《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(wù)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(guān)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(zāi)特性、隧道火災(zāi)應(yīng)急通風(fēng)與排煙、城市地下空間火災(zāi)報警與消防以及城市地下空間火災(zāi)疏散與救援等問題。全書內(nèi)容豐富,反映了當(dāng)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(zāi)的認(rèn)識,推動學(xué)科研究的深化發(fā)展和新成果的工程應(yīng)用。
《城市地下空間出版工程·防災(zāi)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(zāi)特性、應(yīng)急通風(fēng)與排煙、火災(zāi)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(zāi)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(rèn)識,推動學(xué)科研究的繼續(xù)深入,同時也有助于火災(zāi)安全領(lǐng)域的新方法和新技術(shù)推廣應(yīng)用到工程實踐中,提升工程的運營安全與防火技術(shù)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(zāi),將會造成嚴(yán)重的傷亡和巨大的社會影響與經(jīng)濟(jì)損失。頻繁發(fā)生的地下空間火災(zāi)事故,使人們對地下空間的防火安全越來越關(guān)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(zāi)規(guī)律,如何采用新理念、新方法和新技術(shù),以確保地下空間的高安全性,避免地下空間的火災(zāi)災(zāi)害影響,消除火災(zāi)對人們造成的負(fù)面心理效應(yīng),成為目前地下空間設(shè)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(zāi)特性、應(yīng)急通風(fēng)與排煙、火災(zāi)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(rèn)識,推動學(xué)科研究的繼續(xù)深入,同時也有助于火災(zāi)安全領(lǐng)域的新方法和新技術(shù)推廣應(yīng)用到工程實踐中,提升工程的運營安全與防火技術(shù)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(zāi)案例,總結(jié)了其發(fā)生火災(zāi)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(zāi)特性,分析了火災(zāi)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(zāi)的特性。
(3)第3章隧道火災(zāi)的應(yīng)急通風(fēng)與排煙,以重點排煙為例,探討了隧道火災(zāi)重點排煙模式與控制策略及各關(guān)鍵參數(shù)對通風(fēng)排煙性能的影響。
(4)第4章地下空間火災(zāi)的監(jiān)控與預(yù)警,闡述了地下空間火災(zāi)探測預(yù)警技術(shù)原理、火災(zāi)監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)設(shè)置及工程應(yīng)用。
(5)第5章地下空間火災(zāi)的疏散救援,介紹了地下空間火災(zāi)疏散的基本原理、典型地下工程火災(zāi)疏散仿真分析、隧道動態(tài)反饋式火災(zāi)疏散救援技術(shù)及應(yīng)急疏散逃生通道技術(shù)。
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(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃,編號:2006AA11Z118)、上海市科技攻關(guān)(重點支撐)項目(編號:04dz12010、 11231201200、 13231200600)、交通運輸部建設(shè)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(shè)和管理委員會、上海市路政局、上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院、上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))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(jǐn)表示衷心的感謝。
防災(zāi)課題組(按入學(xué)先后順序)的曾令軍、強(qiáng)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(shè)設(shè)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(jì)大學(xué)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(zāi)問題十分復(fù)雜,作者對之認(rèn)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(jì)園
朱合華,工學(xué)博士,同濟(jì)大學(xué)特聘教授、隧道及地下建筑工程學(xué)科負(fù)責(zé)人,教育部土木信息技術(shù)工程研究中心主任,教育部長江學(xué)者特聘教授和長江學(xué)者創(chuàng)新團(tuán)隊計劃帶頭人,國家973項目首席科學(xué)家,美國弗吉尼亞理工大學(xué)訪問教授,國際巖土工程聯(lián)盟數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)智慧基礎(chǔ)設(shè)施中心和日本大阪地域地層環(huán)境研究所國際學(xué)術(shù)顧問,中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會副理事長,中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會副理事長,中國公路學(xué)會隧道分會副理事長,上海市土木工程學(xué)會巖土力學(xué)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(xué)與工程學(xué)報》和《現(xiàn)代隧道技術(shù)》副主編、《巖土工程學(xué)報》常務(wù)編委。曾入選上海市第六屆教學(xué)名師,獲科技部“十一五”國家科技計劃執(zhí)行突出貢獻(xiàn)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(lǐng)域的教學(xué)與科研工作,主要研究方向涉及巖體破壞力學(xué)與模擬、隧道及地下結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計理論、地下空間與工程數(shù)字化技術(shù)及防火安全。出版學(xué)術(shù)著作7部;在國內(nèi)外核心學(xué)術(shù)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(quán)20余項;主持研發(fā)的同濟(jì)曙光系列軟件被中國《公路隧道設(shè)計規(guī)范》所推薦。獲國家科技進(jìn)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(xué)年會(2013)國際學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)獎(THH Pian Medal)。
