《城市地下空間防火與安全》為國家“十二五”重點圖書出版規(guī)劃項目、國家出版基金資助項目、上海市高校服務國家重大戰(zhàn)略出版工程入選項目。
《城市地下空間防火與安全》全書圍繞人們目前日益關注的城市地下空間防火與安全問題,較為系統(tǒng)地闡述了隧道火災特性、隧道火災應急通風與排煙、城市地下空間火災報警與消防以及城市地下空間火災疏散與救援等問題。全書內(nèi)容豐富,反映了當前國內(nèi)外城市地下空間防火安全方面的新成果與新趨勢,有助于人們加深對地下空間火災的認識,推動學科研究的深化發(fā)展和新成果的工程應用。
《城市地下空間出版工程·防災與安全系列:城市地下空間防火與安全》系統(tǒng)地介紹了作者近年來在地下空間的火災特性、應急通風與排煙、火災報警消防及疏散救援等方面的研究成果!冻鞘械叵驴臻g出版工程·防災與安全系列:城市地下空間防火與安全》的出版將有助于加深人們對地下空間防火重要性的認識,推動學科研究的繼續(xù)深入,同時也有助于火災安全領域的新方法和新技術推廣應用到工程實踐中,提升工程的運營安全與防火技術水平。
由于地下空間環(huán)境的封閉性和逃生救援的困難性,一旦發(fā)生火災,將會造成嚴重的傷亡和巨大的社會影響與經(jīng)濟損失。頻繁發(fā)生的地下空間火災事故,使人們對地下空間的防火安全越來越關注,并對地下空間的使用存在一定的恐懼心理。因此,在“城市向地下走”成為一種必然趨勢的大背景下,如何探索地下空間的火災規(guī)律,如何采用新理念、新方法和新技術,以確保地下空間的高安全性,避免地下空間的火災災害影響,消除火災對人們造成的負面心理效應,成為目前地下空間設計、施工及運營管理等部門迫切需要解決的問題。
本書系統(tǒng)地介紹了作者近年來在地下空間的火災特性、應急通風與排煙、火災報警消防及疏散救援等方面的研究成果。該書的出版將有助于加深人們對地下空間防火重要性的認識,推動學科研究的繼續(xù)深入,同時也有助于火災安全領域的新方法和新技術推廣應用到工程實踐中,提升工程的運營安全與防火技術水平。
本書主要內(nèi)容包括五個方面:
(1) 第1章緒論,通過分析國內(nèi)外道路隧道、地鐵及地下街火災案例,總結了其發(fā)生火災的原因及特點;同時,介紹了國內(nèi)外地下空間防火與安全的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。
(2)第2章隧道火災特性,分析了火災發(fā)生時隧道內(nèi)溫度煙氣場的特征及變化規(guī)律。同時,介紹了大斷面道路隧道及高海拔道路隧道火災的特性。
(3)第3章隧道火災的應急通風與排煙,以重點排煙為例,探討了隧道火災重點排煙模式與控制策略及各關鍵參數(shù)對通風排煙性能的影響。
(4)第4章地下空間火災的監(jiān)控與預警,闡述了地下空間火災探測預警技術原理、火災監(jiān)控預警系統(tǒng)設置及工程應用。
(5)第5章地下空間火災的疏散救援,介紹了地下空間火災疏散的基本原理、典型地下工程火災疏散仿真分析、隧道動態(tài)反饋式火災疏散救援技術及應急疏散逃生通道技術。
本書涉及的研究成果是在“十一五”國家科技支撐計劃課題(編號:2006BAJ27B04、 2006BAJ27B05)、國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃,編號:2006AA11Z118)、上海市科技攻關(重點支撐)項目(編號:04dz12010、 11231201200、 13231200600)、交通運輸部建設科技項目(編號:2011318499740、 2013318J02120)等資助下完成的。在項目的實施過程中得到了國家科技部、上海市城鄉(xiāng)建設和管理委員會、上海市路政局、上海市城市建設設計研究總院、上海市政工程設計研究總院(集團)有限公司、上海隧道工程股份有限公司等單位的大力支持和幫助,限于篇幅,不一一列出,在此謹表示衷心的感謝。
