酒店安全疏散的安全性评价—毕业论文

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1、毕业设计论文格兰云天酒店安全疏散的安全性评价研究摘要摘要：随着社会的不断发展和建筑技术的不断进步，高层酒店建筑大量涌现，由此带来的火灾安全问题也日益凸显。由于高层酒店火灾蔓延较快、疏散困难，一旦发生火灾，容易造成群死群伤事故和巨大的财产损失。本文以格兰云天酒店标准层为研究对象，用事件树方法确定火灾场景，通过FDS软件对其进行火灾模拟，确定了不同火灾场景下的允许疏散时间（ASET）；分别对火灾探测报警时间、预动作时间、疏散行动时间进行分析，根据以往学者对安全疏散的研究确定了火灾探测报警时间和预动作时间，利用Building EXODUS软件对火灾场景下的人员疏散进行模拟，得到该酒店标准层人员疏散

2、行动时间，确定出安全疏散所需时间（RSET）。模拟结果表明，当自动喷水灭火系统、排烟系统不能正常启动时，火灾烟气迅速蔓延，给人员疏散造成严重威胁；当自动喷水灭火系统、排烟系统均正常启动时，火灾烟气流动受到限制，给人员疏散创造了相对有利的条件。袋形走道尽头房间距最近安全出口距离虽满足规范要求，但在特定火灾场景下该安全出口不能正常使用，其中的人员难以安全疏散。针对这一问题，结合性能化火灾风险评估结果提出了该酒店标准层安全疏散的整改措施。关键词酒店；火灾风险；火灾模拟；安全疏散Evaluation on the Evacuation Design of Greenland HotelAbstract

3、Abstract: With the development of society and improvement on the architecture technology, there are a large number of high-rise hotels, which leads to many problems about fire safety. Due to the quickly flowing smoke and evacuation difficulty and so forth problems of these buildings, once fired, it

4、is easy to result in mass injuries and huge property losses.In this paper, the evacuation design of the common floor of Greenland Hotel is researched. The fire scenarios is determined with event tree analysis. The ASET in the different scenarios is determined by the simulation with the software of F

5、DS .Td and tpre is got from the empirical value. The evacuation is simulated with the software of Building EXODUS to get tmove. Thus, RSET is determined.The result shows that when sprinkler system and smoke evacuation system cannot be started, the smoke flows quickly, threatening the evacuation safe

6、ty. And when the two systems above is responded normally, it is good to the evacuation. The distance from the room located in the dead end to the close exit conforms to the requirements. However, the close exit cannot be used in some particular fire scenarios so that the safety of people is threaten

7、ed. To solve the problem, this paper puts forwards the strategies according to the result of fire-risk evaluation.Keywordshotel;fire risk;fire simulation;evacuation目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1研究背景11.2研究目的和意义11.3国内外研究动态11.4研究内容及主要研究方法22高层酒店建筑火灾危险性32.1火灾原因种类多32.2火灾荷载密度大32.3烟气蔓延途径多32.4人员疏散困难33性能化火灾危险性评估

8、方法概述53.1ASET的计算53.2RSET的确定73.2.1火灾探测报警时间的确定73.2.2人员疏散准备时间的确定83.2.3疏散行动时间的确定94案例评估114.1工程概况114.2性能化火灾风险评估124.2.1评估范围及评估方法124.2.2防火安全目标124.2.3人员安全疏散评判标准134.2.4人员荷载的选取和计算134.2.5疏散行动参数设置144.2.6火灾场景设置154.2.7ASET值的计算164.2.8RSET值的确定194.3标准层的安全评价204.4提高格兰云天酒店标准层安全疏散可靠性的对策研究215结论与展望235.1结论235.2展望23参考文献25致谢27

9、VI1绪论1.1研究背景随着我国经济和城市建设的快速发展，高层酒店如雨后春笋般不断涌现在各大中城市。由于这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大不同，给防火安全带来很多新的问题，现有的“处方式”建筑防火规范也不一定能全部满足要求1。近年来国内外很多专家学者都致力于性能化防火设计方法的研究，通过火灾安全工程学等基础理论对建筑进行火灾安全性分析、评估，从而实现火灾安全、火灾损失和设计方法三个目标的良好结合，达到科学性、有效性和经济性的统一。如何运用性能化设计的方法解决高层宾馆的消防问题，特别是安全疏散问题，是我们需要迫切解决的技术重点。1.2研究目的和意义性

10、能化方法在解决传统“处方式”方法存在困难的高层宾馆防火上具有不可替代的优势。高层宾馆本身不能进行实体火灾模拟，通过火灾模拟软件对高层宾馆建立数学模型，模拟出其在不同火灾场景下的火灾蔓延过程，得出烟气流动和温度分布等情况，从而合理地进行消防投资，最大限度地减小火灾损失。性能化方法已经成为世界性建筑消防设计发展的必然趋势，对于高层酒店的消防安全将会起到积极地作用。1.3国内外研究动态建筑消防的各个环节是一个有机的整体，单纯孤立强调某一环节并不能保证整个建筑物的安全，因此迫切地需要建立一种依据特定建筑物火灾特性的更加安全合理的新型建筑防火设计方法。性能化防火设计方法(Performance-base

11、d Fire Protection Design)，也可称之为“火灾安全工程设计法”(Fire Safety Engineering Method)正是在这种情况下应运而生的。自20世纪70年代起，世界上一些发达国家就开始对以火灾特性为基础的建筑防火设计方法进行系统研究。从20世纪80年代开始，澳大利亚、新西兰、加拿大、日本、英国、美国、瑞典、芬兰、香港等国家和地区相继开展了性能化防火的理论研究及实际应用，取得了不同程度的进展，一些相对成熟的方法已经投入实际使用2。尽管不同国家进行性能化防火设计采取的方式和步骤不同，但各国都是以火灾安全工程学的思想为指导，以建筑物的火灾危险性和经济评估为手段，

