close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000101111

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Ми Зуи Тхань
ОГРАНИЧЕНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПОЖАРА ПО Ж И Л Ы М ЗДАНИЯМ
К О Н С Т Р У К Т И В Н Ы М И МЕТОДАМИ
Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность»
(строительство)
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва 2005
Работа выполнена в Московском государственном строительном университсге.
Научный руководитель
доктор технических наук, профессор
Корольченко Александр Яковлевич
Официальные оппоненты
доктор технических наук, профессор
Ройтман Владимир Миронович
кандидат технических наук, доцент
Казнен Махач Магомедович
Ведущая организация
Защита состоится «SA
Цснфальный научно-исследовательский инсти­
тут строительных конструкций им. В.А. Куче­
ренко (ЦНИИСК)
» :f-£CA^£f^ 200.5" года в -/"^
часов на заседа­
нии диссертационного совета Д 212.138.04 при Московском государственном строи­
тельном университете по адресу: 113114, Москва, Шлюзовая набережная, дом 8, в
ауд. ^ Z 4 .
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государст­
венного строительного университета.
Автореферат разослан «
Ученый секретарь
диссертационного совета
200
года.
Ширшиков Б.Ф.
2. i^^(^ 'У
^^^O
ДУ^^^-йР
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность исследования
В условиях современной социальной ситуации потребность для жилья граж­
дан Республики Вьетнама, особенно для жителей в больших городах таких как Ха­
ной и Хошимин очень велика Поэтому строится много многоэтажных жилых зда­
ний в городах. Помимо этого, развитие научно-технического прогресса и повыше­
ние уровня жизни привели к необходимости ул^'чшения бытовых условий людей.
Насыщения жилых помещений бытовой техникой, предметами домащнего обихода
повышает пожарную опасность зданий, что подтверждается данными пожарной ста­
тистики.
В мире, на протяжении последнего десятка лет в жилых зданиях городов, осо­
бенно крупных и крупнейших, обстановка с пожарами существенно обострилась.
Пожары в жильгк зданиях крупных и крупнейших городов составляют до 85-87% от
общего число пожаров в них. Анализ пожарной статистики показывает, что еже­
годно в мире регистрируется около 6,9 млн. пожаров, на которых погибают пример­
но 69,3 тыс, человек. Распределение пожаров и погибших от пожаров по континен­
там имеет следующий вид- в Европе происходит 2,2 млн. пожаров к погибают 25
тыс. человек, в Азии - 1,0 млн. пожаров и 30 тыс чел., в Северной Америке - 2,3
млн. пожаров и 6,5 тыс. чел., в южной Америке - 0,5 млн. и 2,5 тыс. чел., в Африке 0,8 млн. пожаров и 5 тыс чел , в Австралии - 0,1 млн. пожаров и 0,3 тыс. человек.
Погрешность этих оценок не превышает 10-15%, но при этом следует учитывать,
что по различным причинам значительная часть пожаров не регистрируется Поэто­
му общее число пожаров, ежегодно возникающих на нашей планете можно оценить
примерно в 10 млн., т.е. каждые 3 сек^'нды на земле где-нибудь возникает пожар.
Каждый час при пожарах погибают 8 чел. и несколько десятков человек получают
травмы.
В С Р В , в которой проживают 78 млн. чел., ежегодно происходит 4000 пожа­
ров, на которых погибают более 70 чел.
По данным Всемирного Центра пожарной статистики в большинстве развитых
стран мира (более 20 стран) суммарные потери от пожаров и затраты на борьбу с
ними еже! одно составляют примерно 1 % валового внутреннего продукта ( В В П ) на­
циональной экономики, причем 0,3% В В П приходится на ущерб от пожаров и 0,7%
В В П - на затраты, связанные с борьбой с пожарами. Затраты на борьбу с пожарами
в среднем в два раза превышают ущерб от пожаров.
В каждой стране примерно половину всех пожаров составляют пожары в зда­
ниях (40% от всего) и на транспорте. При этих пожарах погибают примерно 9 5 %
всех погибших от пожаров. При этом в жилых зданиях происходит около 80-85%)
всех пожаров в зданиях. В 1997г. доля пожаров в жилых зданиях от числа пожаров
во всех зданиях составляет: для С Ш А - 73,7%; для России - 83,9%); для Великобри­
тании - 61,9%; для Новой Зеландии - 96,1%. Следовательно, 9 5 % всех погибших на
пожарах людей погибают при пожарах в зданиях VUVA. на транспорте, в том числе
80%) - в жилых зданиях; 10% - в других зданиях; 5% - на транспортах; 1 % - в лесах;
4 % - в других пожарах.
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ (
БИБЛИОТЕКА
. JI
1БЛИ0ТЕКА
C.I
•8
в жилых зданиях, несмотря на принимаемые меры, пожары возникают регу­
лярно. Крупные и крупнейшие пожары в жилых зданиях сопровождаются гибелью
большого числа чюдей и огромными материальными потерями.
Проблема гибели людей на пожарах в России - самая острая в комплексе про­
блем борьбы с пожарами. Она практически не зависит от возможностей противопо­
жарной службы и целиком обусловлена социально-экономическими условиями.
В России ежегодно возникает около 300 тыс пожаров, при которых погибают
примерно 20 тыс. чел. и столько же человек получают травмы. Общий материаль­
ный ущерб от пожаров за год можно оценить в среднем 0,5% В В П страны.