防災課題組(按入學先后順序)的曾令軍、強健、姚堅、劉滔、尹玫、方銀鋼、常岐、梁利、沈奕、唐正偉、陳正發(fā)、陳慶、郭清超、王安民、徐婕、周帥、楊成、于鵬、趙黎、董澤寧、李浩然、田野及張耀等各位研究生為本書研究成果的取得付出了辛勤的努力;在本書編寫過程中,上海市城市建設設計研究總院為本書提供了豐富的工程案例資料;研究生郭清超為本書編排做了大量的工作,在此一并深表謝意。
感謝同濟大學出版社對本書的出版發(fā)行所做的努力和付出,尤其是楊寧霞和季慧兩位女士,衷心地感謝她們的不懈努力。
由于地下空間火災問題十分復雜,作者對之認識水平有限,且研究工作尚處于一定的階段,書中難免存在不足之處,懇請讀者批評指正。
著者2014年8月于同濟園
朱合華,工學博士,同濟大學特聘教授、隧道及地下建筑工程學科負責人,教育部土木信息技術工程研究中心主任,教育部長江學者特聘教授和長江學者創(chuàng)新團隊計劃帶頭人,國家973項目首席科學家,美國弗吉尼亞理工大學訪問教授,國際巖土工程聯(lián)盟數(shù)據(jù)標準化委員會、國際城市地下空間聯(lián)合研究中心成員,英國劍橋大學智慧基礎設施中心和日本大阪地域地層環(huán)境研究所國際學術顧問,中國巖石力學與工程學會副理事長,中國土木工程學會隧道及地下工程分會副理事長,中國公路學會隧道分會副理事長,上海市土木工程學會巖土力學與工程專業(yè)委員會主任,F(xiàn)rontiers of Structural and Civil Engineering執(zhí)行主編、《巖石力學與工程學報》和《現(xiàn)代隧道技術》副主編、《巖土工程學報》常務編委。曾入選上海市第六屆教學名師,獲科技部“十一五”國家科技計劃執(zhí)行突出貢獻獎、中國科協(xié)“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號和上海市“科技精英”提名獎。
長期從事隧道及地下建筑工程領域的教學與科研工作,主要研究方向涉及巖體破壞力學與模擬、隧道及地下結構全壽命設計理論、地下空間與工程數(shù)字化技術及防火安全。出版學術著作7部;在國內(nèi)外核心學術期刊發(fā)表論文300余篇,其中SCI收錄60余篇、EI收錄200余篇;主編國家和行業(yè)規(guī)范1部、參編2部;獲得國家發(fā)明專利授權20余項;主持研發(fā)的同濟曙光系列軟件被中國《公路隧道設計規(guī)范》所推薦。獲國家科技進步獎二等獎1項、省部級一等獎7項,并獲國際計算和實驗工程與科學年會(2013)國際學術貢獻獎(THH Pian Medal)。
閆治國,工學博士,同濟大學土木工程學院副教授、碩士生導師,美國加州大學洛杉磯分校訪問學者,國際土力學及巖土工程協(xié)會(ISSMFE)、國際巖石力學與工程學會(ISRM)及國際地下空間聯(lián)合研究中心(ACUUS)會員,中國巖石力學與工程學會地下工程分會理事,中國土木工程學會隧道及地下工程分會地下空間專業(yè)委員會秘書長、隧道及地下空間運營安全與節(jié)能環(huán)保專業(yè)委員會副秘書長。主要從事隧道及地下工程防災與結構材料自修復研究工作,主持和參與國家自然科學基金、國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)、 國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)、“十一五”國家科技支撐計劃、西部交通建設科技項目、上海市科技攻關計劃等項目20余項。獲得國家科技進步獎二等獎1項、教育部科技進步獎一等獎1項、上海市科技進步獎三等獎1項、中國公路學會科技進步獎二等獎1項,獲得全國優(yōu)秀博士學位論文提名獎1項。主編和參編教材、著作等7部;發(fā)表論文50余篇,其中SCI/EI收錄27篇;獲得國家發(fā)明專利授權10項、實用新型專利2項、軟件著作權2項,申請受理發(fā)明專利6項。
總序
前言
1 緒論
1.1 概述
1.2 地下空間火災事故案例
1.2.1 道路隧道火災
1.2.2 地鐵火災
1.2.3 地下街火災
1.3 地下空間火災原因及特點
