建筑性能化防火設(shè)計(jì)

1、第十三章 性能化防火設(shè)計(jì)方法概述第一節(jié) 性能化防火設(shè)計(jì)的基本概念     消防安全工程學(xué)原理和方法在建筑防火設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，產(chǎn)生了一種新的建筑防火設(shè)計(jì)方法以性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)方法，簡(jiǎn)稱為性能化防火設(shè)計(jì)或性能化設(shè)計(jì)（Perfomance-based Design）。 一、處方式的防火設(shè)計(jì)（Prescriptive Design） 詳細(xì)地規(guī)定了防火設(shè)計(jì)必須滿足的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)或參數(shù)，設(shè)計(jì)人員只需要按照規(guī)范條文的要求按部就班地進(jìn)行設(shè)計(jì)，不用考慮所設(shè)計(jì)的建筑物具體達(dá)到什么樣的安全水平 ，有些像醫(yī)生看病開(kāi)處方一樣，這種設(shè)計(jì)方法被稱為“處方式”的設(shè)計(jì)方法，也有的人稱之為“規(guī)

2、格式的”、“規(guī)范化的”或“指令性的”設(shè)計(jì)方法。 優(yōu)點(diǎn)：     處方式的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，是長(zhǎng)期以來(lái)人們與火災(zāi)斗爭(zhēng)過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的防火滅火經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)，同時(shí)也綜合考慮了當(dāng)時(shí)的科技水平、社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平以及國(guó)外的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，這種規(guī)范清楚明了、簡(jiǎn)單易行，對(duì)設(shè)計(jì)和驗(yàn)收評(píng)估人員的要求不高，能夠滿足大多數(shù)規(guī)模或功能等要求較簡(jiǎn)單建筑的設(shè)計(jì)與監(jiān)督需要。因此，處方式的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，在規(guī)范建筑物的防火設(shè)計(jì)、減少火災(zāi)造成的損失方面起到了重要作用。     隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種復(fù)雜的、多功能的大型建筑迅速增多，新材料、新工藝、新技術(shù)和新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)

3、，都對(duì)建筑物的防火設(shè)計(jì)提出了新的要求。新形式下出現(xiàn)的新問(wèn)題：     建筑規(guī)模越來(lái)越大，功能越來(lái)越復(fù)雜； 新的建筑形式的出現(xiàn) ； 結(jié)構(gòu)形式的個(gè)性化； 中庭類建筑的出現(xiàn)。 處方式防火設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題：     處方式的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，通常都詳細(xì)地規(guī)定了設(shè)計(jì)必須滿足的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)或參數(shù)，這嚴(yán)重束縛了建筑師和設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性，限制了新技術(shù)的應(yīng)用，往往導(dǎo)致設(shè)計(jì)千篇一律。     盡管規(guī)范的規(guī)定是按照建筑的用途、規(guī)模、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行劃分的，但是不能否認(rèn)這只是在某一范圍內(nèi)對(duì)各個(gè)不同的建筑物比較粗的劃分。這使得在規(guī)范應(yīng)用中

4、會(huì)出現(xiàn)一些不應(yīng)有的偏差，對(duì)一些建筑物要求過(guò)嚴(yán)，而對(duì)另一些建筑物則過(guò)松。 §     規(guī)范中的一些內(nèi)容來(lái)自于經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)的定量的論據(jù)。另外，參考國(guó)外的做法可能不完全適合我國(guó)的情況，更何況我國(guó)幅員遼闊，各地區(qū)具有較大的差異。 §     規(guī)范的制定或修訂過(guò)程的周期較長(zhǎng)，因此執(zhí)行的規(guī)范與實(shí)際的設(shè)計(jì)需要之間存在時(shí)間上的滯后，在一定程度上限制了新技術(shù)、新材料、新工藝、新建筑形式的應(yīng)用和發(fā)展。 §     難以達(dá)到“安全性”和“經(jīng)濟(jì)性”的合理匹配。處方式防火設(shè)計(jì)規(guī)范一般不明確指出合理的

5、安全目標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)是什么，而是給出設(shè)計(jì)的最低標(biāo)準(zhǔn)。因此，這種設(shè)計(jì)很難做到既經(jīng)濟(jì)又合理。 二、性能化防火設(shè)計(jì)     “性能化設(shè)計(jì)”源于英文詞匯“performance-based design”，它是以某些安全目標(biāo)為設(shè)計(jì)目標(biāo)，基于綜合安全性能分析和評(píng)估的一種工程方法。性能化的防火設(shè)計(jì)是建立在火災(zāi)科學(xué)和消防工程學(xué)基礎(chǔ)之上的。     性能化防火設(shè)計(jì)方法是建立在火災(zāi)科學(xué)和消防工程（消防安全工程學(xué)）基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計(jì)方法，它運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理與方法，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況，對(duì)建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性

6、進(jìn)行定量的預(yù)測(cè)和評(píng)估，從而得出最優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)方案，為建筑物提供最合理的防火保護(hù)。 性能化防火設(shè)計(jì)與處方式的防火設(shè)計(jì)相比較具有以下特點(diǎn)：    （一）基于目標(biāo)的設(shè)計(jì)     在性能化防火設(shè)計(jì)中，安全目標(biāo)卻是設(shè)計(jì)人員必須關(guān)心的內(nèi)容之一。安全目標(biāo)是防火設(shè)計(jì)應(yīng)該達(dá)到的最終目標(biāo)或安全水平，除非規(guī)范中有明確的規(guī)定，一般應(yīng)該同消防主管部門(mén)、建筑業(yè)主、建筑使用方共同協(xié)商確定。安全目標(biāo)確定后，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)建筑物的各種不同空間條件、功能要求、及其他相關(guān)條件，自由選擇達(dá)到防火安全目標(biāo)而應(yīng)采取的各種防火措施并將其有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成建筑物的總體防火設(shè)計(jì)方案。 &#

7、160;  （二）綜合的設(shè)計(jì)     在性能化設(shè)計(jì)中，應(yīng)該綜合考慮各個(gè)防火子系統(tǒng)在整個(gè)設(shè)計(jì)方案中的作用，而不是將各個(gè)子系統(tǒng)單純地疊加。     其次，只考慮建筑物的設(shè)計(jì)是不夠的，而必須同時(shí)考慮在施工階段應(yīng)該體現(xiàn)設(shè)計(jì)中所要求的性能，防止在維護(hù)管理時(shí)功能下降，并要正確合理地使用。    （三）合理的設(shè)計(jì)     保證建筑物需要滿足的防火安全水平的前提下，更合理的配置各個(gè)防火子系統(tǒng)。既安全又經(jīng)濟(jì)。 第二節(jié) 性能化設(shè)計(jì)的支撐體系和基本內(nèi)容 一、性能設(shè)計(jì)的運(yùn)行流程 二、性能化設(shè)計(jì)的三個(gè)