12、以达到建筑物的总体防火安全为目的，并充分利用现代科技的成果来改进建筑物的防火设计。我国从1996年才开始系统地开展性能化防火设计的研究,一方面对国外性能化防火设计的相关研究进展、成果进行了介绍和吸收,另一方面也开始积极探索性能化防火设计在我国的发展和应用。1.4研究内容及主要研究方法本文以格兰云天酒店标准层为研究对象、建立数学模型，采用美国NIST(National Institute of Standards and Technology)开发的FDS(Fire Dynamics Simulator)程序对其进行火灾模拟，得到烟气流动、火灾蔓延、温度分布等情况，计算出安全疏散的允许疏散时间。

13、采用Building EXODUS软件对于标准层的疏散人员进行模拟疏散，从而得到疏散所需时间。通过对比允许疏散时间和安全疏散所需时间，对格兰云天酒店的安全疏散进行评估。本文主要研究内容如下：(1)结合我国高层酒店的主要情况，分析其火灾危险性；(2)对性能化火灾风险评估的方法进行研究，对于安全疏散的评估方法进行论证分析；(3)通过FDS对格兰云天酒店标准层进行火灾模拟，先分析和设计火灾场景、设置边界条件、起始条件等，设置自动喷淋灭火系统和防排烟系统，编写好数据后计算模型，模拟其火灾蔓延过程，得出烟气流动、温度分布和有毒有害气体浓度分布等;(4)通过Building EXODUS软件对人员疏散情况

14、进行模拟，分析人员疏散随时间变化情况，得出人员疏散所需时间；(5)分析模拟结果，对格兰云天酒店的安全疏散的安全可靠性进行评估，提出合理的安全疏散措施，最大限度地减小火灾损失。2高层酒店建筑火灾危险性2.1火灾原因种类多随着改革开放的不断推进，我国的酒店业也不断提升，由原来单一的住宿功能，逐渐向集住宿、餐饮、娱乐、休闲、会议于一体的多元化经营转变。酒店的功能不断增加的同时，其功能分区增多，可燃物种类增加，火灾发生的可能性大大增加，火灾发生的原因也多种多样，这些对于消防安全带来了严峻的挑战。酒店的火灾原因主要有电气、吸烟、用火不慎、违章用火以及其他原因3。2.2火灾荷载密度大 虽然大型酒店主体结构

15、多采用钢筋混凝土框架结构或钢结构，耐火等级达到国家标准，但是，豪华的内部装饰装修却大大地增加了建筑的火灾荷载。由于宾馆内的照明多、电气设备多、装修材料多，因而比一般建筑的火灾危险性更大。当火灾发生时，大量可燃物猛烈燃烧，烟气迅速蔓延。并且，装饰装修材料大多为有机材料，燃烧时释放出高温有毒气体，如一氧化碳、二氧化碳、氰化氢、氯化氢等，严重威胁建筑内人员的生命安全4。2.3烟气蔓延途径多随着现代建筑业的快速发展，高层酒店建筑物的设计也追求着多变、新颖、时尚的潮流。建筑结构的复杂化，对火灾的发生发展也造成了严重影响。高层酒店多设计中庭，当火灾发生时，产生烟囱效应，使得烟气迅速蔓延，火势严重扩大，形成

16、立体火灾。此外高层酒店中楼梯井、管道井、电梯井、垃圾井等竖井林立，通风管道纵横交错，延伸至建筑物各个角落，一旦发生火灾，火灾延竖井、通风管蔓延，火势扩大到整个建筑物。2.4人员疏散困难 高层酒店中的人员中大多为消费者，他们在酒店住宿、娱乐，但对于酒店的环境极为生疏。尤其是酒店的装修风格统一、结构复杂、走廊交错，这就造成火灾发生时，人员无法及时找到安全可靠的疏散途径，导致安全疏散困难。另外，酒店中的人员成分复杂，不同人员察觉火灾的敏感性和疏散的行动速度不同，又对安全疏散造成了一定影响。3性能化火灾危险性评估方法概述建筑物发生火灾后，建筑物中人员能否安全疏散取决于两个特征时间，一是火灾发展到对人构

17、成危险所需的时间，或称允许疏散时间ASET(Available Safe Egress Time)，一个是人员疏散到安全区域的时间，或称安全疏散所需时间RSET(Required Safe Egress Time)。如果人员能在火灾达到危险状态之前全部疏散到安全区域，便可认为该建筑物的防火安全设计对于火灾中的人员疏散是安全的。在此过程中，保证建筑物内人员安全疏散的关键是建筑物内所有人员疏散完毕所需的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间。图3.1给出了时间线概念说明这些问题。 图3.1火灾发展与人员疏散过程的关系从图3.1可知，如果RSET小于ASET，则认为人员能够疏散至安全区域，关系式如下：

18、5 (3.1)如果RSET大于ASET，某些逃生者不能在不可忍受条件发生之前离开建筑物或到达建筑物中的安全地带，即可视为死亡。3.1ASET的计算ASET是由火灾动力学，如火灾增长速度、烟气产生的条件等决定的，而不是由消防系统决定的。火灾危险状态来临时间受大量不确定因素的影响。如，火灾增长速度是一个符合对数正态分布的随机变量6。因此，火灾热释放速率曲线不是唯一的，这使得火灾危险状态来临的起始时间不确定。此外，还有很多的不确定因素，如火灾探测器的启动时间，排烟系统启动时间，机械通风系统的排风量，都可能会影响火灾危险状态的出现时间。本研究采用FDS软件进行模拟计算。FDS（Fire Dynamic

