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摘要：随着航空快递业的迅速发展，近年来航空快件中心项目的数量越来越多，规模越来越大，功能也越来越复杂。按照国内现行《建筑设计防火规范》，对于此类建筑的消防定性并不明确，尤其是对于多层快件中心，消防设计常常是设计难点和重点。在消防定性难以判断时，防火安全性能化评估是目前经常采用的技术手段。通过这种方式可以分析评估消防设计的效果和薄弱点，为消防设计和审批提供参考依据。本文结合具体项目，对航空快件中心消防安全疏散性能化评估的过程进行了分析。
关键词：消防疏散，性能化，航空快件
Abstract: with the rapid development of air express industry in recent years, the number of air express center project more and more, the scale is more and more big, the function is also more and more complex. According to the current domestic the code for fire protection design of buildings, to this kind of building fire qualitative is not clear, especially for multistory express center, fire fighting design is often difficult and important design. In the fire qualitative hard to judge, performance-based fire safety assessment is now often use technology. Through this kind of means can evaluate the effect of the fire fighting design and vulnerabilities, for fire protection design and provide a reference basis for examination and approval. Combining with the specific project, center for air express performance-based fire safety evacuation evaluation process is analyzed.
Keywords: fire evacuation, the performance-based, air express
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A文章编号：
1 项目背景
本項目为上海浦东国际机场西货运区航空快件枢纽工程。本工程建设用地位于浦东国际机场西货运区南端K-8-B地块内，北侧为西货运区UPS转运中心，西侧是西货运区的主要货运道路——河滨西路，用地南北长391.5m，东西宽212m，占地面积为88000 m2，总建筑面积为57980m2。主体建筑分拣大楼约5万平米，为双层建筑，采用全自动系统，内部布置各种复杂的工艺设备。
快件具有极强的时效性要求，本项目是一个以分拣作业为主要功能的航空快件集散转运枢纽中心。经本转运枢纽的货件通过准确、高效、自动化的分拣作业系统来实现其进港/中转或出港。快件的组成分为包裹类、文件类。（包裹类是整箱的货物，体形较大较重；文件类是信封或泡沫带的形式，体形小重量轻；快件中还包括少量大件，不规则物品，不进入分拣系统，由人工处理。）可在传输带及分拣线进行分拣作业的包裹类货物重量范围为：5kg~30kg；文件类货物的重量范围为：不超过0.5kg；人工处理的大件货物、不规则货物重量范围为：10kg～150kg。快件采用全货机运输，使用航空集装箱。
在作业区内，由于设备及作业设施的影响，部分区域人员疏散时需要绕行，因此其实际疏散距离较长，最长疏散距离约为75m左右，超过了规范的60m的疏散距离要求。因此需要对火灾发生时的疏散情况进行分析，以评估其疏散安全性。
2 疏散评估分析
2.1疏散接受准则
可提供的人员安全疏散时间（ASET）应为在火灾环境尚未达到人员耐受极限前人员疏散到相对安全的区域（比如防火楼梯，室外等）即人员所需疏散时间（RSET）的1.2倍，则能认为人员可以安全疏散。 该准则即ASET>1.2RSET，该规则为澳大利亚BCA中的规则，为国际上通用并认可的人员安全疏散可接受的标准。
2.2疏散分析及假设
从时间分布图（图1）可以大致了解火灾时人员疏散的组成，因此以下的分析都是基于上述时间分布来进行的，通过确定火灾探测时间，人员感知时间，确认时间、反应时间和移动时间从而计算出总的疏散时间。
图1火灾时安全疏散的各时间分布图
2.3 假设条件
本设计报告疏散模拟的分析计算基于如下假设：
1）建筑内的人员是均匀分布在分拣大楼各处的；
2）建筑内的人员是清醒并且警觉的；
3）此计算模型只对人员移动时间进行分析，不包括感知时间及响应时间。
评估使用疏散软件Simulex，由英国IES发行，用于火灾安全工程的教学和咨询。该软件基于坐标系统计算个体移动，可以模拟多层建筑中的人员疏散。可调用CAD平面图并使用软件自带的楼梯设置功能构造三维多层建筑。成组添加人员负荷及设定人员特征。计算机理考虑真实因素，可模拟人的移动、超越、拥堵、侧行、移动速度调整等。Simulex经过试验证明能够较为真实地反应复杂通道的人流速度和疏散时间。
2.4疏散时间
疏散时间包括下列3个时间分段，即感知时间、人员响应时间、移动时间。
RSET（疏散时间）= Tcue（感知时间）+Treso（响应时间）+Ttrav（移动时间）
