火災(zāi)荷載服裝批發(fā)商鋪危險(xiǎn)程度分級(jí)

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摘要：選取北京市服裝批發(fā)商鋪為調(diào)研對(duì)象，基于火災(zāi)荷載對(duì)其危險(xiǎn)程度進(jìn)行分級(jí)，旨在控制商鋪火災(zāi)荷載，預(yù)防火災(zāi)事故。統(tǒng)計(jì)200家商鋪火災(zāi)荷載及其分布規(guī)律，測(cè)量15個(gè)防火分區(qū)的空間結(jié)構(gòu)及布局的相關(guān)數(shù)據(jù)并分析規(guī)律，構(gòu)建典型服裝批發(fā)商場(chǎng)建筑模型。運(yùn)用FDS模擬各安全出口達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)的時(shí)間，運(yùn)用Evac模擬達(dá)到危險(xiǎn)臨界時(shí)間的危害程度，即人員的未成功逃生人數(shù)，進(jìn)而確定服裝批發(fā)商鋪火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)。結(jié)果表明：Q＜5040MJ，為安全級(jí)別，未造成人員危害；5040MJ≤Q≤5328MJ，為I1級(jí)危險(xiǎn)，造成1人以上、10人以下危害；Q＞5328MJ，為I2級(jí)危險(xiǎn)，造成10人以上危害。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)荷載；服裝批發(fā)商鋪；火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)；數(shù)值模擬

火災(zāi)荷載是火災(zāi)隱患和衡量火災(zāi)危險(xiǎn)性的重要指標(biāo)。目前，服裝批發(fā)商鋪“以店代庫(kù)”的方式運(yùn)營(yíng)，增大了火災(zāi)荷載，增加了火災(zāi)危險(xiǎn)性，致使該類場(chǎng)所火災(zāi)事故頻繁發(fā)生。2012年，天津萊德商場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)，造成10人死亡，16人受傷。2013年，烏蘭察布市某商場(chǎng)發(fā)生火災(zāi)事故，造成1人死亡。特別是該類場(chǎng)所具有人員數(shù)量多、密度大、流動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，會(huì)增大危害后果。因此，控制火災(zāi)荷載，預(yù)防火災(zāi)事故，具有重要意義。研究結(jié)果擬為安全疏散條件設(shè)定、防火設(shè)計(jì)、安全管理、安全標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審提供支持和借鑒。

1商鋪火災(zāi)荷載及分布規(guī)律

北京市屬于特大城市，發(fā)生火災(zāi)事故勢(shì)必影響范圍廣，形勢(shì)惡劣。因此，筆者選取北京市服裝批發(fā)商鋪為調(diào)研對(duì)象。北京市服裝批發(fā)市場(chǎng)主要集中在豐臺(tái)區(qū)、西城區(qū)、朝陽(yáng)區(qū)，統(tǒng)計(jì)這3個(gè)區(qū)200家商鋪，包括10家商場(chǎng)，每家商場(chǎng)20家商鋪。分析商鋪火災(zāi)荷載分布規(guī)律，得出火災(zāi)荷載小于5000MJ的商鋪占52％，大于5000MJ的商鋪占48％。

2典型服裝批發(fā)商場(chǎng)模型構(gòu)建

運(yùn)用卷尺實(shí)地測(cè)量15個(gè)防火分區(qū)的面積、長(zhǎng)與寬、商鋪面積、走廊間距、排煙凈高度、吊頂高度、隔斷高度、廣告牌高度、隔斷寬度等數(shù)據(jù)，運(yùn)用Pyrosim構(gòu)建與實(shí)際商場(chǎng)布局接近的典型模型，構(gòu)建防火分區(qū)面積4940m2；長(zhǎng)與寬比例1．3∶1；長(zhǎng)80m、寬62m；走廊間距2．4m；吊頂高度（排煙凈高度）3．5m；隔斷高度2．8m；廣告牌高度0．6m；隔斷材質(zhì)為飾面型防火木板；吊頂材質(zhì)為石膏板；商鋪面積為7．2m2，“寬×長(zhǎng)”為2．4m×3m。通過(guò)實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)很多防火分區(qū)的安全疏散距離大多接近50m，不滿足GB50016－2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求，主要由后天人為改造或者安全出口常年關(guān)閉導(dǎo)致，因此筆者構(gòu)建最大安全疏散距離50m，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。安全疏散出口寬度為16．8m，其位置及各出口寬度、高度用坐標(biāo)表示：Exit1｛x（0．0，0．0），y（16．5，21．0），z（0．0，2．4）｝；Exit2｛x（0．0，0．0），y（41．0，45．5），z（0．0，2．4）｝；Exit3｛x（57．2，62．0），y（0．0，0．0），z（0．0，2．4）｝；Exit4｛x（59．0，62．0），y（62．0，62．0），z（0．0，2．4）｝。其二維平面圖如圖1所示。