19、s Simulator）是一个计算流体动力学模型，是美国国家标准局（NIST）开发的火灾动力学场模拟程序。FDS采用数值方法求解一组描述热驱动的低速流动的Navier-Stokes方程（粘性流体方程），重点计算火灾的烟气流动和热传递过程,同时可以用于模拟喷淋装置和其他一些灭火装置的工作过程。它在使用中具有以下特性：（1）FDS对于低速、热驱动流的定量计算使用Navier-Stokes方程（粘性流体方程），其侧重于火灾产生的烟气和引起的热传导。核心运算是一个明确的预测校正方案，在时间和空间二阶上精确。湍流通过大涡流模拟（LES）的smagorinsky来处理。如果基础的数值足够清晰，则可进行直接

20、数值模拟（DNS）。（2）燃烧模型。对于大多数应用来说，FDS使用一个混合物百分数燃烧模型。混合物百分数是一个守恒量，其定义为起源于燃料的流动区给定点的气体百分数。模型假定燃烧是一种混合控制（mixing-controlled），且燃料与氧气的反应进行非常快。所有反应物和产物的质量百分数可通过使用“状态关系”燃烧简化分析和测量得出的经验表达式由混合物百分数推导出。（3）辐射传热。辐射传热通过模型中的非扩散灰色气体的辐射传输方程解决，方程求解采用类似于对流传热的有限体积法，因而，命名为“有限体积法”(FVM)。选用约100个不连续的角度，由于辐射传热的复杂性，有限体积解算程序在一次计算中需占约1

21、5%的CPU处理时间7。（4）几何结构FDS将控制方程近似为在直线的栅格(网格上)，因此用户在指定矩形障碍物时须与基础网格一致。（5）多网格这是用来在一次计算过程中描述使用不止一个矩形的网格的一个术语。当使用单网格不易计算时，可采用多于一个的矩形网格。（6）边界条件给定所有固体表面的热边界条件，以及材料的燃烧特性。通常，材料特性储存于一个数据库中并可用名称调用。固体表面的热量和质量转换通常可使用经验公式解决，但当执行直接数值模拟(DNS)时可直接进行估算8。FDS是基于有限元计算方法的烟气动力学软件。FDS参数输入包括：建筑物尺寸、空间环境温度、建筑物内物品的燃烧特性及其尺寸、烟气的特性、搜集

22、数据所需的时间、模拟时空间网格划分、设计火灾等。FDS提供了可直接地观测数据的图形显示软件Smoke View，这一程序用于FDS的输出数据的可视化。由于FDS程序是开放的，其准确性得到了大量试验的验证9。因此，在火灾科学领域得到了广泛应用。本文利用该软件模拟设定的火灾场景的烟气蔓延情况，通过设定的判定标准来计算出人员安全疏散的耐受时间ASET。FDS 软件作为目前模拟烟气蔓延的标准软件，其适用性己经在实际工程中不断得到验证。因此本论文中采用该软件进行烟气蔓延情况的模拟计算，采用的FDS版本号为5.3。3.2RSET的确定RSET主要与火灾探测与报警及火灾时的人群行为等因素相关，一般认为，RS

23、ET由三个部分组成： 10 (3.2)式中，td为火灾探测报警时间；tpre为疏散准备时间；即从人群获得火灾信息到开始疏散所需的时间；tmove为人员疏散行动时间，即从开始疏散到撤离至安全区域所需的时间。火灾报警时间和疏散准备时间是指火灾发生但人员还没有开始疏散行动的时间。火灾探测报警时间的产生主要是火灾发展到能够让火灾探测器感知火灾的发生并发出报警信号的时间，与火灾的种类和报警器的灵敏性都有关系。疏散准备时间是人员在疏散前，经过一系列察觉确认火灾信号和决定如何逃生的时间。这一时间的长短主要受人员素质的影响。3.2.1火灾探测报警时间的确定一般来说，目前工程上所使用的普通感烟探测器能探测100

24、 kw的火灾，并启动报警11。本论文按照t对火灾报警器的报警时间进行计算，这类火灾在初期的发展规律为： (3.3)式中，t是火灾发生的时间，s；Qf火灾热释放速率，kw，在报警时间的计算中本值取100 kw；是火灾增长系数，kws，本文中的火灾场景均保守设定的是快速火，取值为0.0469 kws。3.2.2人员疏散准备时间的确定人员疏散准备时间为人员接到火灾报警后到疏散行动开始之前的这段时间间隔。 表3.1给出了各种用途的建筑物采用不同报警系统时的人员预动作时间的统计结果。表3.1各种用途的建筑物采用不同报警系统时人员预动作时间的统计结果12建筑物用途及特性人员响应时间（min）报警系统类型W

25、1W2W3办公楼、商业和工业厂房、学校（居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉）4商店、展览馆、博物馆、休闲中心（居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉）6旅馆或寄宿学校（居民可能处于睡眠状态，但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉）5旅馆、公寓（居民可能处于睡眠状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉）6医院、疗养院及其他社会公共机构（有相当数量的人员需要帮助）8表中的报警类型为：W1实况转播指示，采用声音广播系统，例如从闭路电视设施的控制室；W2非直播（预录）声音系统、和/或视觉信息警告播放；W3采用警铃、警笛或其他类似报警装置的报警系统。在应用上表时还要考虑火灾场景