8、支撐要素     實(shí)現(xiàn)性能設(shè)計(jì)首先必須要有三個(gè)必要的支撐要素：    （一）性能規(guī)范     規(guī)范的作用是制定防火安全的系統(tǒng)目標(biāo)。其條文非常簡(jiǎn)潔，性能規(guī)范的制定必須有配套科研項(xiàng)目的配合，需要來(lái)自科研、工程及管理等各個(gè)領(lǐng)域的專家共同進(jìn)行。     由指令性規(guī)范向性能規(guī)范的轉(zhuǎn)型不是一蹴而就的。目前國(guó)際上所謂性能規(guī)范都只是包含部分性能規(guī)定，并沒(méi)有百分之百的性能規(guī)范。指令性規(guī)定將逐步被性能規(guī)定替代，在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)二者可以并存。    （二）技術(shù)指南   

9、  與性能規(guī)范相配套的技術(shù)指南提供了一些較成熟的設(shè)計(jì)方法供設(shè)計(jì)人員參考，并對(duì)建筑物內(nèi)消防系統(tǒng)整體的有效性進(jìn)行評(píng)估。還給出為實(shí)現(xiàn)規(guī)范中的性能目標(biāo)所應(yīng)達(dá)到的性能參數(shù)的取值范圍。 § 美國(guó)消防工程師協(xié)會(huì)出臺(tái)的設(shè)計(jì)指南明確表明了它的三個(gè)基本功能：     1、為消防工程師和消防審核部門(mén)提供指導(dǎo)，以幫助他們確定并驗(yàn)證某個(gè)建筑項(xiàng)目達(dá)到了消防安全目標(biāo)；     2、對(duì)性能化設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)予考慮的參數(shù)進(jìn)行明確說(shuō)明；     3、為消防工程師提供一種設(shè)計(jì)方法，使他們能夠制定出既達(dá)到消防安全要求，又不受其他

10、不必要的限制，同時(shí)又能被各有關(guān)方面所接受的消防安全設(shè)計(jì)方案。    （三）評(píng)估模型     建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算模型和概率分析基礎(chǔ)上的評(píng)估模型可對(duì)設(shè)計(jì)方案在建筑火災(zāi)中的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行測(cè)算和模擬，并判斷其是否能實(shí)現(xiàn)既定的性能目標(biāo)。在火災(zāi)安全評(píng)估中有許多評(píng)估模型，其中有兩種較復(fù)雜的評(píng)估模型被認(rèn)為是評(píng)價(jià)性能設(shè)計(jì)的最重要的評(píng)估模型。     1、區(qū)域模型     區(qū)域模型通常把房間分為兩個(gè)控制體，即上部熱煙氣層與下部冷空氣層。目前使用的比較多的、有典型作用的區(qū)域模型是由美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（

11、NIST）開(kāi)發(fā)的計(jì)算多室火災(zāi)與煙氣蔓延的CFAST模型。CFAST可以用來(lái)預(yù)測(cè)用戶設(shè)定火源條件下建筑內(nèi)的火災(zāi)環(huán)境。     2、場(chǎng)模型     場(chǎng)模型也稱作CFD（Computational Fluid-Dynamics ）模型，即計(jì)算流體動(dòng)態(tài)模型。是用數(shù)學(xué)方法，通過(guò)求解代表物理定律的數(shù)學(xué)方程，來(lái)預(yù)測(cè)流體流動(dòng)、熱傳輸、質(zhì)量傳輸、化學(xué)反應(yīng)和相關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科。     目前國(guó)際上廣泛采用的FLUENT和FDS軟件。FLUENT軟件作為大型商業(yè)軟件的杰出代表，在模型制作、網(wǎng)格劃分、湍流模型等方面具有無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)

12、，其劣勢(shì)為雖然具有燃燒模型，但是沒(méi)有為消防專門(mén)進(jìn)行過(guò)優(yōu)化，模型配置需要較強(qiáng)流體力學(xué)背景；而FDS作為專業(yè)消防的惟一一款免費(fèi)軟件，也具有相當(dāng)?shù)钠占靶裕侵荒苡镁匦蝸?lái)模擬復(fù)雜形狀，結(jié)果會(huì)有一定程度失真。 三、性能化設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容     英國(guó)建筑物防火安全工程（FSE）設(shè)計(jì)主要參考資料為英國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“BSDD240：Part1：1997建筑物防火安全工程防火安全工程原則的應(yīng)用指南”。     有關(guān)FSE設(shè)計(jì)可區(qū)分為四個(gè)階段：定性設(shè)計(jì)、定量分析、基準(zhǔn)比對(duì)評(píng)估、報(bào)告與結(jié)果。     定性設(shè)計(jì)的目的用以探討建筑設(shè)

13、計(jì)有何危害、會(huì)造成什么后果，或設(shè)定防火安全目標(biāo)及分析方法。此階段可使設(shè)計(jì)師了解整體的防火策略。     定量分析則對(duì)防火建議方案的有效性加以計(jì)算驗(yàn)證。定量分析有兩種：    （1）決定性程序 將火災(zāi)成長(zhǎng)、擴(kuò)展、煙移動(dòng)及對(duì)人員后果影響予以定量化（從理論分析、經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推論、使用方程式及火災(zāi)模擬方法）。    （2）概率性程序 估算發(fā)生某種不預(yù)期火災(zāi)情景的可能性（利用火災(zāi)發(fā)生頻率的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)可靠度、建筑背景資料及決定性程序所獲得的資料）。     定量分析系統(tǒng)包含以下六項(xiàng)子系統(tǒng)。  &#

