●王竟萱，白鳳杰

(廊坊市消防支隊(duì)，河北廊坊 065000)

0 引言

公安消防部門(mén)依法監(jiān)督，對(duì)重大火災(zāi)隱患的確定應(yīng)慎重，要體現(xiàn)“以人為本”的思想，如果發(fā)生火災(zāi)，對(duì)人的危險(xiǎn)性大小是確定重大火災(zāi)隱患的第一條件。要充分發(fā)揮政府統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)的作用，舉全社會(huì)的合力，整改火災(zāi)隱患，轉(zhuǎn)危為安，化險(xiǎn)為夷，確保社會(huì)公共安全［1］。防火安全評(píng)估可以減少火災(zāi)隱患，可以更客觀、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)火災(zāi)的危險(xiǎn)性，從而為人們預(yù)防、控制和撲滅火災(zāi)提供依據(jù)，同時(shí)防火安全評(píng)估也是火災(zāi)科學(xué)與消防工程的重要組成部分，是其今后發(fā)展的重點(diǎn)。所以研究防火安全評(píng)估十分必要，選取好的方法更能將防火安全評(píng)估的作用發(fā)揮到最大，對(duì)防火工作的意義重大。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)大型購(gòu)物中心的空間特性和防火對(duì)策作探討，利用費(fèi)氏曲線對(duì)購(gòu)物中心的防火安全進(jìn)行評(píng)估，得出人員安全曲線(LS)，并整理出國(guó)內(nèi)大型購(gòu)物中心的空間特性在防火安全上存在的不足。

1 費(fèi)氏曲線評(píng)估法

1.1 費(fèi)氏曲線評(píng)估法

費(fèi)氏曲線評(píng)估法是由美國(guó)伍斯特大學(xué)費(fèi)杰羅教授累積25年的防火安全理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所獨(dú)創(chuàng)，是一種評(píng)估建筑防火安全性能的方法。費(fèi)氏曲線評(píng)估法可應(yīng)用于任何法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)，由有組織的理解和闡述建筑火災(zāi)特性的各個(gè)程序所組成。整體建筑防火安全系統(tǒng)依據(jù)建筑的功能、特性和組織簡(jiǎn)化成幾個(gè)部分，人員安全分析(Life－safety Analysis)是此系統(tǒng)中相當(dāng)重要的部分［2］。

1.2 評(píng)估邏輯結(jié)構(gòu)

費(fèi)氏曲線評(píng)估法評(píng)估建筑物防火性能的方法為確定性分析，但結(jié)果可能會(huì)以隨機(jī)性分析來(lái)表示。費(fèi)氏曲線評(píng)估法主要特色為:利用隨機(jī)性分析的火災(zāi)條件或情境設(shè)定，將建筑物可能面臨的風(fēng)險(xiǎn)用某些特定詞將其特征化，讓學(xué)者和專家了解特定建筑空間的重要特性。

費(fèi)氏曲線評(píng)估法只是一種思考方式，是一種邏輯形式的思考，有助于人們了解建筑火災(zāi)特性。此評(píng)估方法在建筑管理和建筑工業(yè)上有助于消防工程領(lǐng)域通過(guò)自身所了解的建筑火災(zāi)特性，使專業(yè)人員和消防工作人員在消防安全上做更好的溝通與決定，并了解建筑物因火和熱導(dǎo)致的破壞、特定疏散場(chǎng)所的可使疏散人員存活的時(shí)間和建筑結(jié)構(gòu)因火災(zāi)崩塌的時(shí)間。這些潛在的風(fēng)險(xiǎn)特征，將有助于人員對(duì)安全、財(cái)產(chǎn)的防護(hù)，對(duì)產(chǎn)業(yè)是否可以繼續(xù)進(jìn)行、鄰近建筑是否會(huì)受到危害與環(huán)境危害的了解。

1.3 主要評(píng)估曲線

費(fèi)氏曲線評(píng)估法由有組織的理解與闡述建筑火災(zāi)特性的多個(gè)程序所組成。包括:有關(guān)建筑物的內(nèi)部裝修、火災(zāi)荷載等因素的I曲線，人員滅火能力的M曲線，自動(dòng)滅火設(shè)施可靠度的A曲線，以上三者合并的L曲線，有關(guān)煙氣到達(dá)、累積的S曲線，有關(guān)疏散允許時(shí)間的人員安全的LS曲線。