26、的影响，因此将表中的识别时间根据人员所处位置的火灾条件做如下调节:(1)当人员处于较小着火区域内，人员可以清楚地发现烟气及火焰或感受到灼热，这种情况可采用表3.1中给出的与W1报警系统相关的识别时间，即使只安装了W2或W3报警系统；(2) 当人员处于较大着火房间或区域内，人员在一定距离外也可发现烟气及火焰时，如果没有安装W1报警系统，则采用表3.1中给出的与W2报警系统相关的识别时间，即使只安装了W3报警系统；(3) 当人员处于着火房间或区域之外时，采用表3.1中给出所使用报警系统相关的识别时间。当识别报警与向出口疏散之间没有延迟时，则可以假设表3.1给出的识别时间为0。当某些场所的识别时间很

27、难确定时，可对上述可能时间段进行估计假设，如可以根据日常的观测记录提供某些文件证明所需要的时间。3.2.3疏散行动时间的确定在离开建筑物或者到达安全地带这一目的驱使下，建筑物内人群从疏散路径到出口所需的时间为疏散行动时间。这一时间阶段受逃生者的年龄、性别、身体状况、身份、人群密度、出口宽度等因素的影响，也是一个随机变量。本研究使用Building EXODUS进行人员疏散的模拟。Building EXODUS是当前应用较广泛的人员疏散计算机模拟软件之一，它是一种细网格的过程模拟软件，与其他疏散模拟软件的最大不同之处在于，该软件考虑了疏散人员间、疏散人员与火灾间以及疏散人员与建筑结构间的相互作用

28、13。因此，Building EXODUS能较真实地模拟疏散人员和场景的若干属性和行为，追踪疏散过程的诸多细节，并在此基础上给出较为全面翔实的预测结果。Building EXODUS是专门对诸如超市、医院、车站、学校、机场等建筑人员疏散过程进行模拟分析的软件，可以用于评价建筑设计是否合乎规范要求，分析各种建筑结构的人员疏散性能以及各种建筑结构中的人群移动效率。而且，通过研究疏散动力学的性质可以使模拟确定存在缺陷的区域、对改进建筑设计和疏散程序提出建议。Building EXODUS可以得出各种各样的结果，而不仅仅是疏散总时间。如Building EXODUS能解释模拟结果，确定瓶颈位置、疏散速

29、度、疏散起始时间和终止时间、疏散过程等。模式空间由二维空间格点(grid)组成，每一格点位置即为一节点(node)，大小为0.5 m0.5 m，以弧线与周围8个节点相连，空间配置属性储存于几何资料库以便运用，以避难者、移动、危害、毒气及行为等五个子模式与空间几何构成整个模式14。（1）避难者子模式：分成生理属性(年龄、体重、性别及敏捷度)；心理属性(耐力、驱动力等)；位置属性(步行距离、位置等)；危害影响属性(对热、烟、毒气的暴露评估等)。（2）移动子模式：由避难者行动力、空间状况、地形种类等决定。有六种等级的步行速度供使用者对每一避难者做一设定，其速度等级分别为快速步行、正常步行、跳跃、爬行

30、、上楼梯、及下楼梯等六种。（3）危害物子模式：可控制环境及让使用者设定火灾时建筑物的情形，其环境为由CO2、CO、HCN、O2消耗量、温度及烟等组成。（4）毒气子模式：只有当火灾危害出现时，此功能才会动作并可界定火灾危害对避难者的影响。使用Pureser发展的累计效果剂量模式来处理毒性气体的影响。（5）行为子模式：系统区分为整体行为与局部行为，整体行为提供避难者全部疏散策略，而局部行为只控制避难者对当场情况的反应。4案例评估4.1工程概况格兰云天酒店位于天津市空港经济区西二道的丽港大厦。丽港大厦由三层裙房、一层地下室及三栋高层建筑组成，共11层，总建筑面积66499.5 m2。其中三栋高层建筑

31、分别为写字楼、公寓、格兰云天酒店，裙房为酒店配套用房、及其他商业、办公等。写字楼、公寓、酒店已经入住，裙房部分入住。格兰云天酒店属一类高层建筑，地下建筑层数1层,地上建筑层数11层，建筑高度43 m，耐火等级为一级。其消防设计包括室外消防给水系统、室内消火栓给水系统、地下室干式自动喷水灭火系统、地上建筑湿式自动喷水灭火系统、灭火器配置、应急照明装置和火灾报警系统。消防用电设备的负荷等级为一级，由两个独立电源供电。消防等重要负荷的配电采用双电源、双回路，一备一用，并直接由低压配电屏引出至最末一级配电箱处自动切换。酒店设置两部疏散楼梯，一部消防电梯。一层平面的主要功能：酒店主要出入口和为酒店服务的

32、大堂、西餐厅、行李房等；货物出入口。二层平面的主要功能：酒店公共配套设施，酒店一层与二层为一个防火分区。三层平面主要功能：酒店配套餐饮设施。四到十一层为客房标准层。每层为一个防火分区，防火分区面积为1200 m2。建筑内设有自动喷水灭火系统，防火分区最大面积增加一倍，因而符合规范要求。设有一部消防电梯和两部防烟楼梯间，其中西侧防烟楼梯间和消防电梯合用前室，合用前室建筑面积为10 m2，合用前室有对外开启的窗，开启面积不小于3 m2，采用自然排烟；东侧另一部防烟楼梯间及前室没有自然开窗，设机械排烟系统，前室面积大于6 m2。消防电梯自地下一层至顶层每层均设层站，并在首层设消防员专用按钮，地下室设

