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浅谈香港商业用房中美国消防安全评价系统的应用

  
评论: 更新日期:2015年07月19日

摘  要
       
        运用美国安全系统的可能性:文章对美国国家防火协会提出的消防安全评价体系在香港商业用房中运用的可能性进行了讨论。对相关的消防安全参数与当地消防法规列出的关键参数进行比较。讨论强调了被动式建筑设计、出现在当地法规中的消防装置及主要危险因素的控制。研究发现该方法适用于设计新的建筑,以及对已经存在的建筑物进行消防安全管理。其中消防安全参数和它们的分数分配比例应该针对香港本地进行专门的设计。
       
        1 引言
        如文献综述[例如1]中提到的,美国消防规范允许在选择替代方法时,设备可以按照“等价性条款”来满足规定的要求。美国国家消防协会消防安全评价体系(NFPA)(本文标记为NFPA FSES)[2-9]是一个适用于四类建筑的更加正式的等效决制度,例如医疗保健,惩教设施,老人寄宿院和商业用房。这是一个用来评价防火性能的多属性方法,并等价于NFPA生命安全法规[8]。在满足相同等级的火灾安全的情况下,允许设计满足规定的替代方案。这可以看作是与美国火灾的代码相同的一个等效概念,用来促进防火安全的经济升级。
        NFPA-FSES的目的是编辑一个等效系统,该系统是容易可行的,并且能够为所付出的努力和资源提供有用的信息,即其结果是看到设计是否与代码相符合。最重要的部分是在不同的条件下,为每个参数引入并分配适合的消防安全参数和分数。提供特定的建筑特征的相对分数[10],并且提供有损安全的负值和加强安全的正值。香港的建筑消防安全码是指令性的[11-14]:
        进出建筑物的途径(MOA)代码[11]
        耐火性建筑(FRC)代码[12]
        逃生途径(MOE)代码[13]
        消防装置(FSI)代码[14]。
        随着建筑行业的快速发展,政府迫切希望通过修改代码来升级在楼宇消防安全规定,并且运用工程方法[15,16]或在防火规范的基础上,优化海外工程的性能[17-22]并设计消防安全规范。新建筑的消防安全代码需要进行更新 [11-14]。不仅如此,现有建筑物都需要仔细检查,并提出关于升级消防安全规定的建议[23]。不过,这些建议与后面的研究工作关系不是十分密切。该NFPA-FSES可能是一个很好的开端,并在本文中进行简要讨论。
        除了各类建筑的用途,“商业用房”[24]的需求亟待研究。这是因为有部分人居住在这种建筑物中。居民不一定十分熟悉建筑环境,所以他们未必能够找到逃生路线,以防火灾。
       
        2  FPA-FSES与文献综述
        按照NFPA101中的分类[8],商业用房用于交易和商品,如政府机关,成人教学设施和容纳不超过50人的教室等建筑物。在NFPA-FSES[8,9]中提到的商业用房,需要对12个参数进行识别。参数值用来为商业用房的不同消防安全参数进行分析[10]。这12个参数都在评估:建筑,危险隔离,垂直开口,喷头,火灾报警,烟雾探测,室内装饰,防排烟,出口位置,出入制度,楼道/间分离(区域化)和居民紧急方案。实际上,这些为在消防安全代码加以考虑的项目给出了一定程度上的评价。在这些12安全参数中,有8个参数都在计算建筑物的消防控制分数,有10个参数在计算的出口成绩。一般的消防安全分数是通过对这12部分获得的分数进行整合来得到的。
        关于在香港屋苑[25] 及卡拉OK[26,27]使用类似的方法的可行性研究已经进行了讨论。使用NFPA-FSES的初步概况也已经明确[28]。NFPA-FSES和地方消防法规之间的差异在于:
       
