摘要:本文從某商業(yè)樓與民房住宅之間的防火間距不滿足規(guī)范規(guī)定的現(xiàn)狀出發(fā)，運用先進的計算機數(shù)值模擬，采用性能化的分析方法，對商業(yè)樓與住宅之間的火災(zāi)最不利情況進行安全性分析，進而解決了防火間距的設(shè)計不能滿足規(guī)范規(guī)定的問題，體現(xiàn)了性能化設(shè)計分析方法的靈活性。
　　關(guān)鍵詞:防火間距 安全性分析 計算機模擬
　　中圖分類號:TU89 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2011)10(C)-0000-00
　　
　　本文根據(jù)某商業(yè)樓的建筑平面及相關(guān)說明，結(jié)合某商業(yè)樓與民房住宅的具體平面結(jié)構(gòu)及相關(guān)消防問題而展開消防安全分析。通過對該商業(yè)樓與住宅之間的防火間距的概況及防火間距的設(shè)計問題進行計算機數(shù)值模擬，從而對該防火間距的安全性作進一步的性能化分析，最終得出合理性的結(jié)論及建議。
　　
　　1 建筑概況
　　該商業(yè)樓為框架結(jié)構(gòu)，耐火等級為一級?？偨ㄖ叨?8 m，建筑面積34187㎡，其中地下一層為設(shè)備用房和商場，地上一至八層均為商場，按照GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2005年版）的規(guī)定，該建筑屬于一類高層民用建筑。
　　 該商業(yè)樓東側(cè)為耐火等級為三級的單層民房住宅，磚木結(jié)構(gòu)平房。
　　
　　2 該商業(yè)樓與民房住宅的防火間距的概況
　　該商業(yè)樓與東側(cè)民房住宅的防火間距僅為7 m。而該單層民房住宅耐火等級為三級，按照《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）第4.2.1的規(guī)定可以得知：該商業(yè)樓與民房住宅之間的防火間距應(yīng)為11米。而《高規(guī)》中對高層建筑與單層、多層民用建筑之間的防火間距可以適當(dāng)減少或可不限的規(guī)定是針對民用建筑的耐火等級不低于二級的情況，這樣，該防火間距的設(shè)計就違反了《高規(guī)》中第4.2.1~4.2.4中對防火間距的規(guī)定。
　　
　　3 防火間距的安全性論證分析
　　如果嚴(yán)格執(zhí)行《高規(guī)》4.2.1的規(guī)定，將民房住宅與該商業(yè)樓建筑之間的間距擴大到11m，就必須對民房住宅進行拆遷，但該民房區(qū)體量太大，拆遷成本太大，同時勢必造成較壞的影響。而《高規(guī)》對防火間距的規(guī)定主要是從“熱輻射”的角度考慮的，因此，我們可以采取性能化設(shè)計的方法對該防火間距的安全性進行論證分析，把商業(yè)樓和住宅之間的防火間距區(qū)域作為安全隔離通道，設(shè)置防火隔離帶，這樣火災(zāi)時既有利于阻擋通道一側(cè)的煙火流竄至另一側(cè)，也利于人員的安全疏散和撲救工作，同時也達(dá)到了安全、經(jīng)濟的目的。
　　
　　4 安全通道隔離的安全性分析
　　4.1 計算說明
　　因為商業(yè)樓中商品繁多，火災(zāi)荷載大，民房住宅的火災(zāi)荷載較小，又為單層建筑。為了考察安全隔離通道是否滿足消防安全要求，有必要計算商業(yè)樓著火后，是否會對相鄰的民房住宅的安全構(gòu)成威脅，即商業(yè)樓著火后，通過火焰輻射是否會引燃相鄰的民房住宅內(nèi)的可燃物。按照火災(zāi)最不利情形來分析該防火間距的安全性，即假設(shè)商業(yè)樓的第一層商場發(fā)生火災(zāi)時的情形。計算時我們考慮商場起火最不利情況進行模擬計算。據(jù)此分析安全通道另一側(cè)的單層住宅上某一距火源最近點p的輻射熱通量的大小及以P點為中心各平面的輻射熱通量的分布情況。
　　計算時考慮商場起火情況：
　　商場起火：簡化處理輻射面為平面，此時輻射源僅有一個平面（這里為x-source），將起火貨柜的長度作為輻射面的長，火焰的高度作為輻射面的高，據(jù)此分析安全通道另一側(cè)建筑物上某一點P（距火源最近點）的輻射熱通量的大小。
　　
　　4.2 采用的判據(jù)說明
　　本計算分析采用的輻射熱通量判據(jù)來自國際通用的NFPA實驗數(shù)據(jù)（該數(shù)據(jù)被引用在FIRECALC軟件中）：