Статистика подтверждает, что во всех странах постепенно растет число так
называемых крупных пожаров, сложных для тушения и приносящих огромный
ущерб. Поэтому становятся необходимыми исследованиями в области борьбы с по­
жарами (в том числе и в жилых зданиях), чтобы снизить материальные потери и
уменьшить число погибающих при пожарах.
Для тушения пожаров в жилых зданиях применяется вода в виде компактных
струй, подаваемая в больших количествах в горящее помещение. При возникнове­
нии пожара на верхних этажах здания ущерб возникает не только от огня, но и от
применяемой воды, которая проникает на нижние этажи здания, разрушая отделку
квартир к выводя из строя дорогостоящую бытовую техник}'.
По мнению специалистов ущерб от применения воды при тушении пожаров в
многоэтажных зданиях сопоставим, а в некоторых случаях и превосходит ущерб,
наносимый огнем.
Цели и задачи исследования
Целью работы является оценка возможности ограничения распространения
пожара по многоэтажному зданию пределами одной квартиры, в которой пожар
возник, конструктивными способами.
Для достижения этой цели сформулированы следующие задачи:
•
провести анализ планировок наиболее распространенных типов кваршр
в жилых зданиях;
•
оценить величину горючей нагрузки в типовых квартирах жилых зда­
ний;
•
разработать сценарии развития пожаров в квартирах жилых зданий;
•
оценить интенсивность тепловыделения и закономерности изменения
температуры при развитии пожаров в жилых помещениях;
•
рассчитать требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструк­
ций квартир исходя из условия свободноразвивающегося пожара;
разработать рекомендации по величинам требуемых пределов огнестой­
кости ограждающих конструкций жилых квартир, с учетом нераспро­
странения пожара за пределы квартиры, в которой он возник.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается:
•
в оценке характера и величины горючей нагрузки в типовых квартирах
современных жилых зданий;
•
в получении данных о скорости тепловыделения и температурном ре­
жиме пожара в жилых помещениях;
•
в получении данных о требуемых пределах огнестойкости ограждающих
конструкций квартир жилых зданий для условия нераспространения по­
жара за пределы квартиры, в которой он возник
Практическая значимость
В ходе работы над диссертацией оценены требуемые пределы огнестойкости
ограждающих конструкций квартир жилых зданий обеспечивающих нераспростра­
нение пожара за пределы квартиры, в которой пожар возник. Применение подобных
конструкций обеспечивает неразрушение здания при отсутствии тушения пожара
большими количествами воды и нераспространение пожара за пределы одной квар­
тиры. В этих условрмх изменяется тактика оперативных пожарных подразделений:
основные усилия прибывающих на пожар расчетов могут быть направлены на спа­
сение людей. Одновременно снижайся ущерб, наносимый жилым помещениям во­
дой.
Апробация работы
Основные результаты работы доложены и обсуждены на заседаниях кафедры
пожарной безопасности М Г С У (г. Москва, 2004, 2005 г.г.), на Шестой традиционной
научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и докторантов
М Г С У «Строительство-формирование среды жизнедеятельности» (2003 г.), на кон­
ференции «Пожарная безопасность зданий и сооружений» (Москва, В В Ц , 2005 г.).
Публикации
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в пятых печат­
ных работах.
Объем и структура работы
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий
объем диссертации составляет 170 страниц, в том числе 73 рисунки, 66 таблиц и 161
наименований цитируемой литературы.
На защиту выносятся:
•
результаты исследования горючей нагрузки в помещениях жилых зда­
ний;
•
результаты исследования интенсивности тепловыделения при развитии
пожаров в квартирах жилых зданий;
•
результаты исследования температурного режима свободноразвивающегося пожара в квартирах жилых зданий;
•
результаты определения требуемых пределов огнестойкости ограждаю­
щих конструкций квартир.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
В первой главе проанализирована статистика пожаров в жилых зданиях Ре­
зультаты анализа показаны, что в рассмотренных пяти странах, на которые
приходится больше че!верти всех жертв пожарив на Земле, в зданиях uoiH6aei при
пожарах около 9 3 % всех жертв (87% - в жилых зданиях), при пожарах на транспорте
примерно 4 % всех жертв, во всех других пожарах - около 3 %>.
Описана обстановка с пожарами в Р Ф за период с 1999 по 2003 г. Согласно
данным официальной статистики пожары в жилых зданиях составляют 72-73% от
общего числа пожаров в Р Ф . При пожарах в жилых зданиях ежегодно погибают 1718 тысяч человек, что составляет более 90% от общего числа погибших на пожарах.
Прямой материальный ущерб от этих пожаров превышает 2 млрд. руб.
Оценена вероятность возникновения пожара в жилых зданиях, которая в зави­
симости от степени огнестойкости здания и числа этажей колеблется в пределах от
1,8.10-'до 16.10-'в год.
Выполнен статистический анализ факторов, характериз^тощих развитие пожара
в жилом здании. Анализ полученного распределения показывает, что 9 5 % от общего
числа пожаров вызваны причинами человеческого характера. Исследование
показало, что 76% пожаров возникает в жилых комнатах, 9% - в кухнях, 7% - в
коридорах жилых квартир, 3%о - на балконах, т.е. около 9 5 % пожаров с гибелью
людей происходит в пределах жилой квартиры и лишь 5%> - за ее пределами. Около
60% людей, погибших на пожарах в житой ко.мнате по причине неосторожного
курения, погибло в собственной постели, находясь либо в состоянии сна, либо в
состоянии алкогольного опьянения.
