性能化防火設(shè)計(jì)法在我國(guó)的應(yīng)用

性能化防火設(shè)計(jì)法在我國(guó)的應(yīng)用

1性能化防火設(shè)計(jì)近年來(lái)，隨著中國(guó)國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展，中國(guó)各地都出現(xiàn)了各種各樣的大型建筑，無(wú)論規(guī)模和建設(shè)速度如何。許多新型、大型公共建筑和工業(yè)建筑直接由國(guó)外建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì),一些工業(yè)廠房直接從國(guó)外復(fù)制而來(lái)。這些建筑在防火設(shè)計(jì)方面存在著許多與我國(guó)現(xiàn)行建筑防火規(guī)范不相適應(yīng)的地方,特別是在防火分區(qū)方面,經(jīng)常會(huì)發(fā)生與建筑的實(shí)際使用功能相矛盾的現(xiàn)象。為解決因以上現(xiàn)象所帶來(lái)的諸多問(wèn)題,采用性能化防火設(shè)計(jì)的方法,不失是一條十分可行的途徑。最先提出此種方法的是英國(guó),它在1985年就開(kāi)始編制有關(guān)性能化消防設(shè)計(jì)規(guī)范。目前國(guó)內(nèi)外都非常重視性能化防火設(shè)計(jì)方法的研究和應(yīng)用工作,我國(guó)已開(kāi)始進(jìn)行了許多卓有成效的研究,在許多大型建筑中也得到了初步應(yīng)用,一些沿海城市的大型建筑的防火分區(qū)問(wèn)題也得到了成功的解決。性能化防火設(shè)計(jì)也稱(chēng)“以性能為基礎(chǔ)的消防設(shè)計(jì)”(performance-basedfireengineeringapproach),它是運(yùn)用消防安全工程學(xué)的基本原理和方法,考慮火災(zāi)本身發(fā)生、發(fā)展和蔓延的基本規(guī)律,結(jié)合實(shí)際火災(zāi)中積累的經(jīng)驗(yàn),通過(guò)對(duì)建筑物及其內(nèi)部可燃物的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合分析和計(jì)算,從而確定性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo)。然后再預(yù)定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(lái)選擇相應(yīng)的消防安全工程措施,并加以評(píng)估,核定預(yù)定的消防安全目標(biāo)是否已達(dá)到。然后再視具體情況對(duì)設(shè)計(jì)方案作調(diào)整、優(yōu)化。它的主要思想是在消防設(shè)計(jì)時(shí)僅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指標(biāo),而不直接要求設(shè)計(jì)人員為此必須采用的某些特定的解決方法。如何達(dá)到這一指標(biāo)要求,采取什么樣的工程措施則由設(shè)計(jì)人員自己確定,但是設(shè)計(jì)人員最終要向?qū)徍巳藛T證明其所選擇的工程解決方法或措施是安全可靠的。3防火分區(qū)的最大面積目前我國(guó)傳統(tǒng)規(guī)范中關(guān)于防火分區(qū)的規(guī)定主要有:《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50016-87)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“建規(guī)”),《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045-95)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”),以及《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50098-98)等。對(duì)于“高規(guī)”規(guī)定的每個(gè)防火分區(qū)允許的最大建筑面積,見(jiàn)表1。對(duì)于設(shè)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)的防火分區(qū),其允許最大建筑面積可增加一倍;對(duì)于建筑內(nèi)的商業(yè)營(yíng)業(yè)廳、展覽廳等,當(dāng)設(shè)有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和自動(dòng)滅火系統(tǒng),且采用不燃燒或難燃燒材料裝修時(shí),地上部分防火分區(qū)允許的最大建筑面積為4000m2,地下建筑部分防火分區(qū)允許的最大建筑面積為2000m2。對(duì)于“建規(guī)”規(guī)定的防火分區(qū)的建筑面積,見(jiàn)表2。對(duì)于人防工程,其防火分區(qū)的規(guī)定,見(jiàn)表3。