3火災(zāi)場(chǎng)景模擬設(shè)置

3．1危險(xiǎn)臨界指標(biāo)選取

煙氣層界面位于人眼特征高度，可作為判定火災(zāi)危險(xiǎn)的臨界指標(biāo)。通常，人眼的特征高度為1．2～1．8m，亞洲人為1．5m。影響人體耐受極限的因素主要有：煙氣的遮旋光性（能見(jiàn)度）、高溫性、毒性等。（1）遮旋光性。煙氣具有一定的遮旋光性，是由于火災(zāi)煙氣中含有大量固態(tài)和液態(tài)微粒，降低建筑物中的可見(jiàn)度。煙氣對(duì)人員生命安全的影響包括生理影響和心理影響，能見(jiàn)度極低的情況下易使人產(chǎn)生恐懼與驚慌，影響疏散人員尋找出路并做出正確的判斷。澳大利亞《消防工程師指南》給出適用于小空間和大空間的最低能見(jiàn)度，見(jiàn)表1所示。筆者研究對(duì)象為大空間建筑，能見(jiàn)度10m，為危險(xiǎn)臨界值。（2）高溫性。燃燒產(chǎn)生煙氣帶有很大熱量，煙氣的高溫性對(duì)人體呼吸系統(tǒng)、皮膚黏膜、眼睛等造成嚴(yán)重傷害，隨著火場(chǎng)溫度上升，最終達(dá)到人不能承受的溫度。研究表明，煙氣層高于人眼特征高度，熱輻射對(duì)人員造成嚴(yán)重傷害，煙氣溫度達(dá)到200℃時(shí)人的忍受時(shí)間為3min，為危險(xiǎn)臨界狀態(tài)。煙氣層降至與人直接接觸的高度造成人員直接燒傷，煙氣溫度達(dá)到100℃時(shí)為危險(xiǎn)臨界狀態(tài)。（3）毒性。煙氣中含有大量未完全燃燒的組分，這些沒(méi)有完全燃燒的組分很多都含有毒性，如CO、HCl、CO2、HCN等。通常采用CO作為衡量煙氣毒害性的指標(biāo)。CO含量達(dá)到2．5kg／m3時(shí)，即達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)。

3．2網(wǎng)格尺寸選取

為確保數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，選取3種網(wǎng)格形式，0．34m×0．34m×0．34m；0．41m×0．41m×0．41m；0．51m×0．51m×0．51m，選取能見(jiàn)度指標(biāo)對(duì)模擬時(shí)間及精度進(jìn)行對(duì)比分析。模擬精度對(duì)比分析如下：0．34m×0．34m×0．34m和0．41m×0．41m×0．41m網(wǎng)格，Exit1和Exit2達(dá)到危險(xiǎn)臨界的時(shí)間均為206s。0．51m×0．51m×0．51m網(wǎng)格，Exit1和Exit2達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)的時(shí)間為237s。綜合考慮模擬時(shí)間和模擬精度，對(duì)于80m×62m×3．5m的防火分區(qū)，將網(wǎng)格劃分為：0．41m×0．41m×0．41m，共270000個(gè)網(wǎng)格。在平衡模擬時(shí)間的前提下，確保分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3．3火源位置選取

考慮最不利原則，設(shè)計(jì)火源位置。商鋪火災(zāi)荷載值相同時(shí)，離安全出口疏散距離最遠(yuǎn)的商鋪位置，為著火后最危險(xiǎn)及最不利于人員逃生的位置。筆者選取離4個(gè)安全出口疏散距離均最遠(yuǎn)的商鋪位置為火源位置。如圖1所示，用深色部分標(biāo)注的商鋪為火源位置。

3．4火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)

火源位置相同，火災(zāi)荷載不同，產(chǎn)生的最大熱釋放速率不同，即火災(zāi)發(fā)展特性和危害程度不同。筆者設(shè)計(jì)幾種火災(zāi)場(chǎng)景，如表2所示。其中，可燃物以纖維類服裝（聚酯纖維）為例，環(huán)境為1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度20℃，噴淋、排煙失效。噴淋排煙失效為火災(zāi)發(fā)生后的最不利情況，筆者設(shè)計(jì)的最不利火災(zāi)場(chǎng)景具有典型代表性。1．5m高度處設(shè)置煙氣能見(jiàn)度、CO質(zhì)量濃度、溫度的橫向切片；2m高度處設(shè)置溫度橫向切片，探測(cè)安全出口的危險(xiǎn)臨界時(shí)間。

3．5火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)劃分依據(jù)

參考火災(zāi)等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)設(shè)計(jì)的火災(zāi)場(chǎng)景，運(yùn)用FDS＋Evac數(shù)值模擬，分析商鋪火災(zāi)荷載不同時(shí)，火災(zāi)到達(dá)危險(xiǎn)臨界狀態(tài)的時(shí)間Ta以及危害程度N（受到危害的人數(shù)）。依據(jù)危害程度的大小劃分商鋪的危險(xiǎn)等級(jí)，見(jiàn)表3所示。