14、160;  SS1：起火居室內(nèi)火災(zāi)發(fā)生及發(fā)展； SS2：煙及有毒氣體的擴(kuò)散； SS3：火災(zāi)延燒超過(guò)起火居室以外； SS4：火災(zāi)探測(cè)及消防設(shè)施的啟動(dòng)； SS5：消防行動(dòng)介入； SS6：人員避難。     基準(zhǔn)比對(duì)評(píng)估則以所設(shè)定的基準(zhǔn)值（從決定或概率性程序所獲得）用來(lái)與實(shí)際結(jié)果（絕對(duì)限界值或比較限界值）比較。     報(bào)告與結(jié)果的內(nèi)容宜包括研究目標(biāo)、建筑物基本資料描述、結(jié)果分析（假設(shè)條件、計(jì)算過(guò)程、靈敏度分析）、結(jié)果與合格基準(zhǔn)比較、管理要求、結(jié)論、參考資料等。 第三節(jié) 性能化設(shè)計(jì)的基本步驟一、確定性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容 及工程參數(shù) &

15、#160;  （一）性能化設(shè)計(jì)內(nèi)容     建筑物的防火設(shè)計(jì)必須依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的防火規(guī)范進(jìn)行，只有在下列情況下才允許采用性能化的設(shè)計(jì)方法：     防火規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有涵蓋、按現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施確有困難或影響建筑物使用功能的建筑工程。     由于采用新技術(shù)、新材料、新的建筑形式和新的施工方法，在實(shí)際應(yīng)用中有可能產(chǎn)生防火安全問(wèn)題的建筑工程。     重大建筑工程，安全目標(biāo)超出一般要求的政治敏感度高的工程，一旦發(fā)生火災(zāi)危害嚴(yán)重、影響大的工程。   &#

16、160; 特殊工程，如地鐵、隧道、地下建筑工程等。     根據(jù)具體情況可以是整座建筑物、建筑物中的某些特殊部分或建筑物的某一特定系統(tǒng)。    （二）工程參數(shù)     包括但不限于以下內(nèi)容：建筑的用途、功能、使用與管理方法，建筑的規(guī)模、尺寸、結(jié)構(gòu)形式和布局，特殊的需要重點(diǎn)保護(hù)的區(qū)域，可燃物的分布、數(shù)量和性質(zhì)，人員的數(shù)量、類型、精神狀態(tài)、健康狀況等。 二、確定消防安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能目標(biāo)     1、總體目標(biāo)     消防安全總體目標(biāo)是一個(gè)范圍比較廣

17、泛的概念，它表示的是社會(huì)所期望的安全水平。主要是用概括性的語(yǔ)言進(jìn)行描述，概括地說(shuō)，消防安全應(yīng)達(dá)到的總體目標(biāo)應(yīng)該是保護(hù)生命安全、保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全、保護(hù)使用功能或服務(wù)的連續(xù)性、保護(hù)環(huán)境不受火災(zāi)的有害影響。     2、功能目標(biāo)     其要求常?？梢栽谛阅芑?guī)范中找到。例如，“使不臨近起火位置的人員有足夠的時(shí)間達(dá)到一個(gè)安全的地方，而不受火災(zāi)的危害?！币簿褪钦f(shuō)，為了達(dá)到保護(hù)生命安全的目標(biāo)，建筑及其系統(tǒng)所具有的功能必須能夠保證人員在火災(zāi)發(fā)生時(shí)疏散到安全的地方。一旦功能目標(biāo)確定后，下一步需要確定建筑及其系統(tǒng)具備上述功能應(yīng)該達(dá)到的性能要求，即性能目標(biāo)

18、。     3、性能目標(biāo)     為了實(shí)現(xiàn)防火總體目標(biāo)和功能目標(biāo)，建筑材料、建筑構(gòu)件、系統(tǒng)組件以及建筑方法等必須滿足一定性能水平的要求。性能水平是可以量化的，在性能化設(shè)計(jì)中還將對(duì)其并行計(jì)量和分析計(jì)算。該性能目標(biāo)將對(duì)建筑的防火分隔、火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)，甚至自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的性能提出要求。 三、制定設(shè)計(jì)目標(biāo)     指為了實(shí)現(xiàn)防火總體目標(biāo)，設(shè)計(jì)必須達(dá)到的性能水平，稱為設(shè)計(jì)目標(biāo)或性能指標(biāo)，因此，設(shè)計(jì)目標(biāo)是評(píng)估設(shè)計(jì)方案是否能夠達(dá)到總體安全目標(biāo)的最終依據(jù)。 § 下面以保護(hù)生命安全為總體目標(biāo)，舉

19、例：     防火安全總體目標(biāo)是保護(hù)生命安全。     功能目標(biāo)為保證整個(gè)建筑物內(nèi)的人員能夠有充足的時(shí)間疏散到安全的地點(diǎn)，在疏散過(guò)程中必須保護(hù)人們不會(huì)受到熱輻射和火災(zāi)煙氣的危害。     性能目標(biāo)為限制著火房間火災(zāi)的蔓延。如果火災(zāi)沒(méi)有蔓延到著火房間以外，那么起火房間以外的人員就不會(huì)受到火災(zāi)熱輻射和火災(zāi)煙氣的影響。     為了滿足上述目標(biāo)，應(yīng)該制定防止著火房間發(fā)生轟燃的指標(biāo)，設(shè)計(jì)小組根據(jù)房間的具體情況可能會(huì)建立一個(gè)性能指標(biāo)，比如控制著火房間內(nèi)煙層的溫度不超過(guò)500。因?yàn)樵谶@個(gè)

20、溫度下，煙層的熱輻射不會(huì)點(diǎn)燃室內(nèi)的其他物品，從而不會(huì)發(fā)生轟燃。 四、確定火災(zāi)場(chǎng)景     每個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景都應(yīng)該涉及火災(zāi)特性、建筑物特性和人員特性三部分的內(nèi)容。     火災(zāi)特性具體包括火災(zāi)位置、起火源、可燃物特性，火災(zāi)增長(zhǎng)規(guī)律等。     建筑物特性包括建筑布局、建筑結(jié)構(gòu)、建筑材料、建筑的運(yùn)營(yíng)管理情況、門(mén)窗的狀態(tài)、通風(fēng)條件、消防系統(tǒng)的狀況以及其他環(huán)境條件等。     人員特性包括建筑內(nèi)人員的數(shù)量、人員的分布、人員的狀態(tài)（睡眠或清醒）、對(duì)環(huán)境的熟悉程度、人員的類型（老人、中青年、

