第五篇 消防安全评估——第四章 建筑性能化防火设计评估，我来为大家讲解一下关于一级注册消防工程师考试题类型?跟着小编一起来看一看吧!
一级注册消防工程师考试题类型
第五篇 消防安全评估——第四章 建筑性能化防火设计评估
01 概述
性能化防火设计主要内容
(一)确定设计火灾场景与设定火灾
(二)不同类型建筑的火灾荷载密度确定
(三)烟气运动的分析方法
(四)人员安全疏散分析
(五)主动消防设施的对火反应特性分析
(六)火灾危害和火灾风险的分析与评估
(七)性能化设计与评估中所用方法的有效性分析
02 火灾场景设计
知识点：火灾场景与设定火灾
本节介绍了什么是火灾场景，如何设定火灾场景，包括火源功率的设定，火灾增长分析等。
一、火灾场景
火灾场景是对一次火灾整个发展过程的定性描述，该描述确定了反映该次火灾特征并区别于其他可能火灾的关键事件。
火灾场景的确定应根据最不利的原则确定：
疏散出口封堵、自喷或排烟系统失效等;
最有可能发生，但火灾危害不一定最大;或者火灾危害大，但发生的可能性较小的火灾场景。
二、设定火灾
设定火灾是对一个设定火灾场景假定火灾特征的定量描述。典型的情况就是对重要的火灾参数随时间的变化进行描述，如热释放速率和毒性组分的生成量。
在设定火灾时，需分析和确定建筑物的基本情况，包括：建筑物内的可燃物、建筑结构、平面布置、建筑物的自救能力与外部救援力量等。
对于建筑物内的初期火灾增长，可根据建筑物内的空间特征和可燃物特性采用下述方法之一确定：
试验火灾模型。
有条件尽量采用
t2火灾模型。
最常用的描述火灾增长方法
MRFC火灾模型。
按叠加原理确定火灾增长的模型。
知识点：火灾增长分析、热释放速率
一、火灾增长分析
描述可燃物燃烧性能的主要参数
可燃物的点火性能，通常采用单位面积可燃物在一定功率热辐射作用下的点火时间表示，s;
可燃物的热值，kJ/kg;
单位面积上的质量损失速率，kg/㎡·s;
单位面积上的热释放速率，kJ/㎡.s;
毒性气体的生成率，Kg/Kg;
烟气的遮光性，一般采用减光系数表示，m-1。
可燃物的状况及火灾荷载密度
可燃物的状况主要考虑可燃物的形状、分布、堆积密度、高度、含水率、可燃烧的类型或燃烧性能等。
二、热释放速率
描述可燃物燃烧性能的主要参数。
(一)实际火灾实验
通过实际火灾实验，获得火灾热释放速率曲线。
(二)类似实验
如果缺少分析对象的可燃组件的实验数据，可以采用具有类似的燃料类型、燃料布置及引燃场景的火灾实验数据。
(三)稳态火灾
对于稳态火灾，在其整个发展过程中，火源的热释放速率始终保持一个定值。
稳态火灾的热释放速率应该对应预期火灾增长的最大规模，因此稳态火灾的热释放速率也可以基于在自动喷水灭火系统的第一个洒水喷头启动时的火灾规模。
(四)t2模型
t2模型描述火灾过程中火源热释放速率随时间的变化关系。
(五)MRFC模型
MRFC模型是火灾与烟气在建筑物内蔓延的多区域模拟软件。该软件中运用可燃物火焰蔓延速度及其燃烧特性参数计算热释放速率。
(六)热释放速率曲线叠加模型
当房间内某可燃物着火后，会因火源和热烟气层的热辐射作用，而在一定时间内引燃其周围可燃物，使热释放速率增长。此时的热释放速率应为原着火可燃物的热释放速率和被引燃可燃物热释放速率的叠加。
03 烟气流动与控制
知识点：烟气流动的驱动作用
(一)烟囱效应
当外界温度较低时，在诸如楼梯井、电梯井、垃圾井、机械管道、邮件滑运槽等建筑物中的竖井内，与外界空气相比，由于温度较高而使内部空气的密度比外界小，便产生了使气体向上运动的浮力，导致气体自然向上运动，这一现象就是烟囱效应。
(二)浮力作用
(三)气体热膨胀作用
燃料燃烧释放的热量会使气体明显膨胀并引起气体运动。火灾过程中，建筑内部的空气会从开口下半部流入该着火房间，而热烟气也会经开口的上半部从着火房间流出。
(四)外部风向作用
建筑发生火灾时，经常出现着火房间窗玻璃破碎情况：
处于背风侧，则外部风作用产生的负压会将烟气从着火房间中抽出，这可以大大缓解烟气在建筑内部的蔓延;
处于迎风侧，则外部风将驱动烟气在着火楼层内迅速蔓延，甚至蔓延至其他楼层，这种情况下外部风作用产生的压力可能会很大，而且可以轻易地驱动整个建筑内的气体流动。
(五)供暖、通风和空调系统(HVAC)
火灾的开始阶段，处于工作状态的HVAC系统有助于火灾探测，当火情发生在建筑中的无人区内，HVAC系统能够将烟气迅速传送到有人的地方，使人们能够很快发现火情，及时报警和采取补救措施。
