消防安全工程 第4部分：设定火灾场景和设定火灾的选择 GB/T31593.4-2015

С.1目的
本附录举例示范如何应用本部分所提供的“十步法”来选择设定火灾场景。示例是一个具有烟控系统的多功能室内体育馆，其消防安全目标是保障生命安全。
С.2 建筑特征及使用功能
本建筑为室内体育馆，在竞技场及观众区设有烟控系统。本建筑主要用于举办体育赛事，也可用于其他用途，如举办音乐会、宗教或非宗教的仪式、大会、商品交易会，甚至是卡车展览会。为实现这些功能，低层设有可移动座椅。其他功能区域也会有火灾危险，如售货亭或者具有高火灾荷载的储藏室。
С.З 十步程序
С.3.1 第一步：火灾位置
选择建筑中能产生最不利火灾场景的位置。
С.3.2 第二步：火灾类型
从相关火灾统计数据中分析最可能的火灾场景类型和最可能具有严重后果的火灾场景。
本例中，第一步和第二步是同时进行的。此过程并未收集火灾事故统计数据，但通过对设计者和消防安全人员进行咨询，获得了可能的火灾场景和起火位置。它们是：
а) 场景1：举办体育赛事时，竞技场内发生火灾。
此场景存在大量使用人员。观众位于阶梯座位上，相对于火源逐层升高的同时增加了暴露于烟气层的危险。可能使用或不使用可移动座椅，可能有或者没有专职消防值班人员。此场景的火灾荷载、火灾的增长和热释放速率的峰值都是受限的。
b) 场景2：体育馆用于其他用途时，竞技场内发生火灾。但是，此时观众仍在阶梯座位上。如举办摇滚音乐会。
对于本场景，观众的情况和场景1相似，但火灾荷载和火灾的增长速率是比较大的。另外，在进行摇滚音乐会时会使用影视烟雾，感烟探测系统可能关闭。可能有或者没有专职消防值班人员。
c) 场景3：有观众存在时，阶梯座椅区域发生火灾。
此场景和场景1或场景2具有相同的人员分布，只是火灾位置不同。座椅可能是或者不是由阻燃材料制成。也可以考虑座椅下的废弃物参与燃烧。
d) 场景4：竞技场内发生火灾，竞技场用于其他用途，且观众没有在阶梯座位上。比如一次商品交易会。
此时的人员荷载较低。和前面的场景相比，此场景的人员具有较大的流动性。寻找路径比较困难。人们可能专注于展览，而看不见出口标志。此场景的火灾荷载、火灾增长速率和HRR峰值要高于场景1。
e) 场景5：火灾发生在人员聚集区域而不是竞技场和观众席。比如商店或宾客休息区。
这里的设定火灾可能具有或者不具有快速的增长速率，但火灾荷载和HRR峰值通常低于竞技场景。由于商场和宾客休息区经常位于临近观众席出口的阶梯座位下面的地下室里。因此，会増加竞技区域紧急出口堵塞的可能性。
f) 场景6：火灾发生在储藏区。
此类建筑一般会在竞技场附近存储大量的可燃材料。可燃材料的热释放速率增长很快，并具有很高的热释放速率峰值，会导致严重的火灾。储藏区通常会有大门，其和用于大量货物存取的升降机区域相连接。这可能会证明大入口比较小的入口更倾向于发生阻塞。
在此阶段，上面所确定的一些场景可能会被其他场景取代。像许多国家规范所要求的那样，若座椅采用阻燃材料，则场景3的后果严重度将比场景1和场景2低。若摇滚音乐会和体育赛事的人员荷载相同，而摇滚音乐会的危害会更大一些，则可假定场景2可取代场景1。
C.3.3 第三步：潜在的火灾危害
确定其他需要考虑的具有严重后果的重要场景。如果这些场景中的任一场景有可能比前面确定的场景具有更严重的后果，则需要将其纳入所需分析的场景组之中。他们可以替代在性质上相似但具有较轻危害的场景。
这样有代表性的増加火灾场景并不能通过查阅统计数据来实现，而应通过和专家讨论来实现。因为在第一步和第二步中并没有使用火灾统计数据，而是通过咨询设计者和消防安全人员得到了可能的火灾场景和位置，但并没有进一步确认具有较严重后果的场景。
C.3.4 第四步：系统对火灾的影响
确定建筑和消防安全系统的特征，其有可能对火灾发展过程产生重要影响。
假定本体育馆具有主动系统、被动系统和疏散系统。如果缺少任何一个系统，则在事件树中，该系统成功的概率应置零。
a) 主动系统。假定整个区域具有自动喷水灭火系统、感烟探测系统(除厨房、厕所外)和自动烟控系统。火灾报警系统会触发烟控系统和自闭门等设备。
b) 被动系统。假设区域进行了如下防火分隔：观众区和竞技区是一个主要的防火分区，大厅/接待区是一个防火分区，商业区和顾客区是一个分区，专用的逃生路线(水平的和垂直的)是一个分区，储藏区是一个分区。
