消防安全工程第4部分：设定火灾场景和设定火灾选择GB/T31593.4-2015 ...

 前言

中华人民共和国国家标准
消防安全工程
第4部分：设定火灾场景和设定火灾的选择
Fire safety engineering—
Part 4：Selection of design fire scenarios and aesign fires
(ISO/TS 16733：2006，Fire safety engineering—
Selection of design fire scenarios and design fires，MOD)
GB/Т 31593.4-2015
2015-08-01 实施 2015-06-02 发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布     GB/Т 31593《消防安全工程》分为以下九个部分：
    ——第1部分：计算方法的评估、验证和确认；
    ——第2部分：所需数据类型与信息；
    ——第3部分：火灾风险评估指南；
    ——第4部分：设定火灾场景和设定火灾的选择；
    ——第5部分：火羽流的计算要求；
    ——第6部分：烟气层的计算要求；
    ——第7部分：顶棚射流的计算要求；
    ——第8部分：开口气流的计算要求；
    ——第9部分：人员疏散评估指南。
    本部分为GB/T 31593的第4部分。
    本部分按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
    本部分采用重新起草法修改采用ISO/TS 16733：2006《消防安全工程 设定火灾场景和设定火灾的选择》(英文版）。
    本部分与ISO/TS 16733：2006相比在结构上有较多调整，附录А中列出了本部分与ISO/TS 16733：2006的章条编号对照一览表。
    本部分与ISO/TS 16733：2006相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(I)进行了标示，附录В中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。
    为了方便使用和符合我国相关标准编写要求，本部分还对ISO/TS 16733：2006做了下列编辑性修改：
    一一删除了国际标准的前言，重新起草了前言；
    一一修改了国际标准的引言，将其作为本部分的引言；
    ——将国际标准的“本国际标准”一词改为“本部分”；
    ——将国际标准中某些标点符号修改为符合汉语习惯的标点符号；
    ——增加了附录A（资料性附录），给出了本部分与国际标准的章条编号对照情况；     ——增加了附录B（资料性附录），给出了本部分与国际标准的相应技术性差异及其原因说明。     本部分由中华人民共和国公安部提出。
    本部分由全国消防标准化技术委员会建筑消防安全工程分技术委员会(SAC/TC 113/SC 13)归口。
    本部分起草单位：公安部天津消防研究所、公安部四川消防研究所、中国科学技术大学、中国建筑科学研究院。
    本部分主要起草人：智会强、姚松经、韩伟平、毕少颖、阚强、张玉贤、陆守香、胡忠日、张向阳、邓松华、郑巍、张彰。

 引言

    消防安全评估需要分析设定火灾场景，并通过分析结果判断试设计方案与所设定的性能化判据的符合程度。设定火灾场景的选择是消防安全评估的基础。为使建筑工程满足消防安全目标，火灾场景的设定至关重要。
    消防安全目标包括生命安全、财产安全、使用连续性和环境保护，对于每个目标，可用一系列不同的设定火灾场景来评估试设计方案的合理性。
    设定火灾场景选定后，需要描述火灾的假定特征，火灾场景将以此为基础进行量化。这些假定的火灾特征称为“设定火灾”。设定火灾需要和消防安全工程的分析目标相适应，并需要产生保守的设计方案。
    火灾可能从引燃发展到完全发展阶段，最后衰减直至熄灭。在火灾发展的整个过程中，通常用随时间变化的变量来描述设定火灾，如热释放速率和烟气生成率等。
    本部分提供了设定火灾场景和设定火灾的选择方法，可用于建筑工程的确定性消防安全分析，通过本方法所选的设定火灾场景和设定火灾是可信且保守的。
    选择的设定火灾场景要与消防安全设计目标相适应，且能说明潜在火灾场景的发生可能性和后果。选择的设定火灾也要与消防安全设计目标相适应，且保证可燃物受火条件可信而严格。

1范围

    GB/Т 31593的本部分提供了选择设定火灾场景和设定火灾的方法。
    本部分适用于建筑工程的确定性消防安全分析。

2规范性引用文件

    下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
    GB/T 5907(所有部分)  消防词汇
    GB/T 31592  消防安全工程  总则(GB/T 31592-2015，ISO 23932：2009，MOD)
    GB/Т 31593.3-2015  消防安全工程  第3部分：火灾风险评估指南(ISO/TS 16732：2005，MOD)

