建筑性能化防火設(shè)計(jì)探討(精編版)

1、建筑性能化防火設(shè)計(jì)探討【摘要】隨著城市建筑的發(fā)展，性能化防火設(shè)計(jì)在現(xiàn)代建筑消防工作中扮演著非常重要的角色。本文針對(duì)建筑性能化設(shè)計(jì)的必要性、理論基礎(chǔ)和未來(lái)趨勢(shì)，進(jìn)行了積極探討?！娟P(guān)鍵詞】消防性能化設(shè)計(jì)【正文】1. 前言目前，我國(guó)建筑防火設(shè)計(jì)是依據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行的， 這種設(shè)計(jì)被稱為“規(guī)范化設(shè)計(jì)”。隨著社會(huì)的進(jìn)步，這種設(shè)計(jì)方法越來(lái)越難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑所表現(xiàn)出的“形式多樣、功 能復(fù)雜”的特點(diǎn)。從80 年代開始，國(guó)際建筑界和火災(zāi)科研界已有許多學(xué)者在倡導(dǎo)“性能化防火設(shè)計(jì)”的方法。這種設(shè) 計(jì)方法不僅可使建筑物的防火設(shè)計(jì)更合理，而且，能夠節(jié)約 大量的消防投資費(fèi)用，使火災(zāi)防治方案更為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)，本 文將對(duì)此進(jìn)行積極

2、的探索。2. 建筑性能化防火設(shè)計(jì)的應(yīng)用背景目前，建筑防火設(shè)計(jì)采用的方法有兩種，一種是建筑性能化防火設(shè)計(jì)。另一種就是處方式防火設(shè)計(jì)，它是一種以處方式防火設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)，以傳統(tǒng)的工程技術(shù)為手段，以強(qiáng)制性、指令性參數(shù)、指標(biāo)或技術(shù)措施為判定標(biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)方法。但是由于傳統(tǒng)消防設(shè)計(jì)缺乏對(duì)現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)特征、人員活動(dòng)特性、火災(zāi)發(fā)展規(guī)律、火災(zāi)危害后果及其控制措施等方面科學(xué)合理的分析，未考慮消防投入的有效性和經(jīng)濟(jì)性，對(duì)技術(shù)參數(shù)、 指標(biāo)和技術(shù)要求設(shè)定缺乏彈性，限制了新產(chǎn)品、新材料、新技術(shù)的推廣使用，決定了其在面對(duì)現(xiàn)代建筑錯(cuò)綜復(fù)雜的變化和發(fā)展過(guò)程中，出現(xiàn)了諸多不適之處?，F(xiàn)代建筑高度不斷增高，這給消防滅火的登高作業(yè)、

3、內(nèi)攻偵察、火場(chǎng)供水等都帶來(lái)了不少困難。3. 性能化設(shè)計(jì)的應(yīng)用基礎(chǔ)3.1 性能化設(shè)計(jì)的幾個(gè)步驟 “性能化設(shè)計(jì)”的主要目的在于解決某些現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)方案超過(guò)規(guī)范設(shè)定要求的問(wèn)題。主要步驟有：3.1.1. 防火安全目標(biāo)。 包括兩個(gè)較為具體的項(xiàng)目“性能目標(biāo)和性能標(biāo)準(zhǔn)。性能目標(biāo)是消防系統(tǒng)必須滿足的建筑物在防火、滅火等方面的具體要求。性能標(biāo)準(zhǔn)所提供的臨界值可以在設(shè)計(jì)方案中作為計(jì)算數(shù)據(jù)使用。3.1.2. 建筑物內(nèi)部的可燃物、人員等的具體特征，并確定設(shè)計(jì)指標(biāo)。3.1.3. 建立火災(zāi)場(chǎng)景模型。 該過(guò)程涉及到防火設(shè)計(jì)中一些十分關(guān)鍵的問(wèn)題， 如點(diǎn)火源性狀、 起火點(diǎn)位置、 可燃物種類、火災(zāi)荷載、建筑布局等，該過(guò)程同時(shí)應(yīng)該