閆治國,工學(xué)博士,同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師,美國加州大學(xué)洛杉磯分校訪問學(xué)者,國際土力學(xué)及巖土工程協(xié)會(ISSMFE)、國際巖石力學(xué)與工程學(xué)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(xué)與工程學(xué)會地下工程分會理事,中國土木工程學(xué)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(zāi)與結(jié)構(gòu)材料自修復(fù)研究工作,主持和參與國家自然科學(xué)基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)、 國家高技術(shù)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(shè)科技項目、上海市科技攻關(guān)計劃等項目20余項。獲得國家科技進(jìn)步獎二等獎1項、教育部科技進(jìn)步獎一等獎1項、上海市科技進(jìn)步獎三等獎1項、中國公路學(xué)會科技進(jìn)步獎二等獎1項,獲得全國優(yōu)秀博士學(xué)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(quán)10項、實用新型專利2項、軟件著作權(quán)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(zāi)事故案例
1.2.1 道路隧道火災(zāi)
1.2.2 地鐵火災(zāi)
1.2.3 地下街火災(zāi)
1.3 地下空間火災(zāi)原因及特點
1.3.1 道路隧道火災(zāi)
1.3.2 地鐵火災(zāi)
1.3.3 地下街火災(zāi)
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(guān)的研究組織及機(jī)構(gòu)
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(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則
2 隧道火災(zāi)特性
2.1 火災(zāi)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(zāi)升溫速率
2.1.3 火災(zāi)中達(dá)到的最高溫度
2.1.4 火災(zāi)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(zāi)特性
2.2.1 試驗概況
2.2.2 試驗結(jié)果及分析
2.3 高海拔道路隧道火災(zāi)特性
2.3.1 試驗隧道概況
2.3.2 試驗火災(zāi)規(guī)模及工況設(shè)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(zāi)燃燒特性
2.3.5 高海拔道路隧道火災(zāi)溫度場特性
2.3.6 高海拔道路隧道火災(zāi)火焰高度變化規(guī)律
2.3.7 高海拔道路隧道火災(zāi)煙氣逆流特性
3 隧道火災(zāi)的應(yīng)急通風(fēng)與排煙
3.1 概述
3.2 隧道火災(zāi)排煙研究現(xiàn)狀
3.2.1 長大道路隧道火災(zāi)排煙模式
3.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
3.3 隧道火災(zāi)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(zāi)場景設(shè)置
3.3.4 重點排煙評價指標(biāo)
3.4 重點排煙長大道路隧道火災(zāi)排煙策略
3.4.1 開啟火源一側(cè)排煙口時火災(zāi)特性分析
3.4.2 對稱開啟火源兩側(cè)排煙口時火災(zāi)特性分析
3.4.3 非對稱開啟火源兩側(cè)排煙口時火災(zāi)特性分析
3.4.4 排煙口間距對縱斷面火災(zāi)特性的影響
3.5 重點排煙模式長大道路隧道火災(zāi)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(zāi)特性的影響
3.5.2 火源位置對重點排煙火災(zāi)特性的影響
3.5.3 排煙速率對重點排煙火災(zāi)特性的影響
4 地下空間火災(zāi)的報警與消防
4.1 概述
4.2 地下空間火災(zāi)探測報警方法
4.2.1 火災(zāi)探測報警原理
4.2.2 典型火災(zāi)探測器
4.3 道路隧道火災(zāi)的自動報警
4.3.1 道路隧道火災(zāi)自動報警系統(tǒng)
4.3.2 典型城市道路隧道火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計
4.4 地鐵火災(zāi)的自動報警
4.4.1 地鐵火災(zāi)自動報警系統(tǒng)
4.4.2 典型地鐵工程火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計
4.5 道路隧道火災(zāi)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(zāi)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(zāi)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(zāi)報警與消防系統(tǒng)的改善對策
5 地下空間火災(zāi)的疏散與救援
5.1 道路隧道火災(zāi)的疏散救援模式
5.2 隧道火災(zāi)動態(tài)預(yù)警及疏散救援技術(shù)
5.2.1 概述
5.2.2 基本原理及系統(tǒng)框架
5.2.3 火災(zāi)實時溫度場
5.2.4 火災(zāi)煙氣擴(kuò)散范圍
5.2.5 火災(zāi)熱釋放率
5.2.6 火源點位置
5.2.7 工程應(yīng)用
5.3 地鐵應(yīng)急疏散逃生通道技術(shù)
5.3.1 概述
5.3.2 地鐵應(yīng)急疏散逃生通道技術(shù)原理
5.3.3 地鐵應(yīng)急疏散逃生通道疏散仿真分析
5.4 地下空間火災(zāi)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(zāi)疏散仿真分析
5.5.1 長大越江道路隧道火災(zāi)疏散仿真分析
5.5.2 地鐵樞紐站火災(zāi)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(xiàn)
索引