21、兒童、殘疾）等。 五、建立設(shè)計(jì)火災(zāi)     設(shè)計(jì)火災(zāi)（Design Fire）并不是用來(lái)描述建筑內(nèi)的真實(shí)的火災(zāi)是如何發(fā)生發(fā)展的，而是用來(lái)評(píng)估在該火災(zāi)條件下防火設(shè)計(jì)方案的安全水平是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，因此所選擇的設(shè)計(jì)火災(zāi)應(yīng)具有典型性和代表性，并應(yīng)該使得所采用的防火措施具有一定的安全裕度。     概括設(shè)計(jì)火災(zāi)特征的最常用方法是采用火災(zāi)增長(zhǎng)曲線。熱釋放速率隨時(shí)間變化的典型火災(zāi)增長(zhǎng)曲線，一般具有火災(zāi)增長(zhǎng)期、最高熱釋放速率期、穩(wěn)定燃燒期和衰減期等共同特征。 六、提出和評(píng)估設(shè)計(jì)方案     應(yīng)提出多個(gè)消防安全設(shè)計(jì)方案

22、，并按照規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行評(píng)估，以確定最佳的設(shè)計(jì)方案。 七、編寫(xiě)性能化設(shè)計(jì)報(bào)告     由于設(shè)計(jì)報(bào)告是性能化設(shè)計(jì)能否被批準(zhǔn)的關(guān)鍵因素，所以設(shè)計(jì)報(bào)告需要包括分析和設(shè)計(jì)過(guò)程的全部步驟，并且編寫(xiě)的格式和方式應(yīng)符合權(quán)威機(jī)構(gòu)的要求和用戶的需要。編寫(xiě)的報(bào)告中應(yīng)包含以下內(nèi)容：     工程范圍及性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容     例如，建筑特征、人員特征、原有的防火措施、來(lái)自各方面的設(shè)計(jì)的限制條件，以及需要進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)的范圍等。     安全目標(biāo)     該部分應(yīng)包括建筑

23、業(yè)主、建筑使用方、建筑設(shè)計(jì)單位、性能化防火設(shè)計(jì)咨詢單位會(huì)和消防主管部門(mén)共同認(rèn)定的總體安全目標(biāo)和性能目標(biāo)，并說(shuō)明性能目標(biāo)是怎樣建立的。     設(shè)計(jì)目標(biāo)（性能指標(biāo)）     該部分應(yīng)該說(shuō)明對(duì)應(yīng)不同性能目標(biāo)的性能指標(biāo)是什么，是如何確定的，考慮了那些不確定因素，采用了哪些假設(shè)條件。     火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)     該部分需要說(shuō)明選擇火災(zāi)場(chǎng)景的依據(jù)和方法，并對(duì)每一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行討論，列出最終需要分析的典型火災(zāi)場(chǎng)景。     設(shè)計(jì)方案的分析與評(píng)估  

24、;   該部分應(yīng)包括：分析與評(píng)估中采用的工具、方法和參考資料，計(jì)算中的邊界條件和輸入?yún)?shù)，并說(shuō)明設(shè)計(jì)方案是如何滿足安全判定指標(biāo)的。     總結(jié)     該部分是對(duì)前面所有工作的總結(jié)，應(yīng)包括此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容、目標(biāo)、最終設(shè)計(jì)方案、相關(guān)的假設(shè)條件或要求。     單位和人員資質(zhì)說(shuō)明     此部分包含設(shè)計(jì)單位的名稱、經(jīng)營(yíng)范圍、設(shè)計(jì)資質(zhì)，參與本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的防火工程師的相關(guān)工作經(jīng)歷等 。 第四節(jié) 各國(guó)性能化防火設(shè)計(jì)的研究情況    自20

25、世紀(jì)70年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始系統(tǒng)研究以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)方法，英國(guó)早在1985年修訂其建筑規(guī)范時(shí)就已經(jīng)將性能化的設(shè)計(jì)方法作為一種可供選擇的防火設(shè)計(jì)方法。新西蘭、日本和澳大利亞在大量研究工作的基礎(chǔ)上，提出了性能化的設(shè)計(jì)規(guī)范和指南。美國(guó)、加拿大、法國(guó)、芬蘭、瑞典等國(guó)也都在積極開(kāi)展性能化設(shè)計(jì)方面的研究工作。在我國(guó)，采用性能化防火設(shè)計(jì)并制定相應(yīng)的規(guī)范也是大勢(shì)所趨，目前正處于積極準(zhǔn)備之中。 一、國(guó)外性能化防火設(shè)計(jì)研究概況     （一）英國(guó)     英國(guó)第一部有關(guān)防火的建筑規(guī)范是1666年倫敦大火后開(kāi)始制訂的。1973年將大部分

26、已有的法規(guī)進(jìn)行統(tǒng)一，形成了一部法案，但在形式上仍然是處方式的規(guī)范。     20世紀(jì)80年代初，英國(guó)對(duì)建筑規(guī)范進(jìn)行了改 革，于1985年完成了建筑規(guī)范的修訂，明確提出可以將性能化設(shè)計(jì)方法作為一種可選的防火設(shè)計(jì)方法，率先實(shí)現(xiàn)了建筑防火設(shè)計(jì)由處方式設(shè)計(jì)規(guī)范向性能化設(shè)計(jì)規(guī)范的轉(zhuǎn)變。     1997年正式發(fā)布了英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS DD240建筑火災(zāi)安全工程（Fire Safety Engineering in Buildings）（草案），為建筑的防火安全設(shè)計(jì)提供了一個(gè)工程解決方法的框架。     （二）加拿大 &#

27、160;   1941年頒布了第一個(gè)能夠被加拿大境內(nèi)所有地區(qū)采用的建筑規(guī)范加拿大建筑規(guī)范(NBC)。有關(guān)性能化設(shè)計(jì)消防安全評(píng)估方面的工作始于20世紀(jì)80年代初。     目前加拿大以目標(biāo)為基礎(chǔ)的規(guī)范框架包括以下三個(gè)部分。     一套不斷明確的目標(biāo)。     具有明確功能和目標(biāo)的強(qiáng)制性要求。     可接受的解決方案和批準(zhǔn)文件。    （三）新西蘭     新西蘭的性能化規(guī)范研究工作始于20世紀(jì)80年代末，

28、并于1992年頒布了性能化的建筑法規(guī)新西蘭建筑規(guī)范。     新西蘭坎特伯雷大學(xué)高級(jí)工程中心研究制訂了防火安全設(shè)計(jì)指南。設(shè)計(jì)指南提供了防火安全設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和方法。    （四）美國(guó)     美國(guó)同時(shí)存在三種規(guī)范。其中，國(guó)家建筑規(guī)范(BOCA)主要適用于美國(guó)中西部、東北部和大西洋沿岸中部；南方建筑規(guī)范(CSBC)主要適用于美國(guó)南部；統(tǒng)一建筑規(guī)范(UBC)，適用于美國(guó)西部。     1971年，美國(guó)的通用事務(wù)管理局（GSA）形成了建筑火災(zāi)安全判據(jù)（Building Fire Safety

