消防安全工程 第4部分:设定火灾场景和设定火灾的选择 GB/T31593.4-2015
7.5 火灾发展评估
7.5.1 概述
对于一个给定的设定火灾场景,通过使用计算模型或特殊的试验结果,可以采用7.3和7.4确定的参数来预测温度/热通量随时间的变化以及其他相关参数。另外,某些特殊情况所描述的火灾并不需要代表真实风险,但应在设定火灾场景中使用。
7.5.2 指定火灾
监管机构或消防安全工程设计复查组织可以指定其他设定火灾的特征,具有代表性是指定火灾中温度/热通量随时间的变化关系。
7.5.3 简单计算模型
7.5.3.1 参量火灾
通风控制型火灾的温度取决于热释放速率(热释放速率又取决于通风条件)、房间热特性和火灾持续时间(取决于火灾载荷密度)(参见参考文献[5])。针对不同的通风因子和火灾载荷密度得到的一系列的火灾温度曲线一般称为“参量火灾”。当流入和流出房间的热气流由房间墙体的开口(通风口)控制时,参量火灾是适用的。而对于通过地板或顶棚上的开口有气流流动的房间,参量火灾不适用。
有关温度-时间曲线的描述可参见参考文献[14]和[15]。温度-时间曲线可用来计算结构的热响应和轰燃后的火灾蔓延。轰燃前的温度和火灾持续时间与轰燃后的值相比通常比较小,一般可以忽略,发生轰燃的时间可作为设定火灾的起始点。反映火灾特性的对流和辐射传热系数,可用来将温度关系转变为热通量关系。
7.5.3.2 外部设定火灾
建筑工程内部的火灾和建筑工程外部的火灾都可能危害建筑工程的外表面。如建筑内部发生火灾时,火焰从开口处向外传播并传递热量至外表面;或者与建筑相邻的物体发生火灾,其火焰传递热量至建筑工程的外表面。对于这两种情况,火源传递的热量都会引燃建筑工程外表面的可燃物,并使火焰继续传播。这可能会引起外表面的严重损坏,同时火灾还可能通过位于外表面且远离火源位置的开口再次传播至建筑内部。
上述两类外部设定火灾特性描述方法如下:
а) 从建筑工程外表面开口传出的火焰,可以用火焰外表面上沿着火焰长度方向的热通量分布来描述;从全面着火房间的窗口传出的火焰射流,可用火焰长度和沿射流方向的温度来描述;这些参数之间的关系已有诸多数学公式表述,且得到了应用(参见参考文献[16]);
b) 与建筑工程外表面相邻的燃烧物体产生的火焰,应用沿火焰长度方向的热通量分布来描述。接近外表面的外部火源可向外表面施加最大的热通量,并可导致最大的损坏风险或持续的火焰传播。应选择一个外部火灾,以准确地再现设定火灾场景对建筑外表面所产生的最大热通量。
7.5.4 试验
对于一个给定的设定火灾场景,通过使用计算模型或特殊的试验结果,可以采用7.3和7.4确定的参数来预测温度/热通量随时间的变化以及其他相关参数。另外,某些特殊情况所描述的火灾并不需要代表真实风险,但应在设定火灾场景中使用。
7.5.2 指定火灾
监管机构或消防安全工程设计复查组织可以指定其他设定火灾的特征,具有代表性是指定火灾中温度/热通量随时间的变化关系。
7.5.3 简单计算模型
7.5.3.1 参量火灾
通风控制型火灾的温度取决于热释放速率(热释放速率又取决于通风条件)、房间热特性和火灾持续时间(取决于火灾载荷密度)(参见参考文献[5])。针对不同的通风因子和火灾载荷密度得到的一系列的火灾温度曲线一般称为“参量火灾”。当流入和流出房间的热气流由房间墙体的开口(通风口)控制时,参量火灾是适用的。而对于通过地板或顶棚上的开口有气流流动的房间,参量火灾不适用。
有关温度-时间曲线的描述可参见参考文献[14]和[15]。温度-时间曲线可用来计算结构的热响应和轰燃后的火灾蔓延。轰燃前的温度和火灾持续时间与轰燃后的值相比通常比较小,一般可以忽略,发生轰燃的时间可作为设定火灾的起始点。反映火灾特性的对流和辐射传热系数,可用来将温度关系转变为热通量关系。
7.5.3.2 外部设定火灾
建筑工程内部的火灾和建筑工程外部的火灾都可能危害建筑工程的外表面。如建筑内部发生火灾时,火焰从开口处向外传播并传递热量至外表面;或者与建筑相邻的物体发生火灾,其火焰传递热量至建筑工程的外表面。对于这两种情况,火源传递的热量都会引燃建筑工程外表面的可燃物,并使火焰继续传播。这可能会引起外表面的严重损坏,同时火灾还可能通过位于外表面且远离火源位置的开口再次传播至建筑内部。
上述两类外部设定火灾特性描述方法如下:
а) 从建筑工程外表面开口传出的火焰,可以用火焰外表面上沿着火焰长度方向的热通量分布来描述;从全面着火房间的窗口传出的火焰射流,可用火焰长度和沿射流方向的温度来描述;这些参数之间的关系已有诸多数学公式表述,且得到了应用(参见参考文献[16]);
b) 与建筑工程外表面相邻的燃烧物体产生的火焰,应用沿火焰长度方向的热通量分布来描述。接近外表面的外部火源可向外表面施加最大的热通量,并可导致最大的损坏风险或持续的火焰传播。应选择一个外部火灾,以准确地再现设定火灾场景对建筑外表面所产生的最大热通量。
7.5.4 试验
在估计复杂材料系统的火灾增长速率或防火系统(如喷淋系统)对设定火灾的反应时,由于相互作用的复杂性,不能应用工程计算方法。对于这些情况,预测给定场景结果的方法是采用一种或多种标准尺度的实体火灾试验,也可采用专门开发的火灾试验方法进行试验预测。
标准尺度火灾试验方法可直接用于评估特定的试设计方案,也可间接用于评估特定工程计算方法的准确性;若实践证明该应用方法可行,则可将其进一步应用到一系列设计方案的评估中。每个应用案例,标准尺度试验的结果都应有合理解释,以保证特定设计方案应用的有效性。例如,使用标准尺度试验评估仓库的喷淋系统时,应分析试验结果,以确认防火成功不受诸如氧气损耗等因素的影响,虽然这些因素可能在实际火灾中并不会出现。
在某些特殊情况下,应将试验方法和计算方法结合应用。通过评估试验结果可验证计算方法的有效性。在对真实场景进行计算时,可考虑用安全系数来处理计算数据与试验结果之间的差异。
标准尺度火灾试验方法可直接用于评估特定的试设计方案,也可间接用于评估特定工程计算方法的准确性;若实践证明该应用方法可行,则可将其进一步应用到一系列设计方案的评估中。每个应用案例,标准尺度试验的结果都应有合理解释,以保证特定设计方案应用的有效性。例如,使用标准尺度试验评估仓库的喷淋系统时,应分析试验结果,以确认防火成功不受诸如氧气损耗等因素的影响,虽然这些因素可能在实际火灾中并不会出现。
在某些特殊情况下,应将试验方法和计算方法结合应用。通过评估试验结果可验证计算方法的有效性。在对真实场景进行计算时,可考虑用安全系数来处理计算数据与试验结果之间的差异。
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