4、給出火災(zāi)試驗(yàn)及計(jì)算過(guò)程需要的技術(shù)條件。3.1.4. 選擇分析計(jì)算方法3.1.5. 制定設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行評(píng)估3.1.6. 對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行審核，并最終確定設(shè)計(jì)方案3.2 性能化設(shè)計(jì)的火災(zāi)安全工程理論基礎(chǔ)建筑工程消防設(shè)計(jì)包括：總平面設(shè)計(jì)、防火分隔和建筑構(gòu)造、安全疏散、消防給水和固定滅火系統(tǒng)、采暖通風(fēng)和防排煙及電氣等內(nèi)容。要建立火災(zāi)場(chǎng)模型，也是必須基于火災(zāi)燃燒理論及火災(zāi)中煙氣的流動(dòng)理論。下面僅以安全疏散的“火災(zāi)安全工程理論”為代表，對(duì)“火災(zāi)安全工程理論”加以簡(jiǎn)要說(shuō)明。3.2.1 火災(zāi)中的釋熱速率釋熱速率時(shí)表示火災(zāi)發(fā)展的一個(gè)主要參數(shù)。q = × m× h（ kj/s ） 式中： 燃燒速

5、率因子m可燃物質(zhì)量燃燒速率（kg/s ） h 該可燃物的熱值（kj/kg）一般認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)典型物品的火災(zāi)燃燒特性，據(jù)此估計(jì)特定火災(zāi)中的釋熱速率。因此盡可能以全尺寸火災(zāi)試驗(yàn)來(lái)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行研究。3.2.2 火災(zāi)煙氣產(chǎn)生的特性火災(zāi)煙氣的來(lái)源：可燃物熱解或燃燒產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物； 由于卷吸而進(jìn)入的空氣；多種微小固體顆粒和液滴煙氣的減光性：煙氣的減光性一般根據(jù)測(cè)量一定光束穿 過(guò)煙場(chǎng)后的強(qiáng)度衰落值來(lái)確定。設(shè) i0 位易光遠(yuǎn)射入長(zhǎng)度給定的空間的強(qiáng)度，i 為射出強(qiáng)度，其比值i/io成為該空間的透射率。透射慮倒數(shù)的常用對(duì)數(shù)成為煙氣的光學(xué)密度。即：d= lg （ i0/i ）而單位長(zhǎng)度光學(xué)密度：d0 =

6、 lg （ i0/i ） 根據(jù) beerlambert 定律：i = i0 × exp（ - kc ）式中： kc 減光系數(shù)kc = - ln （ i/io ） /l kc = 2.303d0由于煙氣的減光性的作用，人們?cè)谟袩焾?chǎng)合下的能見度必然下降。煙氣的減光性對(duì)人員的安全疏散構(gòu)成嚴(yán)重威脅。煙氣的毒性：火災(zāi)中具有毒性的煙氣，最普遍的是co?；馂?zāi)中死亡人員一般是co 中毒。還有許多高分子聚合物的燃燒釋放出有毒氣體?；馂?zāi)中缺氧僅是一種特殊情況，并不 常見。煙氣的毒性不僅來(lái)自氣體，也來(lái)自懸浮固體顆粒和吸 附煙塵粒子上的物質(zhì)。煙氣的高溫：一般煙氣具有較高的溫度。人在高溫下個(gè)人承受極限時(shí)間：5

7、-10 分鐘。但目前火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估數(shù)據(jù)為： 一段時(shí)間內(nèi)連續(xù)暴露的安全溫度為：65100 。3.2.3 煙氣的流動(dòng)根據(jù)流體的特性，流動(dòng)煙氣的寬度一般等于空間的寬度。由煙氣流動(dòng)的質(zhì)量守恒可得：q = b× hy× wsy（ m3/s）式中： q 空間流動(dòng)煙氣的體積流量b空間寬度（ m） hy 煙層厚度（ m）wsy 煙氣水平流動(dòng)速度（m/s）wsy = q / b× hy由力學(xué)平衡式得：（ k y） ghy = （ ywsy ） /2式中： k空間的冷空氣密度 y空間的煙氣層的平均密度折算系數(shù)（ k y） ghy = y /2* （ q/bhy ） 2由實(shí)驗(yàn)得 = 0.

