Ограничение распространения пожара по жилым зданиям конструктивными методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат технических наук Ми Зуи Тхань

• Ми Зуи Тхань
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ми Зуи Тхань

Ведение.

Глава 1: Анализ пожаров в жилых зданиях.

1.1 Статистика пожаров.

1.1.1 Обстановка с пожарами на планете.

1.1.2 Обстановка с пожарами в России за 1999-2003 гг.

1.1.3 Развитие пожаров в жилых зданиях с гибелью людей в г. Москве в 19901997 гг.:

1.1.4 Оценка вероятности возникновения пожара в жилых зданиях.

1.1.5 Статистический анализ факторов, характеризующих развитие пожара в жилом здании

1.1.6 Причины гибели людей при пожарах в жилых зданиях.

1.2 Нормативные требования к обеспечению пожарной безопасности жилых зданий повышенной этажности.

1.3 Экономический ущерб от пожаров в жилых зданиях.

1.4 Анализ параметров городской застройки жилого комплекса в СРВ.

1.5 Выводы. Постановка задачи.

Глава 2: Пожарная нагрузка в помещениях жилых зданий.

2.1 Планировка типовых квартир в жилых зданиях.

2.1.1 Однокомнатная квартира.

2.1.2 Двухкомнатная квартира.

2.1.3 Трехкомнатная квартира.

2.2 Методика определения пожарной нагрузки в жилых зданиях.

2.2.1 Допущения, принимаемые при оценки пожарной нагрузки по статистическим данным.

2.2.2 Метод проведения обследования пожарной нагрузки.

2.2.3 Результаты обследования пожарной нагрузки.

2.3 Пожарная опасность материалов, применяемых в жилых зданиях.

2.3.1 Пожарная опасность древесины.

2.3.2 Пожарная опасность полимерных материалов.

2.3.3 Определение горючести материалов при моделировании пожара.

2.4 Тепловыделение при горении предметов домашнего интеръера.

2.4.1 Методика оценки тепловыделения.

2.4.2 Характеристики тепловыделения при горении предметов домашнего интерьера

2.4.3 Определение теплотворной способности предметов домашней обстановки, принятых при моделировании пожара.

2.5 Оценка пожарной нагрузки в помещениях жилых зданий.

2.5.1 Пожарная нагрузка общих комнат.

2.5.2 Пожарная нагрузка спален.

2.5.3 Общая пожарная нагрузка квартир жилых зданий.

Глава 3: Описание программного комплекса FDS и инженерные методы прогноза температурного режима пожара в помещении.

3.1 Теоретические основания модели.

3.2 Компоненты программного комплекса FDS.

3.2.1 Гидродинамическая модель.

3.2.2 Модель горения.

3.2.3 Радиационная теплопередача.

3.2.4 Условие однозначности.

3.2.5 Спринклеры и датчики.

3.3 Входные и выходные данные программного комплекса FDS.

3.3.1 Входные данные.

3.3.2 Выходные данные.

3.4 Алгоритм реализации модели.

3.5 Цели модели.

3.6 Температурным режим пожара в помещениях зданий и инженерные методы их прогноза.

3.6.1 Температурный режим пожара в помещении.

3.6.2 Инженерные методы прогноза температурного режима пожара в помещении

Глава 4: Температурный режим пожара в помещениях жилых зданий.

4.1 Условия моделирования пожара в исследуемых квартирах.

4.2 Сценарии развития пожара.

4.3 Определение размеров вычислительной сетки.

4.4 Результаты моделирования температурного режима пожара.

4.4.1 Расчетные скорости тепловыделения.

4.4.2 Расчетные температурные режимы пожара.

Глава 5: Оценка требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий:.

5.1 Метод определения теплотехнической и статической части расчета огнестойкости.

5.1.1 Метод определения теплотехнической и статической части расчета огнестойкости.

5.1.2 Определение температуры по глубине строительных конструкций под действием расчетных температурных режимов.

5.2 Расчет требуемых пределов огнестойкости перекрытий.

5.3 Расчет требуемых пределов огнестойкости межквартирных стен.