感知时间即建筑内人员得知火发生的时间。在美国NFPA72《火灾报警规范》中规定，训练有素的工作人员查证报警信号的时间应在3分钟内，考虑我国规范未明确规定查证时间，可参考美国NFPA72《火灾报警规范》，将查证时间取为3分钟，因此可将分拣大楼人员的感知时间定为180秒。
建筑内人员响应时间是建筑内人员意识到或接到工作人员通知有必要撤出该建筑物并决定行动方向所需要的时间。它包括了确认时间和反应时间。
1）确认时间
分拣大楼为工业厂房，建筑内人员处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉。同时，在建筑内使用广播及控制系统，各个区域都会有一定数量的现场管理人员，因此人员识别时间应少于1分钟。火灾发生后人员能直接感知火灾发生的危险性，他们的识别时间短，可将此时间取为30秒。
2）反应时间
对于分拣大楼而言，人员为内部工作人员，距离火源较近的人员由于可以感受到最直接的火灾信号，其反应时间将远远小于距离火源较远的人员的反应时间，甚至可能在1秒钟内立即采取疏散行动。而在有现场广播和训练良好的管理人员的现场指挥下，距离火源较远的人员的识别时间和反应时间也不会很长，因此在进行疏散计算机模拟分析的时候将按对数正态分布的人员疏散前行动时间加入到模型中，人员的行动时间基本上在0s～90s之间。
加上前面30秒的确认时间，因此分拣大楼人员响应时间取为120秒是合理的。
2.5移动时间的计算
移动时间由两部分构成，一部分为人员到达出口所需的步行时间，另一部分为通过楼梯门口或出口处其他相对安全的地方所需的排队等候时间。两时间中较长者决定该空间全部撤离所需时间。
步行时间由步行距离和行走速度决定。通过出口处的排队时间则与出口的类型及出口宽度有关。下表为基于不同拥挤情况下三种出口处的人员流量统计数据：
表1 各种拥挤情况下出口的流量
Simulex将人员行走速度定为成年男性移动速度约为1.7m/s，女性为1.5m/s，老人和孩子为1.1m/s，考虑我国现状，移动速度减去20％，即为1.36m/s，同样的，女性则为1.2m/s，老人与孩子为0.8m/s，考虑到在分拣区内疏散会有一定阻碍，最终模拟将人员的移动速度较保守地定为1m/s。
3 分析结果
3.1总的疏散时间
总的需要疏散至安全出口时間RSET是识别时间，响应时间和行程时间的总和。RSET（需要的疏散时间） 用如下公式计算： RSET=识别时间+响应时间+行动时间。通过设定7个火灾场景，对RSET进行计算，如下表
表2 总行程时间
3.2对有效疏散时间（ASET）和需要疏散时间（RSET）的评估
参考火灾工程指南及各国的防火设计手册，考虑安全因素，所区域有效疏散时间（ASET）必须不小于1.2倍需要疏散时间（RSET）。ASET是有效安全疏散时间，它是通过防火安全性能化模型在可耐受条件下模拟得出的。
因为设计火灾的ASET/RSET比值大于1.2，所以此火灾安全设计能满足人员安全疏散的性能要求。
4 结论
建筑设计防火规范是根据长期与火灾作斗争的经验教训和大量的科学实验总结而成的，是进行建筑防火设计的基本依据，必须严格遵循。事实上正是由于执行了防火规范，才保证了众多建筑物的安全使用。 随着我国经济建设和城市化的快速发展，大型复杂的现代建筑物越来越多地涌现。由于这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题，现有的处方式建筑防火规范规定不一定能全部满足要求。因此，以火灾安全工程学为理论依据，采用以火灾性能为基础的防火（也称作性能化防火，Performance-based Fire Protection）方法评估火灾的危险性是目前采用较多的技术手段。通过本项目的研究和实践，对后续同类项目也提供了依据和借鉴案例。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：消防疏散，性能化，航空快件
Abstract: with the rapid development of air express industry in recent years, the number of air express center project more and more, the scale is more and more big, the function is also more and more complex. According to the current domestic the code for fire protection design of buildings, to this kind of building fire qualitative is not clear, especially for multistory express center, fire fighting design is often difficult and important design. In the fire qualitative hard to judge, performance-based fire safety assessment is now often use technology. Through this kind of means can evaluate the effect of the fire fighting design and vulnerabilities, for fire protection design and provide a reference basis for examination and approval. Combining with the specific project, center for air express performance-based fire safety evacuation evaluation process is analyzed.