8、9 hy = 0.9（ 273+tk ）/（ tytk ）1/3*（q/b ）2/3式中： q 空間煙氣的平均流動(dòng)速度（m/s）tk 空間的冷空氣的溫度（）ty 空間流動(dòng)的煙層的平均溫度（）在火災(zāi)安全工程理論的基礎(chǔ)上，我們可以結(jié)合實(shí)際的建筑物，建立火災(zāi)模型，用工程學(xué)的方法加以解析，得到科學(xué)合理的設(shè)計(jì)參數(shù)。近年來(lái)已經(jīng)開發(fā)的火災(zāi)模型有許多中，但設(shè)計(jì)方向大致有兩個(gè)。 一是采取既定的設(shè)計(jì)方案，按一定的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)， 然后對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。二是調(diào)用“人員及建筑物”在火災(zāi)時(shí)的反應(yīng)狀況，對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行估算。就可行性而言，一般選用以上第二種設(shè)計(jì)方法，根據(jù)建筑物的實(shí)際情況加以計(jì)算，并對(duì)結(jié)果的安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。4

9、. 我國(guó)性能化設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀4.1 建筑性能化防火設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)消防設(shè)計(jì)相比，建筑性能化防火設(shè)計(jì)主要具有下列幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1） ）建筑性能化防火設(shè)計(jì)以系統(tǒng)安全工程的理論和方法為設(shè)計(jì)手段，設(shè)計(jì)成果能夠形成一種綜合的火災(zāi)防治體系，從而更有利于保障建筑的防火安全；（2） ）建筑性能化防火設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了建筑特征和火災(zāi)特性，具有針對(duì)性，有利于提高消防設(shè)計(jì)的可靠性，克服了傳統(tǒng)消防設(shè)計(jì)對(duì)于特殊結(jié)構(gòu)、特殊使用功能、特殊工藝流程建筑的局限性；（3） ）從系統(tǒng)安全的角度出發(fā)，統(tǒng)籌考慮建筑的整體消防安全要求，可使確定的消防安全目標(biāo)、達(dá)到目標(biāo)的途徑、消防投入及其安全收益實(shí)現(xiàn)良好統(tǒng)一，在相同的安全目標(biāo)下，能有效地降低建設(shè)成

10、本；（4） ）設(shè)計(jì)方法的靈活性和多樣性，有利于發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的主觀能動(dòng)性，有利于新產(chǎn)品、新材料、新技術(shù)的推廣應(yīng)用。4.2 建筑性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的不足除了建筑性能化防火設(shè)計(jì)本身存在的諸多不完善之外， 建筑性能化防火設(shè)計(jì)目前在應(yīng)用中亦存在許多問(wèn)題：（1） ）在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不健全的情況下，建筑性能化防火設(shè)計(jì)中的安全目標(biāo)和性能判據(jù)，很難在建設(shè)單位、消防部門和專家之間達(dá)成共識(shí)。（2） ）它要求設(shè)計(jì)者、審核者、監(jiān)督管理者都必須具有更高的素質(zhì)。建筑性能化防火設(shè)計(jì)的安全目標(biāo)與消防系統(tǒng)的運(yùn)行、人員疏散組織等密不可分，這對(duì)日常消防監(jiān)督管理工作提出了更高的要求。（3） ）建筑性能化防火設(shè)計(jì)最初設(shè)定的各種前提條件與