29、Criteria）的附錄D“以目的為基準(zhǔn)的建筑防火系統(tǒng)方法指南”。此后，NFPA550標(biāo)準(zhǔn)防火系統(tǒng)概念樹(shù)指南（Guide To Systems Concepts for Fire Protection）和NFPA101A保證人員安全的替代性方法指南（Guide on Alternative Approaches to Life Safty）。     20世紀(jì)80年代，在美國(guó)實(shí)施了一個(gè)國(guó)家級(jí)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目，其結(jié)果形成了FRAM-WORKS模型。     1988年美國(guó)防火工程師協(xié)會(huì)（SFPE）編輯出版了大型工具書(shū)SFPE防火工程手

30、冊(cè)（Handbook of Protection Engineering）。     1991年后，卡斯特（Caster）和米切姆（Meacham）等人開(kāi)始研究性能化分析和設(shè)計(jì)的步驟，1997年，出版合著以性能為基礎(chǔ)的火災(zāi)安全導(dǎo)論（Introduction to Performance-based Fire Safety）。     2000年SFPE在這些人的研究基礎(chǔ)上，編寫(xiě)了建筑物性能化防火分析與設(shè)計(jì)工程指南（The SFPE Guide To Performance-based Fire Protection Analysis

31、and Design，Draft for Comments）。     NFPA的標(biāo)準(zhǔn)也開(kāi)始發(fā)展體現(xiàn)性能化防火分析與設(shè)計(jì)思想的標(biāo)準(zhǔn)。NFPA采用的基本上是處方式設(shè)計(jì)方法和性能化設(shè)計(jì)方法并存的雙軌制。    （五）日本     自20世紀(jì)50年代起日本一直采用高度指令性的建筑規(guī)范體系，即建筑基準(zhǔn)法。     1982年日本建設(shè)省(MOC)的建筑研究院(BRI)形成了“建筑物綜合防火安全設(shè)計(jì)體系”。 1994年翻譯成中文建筑物綜合防火設(shè)計(jì)。     19931

32、998年間，開(kāi)展了“防火安全性能評(píng)估方法的研究”。制定了性能化建筑防火安全框架。     1996年，開(kāi)始修訂建筑基準(zhǔn)法，并向性能化規(guī)范轉(zhuǎn)變，并于2000年6月頒布實(shí)施，在建筑基準(zhǔn)法中提供了安全疏散和結(jié)構(gòu)耐火的評(píng)估驗(yàn)證方法。    （六）澳大利亞     在20世紀(jì)70年代末，開(kāi)始進(jìn)行建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估模型的研究，澳大利亞與加拿大國(guó)家研究院合作，分別形成了澳大利亞的CESARE-RESK程序和加拿大的FIRECAM程序。     澳大利亞于1989年起草了全國(guó)建筑防火系統(tǒng)規(guī)范草案（NB

33、FSSC）。1996年，澳大利亞正式頒布了本國(guó)的第一部性能化建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范Building Code of Australia1996，簡(jiǎn)稱BCA96。     1996年，防火規(guī)范改革中心（FCRC），推出了防火工程指南（Fire Engineering Guideline），該指南以落實(shí)性能化規(guī)范為中心，制訂出一套三等級(jí)的防火工程系統(tǒng)評(píng)估方法。 二、國(guó)外發(fā)展性能化防火設(shè)計(jì)的特點(diǎn)     1、在研究性能化防火設(shè)計(jì)的發(fā)展規(guī)劃時(shí)，必須仔細(xì)考慮發(fā)展合理的以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)體系。     2、性能

34、化防火設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是對(duì)建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)狀況做出科學(xué)的客觀的恰如其分的分析。     3、對(duì)每一個(gè)國(guó)家來(lái)說(shuō)，在其性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范制訂出來(lái)之前，性能化設(shè)計(jì)方法就已經(jīng)在建筑設(shè)計(jì)中發(fā)揮了重要作用。     4、開(kāi)始著手制訂性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范體系，不僅需要發(fā)展以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法，還需要制訂與這種規(guī)范相配套的技術(shù)法規(guī)，如設(shè)計(jì)指南等。     5、規(guī)劃并實(shí)施性能基礎(chǔ)規(guī)范體系的組建工作，除了需要建立以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)技術(shù)法規(guī)外，還需要建立一些必要的保證條件，如研究提出并確定建筑防火設(shè)計(jì)審查的方法與程序

35、、相應(yīng)的專業(yè)教育與專業(yè)人才培養(yǎng)制度、專業(yè)人員的資質(zhì)認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)和制度等。     6、還需要看到，即使是性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范制訂出來(lái)以后，性能化設(shè)計(jì)也不可能完全取代處方式的設(shè)計(jì)。在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，處方式設(shè)計(jì)方法仍將發(fā)揮作用。 三、目前我國(guó)建筑防火設(shè)計(jì)研究的現(xiàn)狀    1965年前后，成立公安部四個(gè)消防科研所，標(biāo)志著火災(zāi)科學(xué)和消防工程學(xué)的研究在我國(guó)正式啟動(dòng)。     1984年中國(guó)消防協(xié)會(huì)正式成立。     1985年中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院消防工程系和消防指揮系正式成立。 

36、0;   1986年由聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署和中華人民共和國(guó)建設(shè)部聯(lián)合投資組建中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑防火研究所。     1989年火災(zāi)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始籌建，主要從事火災(zāi)科學(xué)的理論研究工作。     1995年國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“地下大型商場(chǎng)火災(zāi)研究”，開(kāi)始關(guān)注建筑物的性能化防火設(shè)計(jì)，     2000年國(guó)家“十五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“重大工業(yè)事故與城市火災(zāi)防范及應(yīng)急技術(shù)的研究”，標(biāo)志著我國(guó)建筑物性能化防火設(shè)計(jì)的理論研究和應(yīng)用研究開(kāi)始進(jìn)入了全面發(fā)展的階段。   &#