Keywords: fire evacuation, the performance-based, air express
中图分类号：TU998.1 文献标识码：A文章编号：
1 项目背景
本項目为上海浦东国际机场西货运区航空快件枢纽工程。本工程建设用地位于浦东国际机场西货运区南端K-8-B地块内，北侧为西货运区UPS转运中心，西侧是西货运区的主要货运道路——河滨西路，用地南北长391.5m，东西宽212m，占地面积为88000 m2，总建筑面积为57980m2。主体建筑分拣大楼约5万平米，为双层建筑，采用全自动系统，内部布置各种复杂的工艺设备。
快件具有极强的时效性要求，本项目是一个以分拣作业为主要功能的航空快件集散转运枢纽中心。经本转运枢纽的货件通过准确、高效、自动化的分拣作业系统来实现其进港/中转或出港。快件的组成分为包裹类、文件类。（包裹类是整箱的货物，体形较大较重；文件类是信封或泡沫带的形式，体形小重量轻；快件中还包括少量大件，不规则物品，不进入分拣系统，由人工处理。）可在传输带及分拣线进行分拣作业的包裹类货物重量范围为：5kg~30kg；文件类货物的重量范围为：不超过0.5kg；人工处理的大件货物、不规则货物重量范围为：10kg～150kg。快件采用全货机运输，使用航空集装箱。
在作业区内，由于设备及作业设施的影响，部分区域人员疏散时需要绕行，因此其实际疏散距离较长，最长疏散距离约为75m左右，超过了规范的60m的疏散距离要求。因此需要对火灾发生时的疏散情况进行分析，以评估其疏散安全性。
2 疏散评估分析
2.1疏散接受准则
可提供的人员安全疏散时间（ASET）应为在火灾环境尚未达到人员耐受极限前人员疏散到相对安全的区域（比如防火楼梯，室外等）即人员所需疏散时间（RSET）的1.2倍，则能认为人员可以安全疏散。 该准则即ASET>1.2RSET，该规则为澳大利亚BCA中的规则，为国际上通用并认可的人员安全疏散可接受的标准。
2.2疏散分析及假设
从时间分布图（图1）可以大致了解火灾时人员疏散的组成，因此以下的分析都是基于上述时间分布来进行的，通过确定火灾探测时间，人员感知时间，确认时间、反应时间和移动时间从而计算出总的疏散时间。
图1火灾时安全疏散的各时间分布图
2.3 假设条件
本设计报告疏散模拟的分析计算基于如下假设：
1）建筑内的人员是均匀分布在分拣大楼各处的；
2）建筑内的人员是清醒并且警觉的；
3）此计算模型只对人员移动时间进行分析，不包括感知时间及响应时间。
评估使用疏散软件Simulex，由英国IES发行，用于火灾安全工程的教学和咨询。该软件基于坐标系统计算个体移动，可以模拟多层建筑中的人员疏散。可调用CAD平面图并使用软件自带的楼梯设置功能构造三维多层建筑。成组添加人员负荷及设定人员特征。计算机理考虑真实因素，可模拟人的移动、超越、拥堵、侧行、移动速度调整等。Simulex经过试验证明能够较为真实地反应复杂通道的人流速度和疏散时间。
2.4疏散时间
疏散时间包括下列3个时间分段，即感知时间、人员响应时间、移动时间。
RSET（疏散时间）= Tcue（感知时间）+Treso（响应时间）+Ttrav（移动时间）
感知时间即建筑内人员得知火发生的时间。在美国NFPA72《火灾报警规范》中规定，训练有素的工作人员查证报警信号的时间应在3分钟内，考虑我国规范未明确规定查证时间，可参考美国NFPA72《火灾报警规范》，将查证时间取为3分钟，因此可将分拣大楼人员的感知时间定为180秒。
