(三)疏散相關參數計算
1.火災探測時間
設計方案中所采用的火災探測器類型和探測方式不同,探測到火災的時間也不相同。通常,感煙探測器要快于感溫探測器,感溫探測器要快于自動噴水滅火系統噴頭的動作時間,線型感煙探測器的報警時間與探測器安裝高度以及探測間距有關,圖像火焰探測器則與火焰長度有關。因此,在計算火災探測時間時可以通過計算火災中煙氣的減光度、溫度或火焰長度等特性參數來預測火災探測時間。
一般情況下,對于安裝火災感溫探測器的區域,火災探測時間可采用DETACT分析軟件進行預測。對于安裝火災感煙探測器的區域,火災可以通過計算各火災場景內煙感探測器動作時間來確定。為了安全起見,也可將噴淋頭動作的時間作為火災探測時間。
2.疏散準備時間
發生火災時,通知人們疏散的方式不同,建筑物的功能和室內環境不同,人們得到發生火災的消息并準備疏散的時間也不同。BSDD240中提供了預測火災確認時間的經驗數據,如表4-3-5-5所示,可供分析時參考。
表4-3-5-5?各種用途的建筑物采用不同報警系統時的人員識別時間統計結果
建筑物用途及特性 人員響應時間(min)
報警系統類型
W1 W2 W3
辦公樓、商業或工業廠房、學校(居民處于清醒狀態,對建筑物、報警系統和疏散措施熟悉) <1 3 >4
商店、展覽館、博物館、休閑中心等(居民處于清醒狀態,對建筑物、報警系統和疏散措施不熟悉) <2 3 >6
旅館或寄宿學校(居民可能處于睡眠狀態,但對建筑物、報警系統和疏散措施熟悉) <2 4 >5
旅館、公寓(居民可能處于睡眠狀態,對建筑物、報警系統和疏散措施不熟悉) <2 4 >6
醫院、療養院及其他社會公共機構(有相當數量的人員需要幫助) <3 5 >8
表中的報警系統類型為:
W1-實況轉播指示,采用聲音廣播系統,例如從閉路電視設施的控制室;
W2-非直播(預錄)聲音系統、和/或視覺信息警告播放;
W3-采用警鈴、警笛或其他類似報警裝置的報警系統。
3.疏散開始時間
疏散開始時間包括火災探測時間和疏散準備時間兩部分,可根據前面的分析結果相加得到。當采用日本避難安全檢證法提供的疏散時間預測模型時,疏散開始時間按如下公式計算:
??????? ???????? ???????????????????????????????????(4-3-5-9)
式中,tstart?—疏散開始時間,min;
A—為火災區域建筑面積,m2;
(四)人員數量
人員數量通常由區域的面積和該區域內的人員密度的乘積來確定。在有固定座椅的區域,則可以按照座椅數來確定人數。在業主方和設計方能夠確定未來建筑內的最大容量時,則按照該值確定疏散人數。否則,需要參考國內、國外相關的標準,由相關各方協商確定。下面是在商業建筑人員疏散分析中經常采用的確定疏散人數的方法。
例如《商店建筑設計規范》JGJ?48規定,商店營業部分疏散人數的計算,可按每層營業廳和為顧客服務用房的面積總數乘以換算系數(人/m2)來確定:第?一、二層,每層換算系數為0.85;第三層,換算系數為0.77;第四層及以上各層,每層換算系數為0.60。
NFPA101提供的人員密度數據如下表所示。
表4-3-5-6??NFPA101?人員密度
場?????合 人員密度m2/人
商務區/辦公室區(層) 9.3
游泳池(水面區域) 4.6
游泳池(池岸區域) 2.8
食堂/餐廳 1.25
有設備的健身房 4.6
室內溜冰場 4.6
日本《避難安全檢證法》提供的人員密度數據如下表所示。
表4-3-5-7??日本《避難安全檢證法》中人員密度
場????合 人員密度m2/人
辦公室、會議室 8
餐飲場所 1.5
自由活動/通行區域 2
(五)人員行進速度
人的行進速度與人員密度、年齡和靈活性有關。當人員密度小于0.5人/m2時,人群在水平地面上的行進速度可達70m/min并且不會發生擁擠,下樓梯的速度可達51~63m/min。相反,當人員密度大于3.5人/m2時,人群將非常擁擠基本上無法移動。研究表明,人員密度和行進速度之間存在式4-3-5-10所示的關系,
用數學表達式可表示為:
?????????????????????????????(4-3-5-10)
式中??V—人員行進速度,m/min;
D—人員密度(不小于0.5),人/m2。
K—系數,對于水平通道K=84.0,對于樓梯臺階K=51.8(G/R)1/2,G與R分別表示踏步的寬度和高度。
Simulex疏散模型中默認的人員行進速度分男人、女人、兒童和長者四種,其步行速度如下表所示。
表4-3-5-8?人員步行速度及類型比例
人員種類 正常速度m/s 速度分布
男人 1.35 正態分布±0.2m/s
女人 1.15 正態分布±0.2m/s
兒童 0.9 正態分布±0.1m/s
長者 0.8 正態分布±0.1m/s
(六)流動系數
人員密度與對應的人流速度的乘積,即單位時間內通過單位寬度的人流數量,稱為流動系數(specific?flow)。流動系數反映了單位寬度的通行能力。如下式所示:
??????????????????????????????????????????????????????(4-3-5-11)
式中??F?—流動系數,(人/min)/m;
V?—人員行進速度,m/min;
D?—人員密度,人/m2。
對大多數通道來說,通道寬度是指通道的兩側墻壁之間的寬度。但是大量的火災演練實驗表明人群的流動依賴于通道的有效寬度而不是實際寬度,也就是說在人群和側墻之間存在一個“邊界層”。下面的表4-3-5-9給出了典型通道的邊界層厚度。在工程計算中應從實際通道寬度中減去邊界層的厚度,采用得到的有效寬度進行計算。
表4-3-5-9??通道的邊界層厚度
類型 減少的寬度指標
樓梯間的墻 15㎝
扶手欄桿 9㎝
劇院座椅 0㎝
走廊的墻 20㎝
其它的障礙物 10㎝
寬通道處的墻 <46㎝
門 15㎝
(七)安全裕度
在疏散行動時間的計算中,有些計算模型假設疏散人員具有相同的特征,在疏散開始過程中疏散人員按既定的疏散路徑有序地進行疏散,在疏散過程中人流的流量與疏散通道的寬度成正比分配,人員從每個可用的疏散出口疏散且所有人的疏散速度一致并保持不變等等。
考慮到危險來臨時間和疏散行動時間分析中存在的不確定性,需要增加一個安全余量。當危險來臨時間分析與疏散時間分析中,計算參數選取為相對保守值時,安全裕度可以取小一些,否則,安全裕度應取較大值。依據《消防安全工程師指南》的建議,安全裕度可取為0~1倍的疏散行動時間。
對于商業建筑來說,由于人員類型復雜,對周圍的環境和疏散路線并不都十分熟悉,所以在考慮安全裕度的選擇時,取值建議不應小于0.5倍的疏散行動時間。