随着火势的增长，HVAC系统也会将烟气传送到它能到达的任何地方，加速了烟气的蔓延，同时，它还可将大量新鲜空气输入火区，促进火势发展。
知识点：烟气流动分析
火羽流的形成
顶棚射流
大空间窗口羽流
(一)火羽流的形成
在火灾中，火源上方的火焰及燃烧生成的烟气通常称为火羽流。
(二)顶棚射流
顶棚射流是一种半无限的重力分层流，当烟气在水平顶棚下积累到一定厚度时，它便发生水平流动。
顶棚射流的厚度为顶棚高度的5%～12%;
顶棚射流内最大温度和速度出现在顶棚以下顶棚高度的1%处，它是估算火灾探测器和洒水淋头响应的重要基础。
(三)大空间窗口羽流
从墙壁上的开口(如门、窗等)流出而进入其他开放空间中的烟流通常被称为“窗口羽流”。
在房间起火之后，火灾全面发展的性状(即可燃物的燃烧速度、热释放速率等)是墙壁上的门窗等通风开口的空气流速控制的，即热释放速率与通风口的特性有关。
知识点：烟气层有关参数计算
烟层高度对人员疏散是一个重要的影响因素，人员在到达安全位置之前，应希望疏散过程中不会在建筑烟气中穿过。
1——由于热膨胀而过量的空气;2——底部面积。
知识点：烟气流动的计算方法及模型选用原则
烟气流动的主要模型有：
经验模型
区域模型
场模型
场区混合模型
(一)经验模型
经验模型则是指以实验测定的数据和经验为基础，通过将实验研究的一些经验性模型或是将一些经过简化处理的半经验模型加上重要的热物性数据编制成的数学模型。
现有的经验模型通常局限于描述火源空间的一些特征物理参数，如烟气温度、浓度、热流密度等随时间的变化，因此经常被称为“局部模型”。
(二)区域模型
把所研究的受限空间划分为不同的区域，并假设每个区域内的状态参数是均匀一致的。
区域模型通常把房间分为两个控制体，如下图所示，即上部热烟气层与下部冷空气层。
(三)场模型
火灾的场模拟研究是利用计算机求解火灾过程中各参数的空间分布及其随时间的变化，是一种物理模拟。
通用商业软件：PHOENICS、FLUENT、CFX、STAR-CD。
专用软件瑞典Lund大学的SOFIE、美国NIST开发的FDS和英国的JASMINE等。
(四)场区混合模型
采用场模拟的方法来研究着火房间或强流动区域，对其他非着火和非强流动区间采用区域模拟的方法。这种混合模拟方法，兼顾场模拟和区域模拟两者的优点，并能更为准确地反映火灾过程的特征，这种方法简称为场区模拟方法。
04 人员疏散分析
知识点：影响疏散因素与疏散分析目的及性能判定标准
一、影响人员安全疏散的因素
人员内在因素：心理、生理、人员现场状态、人员社会关系等;
外在环境因素：建筑几何形状、功能布局、防火条件等;
环境变化因素：照明、防火卷帘、自喷动作等;
救援和应急组织因素：疏散应急预案、演练等。
二、人员安全疏散分析的目的及性能判定标准
人员安全疏散分析的目的
人员安全疏散分析的目的是通过计算可用疏散时间(ASET)和必需疏散时间(RSET)，从而判定人员在建筑物内的疏散过程是否安全。
人员安全疏散分析的性能判定标准
计算ASET时需考虑：
(一)火灾探测报警时间Td
设计火灾场景下火灾探测报警装置或自动喷水装置对火灾烟气的反应时间;
通过计算机模拟计算软件通过分析计算确定，例如采用DETACT-QS工具，预测特定火灾场景内感温元件的动作时间。
(二)疏散预动作时间Tpre
识别时间
反应时间
W1-实况转播指示，采用声音广播系统，例如从闭路电视设施的控制室;
W2-非直播(预录)声音系统、和/或视觉信息警告播放;
W3-采用警铃、警笛或其他类似报警装置的报警系统。
(三)疏散行动时间
人员疏散行动时间指建筑内的人员从疏散行动开始至疏散结束所需要的时间，包含行走时间和通过出口的时间两部分组成。
(四)疏散分析参数
1.人员数目的确定
在确定起火建筑内需要疏散的人数时，通常根据建筑的使用功能首先确定人员密度(单位：人/㎡)，其次确定该人员密度下的空间使用面积，由人员密度与使用面积的乘积得到需要计算的人员数目。
(1)人员密度
在计算疏散时间时，人员密度可采用单位面积上分布的人员数目表示(人/㎡)，也可采用其倒数表示或采用单位面积地板上人员的水平投影面积所占百分比表示(㎡/人)。
(2)计算面积
国外的相关规定大部分采用计算房间(区域)的地板面积作为计算面积。
(3)人流量法
人流量法——人员数量 = 每小时人数×停留时间(s)
在一些公共使用场所，人员流动较快，停留时间较短，例如机场安检、候机大厅，科技馆，展览厅等，其人数的确定可以采用人流量法。
2.人员的行走速度
(1)人员自身条件的影响。
Simulex疏散模型中人员步行速度