c) 疏散系统。假定本建筑内有合理的疏散指示标志、应急照明、疏散管理员和语音广播系统。
С.3.5 第五步：人员响应
确定有可能对火灾过程产生重要影响的人员特点及其响应特性。
在特定的区域内，人员可能会实施灭火(在下面的事件树中首先协助灭火)。假定消防管理员会在现场协助疏散。当然，使用人员也会察觉火灾、打开房门等。
С.3.6 第六步：事件树
构建一个代表各因素可能状态的事件树，这些因素是被辨识出的重要因素。事件树的一条路径就代表一个需要考虑的火灾场景。构建事件树由一个初始状态开始，比如从引燃开始，然后构建一个分叉，再在分叉上添加反映下一因素可能状态的分支。重复这一过程直到所有可能状态都被表示出来。每一分叉的构建都是以前面事件的发生为基础的。图С.1描述了一个事件树。 所考虑的第一个事件就是明火火灾的引燃。因此，在这里暗含着假定：本例中阴燃火灾并不像明火火灾那样重要。
火灾发生在竞技区和观众区的概率是P₁，发生在零售区的概率是P₂，发生在存储区域的概率是Pз。假定火灾只在这些位置发生，因此P₁+P₂+P₃=1。
在初始阶段，应急人员可能会将火灾扑灭。假定火灾发生在竞技区和观众区时，此事件发生的条件概率是P_1.1，火灾未被扑灭的概率是P_1.2=1—P_1.1。假设在零售区和存储区内应急人员起作用的条件概率是相同的。若应急响应是起作用的，则场景的更深一步的细节就不须讨论(所关心的生命安全的后果将会相当低)。
若火灾没有被应急人员扑灭，而被稍后启动的自动喷水灭火系统扑灭。在竞技区和观众区，应急人员没有扑灭火灾的条件下，自动喷水灭火系统扑灭火灾的条件概率是P_1.2.1。自动喷水灭火系统未扑灭火灾的概率是P_1.2.2=1—P_1.2.1。假设在零售区和存储区，自动喷水灭火系统起作用的条件概率是相同的。若自动喷水灭火系统是有效的，场景的更深一步的细节就不须讨论(所关心的生命安全的后果将会相当低）。
在竞技区和观众区，若应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾，则室内的可維持条件由烟控系统确定。在应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾的条件下，烟控系统起作用的条件概率是P_1.2.2.1，烟控系统不起作用的概率是P_1.2.2.2=1—P_1.2.2.1。若烟控系统是有效的，场景的更深一步的细节就不须讨论(所关心的生命安全的后果将会相当轻微)。若火灾发生在零售区或存储区，就没有可能再期望烟控系统动作了。
在竞技区和观众区，若应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾，且烟控系统也没有起到作用，此区域的人员将会受到威胁。但是，若防火分隔阻止了烟气向零售区域的蔓延，则零售区域的人员仍是安全的。在应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾，且烟控系统也没有起到作用的条件下，防火分隔起作用的条件概率是P_1.2.2.2.1，防火分隔失效的概率是P_1.2.2.2.2=1—P_1.2.2.2.1。
在零售区域，若应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾，此区域的人员将会受到威胁，若防火分隔阻止了烟气向竞技区和观众区的蔓延，并且竞技区和观众区的人员逃生不需要穿过零售区时，竞技区和观众区的人员仍是安全的。在应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾的情況下，防火分隔起作用的条件概率是P_2.2.2.0.1，防火分隔失效的概率是P_2.2.2.0.2=1—P_2.2.2.0.1。
在存储区域，若应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾，此区域的人员将会受到威胁，若防火分隔阻止了烟气向竞技区和观众区或零售区的蔓延，则这些区域的人员仍是安全的。在应急人员和自动喷水灭火系统均没有扑灭火灾的情况下，防火分隔起作用的条件概率是P_3.2.2.0.1，防火分隔失效的概率是P_3.2.2.0.2=1—P_3.2.2.0.1。
С.3.7 第七步：概率
利用现有的可靠数据或工程判断，估计每种状态发生的概率。可以将发生概率标到事件树上。通过将场景路径上的所有概率相乗，估计每个场景的相对概率。