Проанализированы причины гибели людей при пожарах в зданиях
Приведены требования нормативных документов к обеспечению пожарной
безопасности жилых зданий: ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие
требования; СНиП 12.01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений; СНиП
2 08 05-89*. Жилые здании; нормы СРВ (TCVN 2622-1995).
Во второй главе приведены результаты исследования характера и величины
пожарной нагрузки в помещениях жилых зданий. Пожарная нагрузка обычно
ра5деляется на две категории: постоянная пожарная нагрузка, которая состоит из
горючих материалов, находяп1Ихся в строительных конструкциях; временная
пожарная нагрузка, которая состоит из горючей мебели, бытовых приборов и других
горючих изделий, которые принесены в здание для использования жителями.
Изучена планировка типовых двух-, трех- и четырехкомнатных квартир, про­
ектируемых и строящихся в городах Ханое и Хошимине. Исходя из современных
представлений о возникновении и развитии пожара, область многокомнатных квар­
тир типичной планировки, принятой в С Р В , можно разделить на две характерные
части:
1) область, включающую площадь спален, которые отделены от других поме­
щений перегородками с дверными проемами, ограничивающими процесс распро­
странения пламени;
2) область, включающую площадь общей комнаты и суммарную площадь гос­
тиных, кухонь и прихожих, между которыми нет стен, которые бы ограничивали
процесс распространение пламени.
Размеры дверных проемов обычно устанавливаются в пределах (0,7-0,8)х2,1 м
для проемов внутренних стен и (0.9-1,2)х2,1 м для входной двери. Размеры окон ус­
танавливаются в пределах (1,2-2,4)х1,4 м.
В д№ной диссертатгии быпо проведено исследование развития пожара в квар­
тирах 18-этажного жилого здания. Несущие конструкции здания - железобетонные с
применением бетона на известняковом щебне с плотностью 2250 кг/м^. Высота
квартир - 2,8 м. Каждая квартира имеет железобетонные перекрытия и полы, толщи­
ны у которых равняются 0,2 м. Стены выполнены из красного кирпича на цементнопесчаном растворе. Толщина наружных стен квартир равняется 0,22 м и вну фенних
стен - 0,11 м. При моделировании пожара в здании теплофизические свойства желе­
зобетонных и кирпичных конструкций принимались по табл. 1.
Таблищ 1 Теплофизические характеристики некоторых материалов, использован­
ных в конструкциях зданий
Материал
Средняя
плотность Коэффициент теп­
(в сухом со­ лопроводности,
стоянии),
Вт/(мК)
кг/м^
Удельная теп­
Степень
лоемкость,
черноты
Дж/(кгК)
Кирпич
глиняный
0,34+0,0001 ft
1580
0,94
710+0,42t
обыкновенный
Тяжелый бетон на из­
вестняковом заполни­
2250
l,14-0,00055t
710+0,83t
0,625
теле
Цементно-песчаная
1930
0,62+0,00033t
770+0,63t
°'^^'
штукатурка
t - температура, в °С
Размеры ограждающих конструкций, местоположение проемов и типичная об­
становка двух-, трех- и четырехкомнатных квартир показаны на рис. 1 - рис. 3.
5 400 -
5 4QG ■
Рис.1. План и типичная обстановка двухкомнатной квартиры
Рис.2. План и обстановка трехкомнатной квартиры
-13 3В0
Рис. 3 План и типичная обстановка четырехкомнатной квартиры
Описана методика, использованная при определении горючей нафузки. Вели­
чина пожарной пафузки определена на основе теплоты сгорания горючих материа­
лов, содержащихся внутри здания или помещения. Пожарная нафузка определена
по формуле:
Y.'^M
{МДжи?)
""
^^
"
(1)
10
Где: М, - масса вещества или материала, кг; ДЛ^ - количество тепла, выделяе­
мого одним килограммом при сгорании вешества или материала. МДж/м^; А, - пло­
щадь пола помещения, м^.
Чтобы упростить оценку пожарной нагрузки в зданиях, принимаются сле­
дующие допущения: горючие материалы однородно распределены по всей площади
здания; весь горючий материал )'частвует в развитии пожара; весь горючий материал в рассматриваемом объекте выгорает в течение пожара; пожарная нагрузка может
быть измерена как сумма теплот сгораний различных материалов, но обычтю приво­
дится к теплоте сгорания древесины.
Дана характеристика пожарной опасности материалов, применяемых в жилых
зданиях. Показатели, характеризующие поведение материалов при пожаре, обычно
определяются экспериментальным методом конического калориметра, В габл. 2
представлены пожарно-технические характеристики материалов и изделий, которые
определяются экспериментально
Таблица 2. Методы определения пожарно-технических
характеристик материалов
№
Наименование
1
Температура
воспламенения
2
Тепловая инерция
крС
3
Теплота сгорания
Q:
Теплота
газообразования
Максимальная
скорость
тепловыделения
Максимальная
скорость
выгорания
Критическая
поверхностная
плотность
теплового потока
(КППТП)
дн.
4
5
6
7
Обозначение
Т
'S
я^тл\
'"тж
Я„
Метод испытания
КоничееюЙ^"' "
калориметр
ИСО 5657
Конический
калориметр
ИСО 5657
Конический
калориметр или М К ,
метод ">гла", С К П
Конический
калориметр
Конический
калориметр или М К ,
метод "угла", С К П
Конический
калориметр или М К ,
метод "угла", С К П
Конический
калориметр
Стандарт
ASTME-1354, ISO 5660
ISO 5657 ( B S 476 part 13)
ASTME-1354, ISO 5660
ISO 5657 (BS 476 part 13)
ASTME-1354, ISO 5660.