這些規(guī)范借鑒了國(guó)內(nèi)外有關(guān)方面的經(jīng)驗(yàn),在實(shí)際應(yīng)用中起到了很好的作用,極大地減少了火災(zāi)損失。因此,無(wú)論是從實(shí)際防火效果來(lái)看,還是從防火設(shè)計(jì)審查來(lái)說(shuō),建筑的防火分區(qū)仍然是一項(xiàng)很重要的指標(biāo),必須予以很好的保留,對(duì)一般建筑而言,應(yīng)該嚴(yán)格遵守。但我們也可以看出規(guī)范中最大的防火分區(qū)也只有4000m2,而目前一些地方出現(xiàn)的大型建筑面積往往達(dá)到十萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)平方米,這些建筑如按傳統(tǒng)規(guī)范分區(qū)則必然要將其化分成若干分區(qū),建筑功能和藝術(shù)上均會(huì)受到不同影響。4災(zāi)時(shí)控制運(yùn)行在建筑設(shè)計(jì)中通常采用的工程設(shè)施主要有:防火墻、防火門(mén)進(jìn)行物理分隔;防火卷簾平時(shí)開(kāi)啟,火災(zāi)時(shí)通過(guò)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制關(guān)閉;水幕分隔以及普通卷簾加加密水噴淋系統(tǒng)保護(hù)等方法。這些傳統(tǒng)方法在實(shí)際工程中都有應(yīng)用,對(duì)于普通建筑效果良好。但隨著近年來(lái)大量新型建筑的興建,特別是大空間、大體量建筑的建設(shè),傳統(tǒng)的分區(qū)方法或措施已無(wú)法同時(shí)滿(mǎn)足使用功能和防火功能上的要求。4.1嘴唇下時(shí)期內(nèi)關(guān)于卷箱使用的問(wèn)題一些面積較大的建筑由于人員和物流的需要,平時(shí)一般不容許進(jìn)行物理分隔,于是大量采用防火卷簾。大面積防火卷簾的使用常出現(xiàn)許多問(wèn)題,如卷簾箱的縫隙、導(dǎo)軌及卷簾下部常常因受熱而變形,導(dǎo)致卷簾無(wú)法落下;防火卷簾下方堆放貨物、雜品等也可能使卷簾不能落下;防火卷簾受火焰作用向受火面凸出,出現(xiàn)較大的縫隙,失去阻火隔煙作用。此外,面積較大時(shí)也往往不能保證在火災(zāi)中全部卷簾關(guān)閉。這些都極大地降低了防火卷簾的防火效能,加大了建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性。4.2供水系統(tǒng)的選擇按照規(guī)范要求,作為防火分隔,一般水幕帶的有效寬度不宜小于6m,通常要做三排配水管,因此需要比較龐大的供水系統(tǒng)。目前在一些大型建筑中采用水幕代替聯(lián)片的防火墻時(shí),防火分區(qū)的分隔長(zhǎng)度達(dá)幾十米到上百米,這在實(shí)際工程中幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)檫@些分隔要保證6m的水幕帶寬每小時(shí)需要數(shù)百?lài)嵣踔辽锨嵉乃?這些水量的供應(yīng)一般無(wú)法滿(mǎn)足,同時(shí)這些水量的排放也將十分困難。4.3自動(dòng)排放排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理按照“高規(guī)”第5.4.4條規(guī)定“采用不包括背火面溫升為判斷條件的防火卷簾時(shí),其卷簾兩側(cè)應(yīng)設(shè)獨(dú)立的閉式自動(dòng)噴水系統(tǒng)保護(hù),系統(tǒng)噴水時(shí)間不應(yīng)小于3h”,即采用普通的復(fù)合防火卷簾加冷卻水幕系統(tǒng)。這在一些需要大面積分隔的建筑中仍然難以滿(mǎn)足,因?yàn)榘凑兆詣?dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范,假定按照一些倉(cāng)儲(chǔ)式超市高7m的防火卷簾計(jì)算,其冷卻水幕的噴水強(qiáng)度需要0.9L/(m·s),水幕保護(hù)長(zhǎng)度按中等規(guī)模超市100m計(jì)算,噴水時(shí)間取3h,則冷卻水量高達(dá)972m3,如果再加上其它地方的噴淋和消火栓用水量,則消防用水量也將超過(guò)上千立方米,這在一般城市靠市政供水肯定是無(wú)法滿(mǎn)足的。由于這些新問(wèn)題的出現(xiàn),一些地方開(kāi)始利用召開(kāi)消防專(zhuān)家論證會(huì)的方式,對(duì)建筑消防的一些具體問(wèn)題進(jìn)行論證,采取其它消防措施替代,通過(guò)加強(qiáng)其它方面的防火安全來(lái)彌補(bǔ)防火分區(qū)不能滿(mǎn)足傳統(tǒng)規(guī)范要求的不足,這實(shí)際上就是性能化防火設(shè)計(jì)的一種初步形式。5防火分區(qū)性能設(shè)計(jì)方法5.1解決火災(zāi)損失的措施建筑內(nèi)設(shè)置防火分區(qū)的意義在于:建筑某部位起火后,能夠?qū)⒒饎?shì)限定在一定的范圍,使其不至于迅速蔓延,避免建筑物內(nèi)火災(zāi)發(fā)生轟燃,并為人員、物資疏散和救援工作贏得時(shí)間,進(jìn)而減少和控制火災(zāi)所造成的損失。