建筑消防安全評估問題研究

摘要：本文從建筑消防安全評估的必要性入手開始分析，分析了消防安全評估的方法，并以計算機模化法為例分析了消防安全評估的具體步驟，構建了消防安全評估的基本框架。

關鍵詞：建筑；消防評估；方法；步驟

引言

我國建筑消防設計規范仍處于“處方式”階段，與國際上正積極向“性能化”規范的轉變還存在差距。性能化規范能針對特定建筑的用途，靈活運用各種設計方法進行設計。消防安全評估正是其中關鍵環節。消防安全評估即是對消防安全狀況進行評估，對各類安全因素參照現行消防法律、法規，運用火災安全工程學原理進行定性或定量的評價分析，得出全面的具有科學性、系統性和時效性的量化結果。

1 消防安全評估的必要性分析

1.1 科學預測建筑消防安全等級的需要

目前大型復雜的現代建筑、多功能區域性場所不斷涌現，其使用功能、建筑材料、結構形式及配套設施等方面都給消防安全帶來新問題。而處方式規范對此近于束手無策，這就需要依據實際對可能發生的火災危險性進行定性或定量評估，確定其真實的消防安全等級，采用以火災性能為基礎的人性化防火措施，并逐步制定相應的性能化防火規范，使火災安全目標、火災損失目標和設計目標良好結合，實現火災防治的科學性、有效性和經濟性的統一。

1.2 準確反映火災發生客觀規律、確定消防監督模式、制定階段性消防工作方案的需要

人們都有這樣一種誤解，即只要達到規范要求、檢查合格就不會發生火災。這就易使人們思想懈怠、意識麻痹。而事實證明，火災的發生常出乎人們意料。可見傳統的消防監督機制局限性很大。消防安全評估作為一個動態過程能反映消防安全現狀及當前狀況下事故結果的預測，反映相對安全與絕對危險的關系，為有針對性的確定科學的監督機制提供依據。

1.3 實現消防監督機制與市場經濟運作機制有機結合、推動消防工作社會化進程的需要

消防安全評估具有系統性、科學性與時效性，能將隱蔽的、抽象的消防安全狀況以量化結果顯現出來，直接反映消防安全等級。依據此結果人們可以將消防安全與資產評估、保險、信貸、產品價格、人才選拔等市場運行機制有機結合，實現消防工作的社會化管理。

1.4 發揮社會技術力量參與消防工作、增加消防監督工作的科技含量的需要

引入消防安全評估機制，可充分發揮社會各部門、行業的作用，利用社會上的技術力量，委托具有專業性、技術性強的社會消防評估機構或科研機構承擔消防安全評估工作，強化其中的科技含量，為消防執法監督提供技術依據或專家意見，共同做好消防工作。

2 建筑消防安全評估的方法分析

2.1 對照規范評定

以處方式規范為依據，逐項檢查消防設計方案是否符合規范要求。這也是我國進行防火設計審查采用的基本方法，簡便易行，適用于符合現行消防規范的一般建筑，但對應用最新技術成果、結構和功能復雜的新型建筑可能不適用。

2.2 邏輯分析方法

基于演繹分析，運用運籌學原理對火災發生原因及結果進行邏輯分析，揭示其中的邏輯關系。該法能對導致事故的隱患及其邏輯關系進行定性描述，構造有關事故隱患的邏輯圖，并對各隱患以事故概率的形式進行定量分析。但因涉及因素多，數據量大，于大型事故進行邏輯分析較難。

2.3 計算機模化法

應用計算機數值分析建立火災模型，對火災過程的各方面(如火災發生發展、煙氣產生與擴散、消防設施情況及人員反應與行為等)進行動態模擬，計算火場溫度、壓力、氣體濃度、煙密度等參數，并考察其影響，估計對人員和財產的危險程度，從而做出安全性評價。該法能定量比較不同方案的火災危險程度，方便、科學地進行火災模擬與評估，選定最經濟合理的消防措施，但評估結果的可靠性依賴于模型的精確性，需要豐富的數據，涉及面廣，工作量大。

2.4 綜合評估方法

基于數據統計建立評估對象的影響因素集，并確定它們的影響程度等級和權重實施計算。通過系統工程的方法，考察各系統組成要素的相互作用以及對建筑物火災發生發展的影響，做出對整個建筑物消防安全性能的評價。此法面而實際，但過多依賴專家，主觀成分較大，且評估結果僅能確定危險等級，不能得出精確的定量結果。

上述幾種方法筆者認為最具推廣價值的當屬計算機模化法。該法離實際的普及雖尚待時日，卻是研究消防安全評估的主要工具，也更符合火災工程學的發展方向。計算機模化法的步驟主要分為設定消防安全目標、確定定量分析方法、設定指標參數、設計火災、定量分析等幾個步驟，下面本文就通過實例對計算機模化法步驟進行分析。

3 消防安全評估的實例分析

建筑概況：以某地下服裝商場為例，該工程建筑分為五個區域，總面積約5000㎡，營業面積約4000㎡層高4m，吊頂下凈高約3m，有三個防火分區面積約為800㎡，另外兩個分區一個面積約為730㎡，一個為700㎡，這五個防火分區通過0.5m高的的固定擋煙垂壁劃分為兩個防煙分區，煙分區面積為防火分區面積的一半。