33、消防电梯超过2 m3的积水坑。酒店塔楼的两部疏散楼梯均通往屋顶。客房房门至最近防烟楼梯间前室出口的距离分别满足小于30 m（位于两个疏散口间的房间）和15 m（位于袋形走道两侧的房间）的要求。图4.1酒店标准层平面图图4.1给出了格兰云天酒店标准层平面图。本论文消防设计评估中参照以下相关设计规范和标准：高层民用建筑设计防火规范GB50045-95（2005年版）；建筑设计防火规范GB50016-2006；自动喷水灭火系统设计规范GB50084-2001(2005年版)；建筑灭火器配置设计规范GB50140-2005。4.2性能化火灾风险评估4.2.1评估范围及评估方法评估对象为格兰云天酒店标准

34、层的消防安全疏散设计，采用定量评估的方法选取较不利的火灾场景模拟火灾发展、烟气流动等情况，分析酒店标准层人员在现有的消防设计条件下疏散的安全性，确定是否需要调整酒店的消防设计。4.2.2防火安全目标根据格兰云天酒店的区域影响、人员流动情况、业主的承受能力等基本情况，确定本项目的消防安全目标、损失目标、评估目标。表4.1格兰云天酒店防火安全目标消防安全目标损失目标评估目标减少起火可能性尽量把火灾控制在早期确保火灾探测与灭火系统的正常作用；尽量保证火灾探测与灭火系统的有效性保证生命安全起火房间外无人员死亡；起火房间内尽量无人员死亡确保起火房间外人员逃离至安全区域时，保证疏散通道内人员足够安全；尽量

35、确保起火房间内的人员安全逃生保证建筑物消防安全火灾不在防火分区之间蔓延确保火灾由起火防火分区不会向外蔓延。4.2.3人员安全疏散评判标准人员安全疏散计算分析的定量判定标准为空间内的火灾环境应满足以下两个条件：（1）如果热烟层距地板高度大2 m，则热烟层的温度不超过 180 ；（2）如果热烟层距地板高度小于2 m，则热烟层的温度不超过50 ，能见度不小于10 m，二氧化碳浓度不得超过1%（体积百分比），一氧化碳浓度不得超过0.25%。4.2.4人员荷载的选取和计算根据以往调查研究知，旅馆客房部分的面积占总建筑面积的40-7015。表4.24.4给出了旅馆人员荷载选取的相关参数。表4.2旅馆单个床

36、位面积指标表16规模床位（个）面积（m2/床）小型30013-16中型300-50014-18大型500-80015-20表4.3客房部分的人员密度表17规模人员密度D（m2/人）人员密度D（人/m2）备注小型13-160.0625-0.0769面积为客房部分面积中型14-180.0556-0.0714大型15-200.05-0.0667若计算旅馆总人数，应加上服务人员的人数表4.4职工数与客房数的比值表18旅馆类型职工数/客房数现代豪华圣地旅馆2大型会议旅馆（高档）1大型市中心旅馆0.8圣地旅馆（中档）0.6小型圣地旅馆和汽车旅馆0.25-0.1公寓和共管公寓（取决于提供服务的项目）0.5格

37、兰云天酒店属于大型会议旅馆（高档），酒店标准层设置7个单人间、13个标准间、4个套间、1个酒店办公室。标准层防火分区面积为1200 m2，乘以0.7，得到客房面积为840 m2，客房面积乘以0.0667，得到客房部分人数56人；标准层共24个客房，职工人数与客房数比值为1，因此设定职工数为24人。标准层设置一间面积为49.9 m2的办公室，由以往研究，一般办公室的人员密度为0.286人/m2，因此办公室人数设定为13人。综上，该酒店标准层疏散总人数为56+24+13=93，考虑安全裕度，近似取值为100人。由于高层酒店内人员复杂，因此，模拟时主要设定了七组人群。该软件默认的体型特征值基于西方人

38、身材，因而，在设定人群时根据中国人的实际情况，对疏散人员的身体特征参数进行了相应调整，使模拟结果更加真实可靠。表.6给出了本文进行疏散模拟时选用的人员身体特征参数。表4.6模拟疏散人员的身体特征参数性别年龄体重身高可移动性人数男（女）6-1340-501.1-1.50.88男14-2960-751.7-1.81.020女14-2945-751.6-1.71.015男30-5060-901.7-1.81.025女30-5050-601.6-1.71.024男51-7060-901.7-1.80.85女51-7065-751.6-1.70.834.2.5疏散行动参数设置根据国内外大量的调查研究和观

39、测数据，以及四川消防研究所在国家973课题研究过程中进行的多次人员疏散的演习实验，归纳出人员疏散参数选取范围如下18：（1）平面上人员自由移动速度：取值范围 1.01.8；（2）平面上人员出口流量：取值范围 1.32.2；（3）走廊移动速度：取值范围 1.01.8；（4）楼梯内自由移动速度：取值范围 0.51.2。综合以上国内外的研究成果，并结合工程的实际情况，表4.7给出了疏散模型中的人员疏散参数的保守取值。表4.7疏散模型中的人员疏散参数行走状态男人女人儿童或老人紧急状态，水平行走1.350.980.65续表4.7行走状态男人女人儿童或老人紧急状态，由上向下1.060.770.4正常状态，

