历史建筑性能化防火设计分析--x
历史建筑性能化防火设计分析
摘要：为提升历史建筑的消防安全水平，以实际工程为例，利用性能化防火设计方法，对火灾
场景下人员疏散和火灾烟气流动模拟数据进行量化分析计算，找出影响人员疏散效率的不利因
素，提出具有针对性的优化策略。
关键词：历史建筑;防火;人员疏散;烟气流动;
Abstract：In order to promote the fire safety level of historic building,the paper analyses and
calculates the simulation data of safe evacuation and smoke movement under the fire scenario which
reveals the negative factor of safety evacuation efficiency,then raises the targeted optimization
strategy,using the method of performance-based fire safety design and combining fire-fighting system
of a reconstructed and updatedtrain station project.
Keyword：historic building; fire safety; personnel evacuation; smoke movement;
许多作为城市地标性历史建筑的老火车站候车厅因使用功能和平面结构的限制，无法按现行消
防规范划分防火分区、布置安全出口。候车厅的空间特点是挑高高、单层面积大，不同功能区
相互连通不易分隔，火灾时烟气蔓延更加迅速；同时候车厅内人员密集且构成复杂，对安全出
口位置和逃生路线不了解，易形成拥堵，导致踩踏事故，造成的人员伤亡、财产损失和社会负
面影响远高于其他公共场所，因此发生火灾时如何顺利逃生则至关重要。
某火车站始建于 20 世纪初，20 世纪 50 年代和 70 年代两次重建，2011 年被列入城市历史建筑
名录保护使用，其中高架候车厅于 1994 年建成运营，后经数次建筑使用功能改造及局部改扩
建，现有消防设施几乎处于瘫痪状态，无法保证人员安全，需根据现行防火规范结合车站现状
使用要求进行全面消防改造。本文通过人员疏散和火灾烟气模拟软件，定量分析人员疏散时
间、易拥堵位置、烟气温度、能见度和有害气体浓度之间的关系，探索优化消防改造方案。
1 工程概况
火车站高架候车厅平面布局南北对称，以中央通道和南北侧走道分为 5部分，包括中间中央通
道及 4个候车厅。高架候车厅南北侧各 4个安全出口，东侧 1个安全出口，西侧 2个安全出
口，共计 11 个；进站口东西侧各 1个；每个候车厅与中央通道连通门 1个，与南北侧走道连通
门2个，共计 12 个。东侧的进站口与安全出口位置重合，西侧的进站口与安全出口位置相
近。见图 1。
图1 车站平面及出口
注：红色框为安全出口；蓝色框为进站口；绿色框为连通门
现状防火分区较多，相应防火措施设置较多；而现代交通建筑的特点是内部空间开阔并且大多
数为开放性空间，室内的隔断要尽量少；为适应现代交通建筑的特点，将高架候车厅考虑按照
1个防火分区进行划分，防火分区面积约为13 480 m2，大于国家标准的规定，是否会降低建筑
的消防安全性能，需要采取哪些技术保证措施来确保建筑的消防安全，需经研究分析确定。
2 性能化防火设计
利用性能化防火设计进行定量分析时，首先应计算该建筑火灾的荷载、类型和最大热释放速率
等，确定合理的火灾场景；再利用计算机模拟软件对特定火灾场景下烟气的温度、有毒气体
（CO、HCN、CO2 等）浓度和能见度等参数进行模拟计算和分析评估，得到人员可用疏散时
间TASET，即从火灾发生到火灾发展至威胁人员安全疏散时的时间间隔，主要取决建筑结构
及其材料、控火或灭火设备等，与火灾蔓延以及烟气流动密切相关；再根据设定火灾场景设置
相应的人员安全疏散场景并利用人员安全疏散模拟软件进行计算，得到人员必需疏散时间
TRSET，即人员从火灾发生到疏散至安全区域所需要的时间间隔。若TASET>TRSET，则可认