在设定火灾场景的选择中，仅估计每个事件发生的概率就足够了。可以利用统计数据或工程判断(经常利用统计数据)来进行估计。事件树中的各项的构建以工程判断为基础。
为说明此过程，假定各条件概率的值如下：
火灾发生在三个位置的概率分别是：
——P₁=0.20(竞技区和观众区)；
——P₂=0.60(零售区)；
——P₃=0.20(存储区)。
设定火灾场景的选择并不依赖于这些值的选择，因为在本例中，每个位置火灾场景的选择是独立进行的。
应急人员灭火成功的概率是：
一一P_1.1=0.5(中等的，在竞技区和观众区)；
——P_2.1=0.8(相当好，在零售区，此区域的职员多)；
——P_3.1=0.1(相当弱，在存储区，此区域是典型的无人区)。
应急人员没有灭火的概率分别为P_1.2=0.5，P_2.2=0.2和P_3.2=0.9。
自动喷水灭火系统灭火的概率如下：
——P_1.2.1=0.5(竞技区和观众区顶棚高，会有大量的潜在火灾不能触发自动喷水灭火系统)。
——P_2.2.1=0.95[此值是自动喷水灭火系统在低顶棚区域(如零售区)的一个典型值]。
——P_3.2.1=0.95(同上)。
自动喷水灭火系统没有扑灭火灾的概率分别为P_1.2.2=0.5，P_2.2.2=0.05和P_3.2.2=0.05。
在竞技区和观众区，烟控系统起作用的概率P_1.2.2.1=0.7(基于工程判断)。
烟控系统失效的概率为P_1.2.2.2=0.3。
假设在竞技区及观众区和零售区之间有自闭门，则防火分隔起作用的概率是P_1.2.2.2.1=0.9(假定门阻止了烟气的蔓延，且如此大的空间不可能发生轰燃)。
防火分隔失效的概率(没能阻止烟气向零售区域蔓延)为P_1.2.2.2.2=0.1(若在竞技区及观众区和零售区之间没有门，则P_1.2.2.2.1=0，P_1.2.2.2.2=0.1)。
假设在竞技区及观众区和零售区之间有自闭门，防火分隔起作用的概率是P_2.2.2.0.1=0.8(门阻止了烟气的蔓延，并且零售区域的火灾发生轰燃后将会对门有威胁。假定会威胁一段时间)。
防火分隔失效的概率为P_2.2.2.0.2=0.2。
假设在存储区和竞技区及观众区以及零售区之间有自闭门，防火分隔起作用的概率是P_3.2.2.0.1=0.8。
防火分隔失效的概率为P_3.2.2.0.2=0.2。
将场景路径上所有的概率相乘可以得到每个场景的相对概率。比如，场景S5的条件概率为：P_s5=P₁XP_1.2XP_1.2.2XP_1.2.2.2ХP_1.2.2.2.2=0.2Х0.5Х0.5Х0.3Х0.1=0.0015
C.3.8 第八步：后果
利用工程判断估计每个场景的后果。后果应当用合适的量度来表示，如伤亡人数或火灾损失。估计应当是保守的，且要考虑时间影响。
在选择设定火灾场景时，应采用工程判断估计每个场景的后果。本例中，后果采用受威胁的人员数量来表示。数字并没有明确表明时间性，比如相对于人员逃生时间，出现非稳定条件的相对时间。假定竞技区和观众区的人员荷载为2000人，零售区为400人，存储区为10人。
a) 火灾发生在竞技区和观众区：场景S1到S5。
场景S1的后果：火灾很快被应急人员扑灭，以至于没有接触火灾的人员只受到很小威胁。场景1的后果很轻。因此，设置C_s1=0，其意味着后果是可接受的并且几乎可以避免。
场景S2的后果：火灾没有被应急人员扑灭，但被后来启动的自动喷水灭火系统扑灭。同样，没有接触火灾的人员只受到很小的威胁。场景2的后果很轻。因此，设置C_s2=0
场景S3的后果：火灾没有被应急人员或自动喷水灭火系统扑灭。然而，烟控系统正常启动，以至于没有接触火灾的人员只受到很小的威胁。虽然如此，但还是假定场景3中在竞技区和观众区内有1%的人员受到威胁，因此，Сsз=0.01Х2000=20。
场景S4的后果：火灾没有被应急人员和自动喷水灭火系统扑灭，烟控系统没有正常起作用。然而，防火分隔阻止了烟气向零售区域的蔓延。假定竞技区和观众区内50%的人员受到威胁，场景4的后果是C_s4=0.5X2000=1000。
场景S5的后果：火灾没有被应急人员和自动喷水灭火系统扑灭，烟控系统也没有正常起作用，且防火分隔没能阻止烟气向零售区域蔓延。假定竞技区和观众区有50%的人员受到威胁，零售区有10%的人员受到威胁。场景5的后果是C_s5=0.5X2000+0.10x400=1040。