5.4 Оценка требуемых пределов огнестойкости входных дверей.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Ограничение распространения пожара по жилым зданиям конструктивными методами»

Актуальность исследования

В условиях современной социальной ситуации потребность для жилья граждан Республики Вьетнама, особенно для жителей в больших городах таких как Ханой и Хошимин очень велика. Поэтому строится много многоэтажных жилых зданий в городах. Помимо этого, развитие научно-технического прогресса и повышение уровня жизни привели к необходимости улучшения бытовых условий людей. Насыщения жилых помещений бытовой техникой, предметами домашнего обихода повышает пожарную опасность зданий, что подтверждается данными пожарной статистики [3].

В мире, на протяжение последнего десятка лет в жилых зданиях городов, особенно крупных и крупнейших, обстановка с пожарами существенно обострилась. Пожары в жилых зданиях крупных и крупнейших городов составляют до 85-87% от общего число пожаров в них [48]. Анализ пожарной статистики показывает, что ежегодно в мире регистрируется около 6,9 млн. пожаров, на которых погибают примерно 69,3 тыс. человек. Распределение пожаров и погибших от пожаров по континентам имеет следующий вид: в Европе происходит 2,2 млн. пожаров и 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 [3]. Погрешность этих оценок не превышает 10-15%, но при этом следует учитывать, что по различным причинам значительная часть пожаров не регистрируется. Поэтому общее число пожаров, ежегодно возникающих на нашей планете молено оценить примерно в Юмлн., т.е. каждые 3 секунды на земле где-нибудь возникает пожар. Каждый час при пожарах погибают 8 чел. и несколько десятков человек получают травмы.

В СРВ, у которой проживают 78 млн. чел., ежегодно происходит 4000 пожаров, на которых погибают более 70 чел.

Поданным Всемирного Центра пожарной статистики в большинстве развитых стран мира (более 20 стран) суммарные потери от пожаров и затраты на борьбу с ними ежегодно составляют примерно 1% валового внутреннего продукта (ВВП) национальной экономики, причем 0,3% ВВП приходится на ущерб от пожаров и 0,7% ВВП - на затраты, связанные с борьбой с пожарами[153]. Затраты на борьбу с пожарами в среднем в два раза превышают ущерб от пожаров.

В каждой стране примерно половину всех пожаров составляют пожары в зданиях (40%) от всего) и на транспорте. При этих пожарах погибают примерно 95% все погибших от пожаров. При этом в жилых зданиях происходит около 8085% всех пожаров в зданиях. В 1997г. доля пожаров в жилых зданиях от числа пожаров во всех зданиях составляет: для США - 73,7%; для России - 83,9%; для Великобритании - 61,9%; для Новой Зеландии - 96,1%. Следовательно, 95%> всех погибших на пожарах людей погибают при пожарах в зданиях или на транспорте, в том числе 80%о - в жилых зданиях; 10% - в других зданиях; 5% - на транспортах; 1% - в лесах; 4% - в других пожарах.

В жилых зданиях, хотя принимаются необходимые меры, пожары возникают регулярно. Крупные и крупнейшие пожары в жилых высотных этажных зданиях сопровождались гибелью большого числа людей и огромными материальными потерями.

Во многих странах до прибытия пожарных подразделений к месту пожара ликвидируется около 10% всех пожаров; первичными средствами пожаротушения или одним стволом ликвидируется до 60-70% всех пожаров.

Проблема гибели людей на пожарах в России - самая острая в комплексе проблем борьбы с пожарами. Она практически не зависит от возможностей противопожарной службы и целиком обусловлена социально-экономическими условиями.

В России ежегодно возникает около 300 тыс. пожаров, при которых погибает примерно 20 тыс. чел. и столько же человек получают травмы. Общий материальный ущерб от пожаров за год можно оценить в среднем 0,5% ВВП страны [3].

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 пожарами (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 возникновении 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 и выводя из строя дорогостоящую бытовую технику.

