建筑安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性

1高層建筑安全逃生系統(tǒng)

1.1安全逃生系統(tǒng)的基本構(gòu)成

高層建筑安全逃生系統(tǒng)承擔(dān)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]�，F(xiàn)代高層建筑內(nèi)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(xiàn)擁擠和踩踏等不利于安全逃生的現(xiàn)象,除了常規(guī)的安全逃生設(shè)施外,在人員密集的特殊高層建筑內(nèi),也設(shè)置了包括消防電梯、避難梯、救生袋和避難滑梯等在內(nèi)的輔助安全逃生設(shè)施。

1.2安全逃生系統(tǒng)可靠性的影響因素

高層建筑安全逃生系統(tǒng)的可靠性高低決定著其能否有效承擔(dān)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(tǒng)可靠性的因素很多,主要包括人、環(huán)境、管理的因素。在發(fā)生火災(zāi)等緊急情況時(shí),不同性別和年齡人員的心理承受能力、反應(yīng)時(shí)間、認(rèn)知能力、決策能力和逃生行動(dòng)能力存在差異,導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生時(shí)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(duì)較差。不過,火災(zāi)時(shí)人員逃生行為基本遵循“嘗試—失誤—再嘗試”的循環(huán)認(rèn)知模式[3]。管理因素包括在日�；顒�(dòng)中,定期對(duì)樓內(nèi)人員進(jìn)行安全教育和安全逃生演練,讓樓內(nèi)人員熟悉安全逃生路線;定期進(jìn)行安全檢查,確保安全逃生設(shè)施及輔助安全逃生設(shè)施的完好。環(huán)境因素主要包括高層建筑內(nèi)本身設(shè)計(jì)的安全逃生通道狀況、配備的安全逃生設(shè)施狀況和人員狀況等。足夠數(shù)量的安全逃生出口能有效保障人員的安全撤離。在進(jìn)行建筑逃生設(shè)計(jì)時(shí),盡量將安全逃生通道設(shè)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(shè)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(shè)施。由于人員在建筑物內(nèi)分布具有隨機(jī)性,造成安全逃生較為復(fù)雜[4]。

2高層建筑安全逃生系統(tǒng)的可靠性分析

安全逃生系統(tǒng)的重要任務(wù)就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),通過安全逃生系統(tǒng),能夠使人員全部逃生到安全區(qū)域。因此,安全逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)其實(shí)就是以逃生時(shí)間為中心進(jìn)行的人流組織設(shè)計(jì),逃生時(shí)間是安全逃生系統(tǒng)可靠性的重要控制指標(biāo)。本文以成都某18層賓館作為分析對(duì)象,對(duì)其安全逃生時(shí)間進(jìn)行計(jì)算,確定該賓館的安全逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否符合要求。

2.1計(jì)算方法

目前,安全逃生時(shí)間的計(jì)算方法很多,每個(gè)方法都有其自身優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由于在進(jìn)行安全逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),并不需要安全逃生時(shí)間的準(zhǔn)確數(shù)據(jù),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(shí)段分為4個(gè)時(shí)段。第1時(shí)段:從室內(nèi)向客房門口的逃生;第2時(shí)段:從客房門口向室內(nèi)樓梯間入口處的逃生;第3時(shí)段:從室內(nèi)樓梯間入口到室外樓梯的逃生;第4時(shí)段:從室外樓梯向地面的逃生。各時(shí)段所需時(shí)間的總和即為總的安全逃生時(shí)間。只要總的安全逃生時(shí)間小于高層建筑的允許逃生時(shí)間,則該高層建筑安全逃生系統(tǒng)可靠性符合要求。

2.2計(jì)算參數(shù)

(1)假定火災(zāi)發(fā)生在該賓館第10層距樓梯口最遠(yuǎn)的房間,安全逃生采用樓梯,樓梯寬度1.75m,樓梯設(shè)置在樓層的最右側(cè)。(2)酒店第3層為娛樂室,人數(shù)較多;4~18層為客房,每層10個(gè)客房,單側(cè)依次排列;每個(gè)客房長5m,寬3m;發(fā)生火災(zāi)時(shí)第3~18層共有人數(shù)550人。(3)根據(jù)經(jīng)驗(yàn),樓梯上人流的逃生時(shí)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(shí)間[5]:高層建筑的允許逃生時(shí)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(tài)下)。(6)通行系數(shù)[6]:我國的防火規(guī)范中,門或走道的通行系數(shù)為:平地1.3人/(m·s),樓梯1.1人/(m·s),第1層到第3層設(shè)室外逃生樓梯。