　　對易燃物（如新聞用紙），其輻射熱通量不得超過10kW/m2；
　　對一般材料（如裝潢家具），其輻射熱通量不得超過20kW/m2；
　　對難燃材料（如厚度超過25mm的木料），其輻射熱通量不得超過40kW/m2；
　　考慮到商場起火后，受到熱輻射的對象為普通民宅，為三級耐火等級的建筑，可燃物構(gòu)成符合第二條，本計算將安全輻射熱通量的判據(jù)取為不超過20kW/m2。
　　4.3 計算模型介紹
　　計算采用FIRECALC軟件（版本號為2.3）中的Radiation程序進行輻射熱通量的計算。FIRECALC是由CSIRO（澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織）下設(shè)的建筑結(jié)構(gòu)工業(yè)部門開發(fā)的軟件包，該軟件集成了多個火災(zāi)工程計算程序，F(xiàn)IRECALC的詳細(xì)情況可參考CSIRO的有關(guān)文獻。
　　4.4 火源的確定
　　根據(jù)日本對火災(zāi)荷載密度的調(diào)查結(jié)果，商場的火災(zāi)荷載取為480MJ/m2，保守考慮該商場中的柜臺起火處相鄰的多個柜臺起火（長約15m，寬約6m，高約1.2m），起火面積約為90m2。參照上海市地方標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)有噴淋的商場其最大熱釋放速率取5MW。
　　4.5 火焰高度預(yù)測
　　
　　4.6 計算分析
　　本文計算了輻射面（x-source）對安全隔離通道另一側(cè)距離最近點P的最大輻射熱通量及以P點為中心各平面的輻射熱通量分布情況，輻射面長度按起火區(qū)域的長度選取，輻射面的高按火源高度選取，對商場臨近民房住宅的墻上窗戶開啟與關(guān)閉兩種情況分別進行了模擬計算。
　　計算中涉及到的火源溫度，參考FIRECALC提供的數(shù)據(jù)，測量得到全尺寸建筑火災(zāi)的有效黑體火焰溫度一般都在900℃至1100℃之間，由于商場內(nèi)銷售的商品種類繁多，火焰溫度均在1000℃左右，為使計算更為保守，本模型計算采用的火焰溫度為1100℃。
　　計算結(jié)果見下圖， yz平面與x軸正交，zx平面與y軸正交，而xy平面與z軸正交。
　　(1)商場起火（窗戶開啟）：開口面積占總墻體面積的18.5%，計算得到P點處最大輻射熱通量為0.6838kW/m2。
　　
　　根據(jù)輻射熱通量分布圖的顯示可知：距離火源輻射面越近的位置，輻射熱通量越大，這一點與實際情況能很好的吻合。
　　
　　5 針對火災(zāi)擴散的結(jié)果分析
　　根據(jù)計算，可知商場發(fā)生火災(zāi)時：
　　A：當(dāng)窗戶開啟時，輻射受熱點P點處的最大熱通量為0.6838kW/m2。根據(jù)輻射熱通量的平面分布圖，我們可以看出，在窗戶開啟時的商場火災(zāi)中，yz平面輻射熱通量從P點處最大輻射熱通量0.6838kW/m2開始向四周減??；zx平面輻射熱通量和xy平面輻射熱通量均減小到P點處的0.6838kW/m2。
　　B：當(dāng)窗戶關(guān)閉時，輻射受熱點P點處的最大熱通量為0.3474kW/m2。根據(jù)輻射熱通量的平面分布圖，我們可以看出，在窗戶關(guān)閉時的商場火災(zāi)中，yz平面輻射熱通量從P點處最大輻射熱通量0.3474kW/m2開始向四周減小；zx平面輻射熱通量和xy平面輻射熱通量均減小到P點處的0.3474kW/m2。
　　由A、B比較知，商場火災(zāi)時輻射受熱點P點處的最大熱通量為0.6838kW/m2。
　　
　　6 結(jié)論及建議
　　通過用輻射熱模型對該商業(yè)樓和民房住宅之間的防火間距進行計算機模擬，并對安全隔離通道的安全性進行數(shù)值分析，從其計算結(jié)果可以看出，P點受到的最大輻射熱通量為0.6838kW/m2，小于判據(jù)要求（20kW/m2），是能夠避免火苗竄出起火區(qū)域或者通過熱輻射引燃相鄰民房區(qū)域的可燃物，是能夠防止火災(zāi)穿過安全通道向另一側(cè)繼續(xù)擴大的。同時，為保證更加安全，建議把商業(yè)樓鄰近住宅的一面墻設(shè)置為防火墻，門窗設(shè)置為防火門窗或者關(guān)閉，使之更好的滿足消防安全的要求，實現(xiàn)火災(zāi)安全性和經(jīng)濟性的統(tǒng)一。
　　參考文獻
　　[1] Firecalc Computer Software for the Fire Engineering Professio