37、160; 目前，雖然性能化防火設(shè)計(jì)方法是防火設(shè)計(jì)的一種發(fā)展趨勢(shì)，在一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)我們還不能完全脫離處方式的設(shè)計(jì)方法，原因有以下三點(diǎn)：     處方式的設(shè)計(jì)方法雖然有局限性，但是已經(jīng)形成了一條系統(tǒng)化的分析和設(shè)計(jì)方法，而性能化防火設(shè)計(jì)在這一方面還不夠完善。     人們對(duì)性能化防火設(shè)計(jì)需要一個(gè)認(rèn)識(shí)和接受的過(guò)程，而且需要培養(yǎng)一批具備性能化防火設(shè)計(jì)資質(zhì)的設(shè)計(jì)人員。     性能化的設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步的規(guī)范。特別是在設(shè)計(jì)指標(biāo)、設(shè)計(jì)方法和分析工具選擇方面沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。     目前國(guó)際上

38、性能化防火設(shè)計(jì)的理論和工程技術(shù)方面已經(jīng)取得了巨大的發(fā)展，但是還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步地研究，包括火災(zāi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和適合工程應(yīng)用的分析工具的開(kāi)發(fā)等。 第五節(jié) 發(fā)展我國(guó)性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范的幾個(gè)問(wèn)題    性能化設(shè)計(jì)規(guī)范是指導(dǎo)按性能化方法進(jìn)行建筑防火設(shè)計(jì)的法規(guī)文件，它對(duì)進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)滿足的要求、應(yīng)當(dāng)遵守的規(guī)程和應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題等做出必要的規(guī)定。     由指定性規(guī)范向性能化規(guī)范的轉(zhuǎn)型不是一蹴而就的。目前國(guó)際上所謂的性能規(guī)范都只是包含部分性能規(guī)范，并沒(méi)有百分之百的性能規(guī)范。指令性規(guī)范與性能規(guī)范不是簡(jiǎn)單的代替，而是在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)并存或互

39、補(bǔ)，這樣既不妨礙新技術(shù)的應(yīng)用，又能夠保持當(dāng)前的安全程度。     在我國(guó)推行性能化防火設(shè)計(jì)和制定相應(yīng)的性能化規(guī)范應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：     1、正確認(rèn)識(shí)我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的地位     目前對(duì)于大部分建筑防火設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，重要的是應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行規(guī)范，而不是急于用目前尚不夠完備的性能化設(shè)計(jì)方法全面取代處方式設(shè)計(jì)規(guī)范。即使今后在我國(guó)制訂出了性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范，但在一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，處方式防火設(shè)計(jì)方法還將存在下去。     2、客觀地認(rèn)識(shí)兩種規(guī)范的優(yōu)缺點(diǎn)   &

40、#160; 處方式防火設(shè)計(jì)規(guī)范存在著不少缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：     規(guī)范中有些規(guī)定過(guò)于死板，難以適應(yīng)不同地區(qū)的具體要求。     這種規(guī)范不利于及時(shí)運(yùn)用先進(jìn)的消防技術(shù)。     處方式規(guī)范中不少規(guī)定不適用于許多特殊建筑，有些矛盾還相當(dāng)明顯。     按照處方式設(shè)計(jì)規(guī)范的條文要求，某些差別較大的建筑可能采取幾乎一模一樣的防火要求，難以做到火災(zāi)防治的科學(xué)性、有效性和投資合理性的統(tǒng)一。     處方式設(shè)計(jì)規(guī)范也有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，規(guī)范的很多條文是根據(jù)大量

41、經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)或試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)出來(lái)的，在其規(guī)定的范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的可靠性，而且具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、便于操作的優(yōu)點(diǎn)。     現(xiàn)行的性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范也存在一定的缺點(diǎn)，例如要求進(jìn)行大量的定量計(jì)算，設(shè)計(jì)者必須具備堅(jiān)實(shí)的火災(zāi)安全的基礎(chǔ)知識(shí)，有些計(jì)算所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，工作量大，設(shè)計(jì)方法不夠方便。     3、進(jìn)一步分析消化國(guó)外的性能化防火設(shè)計(jì)方法和規(guī)范     4、積極而慎重地支持性能化防火設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用     建立工程設(shè)計(jì)試點(diǎn)，同時(shí)選用一些比較成熟的火災(zāi)危險(xiǎn)分析方法進(jìn)行定量評(píng)估，并按嚴(yán)格的程序進(jìn)

42、行設(shè)計(jì)和審批，以取得一些有益的運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)。     5、制定適應(yīng)現(xiàn)階段需要的性能化防火設(shè)計(jì)指南     在大力支持采用性能化防火設(shè)計(jì)的同時(shí)，國(guó)家行政主管部門(mén)還應(yīng)當(dāng)制定一些適用的監(jiān)督、檢查和管理辦法，或稱之為“性能化防火設(shè)計(jì)指南”，作為現(xiàn)階段開(kāi)展性能化設(shè)計(jì)的技術(shù)指導(dǎo)。     6、為制定我國(guó)的性能化設(shè)計(jì)規(guī)范做好準(zhǔn)備 第一節(jié) 建筑火災(zāi)過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬火災(zāi)模型 一、火災(zāi)模型（Fire Modeling）的種類     運(yùn)用數(shù)學(xué)手段模擬計(jì)算火災(zāi)的發(fā)展過(guò)程是認(rèn)識(shí)火災(zāi)特點(diǎn)和開(kāi)展有關(guān)分析的重

43、要手段，尤其對(duì)建筑物的性能化分析和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)尤為重要。經(jīng)過(guò)二三十年的研究，現(xiàn)在已發(fā)展出了多種分析火災(zāi)的數(shù)學(xué)模型，一般簡(jiǎn)稱為火災(zāi)模型。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在有6070種比較完善的火災(zāi)模型可供選用。     火災(zāi)模型可分為確定性模型和不確定性模型兩大類。     確定性模型是根據(jù)質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒和能量守恒等基本物理定律建立的。如果給定有關(guān)空間的幾何尺寸、物性參數(shù)、相應(yīng)的邊界條件和初始條件，利用這種模型可以得到相當(dāng)準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果。     不確定性模型，如統(tǒng)計(jì)模型和隨機(jī)模型。這種模型把火災(zāi)的發(fā)展看成一系列連續(xù)出現(xiàn)的狀態(tài)（