2 費(fèi)氏曲線評(píng)估方法應(yīng)用

2.1 實(shí)例選取

大型購(gòu)物中心平時(shí)的流動(dòng)人員復(fù)雜，數(shù)量龐大，最高可達(dá)數(shù)萬(wàn)人。在防火安全的人員安全防護(hù)、財(cái)產(chǎn)安全防護(hù)、營(yíng)業(yè)繼續(xù)的防護(hù)與環(huán)境防護(hù)等4個(gè)主要防火安全目標(biāo)中，以人員安全防護(hù)為首。本文選取某購(gòu)物中心，利用費(fèi)氏曲線中的人員安全曲線(LS Curves)來(lái)進(jìn)行調(diào)查分析。

2.1.1 起火地點(diǎn)

購(gòu)物中心內(nèi)的場(chǎng)所用途非常多，有賣(mài)玩具、服飾、體育用品等場(chǎng)所，還有大型書(shū)店、餐廳、美食街、電影院、停車(chē)場(chǎng)、機(jī)械設(shè)備空間等場(chǎng)所。其中比較危險(xiǎn)的起火地點(diǎn)為貨架式的玩具店或鞋店，因其商品、貨物采用垂直式堆置，火災(zāi)初期不易被發(fā)現(xiàn);而且具有大量可燃且能產(chǎn)生大量煙氣的塑料制品及皮革，發(fā)生火災(zāi)時(shí)容易產(chǎn)生大量有毒濃煙。澳大利亞已經(jīng)做過(guò)玩具店與鞋店的燃燒實(shí)驗(yàn)，為配合該燃燒實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件，以適度利用此燃燒實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，本文選定該購(gòu)物中心六樓有頂棚的人行通道旁的玩具店作為起火地點(diǎn)。

2.1.2 疏散地點(diǎn)

商店與有頂棚的人行通道間都設(shè)有防火卷簾門(mén)，煙氣無(wú)法自由流動(dòng)，但國(guó)外的設(shè)計(jì)都是允許煙氣從起火區(qū)流動(dòng)到有頂棚的人行通道進(jìn)行蓄積或排出。所以購(gòu)物中心依照現(xiàn)行法規(guī)設(shè)置防火卷簾門(mén)，最容易受到煙氣侵害的應(yīng)為該起火區(qū)內(nèi)的人員，接著隨火勢(shì)擴(kuò)大破壞防火或防煙分區(qū)，煙氣則流動(dòng)到其他區(qū)域或有頂棚的人行通道，這時(shí)最易受煙氣侵害的人員為頂樓因煙層蓄積與下降時(shí)最先抵達(dá)的該樓層人員。因?yàn)檫x定起火地點(diǎn)為六樓有頂棚的人行通道旁的玩具店，所以疏散地點(diǎn)選定為該購(gòu)物中心七樓(頂樓)的電影院。

2.1.3 疏散路徑

疏散路徑擬定為:該購(gòu)物中心七樓的電影院內(nèi)距離疏散出口最遠(yuǎn)端到最近的疏散出口，再由電影院疏散出口疏散到最近的疏散樓梯，再經(jīng)過(guò)疏散樓梯疏散到一樓出口。

2.1.4 煙氣移動(dòng)路徑

起火地點(diǎn)的煙氣直接流動(dòng)到有頂棚的人行通道，并從有頂棚的人行通道頂端開(kāi)始蓄積。這與規(guī)定利用防火卷簾門(mén)所圍成的防火分區(qū)將煙與熱流區(qū)域隔開(kāi)的控制煙氣的方式不同，目前國(guó)內(nèi)也正在探討有頂棚的人行通道周?chē)姆阑鹁砗熼T(mén)未設(shè)置(或放下)的條件下，利用人行區(qū)大空間的蓄煙能力，是否仍能有效防止煙氣的危害。

