設(shè)從起火到室內(nèi)人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)刻為tb ， 開始疏散的時(shí)刻為tc ，到達(dá)安全的時(shí)刻為ts ，而火災(zāi)對(duì)人構(gòu)成危險(xiǎn)的時(shí)刻為th ， 因此人員的可用安全疏散時(shí)間(ASET) t a 就是發(fā)現(xiàn)火災(zāi)到火災(zāi)構(gòu)成危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間間隔，即:

　　ta = th - tb (1)

　　而人員的所需安全疏散時(shí)間(RSET) t r 為:

　　tr = ts - tc (2)

　　如果希望人員成功撤離這些危險(xiǎn)區(qū)域，則必須保證

　　tr< ta (3)

　　在性能化防火分析與設(shè)計(jì)中，可以通過火災(zāi)模型得到煙氣運(yùn)動(dòng)特性，并進(jìn)而確定可用安全疏散時(shí)間；可以通過人員疏散模型得到所需安全疏散時(shí)間，并同可用安全疏散時(shí)間進(jìn)行比較，對(duì)建筑物的防火安全設(shè)計(jì)作出評(píng)價(jià)。

　　然而值得注意的是:室內(nèi)人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)間往往早于人員開始疏散的時(shí)間，如存在一段人員準(zhǔn)備疏散時(shí)間，即tc > tb 。而人員準(zhǔn)備疏散時(shí)間影響因素多，變化幅度大，在實(shí)際應(yīng)用中難以準(zhǔn)確估計(jì)，多依賴一些經(jīng)驗(yàn)公式，如文獻(xiàn)[6] 。如果該時(shí)間相當(dāng)長，即使上述兩種疏散時(shí)間滿足式(3) 的條件，人員也未必能夠安全逃生，比如可用疏散時(shí)間為90s ，準(zhǔn)備疏散時(shí)間為20s ，必需疏散時(shí)間為80s ，累計(jì)需要時(shí)間為100s ，大于可用疏散時(shí)間，人員并不能安全疏散。其原因在于兩種疏散時(shí)間參數(shù)的起始原點(diǎn)不一致(存在準(zhǔn)備疏散時(shí)間) ，導(dǎo)致式(3) 只是安全疏散的必要條件，而非充分必要條件。因此給實(shí)際應(yīng)用時(shí)判斷是否足夠安全帶來一些潛在的不確定性，有必要發(fā)展一種更為合理有效、滿足充分必要條件的安全時(shí)間判據(jù)。

?

　　3 新的人員安全疏散時(shí)間判據(jù)

　　新判據(jù)仍采用時(shí)間線概念，但具體判定準(zhǔn)則是從火災(zāi)發(fā)生到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間tH是否大于從火災(zāi)發(fā)生到建筑物內(nèi)人員全部疏散完畢的時(shí)間tE ， 如圖2 所示。值得注意的是，與常用的時(shí)間判據(jù)不同，新判據(jù)中兩種時(shí)間參數(shù)均從火災(zāi)發(fā)生的時(shí)刻開始計(jì)算，即在坐標(biāo)上具有共同的原點(diǎn)，在判斷其是否安全時(shí)具有充分必要性，避免了原判據(jù)的不足之處。本文考慮的火災(zāi)危害包括了對(duì)人員的直接危害(如煙氣危害) 和間接危害(如通過熱- 力耦合作用破壞建筑結(jié)構(gòu)并發(fā)生坍塌) ，到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間tH 由著火到形成兩種危害之一的最短時(shí)間確定， 可以方便地由目前一些通用的火災(zāi)模型進(jìn)行計(jì)算得到。而人員全部疏散完畢的時(shí)間tE 由火災(zāi)探測(cè)報(bào)警時(shí)間( talarm) 、人員準(zhǔn)備疏散時(shí)間( tresp) 和人員疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間( tmove) 三者之和確定，如下式所示:

　　tE = talarm + tresp + tmove (4)