40、水平行走1.040.750.5正常状态，由上向下0.40.30.24.2.6火灾场景设置酒店的标准层为客房部分。当火灾发生时，顾客不容易发现火情，并且对环境的熟悉程度低，为人员安全疏散造成不利影响。因此，标准层安全疏散设计的安全性成为高层酒店防火设计的重中之重。格兰云天酒店4层至11层为标准层，内部结构基本一致。该酒店设置两部疏散楼梯，并设置为防烟楼梯间。当火灾造成东侧防烟楼梯间不能正常使用时，为最不利的火灾场景。本文以酒店4层为研究对象，假设当靠近东侧楼梯间的某一客房内发生火灾，通过对消防系统的启动和关闭的控制，得出可能出现的不同火灾场景中人员疏散和烟气流动情况，以研究该建筑安全疏散设计的安

41、全可靠性。图4.2给出了事件树分析可能的火灾场景。图4.2基于事件树分析的火灾场景示意图根据事件树分析，当自动喷水灭火系统、排烟系统无法正常启动时为最不利火灾场景，因而首先对火灾场景4进行模拟分析；通过对自动喷水灭火系统正常启动的火灾场景2和自动喷水灭火系统、排烟系统同时启动的火灾场景1进行模拟，可以得出自动喷水灭火系统、排烟系统对于火灾发生时烟气流动、火灾蔓延、温度分布的具体影响，从而对设定火灾场景下人员的安全疏散进行风险评估。选取下列火灾场景进行模拟计算：火灾场景1：标准层东侧楼梯间入口附近客房内发生火灾，自动喷水灭火系统以及排烟系统均正常启动；火灾场景2：标准层东侧楼梯间入口附近客房内发

42、生火灾，自动喷水灭火系统正常启动，排烟系统无法正常启动；火灾场景4：标准层东侧楼梯间入口附近客房内发生火灾，自动喷水灭火系统、排烟系统无法正常启动。4.2.7ASET值的计算本文通过场模拟软件FDS来计算不同场景下ASET。通过场模拟软件FDS对设定的火灾场景进行模拟，结合到达火灾危险状态的判据，可以得到允许疏散时间。(1)火灾场景1FDS模拟中设置能见度切片，当火灾发生后85 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内能见度达到10 m以下，达到了安全疏散的临界值。火灾发生后240 s时，酒店中部疏散走道内和西侧楼梯间附近疏散走道内能见度仍处于安全范围内。图4.3给出了不同时间该火灾场景中的烟气能见度分

43、布情况。 图4.3(a)85 s时的火灾场景 图4.3(b)105 s时的火灾场景 图4.3(c)125 s时的火灾场景 图4.3(d)145 s时的火灾场景 图4.3(e)240 s时的火灾场景 图4.4距地面1.8 m处不同位置 探测点测得的能见度通过FDS模拟计算，得到设定火灾场景中不同位置探测点探测出的烟气中能见度数据。图4.4给出了在火灾场景1下疏散走道中不同位置能见度随时间的变化规律。(2)火灾场景2FDS模拟中设置能见度切片，当火灾发生后80 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内能见度达到10 m以下，达到了安全疏散的临界值。火灾发生后163 s时，酒店中部疏散走道内和西侧楼梯间附近疏

44、散走道内能见度达到10 m以下。图4.5给出了不同时间该火灾场景中的烟气能见度分布情况。 图4.5(a)80 s时的火灾场景 图4.5(b)100 s时的火灾场景 图4.5(c)120 s时的火灾场景 图4.5(d)140 s时的火灾场景 图4.5(e)163 s时的火灾场景 图4.6距地面1.8 m处不同位置 探测点测得的能见度通过FDS模拟计算，得到设定火灾场景中不同位置探测点探测出的烟气中能见度数据。图4.6给出了在火灾场景2下疏散走道中不同位置能见度随时间的变化规律。 (3)火灾场景4FDS模拟中设置能见度切片，当火灾发生后75 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内能见度达到10 m以下，达

45、到了安全疏散的临界值。火灾发生后153 s时，酒店中部疏散走道内和西侧楼梯间附近疏散 图4.7(a)75 s时的火灾场景 图4.7(b)95 s时的火灾场景 图4.7(c)115 s时的火灾场景 图4.7(d)135 s时的火灾场景 图4.7(d)153 s时的火灾场景 图4.8距地面1.8 m处不同位置 探测点测得的能见度走道内能见度达到10 m以下。图4.7给出了不同时间该火灾场景中的烟气能见度分布情况。通过FDS模拟计算，得到设定火灾场景中不同位置探测点探测出的烟气中能见度数据。图4.8给出了在火灾场景4下疏散走道中不同位置能见度随时间的变化规律。4.2.8RSET值的确定RSET值包括

46、：火灾探测报警时间、疏散准备时间、人员疏散时间。4.2.8.1火灾探测报警时间根据公式可以计算得到普通点式感烟探测器的探测报警时间为46 s。4.2.8.2人员疏散准备时间在本项目中，采用的报警系统为W1，火灾场景中的人员包含有对周围环境熟悉的工作人员和对周围环境陌生的顾客，他们对火灾的识别和反应时间均不同。工作人员一般受过相关培训，对火灾报警的预动时间较短，火源附近的人员可以很快发现火源，对火灾报警的预动时间也较短，参考表3.1，预动时间为30 s60 s；顾客对酒店内环境并不熟悉，在发生紧急事故的情况下，往往会对火灾报警花费较多的时间进行识别和判断，参考表3.1，识别时间取为90 s。4.