2.1.5 臨界煙量

在火場(chǎng)中煙氣存在的狀況下，人的可見(jiàn)度超過(guò)10 m以上則此空間的煙濃度可維持人員存活?？梢?jiàn)度低于10 m時(shí)，則此空間的煙濃度不可維持人員存活。有關(guān)煙的產(chǎn)生、流動(dòng)、蓄積、下降的時(shí)間計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜［3］，一般而言有4種方式:全尺寸實(shí)驗(yàn)、縮小尺寸實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)軟件仿真。本文采用澳洲實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做合理轉(zhuǎn)移得出大概的煙層下降情況。

2.2 應(yīng)用方法

步驟一:在選定地點(diǎn)的4個(gè)不同角落安排4名觀察人員，距離為10 m，目測(cè)數(shù)字牌的觀測(cè)結(jié)果。

步驟二:以數(shù)字牌5代表該購(gòu)物中心七樓離地面2 m的位置(起火點(diǎn)為6樓玩具店)。

步驟三:將澳洲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)依照?qǐng)D1的事件分析加以應(yīng)用。

步驟四:觀測(cè)者觀察到煙氣時(shí)就代表煙氣進(jìn)入此防煙分區(qū)。4名觀測(cè)者中，最先觀察到煙氣時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，代表概率為0%;最后觀察到煙層時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，代表概率為100%。兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)間的概率分配采用平均分配。

步驟五:觀測(cè)者完全無(wú)法辨識(shí)數(shù)字牌時(shí)，代表此防煙分區(qū)蓄積了足夠致命的煙量，此點(diǎn)不可以使人員存活。4名觀測(cè)者中，最先無(wú)法辨識(shí)數(shù)字牌時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，代表概率為0%;最后無(wú)法辨識(shí)數(shù)字牌時(shí)的時(shí)間點(diǎn)，其概率為100%。兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)間的概率分配采用平均分配。

按此方法可得出表1、表2、表3三組數(shù)據(jù)。圖1為分析邏輯樹(shù)。

利用表1、表2、表3可繪出人員安全曲線，如圖2所示。

圖1 分析邏輯樹(shù)

表1 觀測(cè)者目測(cè)煙到達(dá)數(shù)字牌的時(shí)間

表2 觀測(cè)者目測(cè)煙遮蔽數(shù)字牌的時(shí)間

表3 防煙區(qū)域的人存活概率表

2.3 疏散時(shí)間的計(jì)算

疏散時(shí)間計(jì)算的方法有4種［4］:(1)實(shí)地預(yù)警實(shí)驗(yàn)。選定一群具有代表性的實(shí)驗(yàn)者，告知他們模擬的火災(zāi)情境，觀察實(shí)驗(yàn)者的移動(dòng)與疏散時(shí)間。此方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且未必與真實(shí)火災(zāi)的疏散情況相同。(2)實(shí)地不預(yù)警實(shí)驗(yàn)。在不告知人們的情況下，直接在選定的場(chǎng)所施放煙霧或敲響火警警鈴，之后在暗中或利用監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行觀察與紀(jì)錄。此方式危險(xiǎn)性極高，有可能因人員驚慌造成人員傷亡，但數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確。(3)實(shí)地調(diào)查。調(diào)查選定地點(diǎn)的人員數(shù)量、出口位置及寬度、疏散路徑的距離等，再通過(guò)公式計(jì)算出疏散時(shí)間。(4)計(jì)算機(jī)軟件仿真。將實(shí)地調(diào)查的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，利用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算出疏散時(shí)間。

圖2 人員安全曲線

本文采用實(shí)地調(diào)查得出疏散時(shí)間。根據(jù)該購(gòu)物中心的資料可得:七樓全層可容納5200人。取2號(hào)疏散樓梯，按照其防火疏散的方案，若發(fā)生火災(zāi)，預(yù)計(jì)從2號(hào)疏散樓梯疏散的人員約為820人。2號(hào)疏散樓梯的寬度為2.80 m。所以可算出疏散移動(dòng)時(shí)間:820/(2.80 ×1)=293 s。