11、建筑物最初擬定的布局及功能息息相關(guān)，因而，建筑布局、功能的改變，很可能直接導(dǎo)致建筑性能化防火設(shè)計(jì)方案的失效。（4） ）與處方式防火設(shè)計(jì)相比，建筑性能化防火設(shè)計(jì)需要耗費(fèi)更多工程時(shí)間以進(jìn)行資料搜集、分析、計(jì)算等，以及準(zhǔn)備設(shè)計(jì)文件。5. 積極穩(wěn)妥推進(jìn)建筑性能化防火設(shè)計(jì)的對(duì)策與前景在我國(guó)實(shí)施建筑性能化防火設(shè)計(jì)的進(jìn)程中，有必要以慎重穩(wěn)妥的態(tài)度，有條件地、循序漸進(jìn)地推進(jìn)其健康發(fā)展。5.1 建立健全建筑性能化防火設(shè)計(jì)的法制體系。通過(guò)行政立法，解決建筑性能化防火設(shè)計(jì)合法化的問(wèn)題。要在行政法規(guī)中設(shè)定建設(shè)單位、建筑性能化防火設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)評(píng)估單位、專家論證機(jī)構(gòu)、公安消防部門等相關(guān)單位的權(quán)利、義務(wù)及其對(duì)應(yīng)的法律責(zé)任

12、。還要加快建立建筑性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。5.2 更新安全觀念，樹立消防系統(tǒng)安全理念。要用系統(tǒng)工程的理論和方法，綜合考慮建筑的整體消防安全，設(shè)定可以接受的火災(zāi)損失目標(biāo)，尋求達(dá)到目標(biāo)的最佳途徑，整合優(yōu)化設(shè)計(jì)成果，最大限度地實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防治的科學(xué)性、有效性與經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)統(tǒng)一。5.3 完善建筑性能化防火設(shè)計(jì)的技術(shù)基礎(chǔ)性工作。需要建立反映我國(guó)實(shí)際情況的、統(tǒng)一的消防安全工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 庫(kù)，加強(qiáng)對(duì)量化消防安全目標(biāo)和性能判據(jù)的探索和研究。如火災(zāi)統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)庫(kù)、火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展數(shù)據(jù)庫(kù)、火災(zāi)中人的心理、反應(yīng)和行為等特征數(shù)據(jù)庫(kù)、消防設(shè)施可靠性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)等等。5.4 強(qiáng)化教育培訓(xùn)力度，建立建筑性能化防火設(shè)計(jì)、審核、監(jiān)督

13、管理人員隊(duì)伍。加強(qiáng)對(duì)在職消防設(shè)計(jì)、審核人員在火災(zāi)科學(xué)、消防安全工程學(xué)以及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和火災(zāi)危害分析的方法學(xué)及其技術(shù)技能方面的培訓(xùn)，通過(guò)學(xué)歷教育途徑， 培養(yǎng)出一批接受過(guò)系統(tǒng)教育，熟練掌握火災(zāi)科學(xué)理論和工程應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)人員隊(duì)伍，為推行建筑性能化防火設(shè)計(jì)儲(chǔ)備人才資源。6. 總結(jié)從建筑性能化防火設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)來(lái)看，建筑性能化防火設(shè)計(jì)能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)人員提供一個(gè)創(chuàng)新的平臺(tái)，能夠使大型化、復(fù)雜化、具有特殊使用功能的建筑消防設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)、合理。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，建筑性能化防火設(shè)計(jì)無(wú)論是從其應(yīng)對(duì)現(xiàn)代建筑的紛繁復(fù)雜、現(xiàn)代工程技術(shù)的日新月異上所表現(xiàn)出的價(jià)值取向，還是在其實(shí)踐過(guò)程中顯現(xiàn)出的系統(tǒng)性、科學(xué)性、合理性的拓展空間，都是傳統(tǒng)消防設(shè)計(jì)無(wú)法比擬的，是解決復(fù)雜的建筑消防安全技術(shù)問(wèn)題的必然趨勢(shì)。【參考文獻(xiàn)】1 馮勝利，劉志敏 .火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估法在性能化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用j. 武警學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，（ 6）： 29-31.2 李 力，盛濤.論建筑防火性能化設(shè)計(jì)j. 工程建設(shè)與檔案， 2005（ 06）.3 程彩霞 .建筑性能