47、2.8.3人员疏散行动时间使用Building EXODUS软件进行模拟，设置疏散人员的年龄、身体特征、步速等参数，求得其疏散行动时间。图4.9给出了Building EXODUS软件进行模拟疏散的示意图。通过Building EXODUS软件进行疏散模拟，得到tmove为80.8 s。图4.10给出了随疏散时间进行疏散出的人员数量的变化情况。 图4.9Building EXODUS软件 图4.10疏散人数与疏散时间的关系 疏散模拟示意图根据以上模拟计算，可以得出该格兰云天酒店标准层在火灾场景中的人员疏散所需时间为RSET=46 s+60 s+80.8 s=186.8 s。4.3标准层的安全评

48、价根据上述内容可知：火灾场景1：当火灾发生后85 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内探测点测得能见度达到10 m以下，达到了安全疏散的临界值。此时，东侧房间人员疏散受到威胁。但是标准层其他部位能见度依然足以满足人员疏散的要求。当火灾发生后240 s时，西侧楼梯间附近疏散走道内探测点测得能见度仍处于安全范围内。火灾场景2：当火灾发生后80 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内探测点测得能见度达到10 m以下，达到了安全疏散的临界值。此时，东侧房间人员疏散受到威胁。但是标准层西侧疏散走道能见度依然足以满足人员疏散要求。当火灾发生后163 s时，西侧疏散走道能见度达到10 m以下。火灾场景4：当火灾发生后75

49、 s时，东侧楼梯间附近疏散走道内探测点测得能见度达到10 m以下，达到了安全疏散的临界值。此时，东侧房间人员疏散受到威胁。但是标准层西侧疏散走道能见度依然足以满足人员疏散要求。当火灾发生后153 s时，西侧疏散走道能见度达到10 m以下。根据模拟计算，疏散所需时间RSET=186.8 s，对比三种火灾场景的允许疏散时间ASET值，可以得出不同场景中的伤亡人数，表4.8给出了三种火灾场景中的死亡人数。 表4.8三种火灾场景中的死亡人数疏散人数场景后果C/死亡人数10017210413根据以上分析评估得出，虽然酒店的安全出口数量、宽度均满足建筑防火设计规范、高层建筑防火设计规范的标准，房间疏散门至

50、安全出口的距离也满足要求。但是，标准层袋形走道东侧尽头的房间距最近的安全出口距离为13 m，接近标准的上限。并且，当火灾情况下东侧疏散楼梯不能正常使用时，位于标准层袋形走道东侧尽头的房间不能达到双向疏散的消防设计原则。因此，袋形走道的设计成为影响该酒店安全疏散的重大隐患。4.4提高格兰云天酒店标准层安全疏散可靠性的对策研究通过上述对格兰云天酒店标准层人员安全疏散的分析评估，发现该酒店标准层安全疏散设计存在隐患，特别是袋形走道的设计不利于人员逃生。针对以上问题，对该酒店的安全疏散设计进行对策研究。为保证格兰云天酒店标准层安全疏散的可靠性，一方面，要确保其疏散设施的完好有效；另一方面，还要通过防火

51、设计以及消防管理来提高人员疏散的安全度。（1）严格划分防火分区，增加阻火设施。该酒店属于一类高层建筑，根据规范，最大防火分区面积为1000 m2，当设置自动灭火设施后，最大防火分区面积增加一倍。该酒店每一标准层为一防火分区，面积为1200 m2，符合规范要求。但是，符合标准的防火分区面积依然很大，特别是走廊长度很大，可以通过设置防火卷帘在火灾情况下阻止火势蔓延。（2）有效设置防烟分区。火灾发生时，防烟分区可将烟气在一定时间内控制在一定区域，阻止烟气的蔓延。因而，可以通过设置隔墙、挡烟垂壁、挡烟梁在建筑物内划分防烟分区，防烟分区面积不超过500 m2。对于该酒店标准层，主要应控制烟气在走廊内的蔓

52、延。因而，应在走廊设置挡烟设施，以控制烟气蔓延。（3）严格设计疏散通道，遵守双向疏散的消防原则。严格遵循双向疏散原则，即建筑物内任一区域均能实现从火灾开始到人员逃至安全地点的整个过程中，最少应保证有两个不同方向的疏散路径。特别是对于袋形走道，应保证走道尽头房间的疏散安全。（4）严格依照建筑内部装修设计防火规范进行酒店内装修设计。在走廊和楼梯间不铺设地毯，房间内织物使用阻燃织物。建筑物内的装饰装修采用不燃材料，减少火灾荷载，降低烟气生成量。（5）保证消防应急照明的可靠性。高层酒店内应设置完善的火灾事故照明系统，以降低烟气能见度的影响，减少火灾对人员心理造成的恐慌，也有利于人员的迅速疏散。火灾事故

53、应急照明应保证地面的最低水平照度不低于5.0 lux，也不得引起眩光。应急照明系统宜采用集中电源型的消防应急照明系统，并应采用消防设备供电回路进行正常供电。（6）有效设置防排烟系统。防排烟系统可以有效地控制烟气的蔓延，增加允许疏散时间（ASET），即延迟了危险来临的时间。酒店的疏散楼梯间如不能直接通风采光，对楼梯间及其前室应按规范要求设置正压送风系统。（7）设置自动喷水灭火系统。自动灭火系统一方面可以扑灭初期火灾、降温、消烟、限制火灾的扩散，另一方面可以充分保护疏散设施的安全，这是火灾防护的主要手段。因此高层酒店必须强调设置自动灭火系统。（8）火灾事故广播及声光报警系统。每个防火分区至少应设置

