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祝融FDS模拟防火分区

一座建筑发生火灾后,真正需要争取的是时间:限制火焰和烟气向相邻空间蔓延,为人员疏散、消防救援和设施启动留出窗口。防火分区正是实现这一目标的重要建筑防火措施。它通过防火墙、防火门、防火卷帘、楼板等具有相应耐火性能的构件,把建筑内部划分为若干区域。

但工程中的防火分区并不只是“面积不能超限”。高大中庭、剧场共享前厅、跨层空间、集中空调风管以及人员跨区疏散,都会让面积、边界和疏散出口之间形成联动。分别从剧场案例和规范条文解释出发,展示了这类问题为何需要同时考虑规范符合性、火灾场景和人员疏散。

一、防火分区究竟在“分”什么?

防火分区的核心不是平面图上的色块,而是连续、有效的防火边界。其目的在于把火灾影响控制在一定范围内,减少火焰、热量和烟气经开口、竖向连通空间或管线通道扩散的可能性。

判断一个分区是否成立,通常需要同时追问四件事:边界是否完整,开口是否采取相应防火措施,竖向连通部位如何处理,疏散路径是否仍然可用。面积只是一项量化指标,不能代替对边界连续性和疏散条件的核查。

核查维度

需要回答的问题

常见风险点

分区面积

采用哪一条规范限值,面积计算口径是什么

跨层空间叠加、局部系统服务范围不清

防火边界

防火墙、楼板、防火门或卷帘是否形成连续分隔

开口过多、卷帘替代实体墙的条件不足

烟气路径

烟气可能通过哪些水平或竖向通道扩散

中庭、楼梯、风管、连廊和共享前厅

人员疏散

出口数量、距离、宽度和路径是否可用

借用相邻区域出口、局部拥堵、路径过长

消防设施

报警、喷淋、排烟等设施在设定场景下如何响应

系统启动条件与模型假设不一致

、模拟能回答什么:把“火灾发生后”变成可比较的场景

使用祝融FDS建立火灾与烟气模型,考察温度、CO体积分数和能见度随时间的变化;同时使用人员疏散软件计算所需疏散时间,再将可用疏散时间(ASET)与所需疏散时间(RSET)进行比较。采用的判据包括10 m能见度、60 ℃烟气温度,以及CO体积分数0.05%持续30 min等条件。

共设置5组火灾场景,覆盖不同起火位置、热释放速率以及喷淋是否工作的情况。的结果表明:部分无喷淋场景中,个别楼层的ASET小于RSET;在设定的喷淋有效场景中,各楼层的比较结果为正常。据此强调自动喷水灭火系统和排烟系统及时启动的重要性。还发现,虽然二层出口和楼梯入口短时出现拥堵,但在其设定的模型与参数下,整体疏散时间仍满足比较条件。

分析对象

处理方式

阅读结果时应注意

火源

设置多个位置和不同热释放速率

火源参数是场景假设,不等同于真实火灾必然过程

喷淋

比较喷淋未动作与有效动作场景

启动时间、灭火响应和系统可靠性会影响结果

烟气危险

观察温度、CO和能见度

临界值、测点高度和暴露时间需与分析目标一致

疏散

计算报警、响应和行动时间

人员构成、速度、出口选择和拥堵均会带来不确定性

结果判定

比较ASET与RSET

应保留合理疏散余量,并开展敏感性分析

、3000 m²到底怎么算?一篇提出的判定思路

《建筑防火通用规范》GB 55037-2022自2023年6月1日起实施。其第8.1.9条第7款涉及这样一种情形:设置具有送回风道(管)的集中空气调节系统,且总建筑面积大于3000 m²的其他单、多层公共建筑,应设置自动灭火系统。

难点出现在“建筑只在局部设置集中空调”时。“总建筑面积”可理解为局部集中空调系统服务的总建筑面积,即所称“集中空调总面积”,并应把集中空调设备服务区域及空调通风管道穿越区域同时纳入考虑。进一步提出两个计算层级:如果集中空调区域及风管穿越区域通过防火单元或防火分区与其他区域有效分开,可按该单元或分区的建筑面积确定;如果未形成有效分隔,则按所在防火分区的建筑面积计算。

给出的三层办公楼案例很直观:建筑总面积5997 m²,一层建筑面积2008 m²且采用集中空调;二层建筑面积1981 m²,仅367 m²的大会议室采用集中空调。如果会议室及其风管穿越区域通过加强分隔形成“防火单元”,集中空调总面积按2008+367=2375 m²计算;如果二层未形成该分隔,则二层按所在防火分区2008 m²计入,总计4016 m²。两种边界条件会得到不同的自动灭火系统设置判断。

这项讨论的价值在于提醒设计人员:面积计算依赖边界条件,风管穿越也可能改变风险范围。但在实际项目中,仍应结合现行规范全文、项目所在地审查口径以及主管部门意见确定,不能仅凭已有结论作出合规判断。

、祝融FDS如何融入防火分区分析?

祝融FDS产品页面将其介绍为一款基于FDS的图形用户界面软件,可用于建立火灾模拟,并对烟气运动、温度和毒性气体浓度进行预测分析。结合你提供的产品信息,可将其理解为用于模拟设定条件下火灾与烟气随时间发展的工具。

祝融FDS可以在“建模思路”层面衔接,在防火分区研究中,祝融FDS可以放在规范核查之后,承担“场景比较”的工作:

1.根据建筑几何、防火分区边界、开口和竖向连通关系建立模型;

2.设置不同起火位置、火源发展、喷淋和排烟状态等工况;

3.检查网格尺度对结果的影响,并记录边界条件和材料参数来源;

4.输出温度、能见度、烟气和相关气体浓度随时间的变化;

5.将火灾模拟得到的ASET与独立疏散分析得到的RSET进行比较;

6.对火源、系统启动时间、人员响应时间等关键参数开展敏感性分析。

数值模拟的作用,是在统一假设下比较不同方案,而不是证明某个方案在所有真实火灾中都会得到同样结果。模型质量取决于几何、网格、火源、材料、通风和消防系统参数,也需要通过网格独立性、参数依据和必要的试验或工程经验进行核查。规范符合性、消防审查和工程责任不能由软件结果替代。

五、结语:先把边界说清楚,再谈模拟结果

防火分区设计的关键,是明确火灾可能被限制在哪里、烟气可能通过哪里蔓延、人员将沿什么路径离开。剧场案例说明,跨层共享空间会把分区面积、疏散距离、可燃物控制和消防设施联结在一起;集中空调面积的讨论则说明,面积数字背后还存在计算单元和分隔边界问题。

对于复杂建筑,较稳妥的工作顺序是:先依据现行规范完成条文和边界核查,再设置可追溯的火灾场景,使用祝融FDS等工具模拟火灾与烟气过程,结合疏散分析、敏感性分析和审查意见进行综合判断。这样得到的不是一个脱离条件的“结论”,而是一组可复核、可比较、能说明假设边界的工程证据。

若您想下载祝融FDS,请访问祝融FDS试用下载页面。如果您有其他问题,请联系info@zhixinglab.com。