До мнению специалистов ущерб от применения воды при тушении пожаров в многоэтажных зданиях сопоставим, а в некоторых случаях и превосходит ущерб, наносимый огнем. Цель 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 квартир в жилых зданиях;

• оценить величину горючей нагрузки в типовых квартирах жилых зданий;

• 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 конструкций квартир исходя из условия свободноразвивающегося пожара;

• разработать рекомендации по величинам требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций жилых квартир.

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 ® режиме пожара в жилых помещениях;

• в получении данных о требуемых пределах огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий для условия свободноразвивающегося пожара.

Практическая значимость

В ходе работы над диссертацией оценены требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций квартир жилых зданий, обеспечивающих нераспространение пожара за пределы квартиры, в которой пожар возник. Применение подобных конструкций обеспечивает неразрушение здания при отсутствии тушения пожара большими количествами воды. В этих условиях изменяются тактика оперативных пожарных подразделений: основные усилия прибывающих на пожар расчетов могут быть направлены на спасение 'Щ людей. Одновременно снижается ущерб, наносимый жилым помещениям водой.

Основные положения диссертации, которые выносятся на защиту:

• результаты исследования горючей нагрузки в помещениях жилых зданий;

• результаты исследования интенсивности тепловыделения при развитии пожаров в квартирах жилых зданий;

• результаты исследования температурного режима 10 свободноразвивающегося пожара в квартирах жилых зданий;

• результаты определения требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций квартир.

Краткое описание структуры диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.

Заключение диссертации по теме «Пожарная и промышленная безопасность (по отраслям)», Ми Зуи Тхань

1.5 Выводы. Постановка задачи

Анализ данных пожарной статистики показал, что количество пожаров в большинстве стран мира с развитием общества не уменьшается. При этом последствия пожаров становятся все более тяжелыми: возрастает экономический ущерб, на высоком уровне остается гибель людей на пожарах.

Наибольшее число пожаров происходит в жилых зданиях. Высокая пожарная опасность жилья обусловлена увеличением горючей нагрузки жилых помещений, отсутствием ограничений по применению в жилых помещениях строительных материалов повышенной пожарной опасности, увеличением количества и номенклатуры электропотребляющей бытовой техники, недостаточной подготовленностью жителей в области пожарной безопасности.

Последствие пожаров в жилых зданиях усугубляются отсутствием новых технологий пожаротушения. Исследование для целей пожаротушения в больших количествах воды сопровождается попаданием воды на нижерасположенные (по отношению к очагу пожара этажи), порче мебели, бытовых приборов, внутренней отделки квартир.

Перечисленные обстоятельства требуют совершенствования методов обеспечения пожарной безопасности жилых помещений, оптимизации способов их противопожарной защиты.

Одним из путей снижения пожарной опасности жилых зданий является секционирование их на противопожарные отсеки, ограниченные пределами одной квартиры. При возникновении пожара в одной из квартир многоквартирного жилого дома он не должен распространяться за пределы этой квартиры. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Провести анализ планировочных решений и конструктивных особенностей типовых квартир в жилых зданиях.

• Исследовать величину и пожарно-технические характеристики горючей нагрузки в жилых помещениях современных зданий.

• Оценить динамику развития и температурный режим пожара в квартирах жилых зданий.

Определить требуемые пределы огнестойкости ограждающих конструкций жилых квартир по условию нераспространения пожара за пределы квартиры.

Разработать рекомендации по ограничению распространения пожара по жилому зданию.

Глава 2: Пожарная нагрузка в помещениях жилых зданий

2.1 Планировка типовых квартир в жилых зданиях

Одними из основных факторов, влияющими на развитие пожара в жилых зданиях, являются архитектурно-планировочные решения квартир, включающие число комнат, площадь, меблировку, отделку, площадь проемов и т.д.

На рис.2.1 и рис.2.2 представлены архитектурно-планировочные решения нескольких жилых зданий повышенной этажности, строящихся в СРВ. На рис.2.1 и рис.2.2 показано, что большинство архитектурно-планировочных решений включает двух-, трех и четырехкомнатные квартиры, иногда четырехкомнатные квартиры.