3术语和定义

    GB/T 5907和GB/T 31592界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 设定火灾 design fire
    对一个设定火灾场景假定火灾特征的定量描述。
    注：典型的情况就是对重要的火灾参数随时间的变化进行描述，如热释放速率和毒性组分的生成量，同时描述其他重要的模型输入数据，如火灾荷载密度。
3.2 设定火灾场景 design fire scenario
    一次确定性消防安全工程分析所采用的特定火灾场景。
    注：因为可能的火灾场景非常多，所以，有必要选择最重要的场景进行分析。选择的设定火灾场景是和消防安全设计目标相适应的，并且能说明潜在火灾场景的可能性和后果。
3.3 火灾场景 fire scenario
    对一次火灾整个发展过程的定性描述，该描述确定了反映该次火灾特征并区别于其他可能发生火灾的关键事件。
    注：火灾场景通常要定义火灾发生、增长、完全发展和衰减等阶段，以及影响火灾发展过程的各种系统和环境条件。

4符号

    本部分所用的符号见表1。 066'>《消防安全工程 第4部分：设定火灾场景和设定火灾选择》GB/T 31593.4-2015

 附录D(资料性附录)设定火灾场景的选择示例（日用品仓库火灾）

D.1 目的
    本附录举例示范如何应用本部分所提供的“十步法”来选择设定火灾场景。示例是一个储存单一日用品的仓库。其消防安全目标为保护财产和仓库的使用连续性。
D.2 建筑特征及使用功能
    由于仓库内储存物品数量多、价值高，且火灾可能会造成商品销售链中断。因此，仓库火灾一般会造成重大的损失。仓库内易燃物品的分布形式和通风状况使得其处于比较有利于燃烧的状态，因此，仓库火灾发展迅速。为此，大部分仓库都设置了自动喷水灭火系统(一般安装在顶棚或货架内)。另外，工厂的应急人员可利用消防水带进行人工灭火。火灾得到控制而未蔓延时，使用消防水带是十分有效的。
对于本例，做如下假设：
    ——仓库由不燃材料建成；
    ——所有存储物都是单纯日用品，货架高五层；
    ——利用手动举高车可以存取日用品(即本仓库是非自动的)；
    ——利用控火型喷头进行保护。
D.3 十步程序
D.3.1 第一步：火灾类型
    在分析辨识的基础上，从相关火灾统计数据中选择最可能的火灾场景类型和最可能具有严重后果的火灾场景。
    ——从相关仓储损失统计数据得到的可能的火灾类型：纵火(32%)；和电器相关的火灾(18%)；仓库外部暴露于火灾而起火(12%)；热加工(切割或焊接等)(8%)；错误使用发烟材料(8%)；化学反应(自燃)(7%)；火花(6%)；热表面(5%)；
    ——具有严重后果的火灾类型：易燃液体溢出(由于纵火或加工过程)有可能在多处引发火灾。
D.3.2 第二步：火灾位置
    选择建筑中可产生最危险火灾场景的位置，其中最不利的位置是：
    ——货架底部，在距离消防水带或喷头最远的纵向或横向的货架空间内；
    ——在过道中的某一违规存储层的底部；
    ——当存在较多的违规存储层时，在货架的底部发生火灾。
D.3.3 第三步：潜在的火灾危害
    确定其他需要考虑的具有严重后果的重要场景。如果这些场景中的任一场景有可能比前面确定的场景具有更严重的后果，则需要将其纳入所需分析的场景组之中。他们可以替代在性质上相似但危害较小的场景。
    潜在的火灾危害包括无自动喷水灭火系统保护的一般类型日用品的货架存储：
    ——存储的日用品含有气溶胶罐；
    ——易燃液体的存储；
    ——存储的日用品主要包含易溶化和易滴出的气溶胶；
    ——存储的日用品包含未用硬纸板包装的(膨胀型)泡沫塑料。
D.3.4 第四步：系统对火灾的影响
    确认建筑和消防安全系统的特征，其有可能对火灾的发展过程产生重要影响。
    相关统计资料中的最可能的起作用因素：人的因素(见第五步，31%)；存储分布(过道存储或存储高度，28%)；保护设备未动作(水力报警器，联动装置，防火门，9%)；外部暴露(8%)；喷头出现问题(不适当的间距或温度等级，喷洒受到阻挡，5%)；供水阀关闭(5%)；建筑操作过程(4%)。
D.3.5 第五步：人员响应
    确认可能对火灾过程产生有重要影响的人员特点及其响应特性。如工厂应急人员实施救火，消防部门响应太慢或准备不充分。
D.3.6 第六步：事件树