3.1 設定目標

作為基礎性工作，設定目標主要是減小火災發生的可能性、保證安全疏散、防止火災擴大成為區域性火災并要保證消防活動的安全。消防設計首要考慮的就是對人員生命安全的保護。

3.2 確定方法

建立火災模型必須對消防安全進行定量分析，其方法有確定性分析方法，概率風險分析方法和比較分析方法。相對較優的確定性分析方法，是運用各種數值模型對火災發生發展、煙氣流動、各消防系統對火災的反應、消防隊的反應及由此造成的對建筑的影響及對其內居民的危害進行絕對數值形式(如傷亡人數、及財產損失等)的量化分析，其分析結果準確度依賴于數值模型的精確性。

3.3 設定參數

根據選定的分析方法，設定指標參數。對于確定性分析方法，要采用確定性安全標準，確定火災的危險條件及達到該條件所需的時間。生命安全的威脅主要是高溫、有毒氣體、低能見度、煙層界面高度及建筑結構坍塌等。設置合理有效的消防系統，防止或延緩危險條件來臨的時間，為人員疏散贏得寶貴時間，是消防設計的首要任務，必須確保以下條件：ASET＞RSET，其中ASET為你能夠獲得的安全疏散時間，也就是從火災發生之時到危險條件產生之時的時間間隔，RSET為需要獲得的安全疏散時間，也就是從火災發生之時到人員全部疏散至安全地點所需的時間。因此必須保證ASET＞RSET，這樣才能滿足消防設計的安全要求，否則就不符合。

3.4 設計火災

對所有可能發生的火災進行分析并無必要，僅對危險性足以造成重大傷亡與損失的那些火災進行詳細量化分析即可。這就要考慮可燃物數量、材質、位置及消防防護系統失效的可能性等因素，對預期危害有個粗略的估計，在此基礎上確定一系列有待分析的火災事件。在進行確定性分析時，為了簡化處理問題的復雜程度，常分析一些最為嚴重的火災情況。設計火災有兩種方法：T方火災曲線(通過對可能發生的火災的火勢大小進行粗略估計，用T方火災曲線來粗略描述火災的發展情況)和火災實驗(通過火災實驗獲得實際火災時的火災曲線)。T方火災曲線的規律為Qg=α(t-ti)2，符合此公式的火災成為T方火災，其中Qg為熱釋放速率，t為時間(s)，ti為點燃時間(可設為0)，α為火災增長細述(kJ/ssup3;)；火災實驗的燃燒條件與實際火災時可能不同因而得到的火災曲線會存在一定誤差，不過與T防火災曲線相比更能反映實際情況。

3.5 定量分析

根據確定的一系列有代表性的設計火災，采用定量分析方法，運用相關的計算機模擬模型，對建筑物的消防安全進行分析，然后根據確定的安全指標參數評價防火設計方案是否符合設定的消防安全目標。定量分析的主要任務就是計算RSET和ASET。本例中ASET可由火災計算機模型模擬得到，RSET可通過人員疏散模型模擬火災時期人員的疏散過程計算得出。

通過輸入相關參數(建筑結構參數、人員密度參數、火源位置、時間參數等)后的模擬得到不同火源位置的RSET結果，樓梯間門廳處RSET為430(s)，疏散走道/店鋪RSET為270(s)，防火門處RSET為460(s)。

對于ASET采用的設計方案：系統采用快速自動噴水滅火系統，噴水強度8L/min.msup2;，動作溫度68℃，系統作用面積160msup2;，閉式噴頭RTI為30；排煙系統排煙量標準36msup3;/h.msup2;，排煙機風量33000msup3;/h，全壓500Pa。經過模擬，在以下三種情況下不能滿足安全要求，一是沒有安裝消防系統或各消防系統全部失效；二是只有防排煙系統，自動噴水滅火系統失效或沒有安裝自動噴水滅火系統；三是只有自動噴水滅火系統，防排煙系統失效或沒有安裝防排煙系統。

因此，考慮自動噴水滅火系統與機械排煙系統聯合作用方案的有效性。經過各方面綜合分析，通過計算機模擬解算，煙層界面能夠始終保持在2米以上，能夠保證人員有充足的時間疏散到安全的地點，符合安全要求。

需要注意的是，如果進行定量分析后方案達不到設定的安全水平，就要對原設計方案進行調整。對原設計進行修改之后，再次進行火災模擬與人員疏散的計算，如結果表明，人員仍不能安全地疏散出去，就需要進行消防設計的二次修正，重復以上過程，直到最后人員能安全地疏散出去，消防設計至此才符合要求。通過前面的模擬解算，初步方案能夠滿足人員安全疏散的需要，符合安全要求。

結語

建筑消防安全系統研究是個復雜工程，其安全評估要考慮的內容很多，需進行大量調查、統計與實驗。本文僅就消防安全評估的必要性、方法及步驟進行了初步分析，構建了消防安全評估基本框架，更多內容還需進一步研究。只有不斷豐富和完善消防安全評估，盡早實現性能化防火設計，才能提高建筑防御火災的能力。

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