“性能化”消防安全設計

1、摘 要：文章介紹了建筑物“性能化消防平安設計的概念、步驟，并與傳統(tǒng)的“處方式消防平安設計進行了比擬，明確了“性能化設計的優(yōu)點。另外，文章還指出了“性能化消防平安設計應注意的一些問題，并對該設計的應用前景進行了展望。關鍵詞：性能化 處方式 消防平安 建筑防火    一、 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)美學化方向開展。然而，傳統(tǒng)的消防平安設計是按照“處方式標準來進行的，這種“處方式標準規(guī)定了詳細的設計參數和指標，因而限制了設計的靈活性，使設計出來的建筑如同“豆腐塊，單調而呆板。因此，傳統(tǒng)的“處方式消防平安設計方法越來越不適應現(xiàn)代建筑的飛速

2、開展。從世紀年代開始，國外就提出了“以性能為根底的消防平安設計新概念，并開始對傳統(tǒng)沿用的“處方式建筑消防平安設計法規(guī)體系進行改革，提出了制定“以性能為根底的防火標準的新思路。性能化設計標準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，并將開展成為建筑防火技術領域里一個全球性開展潮流，受到許多興旺國家和開展中國家的高度重視，得到越來越廣泛的應用。    二、性能化消防設計的概念性能化消防設計是建立在消防平安工程學根底上的一種新的建筑防火設計方法，它運用消防平安

3、工程學的原理與方法首先制定整個防火系統(tǒng)應該到達的性能目標，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方法，描述能夠到達某種規(guī)定性能水平的設計。    建筑防火設計最終應到達的平安目標是：1、防止起火及火勢擴大，減少財物損失；2、保證平安疏散，確保生命平安；3、保護建筑結構不致因火災而損失或涉及鄰房；4、為消防救援提供必要的設施。為此，建筑物防火平安設計須對建筑規(guī)劃、結構耐火性能、防火分區(qū)劃分、內部裝修、防火設

4、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)一的平安水準，無法表達各消防系統(tǒng)間的協(xié)同成效，并導致綜合經濟性低下。但是，消防平安的性能化設計方法能夠考慮到工程所特有的危險和防護這些危險所特有的消防平安措施，可以實現(xiàn)綜合性的消防對策，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本錢效率的建筑防火設計方案。    三、性能化消防平安設計的根本步驟一個完整的性能化消防平安設計過程分為三個主要階段和七個根本步驟。三個

5、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根本步驟： 1確定工程參數及具體評估內容。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確定消防平安總體目標、功能目標和性能目標。在消防平安設計中，消防平安設計總體目標是一個范圍比擬廣泛的概念，它表示的是社會所期望的平安水平。概括地說，消防平安應到達的總體目標應該是保護生命、保

6、護財產、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根底，它把總目標提煉為能夠用工程語言進行量化的數值，指出了一個建筑物怎樣才能到達總體目標中所要求的社會期望的平安目標。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，從而到達消防平安總體目標和功能目標。 3制定設計目標。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例如，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

7、方案能夠到達相關的性能要求，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?；馂膱鼍笆菍δ程囟ɑ馂膹囊蓟蛘邚脑O定的燃燒到火災增長到最頂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；室內人員的分布與狀態(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，可以用一些參數如熱釋放速率、火災增長速率、燃燒產物、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

8、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，許多消防平安措施的評估都是依據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、內裝修和建筑內部擺設等因素，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到達了設計目標是很重要的。在性能化設計評估過程中一些根本因素通常需要被充分考慮，即：起火和開展；煙氣蔓延和控制；火災蔓延和控制；火災探測和滅火；通知居住者和組織平安疏散；消防部門的接警和現(xiàn)場

9、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。    性能化消防平安設計與處方式消防平安設計的比擬傳統(tǒng)的建筑消防平安設計是根據建筑物的使用類型、高度、層數、面積、平面布局等情況，對照有關設計標準的條文中給定的消防設施的設置要求及設計參數和指標進行設計，通過對建筑的防火等級、防火分區(qū)、平安疏散、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平安。國外將這種設計方法稱為“處方式方法對應地，將傳統(tǒng)的建筑防火標準稱為“處

10、方式標準 “處方式標準的特點是：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。 “處方式標準簡單明了，便于設計方案的制定。“處方式標準中給出的設計參數和指標是在總結過去的實踐經驗和火災教訓的根底上確定的，具有一定的實用性。應該說，“處方式標準為社會的開展和進步做出了十分巨大的奉獻，但從社會進步的角度看，現(xiàn)形的“處方式標準也存在著以下一些致命的弱點：1、由于歷史原因，現(xiàn)形標準之間和標準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、清晰的整體平安度水準；3、跟不上新技術、新工藝和新材料的開展

11、；4、限制了設計人員主觀創(chuàng)造力的開展；5、無法充分表達人的因素對整體平安度的影響。因此，“處方式標準和“處方式設計方法在客觀上存在著相當大的局限性。而性能化消防平安設計是運用消防平安工程學的原理和方法，考慮火災本身發(fā)生、開展和蔓延的根本規(guī)律，結合實際火災中積累的經驗，通過對建筑物及其內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平安工程措施并評估、核定預定的消防平安目標是否已到達；最后再視具體情況對設計方案作調整、優(yōu)化。其主要思想是在消防設計時僅提出建筑消防平安所需要的性能要求或指標

12、，而不直接要求設計人員為此而必須采用某些特定的解決方法。如何到達這一指標要求，采取什么樣的工程措施那么由設計人員自己確定，但是設計人員最終要向審核人員證明其所選擇的工程解決方法是平安可靠的，所采用的設計計算方法是得到公認的，審核人員也要利用相應的評估工具檢驗設計方案是否到達了平安目標。四、與傳統(tǒng)的消防平安設計相比，性能化消防平安設計具有以下優(yōu)點 1性能化設計表達了一座建筑的獨特性能或用途、某個特定風險承當者的需要； 2性能化設計注重平安目標的到達，而不考慮采取什么樣的途徑，有利于發(fā)揮防火設計人員的主觀創(chuàng)造性； 3性能化設計根據工程需要，為開發(fā)和選擇替代消防方案提供了方法； 4性能化設計可在平安

13、水平方面與替代設計方案進行比擬，通過這種比照機制，可確定平安等級與本錢之間的最正確點； 5性能化設計要求在分析中使用多種分析工具，從而提高了工程精度，并可產生更具有革新性的設計； 6性能化設計表達了一種新的消防戰(zhàn)略，即消防系統(tǒng)是作為一個整體考慮的，而不是孤立地進行設計； 7性能化設計能夠為保險部門提供可靠的建筑平安評估報告，有利于保險部門參與建筑的消防工作。    五、性能化消防平安設計時應注意的問題從總體看，性能化設計是一個開展的方向，但就目前的技術支撐條件看，也存在一些問題。首先，社會各界對它的接受程度不一；另外，與條文式設計相比，性能化分析和設計過程需要在分析、計算和設計文件制作上花費更多的工程時間。增加了工程設計的人力投入，帶來了較高的設計本錢。綜合起來看，目前使用性能化方法還存在以下一些技術問題： 1性能評判標準尚未得到一致認可； 2設計火災的選擇過程確定性不夠； 3對火災中人員的行為假設的成分過多； 4預測性火災模型中存在未得到很好證明或者沒有廣泛理解的局限性； 5火災模型的結果點值，沒有將不確定性因素考慮進去； 6設計過程常常要求工程師在超出他們專業(yè)之外的領域工作。     六、性能化設