    构建一个代表各因素可能状态的事件树，这些因素是被辨识出的重要因素。事件树的一条路径就代表一个需要考虑的火灾场景。构建事件树由一个初始状态开始，比如从引燃开始，然后构建一个分叉，再在分叉上添加反映下一因素可能状态的分支。重复这一过程直到所有可能状态都表示出来。每一分叉的构建都是以前面状态的发生为基础的。图D.1描述了一个事件树(并不是所有的场景都需要量化)。     事件树的分支如下：
    分支1：火灾是可燃液体溢流火灾或其他类型火灾。像上面提到的一样，液体溢流火灾对自动喷水灭火系统的威胁更大。
    分支2：火灾发生在货架底部或货架空间或者其他地方。
    分支3：应急人员灭火成功或者失败。
    分支4：自动喷水系统的设计对存储的物品来说是合理的或不合理的。
    分支5：日用品的存储方式适合于或者不适于自动喷水灭火系统的设计。
    分支6：自动喷水灭火系统能够运行或不能运行，比如，在维护期间，自动喷水灭火系统可能关闭。
    分支7：自动喷水灭火系统扑灭火灾或没有扑灭火灾。
D.3.7 第七步：概率
    利用现有的可靠数据或工程判断，估计每种状态发生的概率。可将这些概率标到事件树上。通过将场景路径上的所有概率相乘，估计每个场景的相对概率。
    若利用公共供水系统，则自动喷水灭火系统的总可靠性大约是95%。然而，当可燃液体溢流引燃大面积的存储物时，自动喷水灭火系统的可靠性是相当低的。
    利用统计数据和工程判断对各个条件概率估计如下：
    ——P₁=0.16(液体溢流火灾)；
    ——P₂=0.84(其他火灾)；
    ——Р_1,1=P_2,1=0.5(火灾发生在货架底部或货架空间内)；
    ——P_1,2=P_2,2=0.5(火灾发生在其他地方)；
    ——Р_1,1,1=Р_2,1,1=0.7(应急人员灭火成功)；
    ——Р_1,1,2=Р_2,1,2=0.3(应急人员灭火失败)；
    ——Р_1,1,2,1=Р_2,1,2,1=0.9(自动喷水灭火系统的设计适合存储的日用品)；
    ——Р_1,1,2,2=Р_2,1,2,2=0.1(自动喷水灭火系统的设计不适合存储的日用品)；
    ——Р_1,1,2,1,1=Р_1,1,2,2,1=Р_2,1,2,1,1=Р_2,1,2,2,1=0.8(日用品的存储适合自动喷水灭火系统的设计)_；
    ——Р_1,1,2.,1,2=Р_1,1,2,2,2=Р_2,1,2,1,2=Р_2,1,2,2,2=0.2(日用品的存储不适合自动喷水灭火系统的设计)；
    ——Р_1,1,2,1,1,1=Р_1,1,2,1,2,1=Р_1,1,2,2,1,1=Р_1,1,2,2,2,1=Р_2,1,2,1,1,1=Р_2,1,2,1,2,1=Р_2,1,2,2,1,1=Р_2,1,2,2,2,1=0.9(自动喷水灭火系统动作)；
    ——Р_1,1,2,1,1,2=Р_1,1,2,1,2,2=Р_1,1,2,2,1,2=Р_1,1,2,2,2,2=Р_2,1,2,1,1,2=Р_2,1,2,1,2,2=Р_2,1,2,2,1,2=Р_2,1,2,2,2,2=0.1(自动喷水灭火系统没有动作)。
    对于可燃液体火灾：
    ——Р_{1,1,2,1,1,1,1}=0.5(自动喷水灭火系统灭火成功，但由于可燃液体溢流可能引发大面积火灾，因此灭火的可能性较低)；
    ——Р_{1,1,2,1,1,1,2}=0.5(自动喷水灭火系统灭火失败)；
    ——Р_{1,1,2,1,2,1,1}=0.4(自动喷水灭火系统灭火成功，但由于其不适合于存储的货物，因此灭火可能性更低)；
    ——Р_{1,1,2,1,2,1,2}=0.6(自动喷水灭火系统灭火失败)；
    ——Р_{1,1,2,2,1,1,1}=Р_{1,1,2,2,2,1,1}=0.1(自动喷水灭火系统灭火成功，但由于日用品的存储不适合于自动喷水灭火系统的设计，因此，灭火可能性很低)；
    ——Р_{1,1,2,2,1,1,2}=Р_{1,1,2,2,2,1,2}=0.9(自动喷水灭火系统灭火失败)。
    对于其他火灾：
    ——Р_{2,1,2,1,1,1,1}=0.95(自动喷水灭火系统具有典型的成功概率)；
    ——Р_{2,1,2,1,1,1,2}=0.05(自动喷水灭火系统灭火失败)；
    ——Р_{2,1,2,1,2,1,1}=0.75(自动喷水灭火系统灭火成功，但由于其不适合于存储的货物，因此，灭火可能性较低)；