要達(dá)到防止火災(zāi)擴(kuò)散和蔓延的目的其措施不僅僅只設(shè)置防火分區(qū),控制可燃物的數(shù)量、限制氧氣的供給等措施也可以防止火災(zāi)大規(guī)模的蔓延,當(dāng)然這些具體措施能否防止火災(zāi)蔓延必須針對(duì)具體建筑通過(guò)科學(xué)的計(jì)算分析,嚴(yán)格的理論或?qū)嶒?yàn)證明可以達(dá)到阻止火災(zāi)蔓延的目的,實(shí)際上這就是性能化防火設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)。5.2性能防火分配法的初步探討5.2.1動(dòng)態(tài)防火分區(qū)按照傳統(tǒng)的理解,設(shè)置防火分區(qū)就意味著采用防火墻、防火門(mén)窗等實(shí)物對(duì)建筑空間進(jìn)行分隔,從而將火勢(shì)限定在分區(qū)范圍內(nèi)。它強(qiáng)調(diào)的是對(duì)“火勢(shì)發(fā)展范圍”的控制,因此是一種靜態(tài)的、被動(dòng)的火災(zāi)控制手段。防火分區(qū)同時(shí)還隱含著另一層含義,即勿需對(duì)空間進(jìn)行實(shí)體分隔,而是通過(guò)設(shè)置高密度、快速反應(yīng)的水噴淋裝置,建筑材料的不燃化及可燃界面的非連續(xù)化等措施將火勢(shì)限定在更小的范圍內(nèi)。它突出的是對(duì)“著火源”的控制,因而是一種動(dòng)態(tài)的、積極的防火手段,也是一種動(dòng)態(tài)的防火分區(qū),它可將火勢(shì)控制在一定的保護(hù)范圍之內(nèi)。動(dòng)態(tài)防火分區(qū)的確定必須要考慮建筑的功能、性質(zhì)、規(guī)模等基本情況,同時(shí)還應(yīng)根據(jù)建筑人流、物流、時(shí)間、空間、內(nèi)部、外部、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等具體場(chǎng)景的不同,結(jié)合建筑的其它性能化防火設(shè)計(jì)予以考慮,通過(guò)火災(zāi)動(dòng)力學(xué)原理以及各種消防措施的綜合分析加以選擇。目前我國(guó)還沒(méi)有比較權(quán)威的綜合設(shè)計(jì)分析方法,但一般而言,當(dāng)建筑內(nèi)設(shè)有靈敏可靠的消防設(shè)施(如快速反應(yīng)水噴淋系統(tǒng)),起火源及火災(zāi)負(fù)荷得到有效控制,可燃物質(zhì)的非連續(xù)化或相互間形成的自然間距,安全疏散體系合理,同時(shí)也具有相對(duì)完備的可共享的市政消防資源、嚴(yán)格規(guī)范的內(nèi)部管理機(jī)制等,我們則認(rèn)為可以考慮采用動(dòng)態(tài)防火分區(qū)的方法。這一方法目前在一些消防管理較好的商場(chǎng)和工業(yè)廠房中開(kāi)始使用。5.2.2嚴(yán)格封閉穩(wěn)定的土壤條件對(duì)于有些大空間建筑,如中庭建筑、高大空間的展覽廳、科技館、博物館展廳等建筑,這些建筑的建筑面積和空間都比較大,高峰時(shí)流動(dòng)人員較多,但相對(duì)而言火災(zāi)荷載較低,可燃物不連續(xù),周?chē)狗颗c中心大空間可以嚴(yán)格隔開(kāi)。由于空間高、熱量散失快,溫升慢,因此,不會(huì)產(chǎn)生轟燃和堆物連續(xù)以熱輻射為主要形式的燃燒,火災(zāi)中的主要危害是煙氣的擴(kuò)散和蔓延。在工程中對(duì)于這類(lèi)建筑可以不進(jìn)行嚴(yán)格物理意義上的分區(qū),但在火災(zāi)荷載的控制上必須保留足夠?qū)挾鹊母綦x帶,使燃燒物不連續(xù)。同時(shí)也為人員疏散留下足夠的通道,這一點(diǎn)在展覽館布展時(shí)必須嚴(yán)格遵守。必須加強(qiáng)對(duì)煙氣的有效控制和處理,保持相應(yīng)的防煙分區(qū),加大建筑物上部煙氣的排放能力。同時(shí)加強(qiáng)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)等有效措施(有些地方采用消防水炮等)使堆垛的燃燒處于可控制范圍甚至直接將其撲滅。6消防建審部門(mén)對(duì)特殊功能的設(shè)計(jì)方法隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展,各類(lèi)新型建筑的大量增加,在消防規(guī)范和審核工作中我國(guó)沿用多年的現(xiàn)行規(guī)范顯得相對(duì)滯后。特別是在沿海發(fā)達(dá)城市,大空間建筑(如機(jī)場(chǎng)、展覽廳、廠房倉(cāng)庫(kù))正成為城市建筑發(fā)展的一個(gè)新趨向,而作為嚴(yán)重制約其發(fā)展的某些規(guī)范條文,必須進(jìn)行修改、補(bǔ)充和完善。同時(shí),對(duì)于一些體現(xiàn)特殊功能但與現(xiàn)行規(guī)范不盡相符的建筑設(shè)計(jì),消防建審部門(mén)不應(yīng)簡(jiǎn)單地稱(chēng)其不符合我國(guó)規(guī)范要求而一言搪之,而應(yīng)在理性、客觀、全面進(jìn)行分析、評(píng)估的基礎(chǔ)上去尋找解決方案。目前一些地方