3．6模擬結(jié)果

運(yùn)用FDS模擬火災(zāi)，模擬時(shí)間設(shè)為300s。通常min｛能見(jiàn)度危險(xiǎn)時(shí)間、溫度危險(xiǎn)時(shí)間、CO危險(xiǎn)時(shí)間｝為危險(xiǎn)臨界時(shí)間。通過(guò)模擬結(jié)果得知，CO濃度和溫度達(dá)到危險(xiǎn)臨界值的時(shí)間均大于300s，只有煙氣能見(jiàn)度達(dá)到危險(xiǎn)臨界值的時(shí)間小于300s。因此，煙氣能見(jiàn)度為該類場(chǎng)所判斷危險(xiǎn)臨界時(shí)間的判據(jù)。表4為各火災(zāi)場(chǎng)景下各出口達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)的時(shí)間。

4人員疏散模擬

安全疏散準(zhǔn)則是指發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙氣沒(méi)有達(dá)到危害人員生命狀態(tài)前，建筑空間內(nèi)人員全部逃生到安全區(qū)域。查閱相關(guān)資料，取火災(zāi)報(bào)警時(shí)間60s，一個(gè)防火分區(qū)人員疏散的行動(dòng)時(shí)間10s。通過(guò)Evac人員疏散模擬，得到不同火災(zāi)場(chǎng)景下各安全出口達(dá)到危險(xiǎn)臨界狀態(tài)時(shí)，未能成功逃生的人數(shù)。

4．1人員特性設(shè)置

（1）人員荷載確定。根據(jù)GB50016－2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》5．3．17條規(guī)定，商店的疏散人數(shù)應(yīng)該按每層營(yíng)業(yè)廳建筑面積乘以面積折算值和疏散人數(shù)換算系數(shù)計(jì)算。地上商店的面積折算值宜為50％～70％，疏散人數(shù)的換算系數(shù)見(jiàn)表5。該防火分區(qū)的面積為4940m2，綜合考慮服裝批發(fā)商場(chǎng)服裝分布特點(diǎn)，面積折算值取0．6?；诒Ｊ乜紤]，疏散人數(shù)換算系數(shù)取最大值0．85。根據(jù)調(diào)研情況統(tǒng)計(jì)人員構(gòu)成比例，男性占20％，女性占80％。人員荷載：4940×0．6×0．85＝2519；男性：2519×20％＝503；女性：2519×80％＝2016。（2）人員尺寸特征確定。根據(jù)GB10000－88《中國(guó)成年人人體尺寸》，18～60歲男性的最大肩寬99％分位數(shù)時(shí)為486mm，胸寬99％分位數(shù)時(shí)為331mm。18～55歲女性的最大肩寬99％分位數(shù)時(shí)為458mm，胸寬99％分位數(shù)時(shí)為319mm。（3）人員疏散速度確定。人員行走速度受多種因素影響，根據(jù)大量資料統(tǒng)計(jì)人員行走速度，見(jiàn)表6所示。

4．2模擬結(jié)果分析

通過(guò)Evac人員逃生模擬分析可得到出口的逃生人數(shù)，進(jìn)而計(jì)算危害人數(shù)。每組場(chǎng)景模擬10次，將10次危害人數(shù)求取平均值，使模擬結(jié)果更精確。通過(guò)模擬分析得知六組場(chǎng)景危害人數(shù)，如表7所示。依據(jù)表3劃分的火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，得到服裝批發(fā)商鋪火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)，如表8所示。5結(jié)論服裝批發(fā)商鋪火災(zāi)危險(xiǎn)等級(jí)劃分結(jié)果為：Q＜5040MJ，安全級(jí)別，未造成人員危害；5040MJ≤Q≤5328MJ，I1級(jí)危險(xiǎn)，造成1人以上，10人以下危害；Q＞5328MJ，I2級(jí)危險(xiǎn)，造成10人以上危害。然而，火災(zāi)荷載小于5000MJ的商鋪占52％，大于5000MJ的商鋪占48％。即處于安全等級(jí)的服裝批發(fā)商鋪只占52％，相當(dāng)大一部分商鋪發(fā)生火災(zāi)會(huì)造成人員危害。研究結(jié)果適用于與筆者構(gòu)建商場(chǎng)布局相接近的服裝批發(fā)商場(chǎng)，針對(duì)此類場(chǎng)所提出以下建議：（1）動(dòng)態(tài)監(jiān)控商鋪火災(zāi)荷載，控制在5040MJ范圍內(nèi)；（2）將火災(zāi)荷載這一定量判定火災(zāi)隱患的指標(biāo)納入標(biāo)準(zhǔn)、條文中，為安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)審人員增添一項(xiàng)評(píng)審指標(biāo)，利用強(qiáng)制性的手段，要求商場(chǎng)安全管理人員開(kāi)展日常安全檢查，將商鋪火災(zāi)荷載控制在最佳范圍內(nèi)；（3）建立北京市服裝批發(fā)商鋪火災(zāi)荷載數(shù)據(jù)庫(kù)，基于火災(zāi)荷載分布規(guī)律，進(jìn)行該類場(chǎng)所性能化防火設(shè)計(jì)；（4）加強(qiáng)人員安全教育，大力宣傳控制火災(zāi)荷載的重要意義。

作者:謝丹 王勇毅 單位:首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院