44、或事件），而由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種狀態(tài)有一定的概率。通過(guò)這種概率的分析計(jì)算，可以得到出現(xiàn)某種結(jié)果狀態(tài)的概率分布。     常用的確定性火災(zāi)模型主要有經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停‥xperiential Model）、區(qū)域模型（Zone Model）、場(chǎng)模型（Field Model）和網(wǎng)絡(luò)模型（Net-Works）等。     1、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪且詫?shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)建立的。依據(jù)實(shí)際火場(chǎng)的資料和大量的火災(zāi)試驗(yàn)，分析整理關(guān)于火災(zāi)分過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)公式。     2、區(qū)域模型、場(chǎng)模型和網(wǎng)絡(luò)模型則是將質(zhì)量、動(dòng)量、能量等基本定律結(jié)合溫度

45、、煙氣的濃度以及人們關(guān)心的其他參數(shù)表達(dá)成微分方程組。    （1）區(qū)域模型通常把房間分為兩個(gè)控制體，即上部熱煙氣層與下部冷空氣層。在火源所在的房間，有時(shí)還增加一些控制體來(lái)描述煙氣羽流與頂棚射流。    （2）場(chǎng)模型把一個(gè)房間劃分為幾千個(gè)甚至上萬(wàn)個(gè)小控制體，可以是一維、二維或者三維的，因而可以給出室內(nèi)各個(gè)局部的有關(guān)參數(shù)的變化。    （3）網(wǎng)絡(luò)模型則把系統(tǒng)中的每個(gè)特殊區(qū)域（例如房間）作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)處理。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，煙氣的溫度、濃度、代表的組分的含量等參數(shù)具有相同的值。這種模型的最大優(yōu)點(diǎn)是它可以考慮包括多個(gè)房間，但其結(jié)果顯然比較粗糙。 二

46、、國(guó)際上常用的火災(zāi)模型     1、經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?    FPETOOL由“Fire Protection Engineering Tools”縮寫(xiě)成的，是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）建筑與火災(zāi)研究所開(kāi)發(fā)的一種專家系統(tǒng)工具模型。本模型主要使用一些成熟的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)描述建筑火災(zāi)的多個(gè)分過(guò)程。     2、區(qū)域模型    （1）ASET與ASET-B模型     ASET，“Available Safe Egress Time”，其含義是有效安全疏散時(shí)間計(jì)算程序

47、。它也是由美國(guó)NIST開(kāi)發(fā)的。該模型是一個(gè)用于計(jì)算門(mén)窗關(guān)閉的單個(gè)房間內(nèi)熱煙氣層溫度和高度的模型，ASET-B模型是ASET模型的簡(jiǎn)化版本，它具有與ASET基本相同的功能。該模型可以用來(lái)預(yù)測(cè)起火房間內(nèi)人員生命和財(cái)產(chǎn)損失開(kāi)始受到傷害的時(shí)間。    （2）HARVARD-V和FIRST模型     HARVARD-V模型是由美國(guó)哈佛大學(xué)埃蒙斯（Emmons）和密特勒（Mitler）等開(kāi)發(fā)的單室區(qū)域模型。FIRST模型則是美國(guó)NIST在HARVARD-V的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的。它可以計(jì)算在用戶設(shè)定的引燃條件或設(shè)定的火源條件下，單個(gè)房間內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展情況，可以

48、預(yù)測(cè)多達(dá)3個(gè)物體被火源加熱和引燃的過(guò)程。    （3）CFAST與HAZARD1模型     CFAST模型是美國(guó)NIST開(kāi)發(fā)的區(qū)域式計(jì)算多室火災(zāi)與煙氣蔓延的程序。該模型主要是由早期的FAST模型發(fā)展而來(lái)，它還融合了NIST開(kāi)發(fā)的另一個(gè)火災(zāi)模型CCFM中先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法，從而將CFAST模型和火災(zāi)探測(cè)模型DETECT、人員承受極限模型TENEB及人員疏散模型（EXIT）組合起來(lái)，形成功能更健全的HAZARD1模型。這一模型曾一度受到人們的普遍關(guān)注。 3、場(chǎng)模型    （1）JASMINE模型   

49、60; JASMINE模型是由英國(guó)火災(zāi)研究站（Fire Research Station，F(xiàn)RS）在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模型PHOENICS的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的、專用于火災(zāi)過(guò)程場(chǎng)模擬計(jì)算的模型，它采用了湍流雙方程模型和簡(jiǎn)單的輻射模型。    （2）FDS模型     FDS（Fire Dynamics Simulator）是美國(guó)NIST開(kāi)發(fā)的一種場(chǎng)模擬程序，F(xiàn)DS采用數(shù)值方法求解一組描述熱驅(qū)動(dòng)的低速流動(dòng)的Navier-Stokes方程，重點(diǎn)計(jì)算火災(zāi)中的煙氣流動(dòng)和熱傳遞過(guò)程。 4、其他模型    （1）BFSM模型  

50、60;  BFSM 模型是一種用來(lái)評(píng)估住宅式建筑內(nèi)的火災(zāi)發(fā)展、燃燒產(chǎn)物的蔓延以及人員疏散行為的3者之間相互關(guān)系的模型。這個(gè)模型是一個(gè)概率模型。    （2）COMPF2模型     COMPF2 模型是一個(gè)分析單個(gè)房間轟燃的專用模型。    （3）DETACT-QS模型     DETACT-QS 模型是用于計(jì)算不受限頂棚下由溫度控制的消防裝置啟動(dòng)時(shí)間的專用模型。    （4）ASCOS模型     ASCOS模型是一個(gè)分析煙氣控制系統(tǒng)

51、中穩(wěn)態(tài)空氣流動(dòng)的專用模型。    （5）FASBUS模型     FASBUS模型是一種運(yùn)用有限元方法分析暴露于火場(chǎng)中的鋼框架樓板耐抗火反應(yīng)的專用模型。 三、火災(zāi)模型的局限性     1、包括區(qū)域模型和場(chǎng)模型在內(nèi)的大部分火災(zāi)模型并沒(méi)有模擬可燃物的實(shí)際燃燒過(guò)程。     熱釋放速率是反映物品燃燒特性的基本參數(shù)，目前常用的方法是將火源抽象為一個(gè)按一定規(guī)律變化的熱源。     2、輸入?yún)?shù)難以保證其準(zhǔn)確性     模擬計(jì)算結(jié)果的正確