54、一个声光火灾警报装置，警报器的位置宜设在各楼层走道靠近楼梯间安全出口处，警报装置宜采用手动或自动控制方式。高层酒店内应设置火灾事故广播系统，以便准确、及时进行信息广播，有助于消除火警带给人们的紧张情绪，引导酒店内的人员进行有序的疏散，缩短人员疏散所需时间（RSET）。（9）日常的消防管理和提高人员消防安全意识是保证疏散安全的必要条件。格兰云天酒店应坚持日常消防检查制度、严格控制火源、定期举行消防演练活动并且加强工作人员的岗前消防培训工作、制定消防预案并向酒店顾客宣传消防知识。5结论与展望5.1结论本文在国内外火灾风险评估研究的基础上，针对高层酒店的安全疏散评估进行研究讨论。结合课题的研究目标，

55、通过火灾模拟和疏散软件计算，对格兰云天酒店标准层的安全疏散进行了火灾风险评估，得到如下结论：在设定的火灾场景中，分别当火灾发生后85 s、80 s、75 s时东侧疏散走道的能见度达到10 m以下；在同时启动自动喷水灭火系统和排烟系统的火灾场景中，当火灾发生后240 s时西侧疏散走道能见度依然保持在10 m以上；在仅启动自动喷水灭火系统的火灾场景中，当火灾发生后163 s时，西侧疏散走道能见度下降到10 m以下；在自动喷水灭火系统和排烟系统均未启动的火灾场景中，当火灾发生后153 s时，西侧疏散走道能见度下降到10 m以下。通过模拟计算该酒店标准层的人员疏散所需时间RSET值为186.8 s。比

56、较ASET和RSET值，可以得出：在同时启动自动喷水灭火系统和排烟系统的火灾场景中，死亡人数为7人；在只启动自动喷水灭火系统的火灾场景中，死亡人数为10人；在没有启动自动喷水灭火系统和排烟系统的火灾场景中，死亡人数为13人；并且三种火灾场景中的死亡人员大都处于袋形走道尽头的房间。因此，袋形走道的设计是影响该酒店标准层安全疏散的重大隐患，尤其是对于袋形走道尽头房间内的人员在火灾中的安全造成了严重威胁。针对该隐患，格兰云天酒店应在建筑设计、消防设计和防火设置以及消防管理方面进行整改，以达到防火、避火、控火、耐火的目的。格兰云天酒店作为典型的高层酒店，其标准层安全疏散的安全可靠是降低火灾损失的重要保

57、障。因此，对该酒店标准层的安全疏散进行火灾风险评估为研究高层酒店的火灾风险起到了典型的示例作用。5.2展望（1）对于高层酒店的疏散走道的设计是安全疏散设计的重中之重。火灾发生时，为疏散人员设计出一条快捷有效的疏散通道，是人员顺利逃生的重要保证。提供一条通畅便捷的疏散通道不仅仅是日常消防安全管理工作的重点，其根本在于疏散走道科学合理的设计。如何设计人员疏散途径，特别是避免袋形走道的出现，是消防设计的重要技术课题。（2）火灾情况下的人员安全疏散是一个非常复杂的过程。预动作时间对整体安全疏散时间有着重要的影响，但是目前我们所引用的预动作时间的取值或者其分布情况都是直接参考国外相关文献得到的。而预动作

58、时间的大小及其分布情况，与不同建筑风格、不同文化背景所导致的火灾时人员心理特征的差异性都有着较大关系。因此还需要作进一步工作，如通过问卷调查或者疏散演习等方式来搜集相关数据，建立适合我国火灾风险评估的预动作时间量化模型。（3）计算机模拟，特别是对于火灾场景下烟气流动情况的模拟，还有待于进一步精确。计算机火灾模拟并不能完全展现火灾的真实场景，一些参数并不能准确设定，这些都是影响火灾风险评估准确性的重大因素。对于安全疏散可靠性的评估而言，火灾模拟的不精确性成为影响评估结果的一大问题。因此，对于模拟软件的进一步开发研究也是火灾风险评估研究的重要方面。 参考文献1霍然, 袁宏永. 性能化建筑防火分析与

59、设计M. 合肥:安徽科学技术出版社, 2003:8-9.2胡忠日. 安全疏散研究的国内外动态和发展趋势J. 消防科学与技术, 2011, 11(6):7-8.3蒙慧玲. 高层宾馆安全疏散的性能化设计研究D. 西安:西安建筑科技大学, 2003:12-13.4RA.ThomPson, E.W.Marchant. A Computer Model for the Evacuation of Large Building PopulationsJ. Fire Safety Journal, 1998(24):131-148.5霍然, 胡源, 李元洲. 建筑火灾安全工程导论M. 合肥:中国科学技术大学

60、出版社, 1999:86-87.6A.M.Hasofer, Thomas. Analysis of fatalities and injuries in Building fire statistiesJ. Fire Safety Journal, 2006(41):2-14.7Kevin Me Grattan. Computational Fluid Dynamics and Fire ModelingM. Washington: U.S. governing printing offiee, 2001:5-50.8KEVIN MCGRATTAN, SIMO HOSTIKKA, JASON

61、FLOYD. Fire Dynamics Simulator (Version 5) Technical Reference guideM. NIST Special Publication 1018-5. Gaithersburg: National Institute of Standards and Technology, 2007:178-182.9J.E.Floyd，K.B.MeGrattan，S.Hostikka，et al.CFD Fire Simulation Using Mixture Fraetion Combustion and Finite Volume Radiative Heat TransferJ. Journal of Fire proteetion Engineering, 2003(13):11-36.10范维澄, 孙金华, 陆守香,等. 火灾风险评估方法学M. 北京:科学出版社, 2004:437-488.11吴凤. 大型地下商场火灾安全疏散性能化设计研究D. 西安:西安建筑科技大学, 2005:30-31.