑中火灾烟气量很大，当空间顶棚较高时，许多烟气可能升不到顶棚便开始缓慢沉降；空间不高、面积很大的建筑会出现烟气弥散现象。当烟气沿水平方向蔓延到几十米以外的区域时也会发生局部沉降现象，这说明大空间建筑烟气层分布不均匀。
(四)常规的自动消防设施难以发挥作用。大空间建筑火灾烟气运动的特点，当火灾发展到相当的程度,常规的探测器及喷淋头才能感应,火灾探测和灭火装置难以正常发挥效用,延误了早期报警、灭火的有利时机，况且普通喷头喷出的水滴从十几米乃至几十米大高度落下来，往往到达不了燃烧物表面就被烟气冲散、蒸发，达不到有效灭火目的。

二、大空间会展建筑防火不确定性分析

在工程评估分析中，为了预测火灾过程及其风险，需要做出多种检测设、引用多方面的数据、选择工程计算工具等，这一过程中存在着许多不确定因素，它们均会对预测结果的准确性产生一定的影响。不确定性问题是性能化防火评估的一个固有问题，贯穿于性能化分析的始终，对建筑物性能化评估的质量和安全水平有着重要影响，可以说，正确处理不确定性问题也是性能化评估成功的关键。

(一)科学方面的不确定性

科学方面的不确定性主要是由于缺乏相关知识所引起的，为了进行预测计算必须做出某些检测设，而检测设的不合理性与局限性就会带来某种不确定因素，主要有理论与模型的不确定性、数据与输入的不确定性、计算的局限性、预设火灾场景与实际火场之间的差异程度引起的不确定性等。理论与模型的不确定性主要是事实与模型预测之间的偏离。因为我们的科学知识和计算能力有限，所以计算程序都在做简单化的检测设，没有将有关物理全部过程包括到模型中，使得该物理过程未能完整地进行模拟。例如，各种火灾模型中均未包括燃烧反应的模型，只是把火灾的热释放速率作为已知条件输入给模型计算；使用经验公式计算人员疏散时间，没有考虑人员疏散过程中出现堵塞而影响移动速度等等。

(二)人员行为方面的不确定性

虽然用计算机量化分析人的疏散过程是将性能化评估分析的重要途径，国际上已有一些人员疏散的成熟模型，但是由于疏散过程中人的不确定性导致结果的差异，并对人员的实际疏散和火灾预测产生影响。人员行为方面的不确定性是指与建筑物使用有关的各种人员在火场中行为方式的不确定性。在任何情况下，人都是最活跃、最易变的因素，人员的有些行为在一定程度上可以预测，但在紧急情况下却难以预料。主要体现在对火灾警报的反应、疏散过程中的行为、受火灾场景的影响等方面。不同的人对火灾的警惕性和反应程度差别很大，警惕性越高，越有利于早期发现火灾和迅速作出决定，采取疏散和避难行动，这种警惕性受很多因素的影响，如年龄、工作背景、社会阅历、受教育程度等，一般受教育程度较高和社会阅历较深的人，火灾安全意识相对较强，发生火灾时往往能够作出正确的判断。

(三)火灾蔓延方面的不确定性

火灾蔓延受到多种不确定因素的影响，如：(1)可燃材料和可燃物本身对火的反应特征，包括热解特性、热物理特性等；(2)可燃物的形状、摆放方式和堆积形式等；(3)可燃物之间的相对空间位置；
(4)火灾时的通风状况；(5)其它燃烧物体以及高温体、热烟气层的热反馈；(6)灭火救援和消防系统的作用效果。在火灾蔓延方面，由于存在着众多不确定因素，而且火灾蔓延的机理尚未完全研究透彻，因此还缺乏准确预测火灾蔓延的数学模型。对火灾蔓延的分析仅限于典型可燃物及布置形式下的火灾蔓延情形，在分析中尽量采取保守的方法，通过危险源辨识和火灾增长系数计算，采用了界于快速火和超快速火之间的设计火灾。
参考文献：
倪照鹏等.性能化消防设计中人员安全疏散的确证.消防科学与技术,2009,2(2)5:376-377
李引擎等.建筑防火性能化设计.北京:化学工业出版社,2008,7-8