(2)建筑情况的影响。
不同使用功能建筑中人员步行速度
(3)人员密度的影响。
通常，人员的疏散速度随人员密度的增加而减小。
一般人员密度小于0.54人/㎡时，人群在水平地面上的行进速度可达70m/min并且不会发生拥挤，下楼梯的速度可达48～63m/min;当人员密度超过3.8人/㎡时，人群将非常拥挤基本上无法移动;在0.5～3.5人/㎡的范围内可以将人员密度和移动速度的关系描述成直线关系。
3.出口处人流的比流量(单位：人/(m·s))
比流量是指建筑物出口在单位时间内通过单位宽度的人流数量，比流量反映了单位宽度的通行能力。根据对多种建筑的观测结果，比流量在水平出口、通道处和在楼梯处不同，而不同的人员密度也将影响比流量。
4.通道的有效宽度
大量的火灾演练实验表明人群的流动依赖于通道的有效宽度而不是通道实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。
知识点：人员疏散分析模型与安全性评估
一、人员疏散分析模型
(一)国际常用人员疏散分析模型概述
基于疏散模型对建筑空间的表示方法，可以把疏散模型分为离散化模型和连续性模型两类。
1.离散化模型
离散化模型把需要进行疏散计算的建筑平面空间离散为许多相邻的小区域，并把疏散过程中的时间离散化以适应空间离散化。
2.连续性模型
连续性模型又可以称为社会力模型，它基于多粒子自驱动系统的框架，使用经典牛顿力学原理模拟步行者恐慌时的拥挤状态的动力学模型。社会力模型可以在一定程度上模拟人员的个体行为特征。
(二)常用人员疏散模拟软件
1.EXODUS软件
EXODUS软件是由英国格林威治大学的EXODUS团队开发的，是一个模拟个人、行为和封闭区间的细节的计算机疏散模型。
2.SIMULEX软件
SIMULEX软件最先是由英国Edinburgh大学设计，后来由苏格兰的Peter Thompson博士继续发展的人员疏散模拟软件，可以用来模拟大量人员在多层建筑物中的疏散过程。
SIMULEX把一个多层建筑定义为一系列二维楼层平面图，它们通过楼梯连接;用三个圆代表每一个人的平面形状，精确地模拟了实际的人员。
3.STEPS软件
STEPS软件是由英国Mott MacDonald公司开发的一个三维疏散软件
STEPS模型中只允许每个人占据一个网格。当开始计算时，STEPS会使用一种递归算法来寻找每一个网格与出口之间的距离。
二、人员疏散安全性评估
在人员疏散的安全评估中，关于建筑内的消防安全性能判定的主要原则是：
在建筑某火灾危险区域内发生火灾时，如人的可用疏散时间(ASET)足以超过必需疏散时间(RSET)，即ASET > RSET，则建筑疏散设计方案可行;
否则需对该设计方案进行调整，直至其满足人员安全疏散的要求。
05 建筑结构耐火性能分析
知识点：影响建筑结构耐火性能的因素
(一)结构类型
1.钢结构
2.钢筋混凝土结构
3.钢-混凝土组合结构
(二)荷载比
荷载比为结构所承担的荷载与其极限荷载的比值。
(三)火灾规模
火灾规模包括火灾温度和火灾持续时间。
(四)结构及构件温度场
温度越高，材料性能劣化越严重，结构及构件的温度场是影响其耐火性能的主要因素之一。
知识点：结构耐火性能分析的目的及判定标准、计算分析模型
一、结构耐火性能分析的目的及判定标准
结构耐火性能分析的目的：验算结构和构件的耐火性能是否满足现行规范要求。
结构的耐火性能分析一般有两种方法：
第一种：验算结构和构件耐火极限是否满足规范要求;
第二种：在规范规定的耐火极限时的火灾温度场作用下，结构和构件的承载能力是否大于荷载效应组合。
二、计算分析模型
抗火验算时建筑结构耐火性能计算一般有三种方法：
第一种采取整体结构的计算模型;
第二种采取子结构的计算模型;
第三种采取单一构件计算模型。
知识点：建筑结构耐火性能分析的内容和步骤
建筑结构耐火性能分析包括温度场分析和高温下结构的安全性分析。
(一)结构温度场分析
《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)提出，可采用IS0834标准升温曲线作为一般建筑室内火灾模型。
由于建筑室内可燃物数量和分布、建筑空间大小及通风形式等因素对建筑火灾有较大影响，为了更加准确的确定火灾温度场，也可采用数值模拟。
(二)材料的高温性能
(三)火灾极限状态下荷载效应组合
(四)结构构件抗火验算基本规定
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