    ——Р_{2,1,2,1,2,1,2}=0.25(自动喷水灭火系统灭火失败)；
    ——Р_{2,1,2,2,1,1,1}=Р_{2,1,2,2,2,1,1}=0.5(自动喷水灭火系统灭火成功，但由于日用品的存储不适合于自动喷水灭火系统的设计，因此，灭火可能性较低)；
    ——Р_{2,1,2,2,1,1,2}=Р_{2,1,2,2,2,1,2}=0.5(自动喷水灭火系统灭火失败)。
D.3.8 第八步：后果
    利用工程判断估计每个场景的后果。后果应当用合适的量度来表示，如伤亡人数、火灾损失。估计应当是保守的，且要考虑时间影响。
    本例中，人员受到伤害的风险很低。最大的后果是直接的有形破坏(5千万美元到2亿美元)和商业事务中断造成的损失(1千万美元到2亿美元，依赖于企业中类似存储设备的数量)。
    场景S1和S14的后果：火灾被应急人员扑灭。因此，损失有限，尽管对可燃液体火灾来说，破坏是大范围的。假定：C(S1)=500000美元，C(S14)=100000美元。
    对于自动喷水灭火系统扑灭液体溢流火灾的场景，假定损失仍是需要考虑的：C(S2)=C(S5)=C(S8)=C(S11)=10000000美元。
    对于自动喷水灭火系统扑灭其他类型火灾的场景，假定需要考虑的损失较小：C(S15)=C(S18)=C(S21)=C(S24)=1000000美元。
    对于自动喷水灭火系统灭火失败的场景，假定最大损失为：C(S3)=C(S4)=C(S6)=C(S7)=C(S9)=C(S10)=C(S12)=C(S13)=C(S16)=C(S17)=C(S19)=C(S20)=C(S22)=C(S23)=C(S25)=C(S26)=400000000美元。
D.3.9 第九步：风险分级
    将场景以相对风险为序进行分级。相对风险由场景后果为场景发生概率(第七步)和场景后果的量度(第八步)的乘积。
    计算每个场景的风险，并进行风险分级。结果见表D.1。 D.3.10 第十步：最终选择和说明文件
    选择风险等级最高的场景进行量化分析。选择的场景应当能够代表累积风险(所有场景的风险之和)的主要部分。对于一个严格的分析来说，事件树中的所有场景可能都需要分析。将所选的火灾场景进行详细说明。所选场景即为“设定火灾场景”。     不管是可燃液体溢流火灾还是其他类型的火灾，最严重的火灾场景是自动喷水灭火系统灭火失败的场景，因此喷淋控制是必须的。
    可以设定两个火灾场景：
    ——火灾为可燃液体溢流火灾，并在几个货架空间和货架底部引发火灾。至少一个被引燃的货架应当在所允许的层上存有日用品(设计目标是设计一个能够控制火灾的自动喷水灭火系统)；
    ——火灾为其他类型的火灾，并在一个货架空间引发火灾。至少一个被引燃的货架应当在所允许的层上存有日用品(设计目标是设计一个能够控制火灾的自动喷水灭火系统)。

 附录E(资料性附录)典型的火灾增长类型

    典型的火灾增长类型见表E.1。

 参考文献

    [1] GB/Т 25207—2010  火灾试验  表面制品的实体房间火试验方法
    [2] GB/Т 31593.4—2015  消防安全工程指南  第4部分：探测、启动和灭火
    [3] GB/T 31593.9—2015  消防安全工程  第9部分：人员疏散评估指南
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edition,Society of Fire Protection Engineers,Boston,MA US 1995,Section 3,Chapter 3-1.
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    [15] EN 1991-1-2 ：2002, EuroCode 1. Actions on structures.General Actions.Actions on structures exposed to fires,Annex A.
    [16] EN 1991-1-2：2002,EuroCode 1. Actions on structures.General Actions.Actions on structures exposed to fires, Annex B.