NORDTEST NT FIRE 032,
ISO 9705
ASTME-1354, ISO5660
ASTME-1354, ISO 5660,
NORDTEST NT F I R E 032,
ISO 9705
A S T M E-1354, ISO 5660,
NORDTEST NT FIRE 032.
ISO 9705
A S T M E-1354, ISO 5660,
ISO 5657
Примечание- МК - Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения
Приведена характеристика горючести древесины и полимерных материалов.
На рис. 4 приведена зависимость времени зажигания деревянных изделий, исполь­
зуемых в производстве мебели, полученные из экспериментов проведенных по ме­
тоду конического калориметра. Babrauskas проводил обширное исследование мето­
дом конического калориметра воспламеняемости тканево-полимерных композиций,
взятых от различных изделий мягкой мебели в С Ш А , и показал, что значения
К П П Т П этих материалов располагались в диапазоне от 5,6 до 14,5 кВт/м^. Результа­
ты этих исследований показаны на рис. 5.
11
350
300 • —
tr
^250
'Доска из прессованных опилок, (15мм)
-Фанера, (12мм)
-
2 200 1
- Мягкая древесина, (20мм)
s
-Фанера березы, (12мм)
1 150 f
S
'
g. 100 la
50 I
0
1
20
40
60
80
Падаюи+1й поток (кВт/м2)
Рис. 4, Зависимость времени зажигания образцов от падающего теплового потока
ЙХЮ
-1
«
1 Г-| f "I' I I
sew 1,1
1
1
1 г I I Г-
11 мл Значения КППТП
к Типичный наклон
!\l,5
100
со
ю
• Хлопок/поляурвтан, 17 иУм^
А Полиуретан / полиопвфин, 17 кг/м'
о Хлопок/полиуретан, 21 xrlvfl
а Погагурвтан / лопиолвфин, 21 кг/м^
V Шврстшая ткань/нвопрвн, 115 кг/м'
1.0
10
Подающий тепловой поток, кВт/м^
Рис.5. Зависимость времени воспламенения от величины падающего теплового по­
тока для различных тканевых/пенообразующих компонентов
12
При моделировании пожара в помещениях жилых зданий, для упрощения,
рассматривались только три типа материалов, использусхмых для изготовления мяг­
кой мебели: набивочный материал (пенополиуретан), деревянный материал (фанера)
и пластмасса (полистирол), а также ковровые покрытия. Теплофизические характе­
ристики этих материалов приведены в табл.3.
Таблица 3 Теплофизические характеристики материалов, используемые при моде­
лировании пожара в помещении
Материалы
Т ,
"С
Обивочный
Деревянный
Пластмасса
Ковер
280
360
370
290
ДЯ,,
4.
кДж/кг кДж/кг
30,5
11,9
39,7
29,7
1,2
3,9
1,7
2
Р,
KTIV?
28
440
1050
с,
кДж/(кг
К)
1,36
к,
cSp,
Вт/(м
(кДж/с)^/м.к
К)
4,5
2,05
750
4,05
6,07
W,%
кг/м^/с
-
11,9
-
0,067
0,047
'0,0'34
0,014
Примечание- Т^ - температура воспламенения, А Я , - низшая теплота сгорания, X, - теплота
газификации, р -плотность, с -теплоемкость, к -тептопроводность, cSp
тепловая инерция; W
- влажность т^^ - максимальная скорость выгорания
Значение в е л и ч и н ы cSp п о л у ч е н ы с у ч е т о м приближения термически тонких
материалов на основании зкспериментальных данных, полученных методом кониче­
ского калориметра по A S T M Е1354, из соотношения: pcS--
где Г, - темпера­
Т -Т
тура окружающей среды (25''С). Деревянный материал представляется термически
толстым, обугливающимся материалом. Для деревянного материапа значение к определялось по формуле т,^= — крс^ " " . ; "
У»
на основании полученных эксперимен-
тальных результатов. Теплоемкость, плотность и теплопроводность обугленного
слоя принималась равной, соответственно,
0,68 кДж/(кгК), 120 кг/м', 0,077
Вт/(мК).
Приведены методики оценки тепловыделения при горении предметов домаш­
него интерьера Приведено описание метода ИСО 5660 (метод конического калори­
метра), метода мебельного калориметра по NT Fire 032. Приведены характеристики
тепловыделения при горении предметов домашнего ингерьера. На основании дан­
ных стендовых испытаний (метод конического калориметра) пиковая скорость теп­
ловыделения мебели определяется по формуле:
a,^-0,63Q^K,K^K^
(2)
где /Г„ - фактор массы (суммарная масса горючих материалов),кг; Qj, - пико­
вая скорость тепловыделения, полученная в стендовом испытании, кВт; К^ - фактор
рамки: 1,66 для негорючей рамки; 0,18 для обугленной пластической рамки; 0,3 для
деревянной рамки; 0,58 для плавящейся пластической рамки; К^ - фактор стиля: 1,0
для плоского стиля; 1,5 для витиеватого стиля.
Приведен метод определения пиковой скорости тепловыделения горения мяг­
кой мебели на основании ряда тепловых испытаний. Пиковая скорость тепловыде­
ления вычисляется по формуле:
e„-=210[Ff][№][rM][5F][FC]
(3)
13
где; FF - фактор обивки: 1,0 для ткани из термопласта (полиолефин); 0,4 для
ткани из целлюлозы; 0,25 для покрытия из поливинилхлорида ( П Х В ) или пленочно­
го полиуретана; PF - фактор набивки: 1,0 для пенополиуретана, латексной пены или
смешанного материала из них; 0,4 для хлопкового ватина или неопреновой пены;
СМ - потеря массы, кг; SF - фактор стиля: 1,5 для витиеватой извилистой формы;
1,2-1,3 для промежуточной формы; 1,0 для плоскости, обычной прямолинейной кон­
струкции; FC - фактор возгораемости каркаса, 1,66 для негорючего каркаса; 0,58 для
каркаса из плавящейся пластмассы; 0,3 для деревяшгого каркаса; 0,18 для обугли­
вающейся пластмассы.
