關于建筑防火性能化設計的探討

1、關于建筑防火性能化設計的探討 1 前言 現(xiàn)代建筑正在朝電氣與智能化、結構復雜化、功能多樣化和形態(tài)美學化方向發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的消防安全設計是按照“處方式”規(guī)范來進行的，這種“處方式”規(guī)范規(guī)定了詳細的設計參數(shù)和指標，因而限制了設計的靈活性，使設計出來的建筑如同“豆腐塊”，單調(diào)而呆板。因此，傳統(tǒng)的“處方式”消防安全設計方法越來越不適應現(xiàn)代建筑的飛速發(fā)展。從世紀年代開始，國外就提出了“以性能為基礎的消防安全設計”新概念，并開始對傳統(tǒng)沿用的“處方式”建筑消防安全設計法規(guī)體系進行改革，提出了制定“以性能為基礎的防火規(guī)范”的新思路。性能化設計規(guī)范為設計人員提供了很大的靈活性，也使設計更加科學合理。 由于性能

2、化防火設計的方法與傳統(tǒng)的“處方式”設計方法相比具有許多優(yōu)越性，所以很快成為建筑防火的一種新理念，并將發(fā)展成為建筑防火技術領域里一個全球性發(fā)展潮流，受到許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的高度重視，得到越來越廣泛的應用。 2性能化消防設計的概念 性能化消防設計是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法，它運用消防安全工程學的原理與方法首先制定整個防火系統(tǒng)應該達到的性能目標，并針對各類建筑物的實際狀態(tài)，應用所有可能的方法去對建筑物的火災危險和將導致的后果進行定性、定量地預測與評估，從而得到最優(yōu)化的防火設計方案，為建筑結構提供最合理的防火保護。它是傳統(tǒng)消防設計方法的一種替代辦法，描述能夠達到某種規(guī)

3、定性能水平的設計。 建筑防火設計最終應達到的安全目標是：1、防止起火及火勢擴大，減少財物損失；2、保證安全疏散，確保生命安全；3、保護建筑結構不致因火災而損失或波及鄰房；4、為消防救援提供必要的設施。為此，建筑物防火安全設計須對建筑規(guī)劃、結構耐火性能、防火分區(qū)劃分、內(nèi)部裝修、防火設備、防排煙系統(tǒng)及避難對策等方面做出考慮。應該說現(xiàn)行的、條文式的設計方法對上述的問題都有相對獨立、完整的考慮。但存在的最大弱點是沒有清晰、統(tǒng)一的安全水準，無法體現(xiàn)各消防系統(tǒng)間的協(xié)同功效，并導致綜合經(jīng)濟性低下。但是，消防安全的性能化設計方法能夠考慮到項目所特有的危險和防護這些危險所特有的消防安全措施，可以實現(xiàn)綜合性的消防

4、對策，所有系統(tǒng)都綜合其中，而不是分別獨立設計的，人們除了可增進對潛在的損失了解外，這種綜合性工程方法通?？商峁└唧w成本效率的建筑防火設計方案。 3 性能化消防安全設計的基本步驟 一個完整的性能化消防安全設計過程分為三個主要階段和七個基本步驟。三個主要階段為：設計準備階段、定性、定量評估階段和文件編制階段。以上三個主要階段又分為七個基本步驟： （1）確定工程參數(shù)及具體評估內(nèi)容。首先要了解工程各方面的信息，如建筑的特征，使用功能等；其次對建筑的工藝特征做專門的研究，如非同一般的作業(yè)區(qū)、危險物品的使用或儲存區(qū)、昂貴設備區(qū)以及零故障區(qū)等；再次就是不同使用功能的建筑，其使用者特征也不同（如住宅建筑與商

5、業(yè)建筑），使用者特征包括年齡、智力、是否睡覺、體能狀態(tài)等因素。 （2）確定消防安全總體目標、功能目標和性能目標。在消防安全設計中，消防安全設計總體目標是一個范圍比較廣泛的概念，它表示的是.所期望的安全水平。概括地說，消防安全應達到的總體目標應該是保護生命、保護財產(chǎn)、保護使用功能、保護環(huán)境不受火災的有害影響。功能目標是設計總目標的基礎，它把總目標提煉為能夠用工程語言進行量化的數(shù)值，指出了一個建筑物怎樣才能達到總體目標中所要求的.期望的安全目標。性能目標及性能要求，是性能水平的表述，建筑材料、建筑構件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法等必須滿足性能水平的要求，從而達到消防安全總體目標和功能目標。 （3）制定