Площадь этих квартир изменяется в широком диапазоне: от 54 м2 до 174 м2, но при этом площадь спальных помещений изменяется в небольшом диапазоне: 2 2 от 10 м до 18 м [159]. Площадь общей комнаты обычно имеет большое значение. Значение этой величины изменяется от 32 м2 до 65 м2. Исходя из современных представлений о возникновении и развитии пожара, область многокомнатных квартир типичной планировки, принятой в СРВ (см. рис. 2.1 и 2.2), можно разделить на две характерные части:

1) область, включающую площадь спален, которые отделены от других помещений перегородками с дверными проемами, ограничивающими процесс распространения пламени;

2) область, включающую площадь общей комнаты и суммарную площадь гостиных, 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 устанавливаются в пределах (1,2-2,4)х1,4 м.

Но в большинстве случаев, особенно для квартир в жилых зданиях повышенной этажности, дверной проем для внутренних стен устанавливается размером (0,7x2,1) м; дверь для входной размером (0,9x2,1) м; окно помещения спален размером (1,4x1,4) м.

Материалами, применяющимися для изготовления строительных конструкций, которые используются в жилых зданиях, являются: тяжелый бетон на известняковом заполнителе; кирпич глиняный обыкновенный и цементно-песчаная штукатурка. Теплофизические характеристики указанных материалов представлены в табл. 2.1.

Рис. 2.1. 27-этажное (25 Лангха, г. Ханой, Вьетнам) и 25-этажное жилое здание (парная башня Меуной, г. Хошимин, Вьетнам)

Э <g> 7,400 ф ф фО ® f f-V д d>

9900 12000 9900 f 1 ooisr

098S

00£Г| 008S | ООУГ | 009E | OOt-f j 008£ joCiZzj"

OSBS

J J ■ J 1 osis *00£Г 008Г 1 OOf £ 009J oot-s1 oo9£ "чта/г 0S8S '

3 §

Рис. 2.2. 21-этажное (29 Хуньтхукханг, Ханой) и 17-этажное жилое здание (район

Чунгхоа, г. Ханой, Вьетнам)

ODD

В данной диссертации было проведено исследование развитие пожара в квартирах 18-этажного жилого здания. Общий вид здания показан на рис. 2.3 и рис. 2.4. Несущие конструкции здания - железобетонные с применением бетона на о известняковом щебне с плотностью 2250 кг/м . Высота квартир - 2,8 м. Каждая квартира состояла из железобетонных перекрытий и полов, толщины у которых равнялись 0,2 м. Стены были выполнены из красного кирпича на цементно-песчаном растворе. Толщина наружных стен квартир равнялась 0,22 м и внутренних стен - 0,11 м. При моделировании пожара в здании тепло физические свойства железобетонных и кирпичных конструкций принимались по [161,85,13].

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ми Зуи Тхань, 2005 год

1. G21-S2-1 4 1450 144 скп 1221 2 3 4 5 6

2. H21-S2-1 35,7 1340 152 СКП 1221.1-S2-1 39,1 1560 166 СКП 122

3. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.250060020002000 кВт15001000500А1. А . 4 ▲■1. ДИ ■ " АшааIа "Аа* * Д1. AAA1. А А500400 £и о я ю300 § с о200 Ло со н о100 | Но1. Qmax

4. Рис. 2.22. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности кресел1. Пиковая 1. Теплота Теплотворная

5. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.350 *

6. Рис. 2.23. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности стульев1. Пиковая

7. Теплота скорость тепловыделения, кВт Теплотворная

8. Образец сгорания, МДж/кг способность, МДж Метод испытания74 1700 204 МК3500 800 МК1. М4 2300 742 МК01:21 21.6 866 157.5 СКП01:22 13 297 162 СКП01:23 24.4 330 34.2 СКП1. Источник10811364107107107

9. Примечание: МК Мебельный калориметр; СКП - Стандартный калориметр помещения.

10. Рис. 2.24. Значения пиковой скорости тепловыделения и теплотворнойспособности матрацев4000m350003