На основании треугольной модели, продолжительность горении мебели опре­
деляется по формуле:
.=№М
(,)
Vmax
где. FM - Фактор каркаса: 1,88 для металлического или пластического каркаса; 1,3
дтя деревянного каркаса; Ql, - теплота сгорания, кДж/кг.
Приведены и оценены ряда результаты тепловых испытаний мягкой мебели по
методам; мебельному калориметру и стандартному калориметру помещения.
Выполнена количественная оценка пожарной нагрузки в помещениях жилых
зданий. Пожарная нагрузка в 18-этажных жг^лых зданиях обследована в двухком­
натных, трехкомнатных и четырехкомнатных квартирах. При анализе расположения
внутренних перегородок в квартирах, а также учитывая характеристики горения и
распространения пламени, квартиры были разделены на два пространства; спальни
и общие комнаты. Пожарная нагрузка обследовалась в этих двух пространствах. В
табл. 4-5 приведены результаты обследования пожарной нагрузки в двухкомнатной
квартире. В табл. 6-7 приведено значение пожарной нагрузки в помещениях двух-,
трех- и четырехкомнатных квартир.
Таблица 4 Результаты обследования пожарной нагрузки общей комнаты двухком­
натной квартиры
^,
Ооорудование
Количество
1
Постоянная
2
Дерево
Дерево
Дерево
Дерево
Ковер
11,9
11,9
11,9
1 11,9
27,7
20
15
25
8
50,8
1
1
1
1
1
238
178,5
297,5
95,2
1407,16
2
Дерево
11,9
22
1
523,6
2
Дерево
11,9
18
1
428,4
1
Дерево
11,9
120
1
1428
I
1
Пластмасса
Обивочный
38
29,3
15
65
1
1
570
1904,5
Дверь + обрамление
Подоконник
Ковер
Шкаф низкий (для
продуктов)
Высокие элементы
Временная
Шкаф общего
назначения
Телевизор
Диван
Теплотворн­
Теплота
Масса, Коэффициент
ая
сгорания,
способность,
кг
сгорания
МДж/кг
МДж
Общая комната
4
3
5
6
7
Материал
14
1
Кресло
Столик низкий
Обеденный стол
Стул мягкий
Холодильник
Местный телефон
Штора
Другие вещи из
пластмассы
Книги и бумаги
Картина
4
29,3
11,9
11,9
29,3
11,9
38
38
38
5
32
15
30
2
5
40
1
2,2
6
1
1
1
1
I
0,5
1
1
7
1875,2
178,5
357
234,4
238
760
38
83,6
4
1
1
1
3
Обивочный
Дерево
Дерево
Обивочный
Дерево
J
Пластмасса
Пластмасса
Пластмасса
1
Пластмасса
38
5
1
190
1
1
Дерево
Дерево
Всего
11,9
11,9
10
1,5
1
1
119
17,85
11162,4!
2
2
1
1
4
Таблица 5. Результаты обследования пожарной нагрузки общей комнаты трехком­
натной квартиры
Оборудование
Коли­
чество
Теплотворн­
Теплота
Масса, Коэффицие
ая
Материал
сгорания,
кг
нт сгорания способность,
МДж/кг
МДж
Общая комната
Постоянная
1
1 Дерево
Дверь + обрамление
1 1 Дерево
1
Дерево
Подоконник
Дерево
Ковер
Ковер
Временная
Шкаф низкий (для
Дерево
3
продуктов)
Высокие элементы
2
Дерево
Временная
Шкаф общего
Дереве
1
назначения
Телевизор
1
Пластмасса
Шкаф платяной
Дерево
1
трехстворчатый
1
Пластмасса
Диван
Обивочный
1
Кресло
3
Обивочный
Кресло для двух
1
Обивочный
Столик низкий
Дерево
1
Обеденный стол
1
Дерево
4
Обивочный
Стул мягкий
Дерево
4
Холодильник
Пластмасса
1
Пластмасса
Местный телефон
1
Другие веши из
1
Пластмасса
пластмассы
Книги и бумаги
1
Дерево
Картина
3 1
Дерево
Всего
11,9
11,9
11,9
11,9
27,7
20
15
25
8
62
1
1
1
1
1
238
178,5
297,5
95,2
1717,4
11,9
22
1
785,4
11,9
18
1
428,4
11,9
100
1
1190
38
11,9
38
29,3
29,3
29,3
11,9
11,9
29,3
11,9
38
38
18
25
20
65
32
49
15
30
2
5
60
1
!
