高层建筑火灾疏散与紧急避难设计 - 图文(7)

四川理工学院毕业设计（论文） 3 火灾疏散与避难设计

Cl2

COCl2

1mg/L 0.1mg/L

—— 25mg/L

粘膜刺激类 粘膜刺激类

根据火灾事故人员伤亡统计，其中大多数受伤以及死亡人员都是受到CO气体的危害，因此为了方便计算，仅考虑CO气体对疏散人员的危害。

根据Haber的理论，人员在有毒气体环境下，能够忍受的时间t与有毒气体的浓度C是正比例关系，且它们的乘积是一个常数：

W?C?t (3.16)

其中：常数W?27000ppm·min( ppm为百万分比浓度)。

但是在人在呼吸过程，因为人在呼吸的过程中能够吸入井吐出CO，以至于当CO浓度在比较低时，实际情况并不能满足上述简单的关系，而是在某CO浓度到达某一特定浓度之前，疏散人员能忍受的时间大于上述公式计算得到的时间。但是在CO浓度达到某一特定浓度之后，CO浓度与疏散人员能承受的时间将会满足上述公式的关系。简单起见，假设CO浓度与致使人员昏迷的时间满足上述公式。

2、环境温度对人员身体的影响

疏散人员在火灾产生的热量，使周围环境到达某一温度T下时与疏散人员忍耐时间t的关系：

t?5?107T?3.4

(3.17)

在发生火灾的环境下，随着火灾的蔓延，疏散人员周围环境的温度以及CO浓度都会变化。假设每次间隔时间?t火灾数据将会变化，在i次过后火灾产物CO浓度达到了CCOi，在根据公式3.17的条件下，可以得到人员在此CO浓度下人员能够忍耐的时间：

t?WCO/CCOi

(3.18)

同样的根据公式3.18，可以得到在此温度下疏散人员能够忍耐的时间：

t?5?107Ti?3.4

(3.19)

根据公式3.18以及3.19公式，由此可以知道?t/(WCO/CCOi)表示在?t时间之内疏散人员受到CO的伤害程度，同样?t/(5?107Ti?3.4)表示在?t时间之内疏散人员受到高温的伤害程度。假设疏散人员的初始的身体健康状态为常数1，那么疏散人员在受到CO以及高温伤害后，疏散人员的健康状态为：

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LCO,H?1??(iCCOi1?)?t 7?3.4WCO5?10Ti(3.20)

其中LCO,H表示疏散人员在疏散过程中受到了高温以及CO的伤害之后的健康状态。假设LCO,H?0时，人员不能安全疏散到安全区域。

图3.10开放式房间中CO体积分数趋势图

从上图可以看出CO体积分数在300S之后超过0.01%。人可以在这种环境下人能耐几个小时，但不能够长时间处于这种环境中。在500S之后，CO体积分数基本稳定在0.025%左右。

图3.11开放式房间中温度趋势图

从图中可以看出火灾发生500s后，室内温度基本稳定在400℃左右。结合图3.10可以得出一个结论，在火灾发生后500S，火灾进入稳定发展阶段，周围温度稳定，CO体积分数稳定。假设温度与CO体积分数稳定在平均值，且在火灾发生的500s内没有收到伤害。那么公式3.20变式为：

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LCO,H?C0?1??(t?500)?1???7?3.4??W5?10T0?t?500 (3.21

3.6避难时间

避难时间是指疏散人员离开建筑物到达避指定难场所的时间。避难时间tb取决于两个因素：一是人流速度vb，二是路程s。

tb?sv b28

(3.21)

四川理工学院毕业设计（论文） 4 数据计算

4 数据计算

4.1传统疏散方式的时间计算

根据3.2.3节总结的内容，在进行人员疏散时，一共有三个阶段：火灾探测阶段、决策反应阶段、人员疏散阶段。

图4.1 底层建筑物的主要尺寸(单位：mm)

1、火灾的探测时间t2

一般情况下，火灾的探测时间是无法计算的。但是为了计算的方便，假设火灾探测器报警的时间为火灾产生的烟气充满整个房间的时间。根据查找的文献资料显示，在火灾初期阶段，烟气在水平方向上的蔓延速度为0.3m/s[8]，那么烟气充满房间的最长时间为：

t2?L?22.7s va(4.1)

式中：L——房间内的最长长度（m）； va——烟气在水平方向上蔓延速度。 2、决策反应阶段时间t4

根据公式3.4可以算出着火楼层的所有人员全部疏散完的时间：

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四川理工学院毕业设计（论文） 4 数据计算

t4?2Af???364.0s (4.2)

因为每一层楼层的建筑面积不相同，所以每一层楼的疏散时间：

表4.1 每层楼疏散的决策反应时间

层数 1 2 3 4 5 6

建筑面积/m2 1023.62 975.26 975.26 1012.53 978.42 978.42

时间t4/s 364.0 362.5 362.5 363.6 362.6 362.6

层数 7 8 9 10 11 12

建筑面积m2 1036.35 996.74 985.86 1043.98 983.91 753.63

时间t4/s 364.4 363.1 363.0 364.6 362.7 355.0

根据表3.3中，统计在使用警铃报警系统的疏散人员，在决策反应阶段花费的时间要超过5分钟，也就是300秒。结合两种方法的数据刚好合适，证明其值的准确性。

3、人员疏散阶段

根据每层楼选择的疏散节点，在该节点，人均占地面积最小值为6.8m2/人，表示人流密度为0.14人/m2,处于一种非常开阔的情况下疏散。所以前向距离

d?1.85m，那么根据公式3.16和公式3.17得到，迈步频率fs?2Hz，步幅

ls?0.85m,那么可以公式3.14推算出疏散人员的速度v：

v?fs?ls?1.70m/s (4.3)

由图4.1可知，该建筑物的楼梯间宽度都是一样的，宽度都为1.11m。那么根据公式3.9可以算出疏散人员从各自的房间到达楼梯处的时间tmt：

tmt?ltmaxPt??29.2s vCvB(4.4)

假设该建筑底楼发生火灾时，根据公式3.6可以得到，底楼人员疏散的最短时间tmr：

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