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“十一五”国家科技支撑计划项目 建筑性能化防火设计关键技术研究及应用示范
来源:         发布时间:2009-12-18

 

建筑性能化防火设计

关键技术研究及应用示范

1、研究成果

1)编制了适合我国国情的建筑性能化防火设计规范。系统研究了当前国外的建筑性能化规范及其标准体系,结合我国国情,确立了适用我国的建筑物性能化防火设计规范框架与构成体系;确定了实现建筑整体消防安全目标的各部分子目标、功能要求和性能技术要求,编写了《建筑物性能化防火设计规范》(草案);运用研究成果指导了一些典型工程的性能化防火设计及评估实践,获得了良好的效果和评价。

2)建立了功能齐全的性能化防火设计数据库。构建了火灾基础数据库的总体框架,并根据火灾基础数据库系统设计制定的功能模块需求,设计了总数据库和5个子数据库系统应用界面,定义了不同等级用户的使用权限和操作功能,设计了用户子数据库等六个子库的框架结构。

采用实验测定、实地测量和文献调研等方法,获得了建筑物火灾荷载数据库、材料火灾特性数据库、建筑物构件的火灾特性参数数据库、人员特性基础数据库,建筑壁面装饰材料、沙发等家具,电线电缆的燃烧特性数据库;编制了具有界面友好、操作方便、扩展更新简单等特点的数据库软件,本数据库也是我国目前在性能化防火设计方面最全面的数据库。

3)创建和发展了建筑性能化设计的模型和工具。采用理论分析和多尺度实验验证等研究手段,对建筑性能化防火设计常用工具FDS、CFAST以及烟气充填模型、人员疏散模型和工具等的适用性进行了研究,提出了这些模型和工具的适用条件和适用范围,并对其进行了修正和完善了,提高了模型和工具的准确性。

通过人员疏散演习实验,得到了火灾环境下人员疏散中的行为规律,研究了人员行为对运动效率的影响规律,该研究成果成为国际规范的修订依据。首次将人员疏散模型与FDS模型结合,编制了耦合烟气作用的人员疏散软件FireGo,并获得了软件著作权。

将火灾的双重性规律与建筑物防灭火特性以及防灭火设施的可靠性和有效性相耦合,建立了建筑火灾过火面积以及火灾直接财产损失的预测模型和方法,并编制了软件;在国际上率先创建了建筑火灾人员伤亡概率的预测理论模型和技术方法,预测值与统计结果一致。

2、技术创新点

1)建立了适合我国国情的建筑物性能化防火设计规范构成体系,编制完成了系统、完整的建筑物性能化防火设计规范(草案)

2)通过对大量文献调研、标准实验测量和实地调查等方法,建立了符合我国国情和反映我国特点的火灾风险评估和建筑特性能化防火设计基础数据库(包括:建筑内可燃物火灾特性数据库、建筑火灾荷载数据库、国内典型建筑物内人员疏散特性数据库等)。

3)研究了FDSCFASTFluentSIMULEX等模型和工具的适用性,通过理论分析和多尺度实验验证,对FDSCFAST等性能化防火设计常用模型和工具进行了修正和完善,提高了计算精度。

4)研究了有水喷淋、机械排烟等实际火灾场景下的火与烟气层运动规律,建立了耦合水喷淋作用的新的双层火灾区域模型。

5)基于建筑火灾的动力学特征以及防灭火设施的可靠性和有效性,创建了建筑火灾财产损失预测模型和技术方法,并获得软件著作权。

6)综合考虑火灾发展、烟气运动以及建筑物内的防灭火设施的可靠性和有效性、人员疏散时间的随机性规律等,在国际上率先建立了建筑火灾人员伤亡概率的预测模型和方法。

7)量化了火与烟气对人员疏散的作用,实现了考虑火灾条件的人员疏散模拟,编制了FireGo人员疏散软件并获得软件著作权。

3、水平及产出

课题研究成果共发表学术论文42篇,其中国际刊物12篇,SCI收录12篇,EI收录1篇,做大会特邀报告2次;撰写学术著作2部,参加编写消防手册1卷;编写国家规范1项,创建综合数据库1个;申请发明专利4项,实用新型专利1项;编制软件3套,已获软件著作权2项;获国家科技进步二等奖1项,省部级科技人才奖励2项,另外还有多篇论文获安徽省科协和中国消防协会建筑专业委员会优秀论文一等奖;

相关成果得到了国内外同行的高度评价。如:于2008年发表在数学类SCI Top期刊Risk Analysis(该期刊在348种数学类SCI期刊中名列前10)的论文,国际同行评价认为:“论文提出了人员伤亡预测方法,该方法的新颖特色之处在于引入基于事件树分析的火灾场景及火灾状态转移图的构建”;同年发表在国际安全研究领域顶尖期刊Safety Science上的论文,国际同行评价认为“文章提供了很有价值的科学知识”;以研究成果为主体而撰写学术著作《火灾风险与保险》入选当代杰出青年科学文库专著;课题关于人员疏散方面的研究成果成为国际规范的修订依据。

上述研究成果的综合集成形成代表性研究成果“火灾风险评估与性能化防火设计及工程应用”,获“国家科技进步二等奖”(2007年),成果已应用于数十项国家和地方的重要建筑和重大工程的火灾风险评估和性能化设计,如:郑州新郑国际机场、福州海峡国际会展中心、深圳世界大学生运动会体育中心、天津站后广场地下交通枢纽工程、昆明新机场航站楼及停车楼等,取得了一定的经济效益和巨大的社会效益。

凝聚了一支高水平的研究团队,培养了数位在国内外有较大影响的科技英才。通过课题的实施,课题负责人孙金华教授分别于2007年和2008年当选“亚澳火灾科学技术学会副主席”和“国际火灾科学学会理事”,并于2009年担任“第九届国际火灾科学大会分会主席”;课题研究骨干张和平教授于2008年当选“亚澳公共安全学会理事”。推进了我国火灾科学和消防工程学科与世界火灾科技交流的步伐,为我国在国际火灾科学领域争得了一席之地。同时培养了一批火灾科学和消防工程研究领域的科技后备力量,3年来共培博士研究生6名,硕士研究生6名。

 
             
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