52、性強(qiáng)烈依賴于輸入數(shù)據(jù)的合理性，因此就有可能導(dǎo)致模擬計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況有一定的偏差。     3、現(xiàn)在多數(shù)成熟的火災(zāi)模型都在某種程度上與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，不過(guò)還沒(méi)有哪種模型曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)全面驗(yàn)證。     4、每種模型的適用范圍是有限的，模型開(kāi)發(fā)者只能做到在一定的范圍內(nèi)保證模型計(jì)算的結(jié)果可靠，因此使用者必須熟悉模型的基本假設(shè)及其局限性。 第三節(jié) 建筑火災(zāi)中人員安全疏散的計(jì)算機(jī)模擬疏散模型一、人員安全疏散的基本條件     火災(zāi)中人員的安全疏散指的是在火災(zāi)煙氣未達(dá)到危害人員生命的狀態(tài)之前，將建筑物內(nèi)的所有人員

53、安全疏散到安全區(qū)域的行動(dòng)。     可用安全疏散時(shí)間（ASET）是火災(zāi)發(fā)展到對(duì)人構(gòu)成危險(xiǎn)所需的時(shí)間。     所需安全疏散時(shí)間（RSET）是人員疏散到達(dá)安全區(qū)域所需要的時(shí)間。 下面結(jié)合圖1-1所示的時(shí)間線概念說(shuō)明。     ASET=tdth     RSET= tbtcts     tb-從起火到室內(nèi)人員覺(jué)察到起火的時(shí)間；     tc疏散準(zhǔn)備所用的時(shí)間；     ts疏散到安全地帶的

54、時(shí)間。     因而保證人員安全疏散的基本條件是：     ASETRSET 二、火災(zāi)時(shí)臨界危險(xiǎn)狀態(tài)的判定     火災(zāi)中的臨界危險(xiǎn)狀態(tài)是指在火災(zāi)環(huán)境可對(duì)室內(nèi)人員造成嚴(yán)重傷害的火災(zāi)狀態(tài)。    （）當(dāng)上部煙氣層的溫度高于180時(shí)，人體接受的熱輻射通量超過(guò)0.25W/cm2時(shí)，將造成嚴(yán)重灼傷；    （）當(dāng)煙氣層界面低于人眼特征高度（通常為1.21.8m），煙氣層溫度約為110120，會(huì)直接燒傷人。    （）當(dāng)煙氣層界面低于人眼特征高度時(shí)，CO濃

55、度達(dá)到0.25就可對(duì)人構(gòu)成嚴(yán)重危害。     在某場(chǎng)火災(zāi)時(shí)，這三種危險(xiǎn)狀況哪一個(gè)先到達(dá)就采取哪一個(gè)作為判斷依據(jù)。 三、人對(duì)火災(zāi)的反應(yīng)過(guò)程     大量調(diào)查分析表明，在火災(zāi)中人們所做出的反應(yīng)大體可分為察覺(jué)火災(zāi)跡象、確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生和采取逃生行動(dòng)3個(gè)主要步驟。     1、覺(jué)察火災(zāi)跡象     火災(zāi)跡象可以直接覺(jué)察到，例如，聞到煙氣的異味，看到煙氣的蔓延；也可以是間接得到，例如，通過(guò)聲光報(bào)警系統(tǒng)所聽(tīng)到的、看到的，或由其他人告知的等。     不同的人對(duì)火

56、災(zāi)跡象的反應(yīng)存在很大的差別，不同類型人員，其反應(yīng)的時(shí)間過(guò)程可能相差很大。     2、確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生     確認(rèn)火災(zāi)發(fā)生包括證實(shí)火災(zāi)存在、確定火災(zāi)危險(xiǎn)、評(píng)估火災(zāi)危險(xiǎn)、選擇是否疏散或者是否重新評(píng)估等。     3、采取逃生行動(dòng)     主要有以下幾種類型：     尋找火源，主動(dòng)滅火；     通知或協(xié)助他人撤離；     向消防隊(duì)報(bào)警，請(qǐng)求滅火支援；    

57、 收拾財(cái)物，然后準(zhǔn)備逃離；     直接逃離現(xiàn)場(chǎng)；     出現(xiàn)恐慌行為，無(wú)法自主行動(dòng)或盲目行動(dòng)。 四、人員疏散模型的研究     從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，人員疏散的計(jì)算機(jī)模擬就得到了迅速發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)際上已有20多種發(fā)展比較成熟的人員疏散模型，如EVACENT、EXIT89、EGRESS、CRISP等已受到人們較多的注意。有些模型是針對(duì)建筑類型開(kāi)發(fā)的，其適應(yīng)性較強(qiáng)，如EXIT89適用于高層建筑的人員疏散，BFIRES更加適中用于醫(yī)院等類型建筑的人員疏散。在一些綜合性的建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型中也大都包括人員疏

58、散模型，例如HAZARD1中的EXIT模型、FIRECAM程序中人員逃生子模型等。    （一）人員疏散模型的類型與結(jié)構(gòu)     按疏散模式來(lái)分，主要有單一參數(shù)模型、運(yùn)動(dòng)模型和混合模型三類。     單一參數(shù)模型是根據(jù)非緊急狀況下的人員疏散演習(xí)的結(jié)果建立的，可以簡(jiǎn)單計(jì)算一定數(shù)量的人通過(guò)限定寬度的出口或確定距離的通道所需的時(shí)間；     運(yùn)動(dòng)模型基本上是將在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)動(dòng)的人群近似看做管中流動(dòng)的水，人員的疏散方向和速度僅僅由人員的密度、出口的疏散能力等因素決定；   &#

59、160; 混合模型不僅考慮受限空間的物理狀況，而且考慮人員的行為特點(diǎn)，也就是說(shuō)考慮人員對(duì)火災(zāi)信號(hào)的響應(yīng)及其個(gè)體的行為特點(diǎn)，例如他們對(duì)火災(zāi)的響應(yīng)時(shí)間、選擇出口的方式等。     在建立人員疏散模型時(shí)，需要解決以下幾個(gè)基本問(wèn)題：     1、受限空間的表示方式     通常有細(xì)網(wǎng)絡(luò)法和粗網(wǎng)絡(luò)法兩種表示方法。在每種方法中，所涉及的空間都被劃分為若干小區(qū)域，每個(gè)小區(qū)域都以某種特定的方式與臨近的小區(qū)域相連。     細(xì)網(wǎng)絡(luò)法：整個(gè)受限空間需要?jiǎng)澐譃樵S多小的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。用這種方法可以比較準(zhǔn)確地表示受限空間的幾何形狀及其內(nèi)部障礙物的位置，并可在人員疏散的任意時(shí)刻確定每個(gè)人的準(zhǔn)確位置。     粗網(wǎng)絡(luò)法：需要按照實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)的分隔狀況來(lái)確定其幾何形狀。因此