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,5
1
684
297,5
760
1904,5
2812,8
1435,7
178,5
357
234,4
238
1140
38
38
6
1
228
11,9
11,9
18
1,2
1
1
214,2
42,84
14811,84
15
Габлица 6. Средняя пожарная нагрузка в общей комнате двух-, трех- и четырехком­
натной квартир
Квартира
Двухкомнатная
квартира
Трехкомнатная
квартира
Четьфехкомнатная
Теплотворная
способность, МДж
Площадь пола,
11162
28,05
И812
40,2
368
17276
41,5
416
Средняя пожарная
нагрузка, МДж/м^
гг
квартира
398
Таблица 7. Средняя пожарная нагрузка в спальнях квартир
Спальня
Квартира
Я»
Теплотаорная
способность, МДж
Площадь пола,
м^
Средняя пожарная
нагрузка, МДж/м^
1
6469
15,3
423
Двухкомнатная
квартира
Трехкомнатная
квартира
1
8362
16,72
7850
500
2
15
523
Четырехкомнатная
кваргира
1
6812
13,66
499
2
9188
17,31
570
3
7643
16,07
476
При анализе данных приведенных в табл. 7-8 свидетельствует о том, что сред­
няя пожарная нагрузка в общей комнате квартир изменяется в небольших пределах:
от 368 МДж/м^ до 416 МДж/м^, средняя пожарная нагрузка в спальнях обследованньк квартир изменяется в более широких пределах, чем для общих комнат: от 423
мДж/м^ для спальни №2 трехкомнатной квартиры до 570 мДж/м'^ для спальни №2
четырехкомнатной квартиры.
Во третей главе приведено описание программного комплекса FDS. Системой
нестационарных уравнений в FDS являются выражения фундаментальных законов
физики законов сохранения массы, импульса и энергии:
• Уравнение сохранения массы газовой смеси
до д ,
, 5 ,
> 5 .
, .
^ + —(/'w.) +—(^и',) + — ( p w j = 0
az
ox
ay
(5)
дг
Уравнения сохранения количества движения
Svf
aw
р 0т
^ + р*1^дх,
Лс + cnv.
+ /Ж'
' ду ^ - Sz
5w, dv/
ду
дх
Sw,,
dw.
дт
дх
+ 5Г rsH-,_^aw,
дх[ \^ду
дх
(dw^
8w.
\ dz
дх
dw.
' ду
dw,
К
(dw
dz
-"^ + Л + 2 ^
дх
дх
dz
dz
dw,
ду
дх
dw,
Ъ дх\ \дх
dp
^
^ d (
- i + / +2
dy
ду
dw
\/t
'
dy\ dy
2 d ( (dw,
dw
i dy[
dz
[^ дх
dw,
ду
dz I
16
дц1,
dw
dw
dw
dp ,
,
p—^ + p4\—^ + pw—f- + pM',--^ = -~~ -(p-Pa)g
от
ex
oy
oz
oz
d(
+—
(dw,
dwA]
u\ — - + —'-
ex[[dz
d(
fSw
dy[{dz
У р а в н е н и е сохранения энергии
.ч
5/
.ч
•
ду
Bz J
\^ёЬс\
дх)
(aw^
'
8w
3dz['^[dx
dy
S /
! ч1 Г Ф
8р
ду\
1 и
Bz У
dw.
'- и
dz )
(6)
u\ —^-t—i + —=
dy )
а.„ , 5., , е,„], ( е (,STY8_f
8х
2d(
+ — u] — - + —'-
dx )
^ / tN Г^ ,
dw,\]
,
+^f,rl
eiY^f
By J
дуу
dz
8р
8i]Y
др
(7)
By
Уравнения неразрывности для компонентов газовой смеси
■f(pX,)
Вт
+ -^(w,pX,)
ох
+ ^{w^pX,)+-^(w,pX,)
ду
Bz
= ^(D,~{pX,)]
8х\ Ох
)
+ ^(D,-^(pX,)]
+
ду\ ду
)
Все входные данные содержатся информация о численной сетке, окружающей
среде, геометрии, свойствах горючих материалов и строительных конструкций, ки­
нетике сгорания.
Выходные данные включают: температуру газа; скорость газового потока;
концентрацию компонентов газовой смеси (пар, СОг, СО, Nj); оптическую концен­
трацию дыма и расстояние видимости; давление; скорость тепловыделения в едини­
це объема; доля компонента газовой смеси; плотность газа; массу воды в единице
объема; температуру на поверхности и внутри материала, падающий радиационный
и конвективный поток, скорость выгорания; суммарную скорость тепловыделения;
время активации детектора и спринклера; массовой и тепловой поток через проемы.
Приведены инженерные методы прогноза температурного режима пожара в
помещения: шведский метод, метод ВНИИПО-ВЮТТШ М В Д СССР] и другие мето­
ды.
Во четвертой главе приведены условия моделирования пожара в квартирах.
Теплотворная способность предметов обстановки принимается в соответствии с
данными, приведенными в табл.4-5. Характеристика горючести материалов
принимается по значениям, полученным во второй главе. При расчетах
температурного режима пожара предполагалось, что разрушение остекления окон
происходит в момент, когда температура у верха оконных рам достигает 300°С.
Описаны возможные сценарии развития пожара в квартирах. С целью
вьивления влияния этих факторов на температурный режим пожара были
исследованы все возможные сценарии развития пожара при различных положениях
внутриквартирных дверей Эти сценарии перечислены в табл. 8-10. Входные двери
квартиры во все время развития пожара предполагались закрытыми Все двери,
17
которые не представлены в табч 8-10, предполагались открытыми Иллюстрация
сценарии 3 развития пожара показана на рис 6
Таблица 8.Сценарии вентиляции при пожаре в двухкомнатной квартире
Сценарий
Дверь спальни
1
2
3
Закрыта
Открыта
Открыта
Местоположение
источника пожара
В спальне
В спальне
В общей комнате
Таблица 9.Сценарии вентиляции при пожаре в трехкомнатной квартире
Сценарий I
Дверь спальни
Ksl
Закрыта
Открыта
Дверь спальни
№2
Открыта
Закрыта
Открыта
Открыта
Откпытя
Откпытя
Местоположение
источника пожара
В спальне №1
В спальне №1
В спальне №2
, В спальне №2
в общей комнате
Таблица 10. Сценарии вентиляции при пожаре в четырехкомнатной квартире
Сценарий
9
10
11
12
13
Дверь
спальни № 1
Открыта
-
Открыта
Открыта
Открыта
Дверь
спальни №2
Открыта
Закрыта
Открыта
Открыта
Открыта
Примечание: - не устанавливается.