建筑内人员响应时间是建筑内人员意识到或接到工作人员通知有必要撤出该建筑物并决定行动方向所需要的时间。它包括了确认时间和反应时间。
1）确认时间
分拣大楼为工业厂房，建筑内人员处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉。同时，在建筑内使用广播及控制系统，各个区域都会有一定数量的现场管理人员，因此人员识别时间应少于1分钟。火灾发生后人员能直接感知火灾发生的危险性，他们的识别时间短，可将此时间取为30秒。
2）反应时间
对于分拣大楼而言，人员为内部工作人员，距离火源较近的人员由于可以感受到最直接的火灾信号，其反应时间将远远小于距离火源较远的人员的反应时间，甚至可能在1秒钟内立即采取疏散行动。而在有现场广播和训练良好的管理人员的现场指挥下，距离火源较远的人员的识别时间和反应时间也不会很长，因此在进行疏散计算机模拟分析的时候将按对数正态分布的人员疏散前行动时间加入到模型中，人员的行动时间基本上在0s～90s之间。
加上前面30秒的确认时间，因此分拣大楼人员响应时间取为120秒是合理的。
2.5移动时间的计算
移动时间由两部分构成，一部分为人员到达出口所需的步行时间，另一部分为通过楼梯门口或出口处其他相对安全的地方所需的排队等候时间。两时间中较长者决定该空间全部撤离所需时间。
步行时间由步行距离和行走速度决定。通过出口处的排队时间则与出口的类型及出口宽度有关。下表为基于不同拥挤情况下三种出口处的人员流量统计数据：
表1 各种拥挤情况下出口的流量
Simulex将人员行走速度定为成年男性移动速度约为1.7m/s，女性为1.5m/s，老人和孩子为1.1m/s，考虑我国现状，移动速度减去20％，即为1.36m/s，同样的，女性则为1.2m/s，老人与孩子为0.8m/s，考虑到在分拣区内疏散会有一定阻碍，最终模拟将人员的移动速度较保守地定为1m/s。
3 分析结果
3.1总的疏散时间
总的需要疏散至安全出口时間RSET是识别时间，响应时间和行程时间的总和。RSET（需要的疏散时间） 用如下公式计算： RSET=识别时间+响应时间+行动时间。通过设定7个火灾场景，对RSET进行计算，如下表
表2 总行程时间
3.2对有效疏散时间（ASET）和需要疏散时间（RSET）的评估
参考火灾工程指南及各国的防火设计手册，考虑安全因素，所区域有效疏散时间（ASET）必须不小于1.2倍需要疏散时间（RSET）。ASET是有效安全疏散时间，它是通过防火安全性能化模型在可耐受条件下模拟得出的。
因为设计火灾的ASET/RSET比值大于1.2，所以此火灾安全设计能满足人员安全疏散的性能要求。
4 结论
建筑设计防火规范是根据长期与火灾作斗争的经验教训和大量的科学实验总结而成的，是进行建筑防火设计的基本依据，必须严格遵循。事实上正是由于执行了防火规范，才保证了众多建筑物的安全使用。 随着我国经济建设和城市化的快速发展，大型复杂的现代建筑物越来越多地涌现。由于这些建筑与传统建筑在使用功能、建筑材料、结构形式、空间大小、配套设施等方面有很大的不同，给防火安全带来很多新的问题，现有的处方式建筑防火规范规定不一定能全部满足要求。因此，以火灾安全工程学为理论依据，采用以火灾性能为基础的防火（也称作性能化防火，Performance-based Fire Protection）方法评估火灾的危险性是目前采用较多的技术手段。通过本项目的研究和实践，对后续同类项目也提供了依据和借鉴案例。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。