高層逃生系統建筑安全論文

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1高層建筑的危險特性

火災危險是高層建筑的主要危險特性。現代高層建筑物雖然都采用了不燃或難燃建筑材料,但由于形成了一個相對封閉的立體空間,且其中的電氣設備、家具、生活用品等大多都屬于可燃物。另外,由于高層建筑構造相對復雜,人員過于集中,使得不燃結構的建筑引發火災的可能性增大[1]。同一般火災相比較,高層建筑火災具有以下特點:火勢蔓延快;逃生困難;人員集中,容易造成重大傷亡;消防設施不夠完備,撲救困難。基于高層建筑火災的特點,在發生火災時,及時通過安全逃生系統進行安全疏散和逃生,才是避免和減少人員傷亡的重要措施。

2高層建筑安全逃生系統

2.1安全逃生系統的基本構成

高層建筑安全逃生系統承擔著人員在緊急情況下的安全疏散和逃生功能,主要包括安全出口、逃生樓梯、消防電梯、防火門等供人員在緊急情況下安全疏散的通道[2]。現代高層建筑內人員的安全逃生主要依靠安全出口和逃生樓梯。為了避免人員在逃生通道中出現擁擠和踩踏等不利于安全逃生的現象,除了常規的安全逃生設施外,在人員密集的特殊高層建筑內,也設置了包括消防電梯、避難梯、救生袋和避難滑梯等在內的輔助安全逃生設施。

2.2安全逃生系統可靠性的影響因素

高層建筑安全逃生系統的可靠性高低決定著其能否有效承擔緊急情況下的人員疏散和逃生功能。影響高層建筑安全逃生系統可靠性的因素很多,主要包括人、環境、管理的因素。在發生火災等緊急情況時,不同性別和年齡人員的心理承受能力、反應時間、認知能力、決策能力和逃生行動能力存在差異,導致火災發生時的安全逃生行為不同。一般來說,老人、孩子和女性的安全逃生能力相對較差。不過,火災時人員逃生行為基本遵循/嘗試)失誤)再嘗試0的循環認知模式[3]。管理因素包括在日常活動中,定期對樓內人員進行安全教育和安全逃生演練,讓樓內人員熟悉安全逃生路線;定期進行安全檢查,確保安全逃生設施及輔助安全逃生設施的完好。環境因素主要包括高層建筑內本身設計的安全逃生通道狀況、配備的安全逃生設施狀況和人員狀況等。足夠數量的安全逃生出口能有效保障人員的安全撤離。在進行建筑逃生設計時,盡量將安全逃生通道設為人員日常行走的通道。照明和指示可以指明逃生方向,使人員迅速安全地撤離。照明和逃生指示設備的可靠性將直接影響安全逃生的效率,是保證安全逃生的重要設施。由于人員在建筑物內分布具有隨機性,造成安全逃生較為復雜[4]。

3高層建筑安全逃生系統的可靠性分析

安全逃生系統的重要任務就是在規定的時間內,通過安全逃生系統,能夠使人員全部逃生到安全區域。因此,安全逃生系統設計其實就是以逃生時間為中心進行的人流組織設計,逃生時間是安全逃生系統可靠性的重要控制指標。本文以成都某18層賓館作為分析對象,對其安全逃生時間進行計算,確定該賓館的安全逃生系統設計是否符合要求。

3.1計算方法

目前,安全逃生時間的計算方法很多,每個方法都有其自身優點和缺點。由于在進行安全逃生系統設計時,并不需要安全逃生時間的準確數據,只需要確定其是否滿足安全逃生要求。因此,文章采用最常用的四階段法。四階段法是指將逃生時段分為4個時段。第1時段:從室內向客房門口的逃生;第2時段:從客房門口向室內樓梯間入口處的逃生;第3時段:從室內樓梯間入口到室外樓梯的逃生;第4時段:從室外樓梯向地面的逃生。各時段所需時間的總和即為總的安全逃生時間。只要總的安全逃生時間小于高層建筑的允許逃生時間,則該高層建筑安全逃生系統可靠性符合要求。