1.3.1 道路隧道火災
1.3.2 地鐵火災
1.3.3 地下街火災
1.4 地下空間防火與安全現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.4.1 國內(nèi)外相關的研究組織及機構
1.4.2 國內(nèi)外開展的隧道及地下空間防火安全研究工作
1.4.3 相關規(guī)范、標準、導則
2 隧道火災特性
2.1 火災時隧道溫度煙氣場特征及變化規(guī)律
2.1.1 概述
2.1.2 火災升溫速率
2.1.3 火災中達到的最高溫度
2.1.4 火災持續(xù)時間
2.1.5 降溫階段的溫度變化
2.1.6 溫度橫向分布
2.1.7 溫度縱向分布
2.1.8 影響因素分析
2.2 大斷面道路隧道火災特性
2.2.1 試驗概況
2.2.2 試驗結果及分析
2.3 高海拔道路隧道火災特性
2.3.1 試驗隧道概況
2.3.2 試驗火災規(guī)模及工況設置
2.3.3 試驗量測項目及測點布置
2.3.4 高海拔道路隧道火災燃燒特性
2.3.5 高海拔道路隧道火災溫度場特性
2.3.6 高海拔道路隧道火災火焰高度變化規(guī)律
2.3.7 高海拔道路隧道火災煙氣逆流特性
3 隧道火災的應急通風與排煙
3.1 概述
3.2 隧道火災排煙研究現(xiàn)狀
3.2.1 長大道路隧道火災排煙模式
3.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
3.3 隧道火災CFD數(shù)值模擬研究方法
3.3.1 幾何尺寸與邊界條件
3.3.2 網(wǎng)格劃分
3.3.3 火災場景設置
3.3.4 重點排煙評價指標
3.4 重點排煙長大道路隧道火災排煙策略
3.4.1 開啟火源一側(cè)排煙口時火災特性分析
3.4.2 對稱開啟火源兩側(cè)排煙口時火災特性分析
3.4.3 非對稱開啟火源兩側(cè)排煙口時火災特性分析
3.4.4 排煙口間距對縱斷面火災特性的影響
3.5 重點排煙模式長大道路隧道火災煙氣流動特性影響因素
3.5.1 排煙口形狀對重點排煙火災特性的影響
3.5.2 火源位置對重點排煙火災特性的影響
3.5.3 排煙速率對重點排煙火災特性的影響
4 地下空間火災的報警與消防
4.1 概述
4.2 地下空間火災探測報警方法
4.2.1 火災探測報警原理
4.2.2 典型火災探測器
4.3 道路隧道火災的自動報警
4.3.1 道路隧道火災自動報警系統(tǒng)
4.3.2 典型城市道路隧道火災報警系統(tǒng)設計
4.4 地鐵火災的自動報警
4.4.1 地鐵火災自動報警系統(tǒng)
4.4.2 典型地鐵工程火災報警系統(tǒng)設計
4.5 道路隧道火災的消防與滅火
4.5.1 概述
4.5.2 道路隧道消防滅火系統(tǒng)
4.6 道路隧道火災報警與消防系統(tǒng)運行現(xiàn)狀及改善對策
4.6.1 道路隧道火災自動報警系統(tǒng)運行現(xiàn)狀
4.6.2 道路隧道水消防系統(tǒng)運行現(xiàn)狀
4.6.3 城市道路隧道火災報警與消防系統(tǒng)的改善對策
5 地下空間火災的疏散與救援
5.1 道路隧道火災的疏散救援模式
5.2 隧道火災動態(tài)預警及疏散救援技術
5.2.1 概述
5.2.2 基本原理及系統(tǒng)框架
5.2.3 火災實時溫度場
5.2.4 火災煙氣擴散范圍
5.2.5 火災熱釋放率
5.2.6 火源點位置
5.2.7 工程應用
5.3 地鐵應急疏散逃生通道技術
5.3.1 概述
5.3.2 地鐵應急疏散逃生通道技術原理
5.3.3 地鐵應急疏散逃生通道疏散仿真分析
5.4 地下空間火災疏散分析的基本原理
5.4.1 概述
5.4.2 人員疏散的計算方法
5.4.3 外界環(huán)境對人員疏散的影響
5.5 典型地下工程火災疏散仿真分析
5.5.1 長大越江道路隧道火災疏散仿真分析
5.5.2 地鐵樞紐站火災疏散仿真分析
5.5.3 雙層越江隧道煙氣流動規(guī)律與疏散逃生救援策略
參考文獻
索引