为在设定的火灾场景下，建筑内人员能在火灾影响到生命安全之前全部疏散到安全区域；反
之，说明建筑现有的消防设计方案不能满足人员安全疏散的要求，需要调整消防设计方案[1]。
通过火灾烟气流动模拟软件 Pyrosim 和人员疏散模拟软件 Pathfinder 进行仿真模拟。
2.1 模型的建立
2.1.1 计算网格划分
计算区域网格的划分将直接影响模拟的精度，网格划分越小，模拟计算的精度会越高，需要的
计算时间会呈几何级增加；网格划分过大，可缩短计算时间，计算精度却无法保证。在综合考
虑经济性与满足工程计算精度的前提下，采用均匀网格划分方法，网格尺寸为0.5 m×0.5 m×0.5
m。
2.1.2 火灾荷载
火灾的增长速度与可燃物的数量、摆放形式、燃烧性质及建筑内是否有自动灭火系统和排烟系
统等因素有关。火车站入口有严格的安检措施，高架候车厅区域基本没有可燃气体和液体，主
要是衣物、食品等纤维和塑料制品类。在建筑防火性能化设计中，一般不考虑火灾前期阴燃阶
段，仅从火灾有效燃烧后开始。火灾增长系数的值定义了慢速火、中速火、快速火和超快速火
4种标准t2 火灾（t为火灾增长时间）[2]；候车厅快速火时火灾增长系数取值 0.044 kW/m2。火
灾热释放速率是指单位时间内火源放出的热量，候车厅在自动灭火系统有效时的火灾热释放速
率确定为 2.5 MW，自动灭火系统失效时为 8.0 MW[2]。
2.1.3 人员参数
城市内新建的高铁南站已投入运营多年，高铁西站也在规划建设中，该火车站的实际旅客数量
远小于按规范计算值；根据火车站运营部门提供的实时数据，现状节假日最高峰人数为 4 626
人，增加10%安全余量，工作人员占乘客人数的 4%，则高架候车厅总人数为 5 292 人。疏散人
员构成按照成年男士∶成年女士∶老人∶儿童=4411∶∶∶ 的比例设置[3]。
2.1.4 出口
候车厅与室外月台的高差为7.5 m 左右且室外疏散门的宽度远大于室外楼梯宽度，因人员的水
平疏散速度大于楼梯下行速度，在利用 Pathfinder 软件计算人员疏散行动时间时，已增加人员
通过室外楼梯下至月台的时间。
2.1.5 切片设置
在满足室内最小清晰高度，距离地面 2.1 m 处设置温度、能见度和 CO 浓度的切片。
2.2 模拟分析
2.2.1 人员疏散
按照Pathfinder 程序设置输入疏散人员数量、疏散速度、人员构成比例和疏散通道或疏散门的
有效宽度等相关参数。
火灾发生时间为 5 s 时，1#～4#候车厅 30%的人向中央通道疏散，70%的人直接从南北侧出口
疏散；135 s 时，30%的人全部疏散至中央通道，东西侧出口人员拥堵，密度云图呈红色，70%
的人直接从南北侧出口疏散，密度云图的红色区域小于东西侧出口；205 s 时东西侧出口拥堵
人员数量增加，密度云图红色区域增大，南北侧出口人员全部疏散至室外通向月台的楼梯，南
北侧出口处基本无拥堵现象；430 s 时，南北东三侧人员已全部疏散至室外月台安全区域，西
侧安全出口仍有部分人员滞留，密度云图的红色区域变小，至 588 s 时才全部疏散至室外月台
安全区域。见图 2。
摘要：
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历史建筑性能化防火设计分析摘要：为提升历史建筑的消防安全水平，以实际工程为例，利用性能化防火设计方法，对火灾场景下人员疏散和火灾烟气流动模拟数据进行量化分析计算，找出影响人员疏散效率的不利因素，提出具有针对性的优化策略。关键词：历史建筑;防火;人员疏散;烟气流动;Abstract：Inordertopromotethefiresafetylevelofhistoricbuilding,thepaperanalysesandcalculatesthesimulationdataofsafeevacuationandsmokemovementunderthefirescenariowhichrev...
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作者：闻远设计
分类：其它行业资料
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