2.4 疏散預(yù)動(dòng)作時(shí)間

根據(jù)該購(gòu)物中心防火演練和防火措施中可得:(1)感知時(shí)間，感煙探測(cè)器動(dòng)作的時(shí)間一般為60 s。(2)通報(bào)時(shí)間，無(wú)線電呼叫六樓的安全人員，時(shí)間約為10 s。(3)防火人員前往時(shí)間，假設(shè)防火人員剛好在距離起火點(diǎn)最遠(yuǎn)處，水平距離為100 m，移動(dòng)速度為2 m·s－1，則防火人員抵達(dá)起火點(diǎn)時(shí)間為50 s。(4)通報(bào)時(shí)間，防火人員利用無(wú)線電呼叫一樓的救火人員，時(shí)間約為10 s。(5)救火人員抵達(dá)起火點(diǎn)時(shí)間，樓梯間垂直距離為25 m，移動(dòng)速度為2.5 m·s－1，則該時(shí)間為10 s。(6)初期滅火失敗時(shí)間，假設(shè)為60 s。(7)滅火失敗通報(bào)時(shí)間，救火人員利用無(wú)線電通知購(gòu)物中心消防控制室初期滅火失敗，時(shí)間約為10 s。(8)廣播時(shí)間，消防控制室啟動(dòng)語(yǔ)音廣播時(shí)間為10 s。各個(gè)通報(bào)程序所需時(shí)間合計(jì)為220 s。

2.5 人員安全曲線(LS)的繪制

由以上分析及模擬數(shù)據(jù)可得七樓疏散時(shí)間為:總疏散時(shí)間=疏散預(yù)動(dòng)作時(shí)間+疏散移動(dòng)時(shí)間=220+293=513 s。

S曲線中的橫坐標(biāo)時(shí)間減去疏散時(shí)間，則變成允許疏散時(shí)間，即為L(zhǎng)S曲線，如圖3所示。

圖3 人員安全曲線

圖3的意義是疏散人員在火災(zāi)發(fā)生后2.45 min內(nèi)開(kāi)始疏散，則人員的存活率為100%，若在火災(zāi)發(fā)生后3 min才開(kāi)始疏散，則人員存活率降至45%，若超過(guò)3.45 min才開(kāi)始疏散，則其存活率為0%，而本文所得出的延遲疏散時(shí)間為220 s(3.67 min)，所以人員存活率為0%，代表該購(gòu)物中心在六樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若不啟動(dòng)防火卷簾門(mén)，讓煙氣直接流動(dòng)到人行通道，且不向外排煙(可視為未設(shè)排煙系統(tǒng)或排煙系統(tǒng)失效的情況)，則有部分人員無(wú)法順利疏散，將導(dǎo)致傷亡產(chǎn)生。

3 結(jié)論與建議

經(jīng)以上數(shù)據(jù)分析可得:該購(gòu)物中心六樓發(fā)生火災(zāi)時(shí)，延遲疏散時(shí)間為220 s(3.67 min)，人員存活率為0%，表明若不啟動(dòng)防火卷簾門(mén)，讓煙氣直接流動(dòng)到人行通道，且不向外排煙，則有部分人員無(wú)法順利疏散，將產(chǎn)生人員傷亡。

費(fèi)氏曲線評(píng)估法屬于剛推展的評(píng)估法，其相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)尚在建立中，因此對(duì)于建筑物防火安全性能的評(píng)估只能利用火災(zāi)案例分析或?qū)嶒?yàn)來(lái)獲得邏輯樹(shù)中各事件的概率值，需要耗費(fèi)相當(dāng)?shù)娜肆?、物力與財(cái)力，但若能取得各個(gè)事件的概率值，則所得出的曲線具有一定的精確性。若不能取得各個(gè)概率值，可利用已研究或發(fā)表的文獻(xiàn)或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，加以轉(zhuǎn)換或替代此概率值，再利用曲線圖加以展現(xiàn)，雖無(wú)法完全發(fā)揮費(fèi)氏曲線評(píng)估法的強(qiáng)大功能，但其曲線圖表達(dá)的易讀性，仍值得采用。

未來(lái)國(guó)內(nèi)若能逐步推廣費(fèi)氏曲線評(píng)估法，將各個(gè)案例所得出的各曲線事件概率值逐步整合，置入數(shù)據(jù)庫(kù)，甚至加以程序化，則消防工程界的防火安全評(píng)估人員可利用此共通的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生邏輯樹(shù)的概率值。

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