b) 零售区域发生火灾：场景S6至S9。
场景S6的后果：火灾很快被应急人员扑灭，以至于没有接触火灾的人员只受到很小的威胁。场景6的后果很轻。因此，设置C_s6=0。
场景S7的后果：火灾没有被应急人员扑灭，但被后来的自动喷水灭火系统扑灭。同样，没有接触火灾的人员只受到很小的威胁。假定零售区域有0.5%的人员受到威胁。因此，场景7的后果是C_s7=0.005X400=2。
场景S8的后果：火灾没有被应急人员和自动喷水灭火系统扑灭。然而，防火分隔阻止了火灾和烟气从零售区域向竞技区和观众区的蔓延。若此区域内的人员逃生不需要通过零售区域，则可假定竞技区和观众区内没有人员受到威胁，零售区域有50%的人员受到威胁。场景8的后果是C_s8=0.50x400=200。
场景S9的后果：火灾没有被应急人员和自动喷水灭火系统扑灭，并且，防火分隔没能阻止火灾和烟气从零售区域向竞技区和观众区的蔓延。假定竞技区和观众区有25%的人员受到威胁，零售区有50%的人员受到威胁。场景9的后果是C_s9=0.25X2000+0.50x400=700。
с) 存储区域发生火灾：场景S10至S13。
场景S10的后果：火灾很快被应急人员扑灭，以至于没有接触火灾的人员只受到很小威胁。场景10的后果很轻。因此，设置C_s10=0。
场景S11的后果。火灾没有被应急人员扑灭，但被后来启动的自动喷水灭火系统扑灭。同样，没有接触火灾的人员只受到很小的威胁。场景11的后果很轻。因此，设置C_s11=0(后果是可接受的并且几乎可以避免)。
场景S12的后果：火灾没有被应急人员或自动喷水灭火系统扑灭。然而，防火分隔阻止了火灾和烟气从存储区域向零售区域或竞技区和观众区的蔓延。场景12的后果很轻。因此，设置C_s12=0(后果是可接受的并且几乎可以避免)。
场景S13的后果：火灾没有被应急人员或自动喷水灭火系统扑灭。并且，防火分隔没能阻止火灾和烟气从存储区域向竞技区和观众区或零售区域的蔓延。假定竞技区和观众区有25%的人员受到威胁，零售区有25%的人员受到威胁。场景13的后果是C_s13=0.25X2000+0.25X400=600。
C.3.9 第九步：风险分级
将场景以相对风险为序进行分级。相对风险为场景发生概率(第七步)和场景后果的量度(第八步)的乘积。
计算每个场景的风险，并进行风险分级。结果见表C.1。 C.3.10 第十步：最终选择和说明文件
选择风险等级最高的场景进行量化分析。选择的场景应当能够代表累积风险(所有场景的风险之和)的主要部分。对于一个严格的分析来说，事件树中的所有场景可能都需要分析。将所选的火灾场景进行详细说明。所选场景即为“设定火灾场景”，举例如下：
a) 火灾发生在竞技区和观众区。
场景S4具有最大的风险，会产生相当严重的后果。设计应当考虑这些具有潜在严重后果的火灾。或许应当考虑两个设定火灾场景：
——火灾增长直到喷头动作，这要保证具有有效的自动喷水灭火系统；
——火灾增长而喷头没有动作(意即：喷头失效)，这要保证具有有效的烟控系统。
b) 火灾发生在零售区：场景S9。
场景S8和S9风险基本相当，都会产生相当严重的后果。设计应当考虑这些具有潜在严重后果的火灾。或许应当考虑两个设定火灾场景：
——一个是火灾增长直到喷头动作，这要保证具有有效的自动喷水灭火系统；
——一个是火灾增长而喷头没有动作(意即：喷头失效)，并且火灾达到轰燃，这要保证具有有效的防火分隔。
c) 火灾发生在存储区：场景S13。
场景S13具有最大的风险，且会产生相当严重的后果。设计应当考虑这些具有潜在严重后果的火灾。或许仍应当考虑两个设定火灾场景，尤其是希望系统具有某些冗余时：
——一个是火灾增长直到喷头动作，这要保证具有有效的自动喷水灭火系統；
——一个是火灾増长而喷头没有动作(意即：喷头失效)，并且火灾达到轰燃，这要保证具有有效的防火分隔。
С.4 说明
本附录所提供的事件树方法不仅可以用来选择设定火灾场景，而且能使设计者保证所有的消防安全设计和事件树中的概率和后果保持一致。设计者应确保以受威胁的人员数量表示的后果是可以实现的，如通过提供合理的探测和报警系统，这些系统并没有明确在事件树中反映出来。概率也应是可得到的，如喷头成功动作的概率。
事件树也可用来评估什么地方需要改进。例如，可通过采取措施而导致的概率的増加或采取有利措施而导致的后果的降低，来研究改进各种消防安全措施所带来的影响。