6、設計目標。該目標是為滿足性能要求所采用的具體方法和手段。為此允許兩種方法去滿足性能要求。這兩種方法可以獨立使用，也可以聯(lián)合使用。1.視為合格的規(guī)定，這包括如何采用材料、構件、設計因素和設計方法的示例，如果采用了，其結果就滿足性能要求；2.替代方案，如果能證明某設計方案能夠達到相關的性能要求，或者與視為合格的規(guī)定等效，那么與上述“視為合格的規(guī)定”不同的設計方案，仍可以被批準為合格。 （4）確定火災場景。火災場景是對某特定火災從引燃或者從設定的燃燒到火災增長到最高峰以及火災所造成的破壞的描述。在建立火災場景時，應考慮的因素包括：建筑的平面布局；火災荷載及分布狀態(tài)；火災可能發(fā)生的位置；室內(nèi)人員的分布

7、與狀態(tài)；火災可能發(fā)生時的環(huán)境因素等。 （5）建立設計火災。設計火災是對某一特定火災場景的工程描述，可以用一些參數(shù)如熱釋放速率、火災增長速率、燃燒產(chǎn)物、物質分解率等或者其他與火災有關的可以計量或計算的參數(shù)來表現(xiàn)其特征。最常用方法是采用火災增長曲線，熱釋放速率隨時間變化的典型火災增長曲線，一般具有火災增長期、最高熱釋放速率期、穩(wěn)定燃燒期和衰減期等共同特征。每一個需要考慮的火災場景都應該具有這樣的設計火災曲線。 （6）提出和評估設計方案。評估過程是一個不斷反復的過程。在此過程中，許多消防安全措施的評估都是依據(jù)設計火災曲線和設計目標進行的。像增加報警裝置和自動噴淋裝置、對通風特征的修改、變更建筑材料、

8、內(nèi)裝修和建筑內(nèi)部擺設等因素，都在該步驟進行評估。在評估不同的方案時，清楚地了解該方案是否達到了設計目標是很重要的。在性能化設計評估過程中一些基本因素通常需要被充分考慮，即：起火和發(fā)展；煙氣蔓延和控制；火災蔓延和控制；火災探測和滅火；通知居住者和組織安全疏散；消防部門的接警和現(xiàn)場救助等。 （7）編制報告和說明。分析和設計報告是性能化設計能否被批準的關鍵因素。該報告需要概括分析和設計過程的全部步驟，并且報告分析和設計結果所提出的格式和方式都要符合審查機構和客戶的要求。 性能化消防安全設計與處方式消防安全設計的比較 傳統(tǒng)的建筑消防安全設計是根據(jù)建筑物的使用類型、高度、層數(shù)、面積、平面布局等情況，對照

9、有關設計規(guī)范的條文中給定的消防設施的設置要求及設計參數(shù)和指標進行設計，通過對建筑的防火等級、防火分區(qū)、安全疏散、消防給水、防排煙及報警等各方面提出具體要求來保障建筑物的消防安全。國外將這種設計方法稱為“處方式”方法對應地，將傳統(tǒng)的建筑防火規(guī)范稱為“處方式”規(guī)范 “處方式”規(guī)范的特點是：1、沒有確定的整體目標；2、所使用的方法是確定的；3、不需要再對設計的結果進行評估認定。 “處方式”規(guī)范簡單明了，便于設計方案的制定。“處方式”規(guī)范中給出的設計參數(shù)和指標是在總結過去的實踐經(jīng)驗和火災教訓的基礎上確定的，具有一定的實用性。應該說，“處方式”規(guī)范為.的發(fā)展和進步做出了十分巨大的貢獻，但從.進步的角度看

10、，現(xiàn)形的“處方式”規(guī)范也存在著以下一些致命的弱點：1、由于歷史原因，現(xiàn)形規(guī)范之間和規(guī)范中有關條文之間常常出現(xiàn)互不溝通，相互矛盾的現(xiàn)象。即設計方法之間無法形成一個完整的閉環(huán)系統(tǒng)；2、無法給出一個統(tǒng)一、清晰的整體安全度水準；3、跟不上新技術、新工藝和新材料的發(fā)展；4、限制了設計人員主觀創(chuàng)造力的發(fā)展；5、無法充分體現(xiàn)人的因素對整體安全度的影響。因此，“處方式”規(guī)范和“處方式”設計方法在客觀上存在著相當大的局限性。而性能化消防安全設計是運用消防安全工程學的原理和方法，考慮火災本身發(fā)生、發(fā)展和蔓延的基本規(guī)律，結合實際火災中積累的經(jīng)驗，通過對建筑物及其內(nèi)部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算，從而確定性能指標和設計指標；然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應的消防安全工程措施并評估、核定預定的消防安全目標是否已達到；最后再視具體情況對設計方案作調(diào)整、優(yōu)化。其主要思想是在消防設計時