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

　　ta = th - tb (1)

　　而人員的所需安全疏散時間(RSET) t r 為:

　　tr = ts - tc (2)

　　如果希望人員成功撤離這些危險區(qū)域，則必須保證

　　tr< ta (3)

　　在性能化防火分析與設(shè)計中，可以通過火災(zāi)模型得到煙氣運動特性，并進而確定可用安全疏散時間；可以通過人員疏散模型得到所需安全疏散時間，并同可用安全疏散時間進行比較，對建筑物的防火安全設(shè)計作出評價。

　　然而值得注意的是:室內(nèi)人員發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時間往往早于人員開始疏散的時間，如存在一段人員準(zhǔn)備疏散時間，即tc > tb 。而人員準(zhǔn)備疏散時間影響因素多，變化幅度大，在實際應(yīng)用中難以準(zhǔn)確估計，多依賴一些經(jīng)驗公式，如文獻[6] 。如果該時間相當(dāng)長，即使上述兩種疏散時間滿足式(3) 的條件，人員也未必能夠安全逃生，比如可用疏散時間為90s ，準(zhǔn)備疏散時間為20s ，必需疏散時間為80s ，累計需要時間為100s ，大于可用疏散時間，人員并不能安全疏散。其原因在于兩種疏散時間參數(shù)的起始原點不一致(存在準(zhǔn)備疏散時間) ，導(dǎo)致式(3) 只是安全疏散的必要條件，而非充分必要條件。因此給實際應(yīng)用時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間判據(jù)。

?

　　3 新的人員安全疏散時間判據(jù)

　　新判據(jù)仍采用時間線概念，但具體判定準(zhǔn)則是從火災(zāi)發(fā)生到危險狀態(tài)的時間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間tE ， 如圖2 所示。值得注意的是，與常用的時間判據(jù)不同，新判據(jù)中兩種時間參數(shù)均從火災(zāi)發(fā)生的時刻開始計算，即在坐標(biāo)上具有共同的原點，在判斷其是否安全時具有充分必要性，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) ，到達危險狀態(tài)時間tH 由著火到形成兩種危害之一的最短時間確定， 可以方便地由目前一些通用的火災(zāi)模型進行計算得到。而人員全部疏散完畢的時間tE 由火災(zāi)探測報警時間( talarm) 、人員準(zhǔn)備疏散時間( tresp) 和人員疏散運動時間( 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間都有利于人員安全疏散，在實際應(yīng)用中可以根據(jù)需要合理調(diào)配各分階段所需時間，以滿足合適的消防設(shè)施性能價格比要求。如通過火災(zāi)早期探測來降低探測報警時間；通過聲光誘導(dǎo)系統(tǒng)來降低準(zhǔn)備疏散時間；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動時間等等。除達到保證人員安全疏散的主要目標(biāo)外，還可以通過火災(zāi)早期探測和高效撲救來降低火災(zāi)損失達到保證財產(chǎn)安全的目標(biāo)。因此本文中的新時間判據(jù)可以用下式表達:

　　tE <tH (5)

　　通過這種原點一致的時間線分析方法，可以在人員疏散運動時間基本確定的條件下，直觀得到達到安全目標(biāo)時各個分階段(如探測報警) 所允許的最大反應(yīng)時間，從而為選擇合適的火災(zāi)探測以及防排煙方案提供科學(xué)依據(jù)。本文將結(jié)合具體案例作進一步闡明。

　　4 某機場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，超出了現(xiàn)行《建筑設(shè)計防火規(guī)范》的要求，因此有必要運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，對火災(zāi)危險性和危害性進行定性或定量的分析評估，為獲得優(yōu)化的防火設(shè)計方案提供依據(jù)。主要評估研究目標(biāo)是保證生命安全，即發(fā)生設(shè)定的火災(zāi)時確保所有人員能夠安全疏散，其次是保證財產(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、模擬實驗研究和計算機數(shù)值模擬等等，評估的依據(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)計經(jīng)驗、火災(zāi)科學(xué)和火災(zāi)安全工程學(xué)的最新進展。

　　通過數(shù)值模擬計算發(fā)現(xiàn)大空間中火災(zāi)煙氣層溫度很低，不會導(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人員的直接危害。由于大空間蓄煙能力很強，10MW 火災(zāi)的煙氣層在30 分鐘之內(nèi)不會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)域模擬方法計算火災(zāi)煙氣特性[7] ，利用多粒子- 自驅(qū)動模型計算人群疏散特性[8]) 。

　　而夾層國際通道層高為3. 5m ，煙氣危險高度為2. 2m ，蓄煙能力較差，對人員疏散有一定的影響，需要深入細致的分析。根據(jù)危險源辨識結(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械排煙方式(排煙速率:7.5m3/ s) 進行計算。圖3 (a) 是2MW 火災(zāi)時自然填充和機械排煙情況下的人員疏散和煙氣特性，這里沒有考慮探測報警時間和人員準(zhǔn)備疏散時間，僅計算了人員疏散時間，然后再反推可以接受的剩余時間。在自然填充的情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險高度大約需要110s ；在機械排煙情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險高度大約需要160 秒。圖3 (b) 是1MW 火災(zāi)時自然填充和機械排煙情況下的人員疏散和煙氣特性圖，也沒有考慮探測報警時間和人員準(zhǔn)備疏散時間。在自然填充的情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險高度大約需要140s ；在機械排煙情況下，火災(zāi)煙氣層下降到危險高度大約需要340s。