　　降低其中任一階段時(shí)間都有利于人員安全疏散，在實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)需要合理調(diào)配各分階段所需時(shí)間，以滿足合適的消防設(shè)施性能價(jià)格比要求。如通過火災(zāi)早期探測(cè)來降低探測(cè)報(bào)警時(shí)間；通過聲光誘導(dǎo)系統(tǒng)來降低準(zhǔn)備疏散時(shí)間；通過增加疏散通道的有效寬度和減少疏散距離來降低人員疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間等等。除達(dá)到保證人員安全疏散的主要目標(biāo)外，還可以通過火災(zāi)早期探測(cè)和高效撲救來降低火災(zāi)損失達(dá)到保證財(cái)產(chǎn)安全的目標(biāo)。因此本文中的新時(shí)間判據(jù)可以用下式表達(dá):

　　tE <tH (5)

　　通過這種原點(diǎn)一致的時(shí)間線分析方法，可以在人員疏散運(yùn)動(dòng)時(shí)間基本確定的條件下，直觀得到達(dá)到安全目標(biāo)時(shí)各個(gè)分階段(如探測(cè)報(bào)警) 所允許的最大反應(yīng)時(shí)間，從而為選擇合適的火災(zāi)探測(cè)以及防排煙方案提供科學(xué)依據(jù)。本文將結(jié)合具體案例作進(jìn)一步闡明。

　　4 某機(jī)場(chǎng)新航站樓的性能化防火分析

　　該新航站樓建筑面積約8 萬平米，具有內(nèi)部空間大、功能多、利用人員多且不確定的特點(diǎn)，超出了現(xiàn)行《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求，因此有必要運(yùn)用性能化防火分析方法，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等具體情況，對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性進(jìn)行定性或定量的分析評(píng)估，為獲得優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。主要評(píng)估研究目標(biāo)是保證生命安全，即發(fā)生設(shè)定的火災(zāi)時(shí)確保所有人員能夠安全疏散，其次是保證財(cái)產(chǎn)安全，降低火災(zāi)的直接和間接損失。研究手段包括調(diào)查類比、理論分析、模擬實(shí)驗(yàn)研究和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬等等，評(píng)估的依據(jù)包括可用的國內(nèi)外建筑防火規(guī)范、同類航站樓的火災(zāi)安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)、火災(zāi)科學(xué)和火災(zāi)安全工程學(xué)的最新進(jìn)展。

　　通過數(shù)值模擬計(jì)算發(fā)現(xiàn)大空間中火災(zāi)煙氣層溫度很低，不會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)倒塌，因此火災(zāi)的危害主要來自于煙氣對(duì)人員的直接危害。由于大空間蓄煙能力很強(qiáng)，10MW 火災(zāi)的煙氣層在30 分鐘之內(nèi)不會(huì)下降到危害人體的高度，而在此期間室內(nèi)所有人員均可以安全疏散(利用多子空間區(qū)域模擬方法計(jì)算火災(zāi)煙氣特性[7] ，利用多粒子- 自驅(qū)動(dòng)模型計(jì)算人群疏散特性[8]) 。

　　而夾層國際通道層高為3. 5m ，煙氣危險(xiǎn)高度為2. 2m ，蓄煙能力較差，對(duì)人員疏散有一定的影響，需要深入細(xì)致的分析。根據(jù)危險(xiǎn)源辨識(shí)結(jié)果，本文分別選取火源功率為1MW 和2MW ，分別選取煙氣自然填充和機(jī)械排煙方式(排煙速率:7.5m3/ s) 進(jìn)行計(jì)算。圖3 (a) 是2MW 火災(zāi)時(shí)自然填充和機(jī)械排煙情況下的人員疏散和煙氣特性，這里沒有考慮探測(cè)報(bào)警時(shí)間和人員準(zhǔn)備疏散時(shí)間，僅計(jì)算了人員疏散時(shí)間，然后再反推可以接受的剩余時(shí)間。在自然填充的情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險(xiǎn)高度大約需要110s ；在機(jī)械排煙情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險(xiǎn)高度大約需要160 秒。圖3 (b) 是1MW 火災(zāi)時(shí)自然填充和機(jī)械排煙情況下的人員疏散和煙氣特性圖，也沒有考慮探測(cè)報(bào)警時(shí)間和人員準(zhǔn)備疏散時(shí)間。在自然填充的情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險(xiǎn)高度大約需要140s ；在機(jī)械排煙情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險(xiǎn)高度大約需要340s。