棉库火灾危险性评价应用性能化设计的方法.docVIP

棉库火灾危险性评价应用性能化设计的方法徐州棉花储备库存位于徐州市铜山新区，共建有标准仓库16栋，总建筑面积40,500m2。仓库顶棚平均高度为11.5m，库长为80m，宽为25m，设计时每个库存划为一个防火分区。 ??? 本文把徐州直属棉库内的任一标准库确定为评价的工程范围。 ???? 棉库火灾安全评价的总体目标和性能判定标准 ???? 1 总体目标 ??? 性能化设计中消防安全总体目标，通俗地讲即火灾防护的目的，即用定性的方式表述的消防安全设计结果。 ??? 棉库的主要功能为储存物资，其火灾安全评价的总体目标确定为： ??? （1）保护消防人员的安全并使其能够开展有效的灭火工作； ??? （2）最大限度地保护库内棉花的安全，控制燃烧、烟熏损失范围。 ??? 2 性能判定标准 ??? 性能判定标准是对设计总体目标的更进一步的提炼，是用量化方式表述的消防安全的设计结果，是量化的消防安全总体目标。一般以危害指标为其表现形式，包括生命安全标准和非生命安全标准。 ??? 对于棉库我们以生命安全标准为判据。因为平时棉库内部没有人，火灾时保证消防队员生命安全并能实施有效灭火条件即作为棉库火灾安全评价的性能判定标准，在保证此条件的情况下就能最大限度地保护棉花的安全，即保证了非生命安全标准。 ??? 根据参考文献及我国规范中的相关规定，考虑棉花火灾的发展蔓延情况，为保证消防队员实施有效灭火，确定火灾发展30min内生命安全危险的计算判据（安全判据）如表1所示。在计算和判断中，如果火灾发展30min内冷空气层的高度低于2.5m，则距地板2.5m内空气中O2体积份数、CO2体积份数、CO体积份数和温度四个参数的极限值取热烟气层中的相应数值。 ??? 表1生命危险计算判据 ?? 设计棉库的火灾场景 ???? 火灾场景是对可能发生的火灾事件的描述，它包括火灾特征、建筑物特征和人员特征。设计火灾场景即确定建筑或建筑物某部分内火灾发展和燃烧物蔓延的一组条件。 ??? 根据棉库这种工业仓库的特点，它的火灾场景包括建立棉花燃烧的火灾模型，确定火灾的发展蔓延速度，设计火灾和不同条件下消防队的救援时间。 ??? 1 火灾模型 ??? 采用t2模型来描述棉花火灾过程中热释放速率随时间的变化过程，其模型如下： ??? Q=b·t2??? ???? t 火灾的发展时间，S??? ??? 火灾发展系数b表征火灾蔓延的快慢，根据NFPA的分类，火灾发展阶段可分为极快、快速、中等和缓慢四种类型。针对棉花燃烧特性，确定棉花燃烧为快速燃烧类型，取b值为0.0469。 ??? 2 火灾发展时间的设定 ??? 文献中有关火灾发展时间的规定如表2所示，考虑到我国棉库建设的实际情况以及棉花的燃烧特点，并留有适当的安全系数，在棉库火灾模拟计算时取火灾发展时间为30min。火灾发展30min内生命危险的计算判据（安全判据）如表1所示。 ??? 3 最大热释放速率 ??? 表2 DIN18232中有关火灾发展时间的规定 ??? 根据DIN18232第二部分，，按火灾的发展时间和发展快慢，对火灾的组别进行了分类，不同火灾组别对应的最大热释放速率如表3所示。共分五组，最大热释放速率分别为6MW、12MW、24MW、48MW、90MW，以此作为模拟计算的火源条件。 ??? 所确定的火源热释放速率模型如图1所示，该图反映了火灾模拟中热释放速率随着模拟时间的变化规律，以及达到设定最大热释放时所经历的时间，即消防队员控制火灾达到最大设定热释放速率时所允许的时间。 ??? 表3不同火灾组别的最大热释放速率 ???? 本文运用目前较为成熟的区域火灾模拟软件CFAST3.17，模拟计算了各种开口条件和不同最大热释放速率情况下冷空气层高度、热烟气层温度、冷空气层温度、热烟气层中有毒气体（CO、CO2）的体积份数、冷空气层中O2体积份数等火灾状态参数。 ??? 1 计算条件 ??? （1）设定开窗面积 ??? 模拟火灾时设定开启外窗面积（有效排烟面积）分别为地板面积的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，即计算在排烟口的面积分别为10m2、20m2、30m2、40m2、502时不同火源情况下的火灾状态参数。 ??? （2）设定开门数量 ??? 徐州棉库的每栋标准库房在4个立面有6个面积相同的门（宽×高3.5×4m=14m2），设定分别开户1个、2个、3个、4个外门，即模拟计算开启门的面积分别为14m2、28m2、42m2、56m2时的火灾状态参数。 ??? 2 不同条件下有关状态参数的模拟计算 ??? 根据前述的设定，火源有5种变化，开窗条件有5种变化，开门的条件有4种变化，共有5×5×4=100个算例。 ??? 将计算所需的各种参数定完成，形成一个计算模型数据库，对这100个算例运用CFAST软件