高层建筑钢结构火灾危险源分析及场景设计

高层建筑钢结构火灾危险源分析及场景设计

摘要：进行危险源分析指的是对建筑物各防火分区内可能引起火灾的因素进行辨识，找出可能导致火灾的重大危险源。进行初步的识别，有利于建筑火灾安全评估工作有针对性、高效的完成。

关键词：高层；钢结构；火灾危险源；防火设计

一、现代高层办公建筑的特点

（1）现代高层办公建筑的特点

建筑内人员总量大；功能综合性强，除配备有办公用房、服务用房、水电辅助用房和汽车库外，还有多功能厅、会议厅、信息网络中心以及休闲娱乐场所等；建筑造型多元化，往往追求通透视觉效果而采用大空间。

（2）高层商业建筑现代高层商业建筑的特点

体量大，使用功能复杂；人流、物流、财富集中，人群不固定；建筑功能多；可燃物多；建筑形式及结构形式多样。商业建筑往往是火灾事故高发地点。

（3）高层商住楼高层商住楼的特点

整体建筑趋于大型化；裙房的体量越来越大，裙房占地面积少则几千平米，多则上万平米；住宅的数量多、形式复杂，为了满足屋顶景观、人流、采光等要求，住宅多靠裙房外围布置；建筑功能多；疏散线路及人流设计复杂。

二、火灾危险源分析

火灾危险源的辨识与分析是设置火灾场景的基础，也是性能化防火设计的一个重要的环节。危险源进行识别与分析需要确定其可能产生的危害的种类，分布和途径。

危险源是危险的根源，是指在人类生产、生活中存在的各种危险。根据事故致因理论中的能量意外释放论，危险源可以分为两类。

（1）第一类危险源是可燃物。它是事故发生的前提，是导致事故造成危害的能量主体，它决定了火灾产生的危害的严重程度。在一定时间和空间内确定的可燃物，其火灾荷载密度、热释放速率、对环境的辐射热流量等参数相对确定。同时，可燃物燃烧产生的烟气除了温度会随时间进度、空间状态及供氧情况的不同而发生较大变化外，其遮光性和毒性也都相对确定。因此可以讲，第一类危险源的危险性随着空间内可燃物的确定而相对固定。可以认为，建筑内只要存在一定数量的可燃物，那么火灾危险源就永远存在。建筑中常见的第一类危险源有：

装修材料，包括墙面、地面以及天花板等装饰材料；

家具、办公用品等移动可燃物；

燃气等气体可燃物。

（2）第二类危险源是引发可燃物燃烧的各种事件。它是第一类危险源导致事故的必要条件，决定了事故发生可能性的大小。从火灾的发展过程看，控制起火措施、火灾报警措施、自动灭火措施、防排烟措施、组织人员疏散措施、灭火救援措施以及建筑物结构防火措施等共同构成了火灾防治体系，每一个环节在火灾过程的不同时段分别起着不同的约束和限制作用，其作用大小和效果影响着第二类危险源危险性程度的高低。建筑中常见的第二类危险源有：

建筑设计方面

设计人员忽视建筑防火规范，使用不符合规范的建筑材料；空间或排烟设计不佳，造成无法排烟、逃生路线不顺畅、容易起火燃烧等情形；电气设备设计不当，造成电气起火的危险状况。

使用管理方面

违规使用、违章建筑、隔间任意拆除更改、装修使用可燃性建材、放置危险物品、主动防火措施未启动时的施工作业，如焊星掉落导致火灾、变更消防设备及报警系统、不注意维护导致电气老化等因素。造成火灾形成且不易扑救，如现在很多公共娱乐场所存在这方面问题。

全民防火意识方面

缺乏消防基本常识，不重视耐火材料的使用，任意变更或拆除消防设备，随意存放易燃品，乱扔烟头等。

三、结构性能化防火的火灾场景设计

1、选择对结构产生较大影响的场景结构

在高温下会产生高温变形和材料力学性质的变化，火灾下对结构产生影响的主要因素是构件周围的烟气温度。火灾场景的选择也应该选择温度变化明显，对结构的力学性能会有较大影响的场景进行分析，而四种典型火灾场景中，密闭空间的焖燃火灾主要产生的是对人体造成影响的烟气，伴随局部的高温，但对结构影响较小，而受自动喷淋系统控制的火灾的火源功率也较小，远未达到轰然状态，对结构的影响也较小。因此，进行结构性能化防火设计主要考虑前两种：一为空间较小、非密闭的充分发展的火灾，二为大空间的局部火灾。

2、选择具有代表性的场景

火灾场景的由于建筑结构，使用功能以及环境等因素的影响，不同建筑具有不同的火灾发展及蔓延过程。因此，在危险源辨识的基础上，要灵活结合不同建筑的实际特点，将不同的影响因素作为火灾模型的边界条件结合到火源特性的研究中去，以体现不同建筑火灾发展和蔓延的特点。从数学角度分析，火灾场景要选择可能发生的概率较大的进行分析，更能体现真实的火灾情况。

3、考虑极端情况的场景

结构的安全是建筑防火的最后一道保障，一旦在疏散及搜救过程中发生了结构坍塌的事故，则必然导致重大的人员和经济损失。进行结构防火的设计应考虑极端情况下的火灾发生后结构的安全性。

参考文献：

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