        非可燃物,可燃物在建筑施工的类型以NFPA220的标准进行分类[29]。非可燃物是需要通过美国测试和材料协会(ASTM)E136检测的[30]。
        在本地的耐火性建筑码[12]中材料必须是不可燃的。然而,这个词还没有科学的定义[11-13]。在本地代码[12]中有明确的说明耐火性建筑。除了测试标准[如31],人们对结构元件的防火安全性认知是相似的。
        火灾荷载密度(FLD)是一个重要的危险因素。在一个房间里一定几何形状内的火灾荷载密度对于计算火灾的严重程度是很重要的,通过它可以确定危险等级。这部分结果依赖于火灾荷载密度,房间几何形状,包括区域和开口,燃烧速度,燃烧区和闪燃现象。
        FLD也是当地重要的代码,代码的上限是1135 MJM-2[32,33]。
        提供洒水车是NFPAFSES重要的职能。这类似于在本地消防装置代码上认为安装洒水系统会给出良好的保护。
        在NFPA生命安全法规[8]中,在NFPA255[34]测试下的室内装饰材料的框架扩展性也是十分重要的。
        在本地消防装置代码[14]中要求材料都必须根据英国标准(BS)476 [35]进行火焰表面蔓延测试。
        本次测试燃烧的条件与NFPA255[34]的条件不同。
        在本文中,根据当地的法规[11-14],并按照消防安全管理[36-41]新提案,消防安全参数分为两个部分进行讨论:
        被动式建筑设计(PBD)以下的进出建筑物的途径,FRC和逃生途径[11-13]。
        消防装置(FSI)或主动防火系统下局部的消防装置代码[14]。
        消防安全管理(FSM)[36-41]。
       
        3 消防安全参数分组
        根据本地代码以及使用有限状态机的提案,可以将在NFPA-FSES中涵盖的12个消防安全参数分成2个区域上,分别为功能式设计[11-13]和消防装置[14]:
        l 功能式设计
        - 建筑类型参数1。
        - 危害隔离参数2。
        基本上遵循防火性能要求的建筑和自动喷水灭火规定。
        - 垂直开口参数3。
        - 室内装饰参数7。
        - 超额访问参数9。
        - 出口控制参数10。
        - 走廊/间分离参数11,
        实际上,实现区域化。
        l 消防装置
        - 参数4喷水灭火系统。
        - 火灾报警参数5。
        - 烟雾探测系统参数6。
        - 烟气控制参数8。
        l 消防安全管理
        - 居民应急程序参数12。
        Watts Jr.提出了该消防安全参数的扩展得分是:
        建筑类型参数1得分扩展 15%。
        洒水系统参数4得分扩展13%。
        出口控制参数10得分扩展12%。
        垂直开口参数3得分扩展12%。
        走廊/间分离参数11得分扩展11%。
        危害隔离参数2得分扩展7%。
        火灾报警参数5得分扩展6%、。
        室内装饰参数7得分扩展5%。
        超额访问参数9得分扩展5%。
        居民应急程序参数12得分扩展5%。
        烟雾探测系统参数6得分扩展4%。
        烟气控制参数8得分扩展4%
       
        l 通过对每个参数得分的扩展,假定参数2也可以同样由功能式设计和消防装置划分,三部分的加权比例是:
        功能式设计:63.3%
        消防装置:31.4%
        消防安全管理:5.3%
        很明显,耐火性起重要作用,并应该得到充分的重视。然而,在制订等效的系统的时候,这部分在香港当地的建筑特色与钢筋混凝土或受保护的钢结构高层建筑中要求过高。基于以下内容,该系统被认为是不那么适合在香港作为等效系统采用:
        l 香港楼宇由FRC代码[12]管辖。建筑结构和部件也有足够的耐火时效(FRP)。这是很难说服别人接受一个50层楼的建筑在设计过程中没有足够的耐火时效,无论采用以哪种规定或绩效为基础的方法。
        l 室内装修参数7,必须慎重考虑。除了接受火势蔓延指数的方法如ASTM外,应该考虑进行全尺寸燃烧试验,如ISO9705[42]。
        l 加权消防装置是远低于预期。例如,不包含所有消防栓(主要供消防员使用!)和软管卷盘系统。当地政府不太可能接受这些存在于高层建筑中。
        l 应更强调消防安全管理,加权消防装置太低不足以包括紧急方案。
       
        4 建议
        供本地等效系统使用的为居民参考的防火安全参数,如用于商业用房,分别是:
        除了评估室内装饰的火蔓延程度,所有被动式建筑设计消防安全参数可以遵循:
        - 耐火性建筑。
        - 室内装修用火蔓延
        使用约定的权威和业界的测试评估。

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