Дверь
Местоположение
спальни №3 источника пожара
Открыта
Б спальне № 1
В спальне №2
Открыта
В спальне №2
Открыта
В спальне №3
Открыта
В общей комнате
Спальня
Входная
дверь
Рис 6. Распространение огня в двухкомнатной квартире по сценарию 3
Приведен метод вычисления размера вычислительной сетки для определения
соответствующего контрольного объема, который оптимизирует точность и время
решения
)8
Приведены результаты моделирования темпер.атурного режима пожара по
всем сценариям. Результаты расчетов скорости тепловыделения и температурного
режима пожара при сценариях развития пожара в трехкомнатной квартире пред­
ставлены на рис. 7-8.
14000
-*— 1 Сценарий 4
- * - 2 Сценарий 5
—— 3 Сценарий 6
—♦— 4 Сценарий 7
-• - 5 Сценарий 8
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Рис. 7. Расчетная скорость тепловыделения при пожаре в трехкомнатной квартире
2500
3000
3500
4000
1000
1500
2000
О
500
-4 Сценарий 4 - в спальне Х»1
Время, с
Стандартный
~ 6 Сценарий 6 - в спальне №2
—•— 5 Сценарий 5 - в спальне №1
~ 8 Сценарий 8 - в спальне №1
-*— 7. Сценарий 7 - в спальне №2
-*— 9 Сценарий 8 - в общей комнате
Р и с Я Температура припотолочного нагретого слоя при пожаре в трехкомнатной
квартире
В о п я т о й г л а в е выполнены расчеты требуемых пределов огнестойкости ог­
раждающих конструкций квартир жилых зданий: перекрытий, межквартирных стен,
входных дверей. Д а н метод определения теплотехнической и статической части
19
расчета огнестойкости с помощью Э В М , Таким образом, математическая задача
сводится к решению системы уравнений:
, . , , dt(x,r) ,,,, . .д^1(х,т)
с{1(х,т},и)р^^—- = Ц1{х,г),и)дх'
8т
Л
dt{x,r)\
дх
dt(x,T)\
(9)
о=«.-К«-.-'о,];
=«.-['. -'о].
При проведении инженерных расчетов пределов огнестойкости теплофизическая модель задачи упрощается: первое упрощение состоит в линеаризации нели­
нейного равнения теплопроводности (9) путем введения в него постоянных, усред­
ненных значений характеристик теплопереноса; второе упрощение общей матема­
тической модели теплофизической задачи огнестойкости состоит в усреднении зна­
чения коэффициента теплообмена. Коэффициент геплообмена обогреваемой по­
верхности и коэффициент теплообмена необогреваемой поверхности принимаются,
соответственно, а^„ =110+140 Вт/(М^.град) и ЙГ„„ =11,63 Вт/(М^.град).
Вычислены температуры в сечениях ограждающих строительных конструкций
по различным температурным режимам развития пожара. При определении огне­
стойкости конструкции по признаку «R» температуры в сечениях от 10мм до 40мм
считая от обогреваемой поверхности конструкции бьши вычислены. При определе­
нии огнестойкости констр^тсции по признаку «I», температуры в сечениях всюду
строительных конструкций вычислены Результаты вычисления для конструкций из
тяжелого бетона показаны на рис. 9-10,
700^
п
По «стандартному»
По кривой 2
■^ /По кривой 4
? ^
По кривой 11
По кривой 3
004
Время пожара, мин.
20"
О
^ 0 01
Рис. 9 Температура по глубине от 10мм до 40мм от обогреваемой поверхности
плиты из тяжелого бетона толщиной 200мм при воздействии температурных
режимов по кривым 2, 3, 4, 5, 11, 13 и «стандартному» пожару
20
BOO
и
600'
400-
200
^.
Время пожара, мин.
2a"
„,.,_3,r,
, „„^
Глубина, M
■'^^=<^ ..^ n nc
o"^o
Рис. 10. Температура по i лубине плиты из тяжелого бетона толщиной 200мм при
воздействии температурных режимов по кривым 2, 3,4, 5,11,13 и «стандартному»
пожару
Выполнен метод определения приведенного стандартного температурного ре­
жима. Результаты метода показаны на рис. 11. При определении требуемого преде­
ла огнестойкости перекрытий по предельному состоянию потери несущей способ­
ности, оценивался приведенный температурный стандартный режим, который воз­
действует на арматуру конструкций адекватно расчетным температурным режимам.
При арматуре перекрытий находится в пределах от 10мм до 47мм считая от
обогреваемой поверхности. Тогда расчетные температурные режимы пожара в ж и ­
лых зданиях воздействуют на перекрытия адекватно к температурному стандартно­
му режиму во времени от 53 мин. до 60 мин.(см. рис. 11). Это время изменяется в
зависимости от места нахождения арматуры. Значит, значение требуемого предела
огнестойкости перекрытий жилых зданий равно 60 мин.