3.2計算參數

(1)假定火災發生在該賓館第10層距樓梯口最遠的房間,安全逃生采用樓梯,樓梯寬度1.75m,樓梯設置在樓層的最右側。(2)酒店第3層為娛樂室,人數較多;4~18層為客房,每層10個客房,單側依次排列;每個客房長5m,寬3m;發生火災時第3~18層共有人數550人。(3)根據經驗,樓梯上人流的逃生時間為樓梯高度h的4倍,即酒店第1層樓梯高6m,第2層樓梯高5m,第3~18層樓梯高4m。(4)允許逃生時間[5]:高層建筑的允許逃生時間按5~7min考慮,即300~420s。(5)逃生速度[5]:人群在平地上的逃生速度大約是1m/s(擁擠狀態下)。(6)通行系數[6]:我國的防火規范中,門或走道的通行系數為:平地1.3人/(m#s),樓梯1.1人/(m#s),第1層到第3層設室外逃生樓梯。

3.3理論計算

該賓館4~18層情況相同,可選其中一層進行分析,選第4層來進行計算。

3.3.1第1時段逃生時間T1

T1為第4層每個客房人流從室內到房門口所需時間,可由室內最遠點到門口的距離和人流疏散速度來確定,即T1=L1/V1。在緊急情況下的水平行走速度,男人為1.35m/s,女人0.98m/s,兒童和老人0.65m/s[5]。按最不利條件考慮,取0.65m/s。室內最遠點到門口的距離為5m,因此有T1=7.7s。

3.3.2第2時段逃生時間T2

T2為人流從各房門口通過走廊到達樓梯口所需時間,可由各房門口到達樓梯口的走廊長度L2和人員在走廊上的通行速度V2來確定,即T2=L2/V2。房門口到達樓梯口的走廊長度最遠為30m,最近為3m,人流疏散速度按0.65m/s計算,所以有:T2max=46.2s,T2min=4.6s。由于單個客房居住人數少,每個房間的人從房門口通過走廊到達樓梯口時,能依次順利地逃生下去,并不會發生滯留。因此,第1、第2時段總逃生時間只需考慮其最大值,所以有Tmax(T1+T2)=53.9s。

3.3.3第3時段逃生時間T3

由于各客房情況相同,第4~18層人流從各自房門口通過走廊到達樓梯口都不會發生滯留。當火災發生時,各層人員同時通過樓梯向下逃生,逃生情況相同,每一層的人流都不會與它相鄰的上下層發生滯留。但是,由于第3層人數較多,當4~18層的人流陸續逃生到達第3層時,就可能發生滯留。要直接計算人流在第3層樓梯口的滯留時間并不容易,可以將這段滯留時間分為兩個部分來進行計算:¹第18層最后一股人流到達第3層室外逃生樓梯口所需的時間;º第4層最先一股人流到達第3層與第18層最后一股人流到達第3層樓梯口期間所需時間。第4層最先一股人流從室內到逃生樓梯口所需時間為12.3s,從逃生樓梯口到達第3層室外逃生樓梯口所需時間為16s。因此,第4層第一股人流在第28.3s時,到達第3層室外逃生樓梯口。第18層最后一股人流從室內到達逃生樓梯口所需時間為53.9s,從第18層逃生樓梯口到達第3層室外逃生樓梯口所需時間為240s。因此,18層最后一股人流在第293.9s時,到達了第3層室外逃生樓梯口。

4結論

(1)在高層建筑安全逃生系統設計中,應嚴格按照5中華人民共和國消防法6、5建筑設計防火規范6、5高層民用建筑設計防火規范6的相關要求,綜合考慮建筑物的用途、樓內疏散距離等因素,進行安全逃生時間的計算和可靠性分析,以此確保每一層樓的防火門、安全疏散通道等安全疏散設施符合緊急情況下人員進行安全逃生的需要。(2)高層建筑物內應配備適宜樓內人員的輔助安全逃生設施,使安全逃生系統真正有效地發揮其作用。本身存在設計缺陷的高層建筑,應結合具體實際情況,補充配備安全逃生設施設備,以彌補消防安全的缺陷。

作者：勾紅英吳玫羅智文陳星工作單位：四川理工學院材料與化學工程學院