2.3理論計(jì)算

該賓館4~18層情況相同,可選其中一層進(jìn)行分析,選第4層來進(jìn)行計(jì)算。2.3.1　第1時(shí)段逃生時(shí)間T1T1為第4層每個(gè)客房人流從室內(nèi)到房門口所需時(shí)間,可由室內(nèi)最遠(yuǎn)點(diǎn)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(nèi)最遠(yuǎn)點(diǎn)到門口的距離為5m,因此有T1=7.7s。2.3.2　第2時(shí)段逃生時(shí)間T2T2為人流從各房門口通過走廊到達(dá)樓梯口所需時(shí)間,可由各房門口到達(dá)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(dá)樓梯口的走廊長度最遠(yuǎn)為30m,最近為3m,人流疏散速度按0.65m/s計(jì)算,所以有:T2max=46.2s,T2min=4.6s。由于單個(gè)客房居住人數(shù)少,每個(gè)房間的人從房門口通過走廊到達(dá)樓梯口時(shí),能依次順利地逃生下去,并不會(huì)發(fā)生滯留。因此,第1、第2時(shí)段總逃生時(shí)間只需考慮其最大值,所以有Tmax(T1+T2)=53.9s。2.3.3　第3時(shí)段逃生時(shí)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(dá)樓梯口都不會(huì)發(fā)生滯留。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí),各層人員同時(shí)通過樓梯向下逃生,逃生情況相同,每一層的人流都不會(huì)與它相鄰的上下層發(fā)生滯留。但是,由于第3層人數(shù)較多,當(dāng)4~18層的人流陸續(xù)逃生到達(dá)第3層時(shí),就可能發(fā)生滯留。要直接計(jì)算人流在第3層樓梯口的滯留時(shí)間并不容易,可以將這段滯留時(shí)間分為兩個(gè)部分來進(jìn)行計(jì)算:①第18層最后一股人流到達(dá)第3層室外逃生樓梯口所需的時(shí)間;②第4層最先一股人流到達(dá)第3層與第18層最后一股人流到達(dá)第3層樓梯口期間所需時(shí)間。第4層最先一股人流從室內(nèi)到逃生樓梯口所需時(shí)間為12.3s,從逃生樓梯口到達(dá)第3層室外逃生樓梯口所需時(shí)間為16s。因此,第4層第一股人流在第28.3s時(shí),到達(dá)第3層室外逃生樓梯口。第18層最后一股人流從室內(nèi)到達(dá)逃生樓梯口所需時(shí)間為53.9s,從第18層逃生樓梯口到達(dá)第3層室外逃生樓梯口所需時(shí)間為240s。因此,18層最后一股人流在第293.9s時(shí),到達(dá)了第3層室外逃生樓梯口。在這段時(shí)間內(nèi),通過第3層室外逃生樓梯口逃生出去的人數(shù)可由式(1)確定。Q=NBΔT(1)式中,N為第3層室外逃生樓梯口的通行系數(shù),取1.1人/(m·s);B為第3層室外逃生樓梯口的寬度,1.75m;ΔT為第4層第一股人流到達(dá)第3層逃生樓梯口與第18層最后一股人流到達(dá)第3層逃生樓梯口期間的時(shí)間,ΔT=265.6s。代入得:Q出=512人第3~18層共有人數(shù)550人,還未逃生出去的人數(shù)為38人,這些人要從第3層室外逃生樓梯口逃生出去所用的時(shí)間為:T出=Q余/NB=19.7s3.3.4　第4時(shí)段逃生時(shí)間T4所有人從第3層室外逃生樓梯口到室外地面逃生所用的時(shí)間為44s。因此,第18層最后一股人流從房間逃生到該賓館室外地面所用時(shí)間為:T總=53.9+240+19.7+44=357.6s經(jīng)校核,T總小于420s,該賓館安全逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本合理,具有一定的可靠性。

3結(jié)論

(1)在高層建筑安全逃生系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,應(yīng)嚴(yán)格按照《中華人民共和國消防法》、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的相關(guān)要求,綜合考慮建筑物的用途、樓內(nèi)疏散距離等因素,進(jìn)行安全逃生時(shí)間的計(jì)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(shè)施符合緊急情況下人員進(jìn)行安全逃生的需要。(2)高層建筑物內(nèi)應(yīng)配備適宜樓內(nèi)人員的輔助安全逃生設(shè)施,使安全逃生系統(tǒng)真正有效地發(fā)揮其作用。本身存在設(shè)計(jì)缺陷的高層建筑,應(yīng)結(jié)合具體實(shí)際情況,補(bǔ)充配備安全逃生設(shè)施設(shè)備,以彌補(bǔ)消防安全的缺陷。