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上海中心大厦消防给水技术可靠性研究
更新时间:2017-01-01 来源:《给水排水》 作者:苏昶明,归谈纯,王振华

摘要:对超限高层建筑的消防水源安全性、消防给水系统分类及其特点进行简要阐述。结合国内的一些超高层及超限高层案例,对超限高层消防给水系统的特点以及设计中应考虑的几个重要问题进行探讨。建立了超限高层建筑消防给水系统综合评价模型,运用层次分析法分别对5种消防给水系统进行综合评价和论证,寻找最适用于上海中心大厦的消防给水系统。

0 概述

超限高层建筑的特点是用途广泛,功能复杂,往往同一建筑内设有酒店、高级办公、商业等不同功能;设备繁多,人员高度集中,超限高层建筑容纳的人数可达数万人。金茂大厦曾有试验,消防队员从顶楼向下跑,结果最快跑出大厦的队员用时35min,正常情况下,人流密度为1~5人/m2 时,在楼梯上垂直行进速度为1.5~3.6m/s,明显慢于烟雾垂直方向扩散速度3~4m/s,据报道,1993年纽约世贸中心遭遇恐怖袭击,共用9h才将大楼内10万人疏散,因此,对于超限高层建筑来说,一旦发生火灾,人员疏散极度困难[1]。

超限高层建筑应立足“自救”,由于水作为主要的灭火剂,供水可靠性的研究就非常重要。从供水方式区分,有临时高压和高压两种方式;从水源的提升供给(转输)区分,有一泵到顶、水泵逐级串联和水泵-水箱逐级串联两种方式。

上海中心大厦设计初期,项目组以市场调研的方式,对国内已建成、在建或在设计中的超限高层进行技术调研,并对其中的典型项目做技术研究,为上海中心大厦的消防供水技术选择做技术储备。

1 评价方法简介及分析

消防给水系统可靠性常用评判方法包括:逻辑分析法(事故树)、计算机模拟法、综合评判法。逻辑分析法是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树,由众多对顶部事件产生影响的基本事件构成,分析这些基本事件的影响程度,适用于单个消防供水系统对于整体消防供水系统的可靠性评价。

计算机模拟法是在计算机中先设计出于某被研究现象或过程(即原型)相似的模型,然后通过模型,间接研究原型规律性的方法,该法需要的实际数据较多,由于项目处于设计初期,无法得到相关关键数据信息,采用该法评判消防供水系统可靠性存在一定难度。

综合评判法包括:德菲尔法、模糊聚类分析法、层次分析法。德菲尔法即函询调查法,将提出的问题和必要的背景材料,用通信的方式向有经验的专家提出,然后把他们答复的意见进行综合,再反馈给他们,如此反复多次,直到认为合适的意见为止。这是一种匿名的专家问卷调查法。选择数位专家,设计出问卷,寄出问卷,回收整理相同意见的部分,不同意见的部分再次设计并寄出问卷,如此反复进行直到意见一致。超限高层消防供水系统往往不具备唯一性,供水方式及转输方式有多种组合形式,不需进行统一,需要的是找到一种适合项目的供水系统,故不采用德菲尔法进行消防供水系统可靠性评判(在层次分析法中的权重衡量上采用专家打分的方式进行)。

模糊聚类分析是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系,从而客观地划分类型。消防供水系统可靠性评判不仅需要定量分析,还需要定性分析。层次分析法(Analytic Hierarchy Process,简称AHP)是将决策问题按总目标、子目标、评价准则直至具体的方案顺序分解为不同的层次结构,然后使用求解判断矩阵特征向量的办法,求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重,最后再加权的方法递阶归并各方案对总目标的最终权重,此最终权重最大者即为最优方案。它最大特点是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次,并在此基础之上进行定性和定量分析。

一个合适、安全度高的消防供水方案,可以较好避免部分超限高层常见的问题,在项目的方案阶段,需要在众多的方案中进行优选,决策方案的优选从根本上可归纳为定性和定量两类,对于简单的问题,比选法较常用,经验判断、方案评分、特别是依据专家经验的比选较有效,现今对于复杂的决策问题,因受多种复杂因素的影响,为体现决策的科学性,定性和定量相结合的方法在实践中更为常见,层次分析法是一种合适的、简易的科学决策方法。

2 层次分析法在上海中心大厦消防给水方案中的应用

  用AHP分析问题需经过以下5个步骤:①建立层次结构模型;②构造判断矩阵;③层次单排序;④一致性检验;⑤层次总排序[2]。

2.1 建立层次结构模型

在以国内400m以上已建、在建或设计中的超限高层为对象的市场调研中,分析了诸多因素之间的关系,并在它们本身属性的基础上,按照递阶层次结构的基本原理,建立了超限高层建筑消防给水系统设计综合评价的结构模型,这个模型由3层组成,最上层为目标层Z,中间层为准则层C,最下层为方案层P,先对这个模型做以下具体描述:

(1)目标层Z。即建立超限高层建筑消防给水系统设计综合评价对各种P进行评价。

(2)准则层C1。总准则有3个:Ⅰ安全可靠性;Ⅱ适用合理性;Ⅲ技术经济性。子准则层C2:①安全可靠性准则分为:C2-1消防水源安全性、C2-2 消防输水系统可靠性、C2-3消防供水系统可靠性、C2-4运行可靠性、C2-5供水设备可靠性;②适用合理性准则分为:C2-6联动控制复杂度、C2-7管理便捷性;③技术经济性准则分为:C2-8占用建筑面积、C2-9投资成本、C2-10维护成本。

版权、出处:《给水排水》

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