Оценена огнестойкость ограждающих конструкций по признаку «I» критиче­
ской температурой(140°С) на необогреваемой поверхности на основании результаты
расчетных температур в сечениях стен, перекрытий и входных дверей. Результаты
вычисления показаны, что толщина перекрытий ^ 2 80 мм - температура необогре­
ваемой поверхности во время пожара не превышает критической (140°С), что тол­
щина стен 1У>б0мм - температура необогреваемой поверхности во время пожара не
превышает критической (140°С), что толщина входной дверей ^ > 57 мм - температу­
ра необогреваемой поверхности во время пожара не превышает критической
(140°С). Огнестойкость конструкций обеспечена по признаку «I», когда толщина со­
ответствует вышесказанному значению.
21
V\
\
Покр2
[\ По кр. 4 t '-r^
0 мм
По «стандартному»^_-,-
■J
l-|
10 мм
47 мм
73 мм
«
53
Время пожара, мин.
Рис. 11. Изменение температур в сечении тяжелой бетонной плиты (толщиной
200мм) при воздействии реальных расчетных температурных режимов пожара в
жилых зданиях
Сравнение результаты расчетов с требованиями действующих нормативных
документов показано в табл. 11.
Таблица 11. Сравнение нормируемых пределов огнестойкости ограждающих
конструкций квартир к определенных в настоящей работе
Степень огне­
П редел огнестойкости строительных конструкций
стойкости
Несущие Междуэтажные
Межквартирные
Входные двери
здания
перекрытия
стены
ненесущие стены
I
R120
REI60
EI30
не нормируется
R120
REI60
EI60
REI60
Примечание: В числителе указаны значения пределов огнестойкости, требуе­
мые СНиП 21-01-97* и СНиП 2.08.01-89*. В знаменателе значения требуемых пре­
делов огнестойкости, полученные в данной работе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
1. В ь т п л н е н анализ статистики возникновения и развития пожаров. В результа­
те установлено, ч т о основное количество пожаров (более 7 5 % ) происходит в жилых
зданиях. Н а этих пожарах погибает около 8 5 % людей от общего числа погибающих
на пожарах.
2. Оценена пожарная опасность материалов, используемых для изготовления
предметов домашнего обихода, мебели и бытовых приборов.
22
3 Определены величины пожарной нагрузки в помещениях современных жи­
лых зданий. Установлено, что пожарная нагрузка квартир с течением времени воз­
растает за счет увеличения массы используемых горючих материалов, за счет при­
менения полимеров, обладающих высокой теплотворной способностью и выделяю­
щих при горении большое количество дыма и токсичных продуктов горения
4. Разработаны сценарий возникновения и развития пожаров в различных по­
мещениях двух-, трех- и четырехкомнатных квартир с учетом размещения в них по­
жарной нагрузки и условий вентилирования после начала горения.
5. С использованием современных методов моделирования пожаров вычислены
основные параметры развития пожаров в жилых помещениях: скорость тегиювыделения и изменение температуры во времени. Установлено влияние величины по­
жарной нагрузки в помещениях и условий вентилирования на интенсивность тепло­
выделения при пожаре, на температурный режим пожара и его продолжительность.
Все расчеты выполнялись для условий свободноразвивающегося пожара.
6. Рассчитаны пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир (пе­
рекрытий, межквартирных стен, входных дверей), обеспечивающие сохранение ими
целостности для случая свооодкоразвиБающегося пожара, при этом условии ооеспечивается локализация пожара в пределах той квартиры, в которой он возник, без
применения средств пожаротушения.
7. Полученные результаты позволяют изменить тактику ликвидации пожаров в
жилых зданиях: усилия пожарных бригад могут быть направлены на эвакуацию лю­
дей и контроль за нераспространением пожара за пределы горючей квартиры Нали­
чие огнестойких ограждающих конструкций исключает распространение пожара по
зданию.
8. Ограничение, или полное исключение применения воды при возникновении
пожаров в жилых зданиях позволит существенно снизить экономические потери от
пожаров, обусловленные порчей водой имущества в квартирах, расположенных ни­
же этажа пожара.
9. В результате исследования установлено, что для обеспечения нераспростра­
нения пожара за пределы одной квартиры необходимо обеспечить пределы огне­
стойкости ограждающих конструкций не менее 60 мин.
Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:
1 Ми Зуи Тхань Основные причины гибели людей при пожарах в жилых зда­
ниях. Строительство - формирование среды жизнедеятельности: Материалы V I тра­
диционной научно-практической конференции молодых ученых, М.,2003, с. 176 178.
2. Ми Зуи Тхань. Возникновение и развитие пожаров в жилых помещениях //
Пожаровзрывобезопасность, 2005, № 3, с. 59 - 63.
3. Ми Зуи Тхань. Горючая нагрузка в современных жилых помещениях // По­
жаровзрывобезопасность, 2005, № 4, с. 30 - 37.
23
4. А.Я. Корольченко, М и Зуи Тхань. Моделирование пожаров в жилых зданиях
// Пожаровзрывобезопасность, 2005, № 5, с. 42 - 50.
5. А.Я. Корольченко, М и Зуи Тхань. Нормативное регулирование пожарной
безопасности зданий. Семинар - Комплексный подход к проектированию зданий и
сооружений: Международная выставка «Строительная неделя Московской облас­
ти», 2005, с. 17-24.
К О П И - H E H J P c B 7 07 10429
Тираж
Гел 185-79-54
J Москва, ул Риисейская д 36
100 жл.
РНЬ V\ сский фонд
.X'
2006^4
20050
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
1 094 Кб
Теги
bd000101111
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа