房屋建筑性能化防火設(shè)計(jì)分析

【摘 要】本文結(jié)合作者多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為科學(xué)合理地實(shí)現(xiàn)建筑工程的消防安全目標(biāo)，詳細(xì)的從性能化防火設(shè)計(jì)的概念，性能化消防安全設(shè)計(jì)的基本步驟，性能化消防安全設(shè)計(jì)與處方式消防安全設(shè)計(jì)的比較等幾個(gè)方面展開闡述，以供讀者參考。

【關(guān)鍵詞】房屋建筑；性能化；防火；設(shè)計(jì)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，建筑工程正在朝智能化、結(jié)構(gòu)化、功能多樣化和形態(tài)美學(xué)化方向發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的建筑工程防火設(shè)計(jì)是按照“處方式”規(guī)范來(lái)進(jìn)行的，這種“處方式”規(guī)范規(guī)定了詳細(xì)的設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)，因而具有設(shè)計(jì)的局限性，使設(shè)計(jì)出來(lái)的建筑工程單調(diào)而呆板。性能化設(shè)計(jì)規(guī)范為設(shè)計(jì)人員提供了很大的靈活性，也使設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。由于性能化防火設(shè)計(jì)的方法與傳統(tǒng)的“處方式”設(shè)計(jì)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，得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1.性能化防火設(shè)計(jì)概述

所謂性能化防火設(shè)計(jì)，是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計(jì)方法，并采用被廣泛認(rèn)可或驗(yàn)證為可靠的分析工具和方法，對(duì)方案設(shè)計(jì)在建筑對(duì)象中的火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行確定性和隨機(jī)性定量分析，以判斷不同解決方案所體現(xiàn)的消防安全性能是否滿足消防安全目標(biāo)，從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)方案，為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護(hù)。它是傳統(tǒng)消防設(shè)計(jì)方法的一種替代辦法，描述能夠達(dá)到某種規(guī)定性能水平的設(shè)計(jì)。建筑防火設(shè)計(jì)最終應(yīng)達(dá)到的安全目標(biāo)是：

（1）保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)不致因火災(zāi)而損失或波及鄰房。

（2）為消防救援提供必要的設(shè)施。

（3）防止起火及火勢(shì)擴(kuò)大，減少財(cái)物損失。

（4）保證安全疏散，確保生命安全。

為此，建筑物防火安全設(shè)計(jì)須對(duì)建筑規(guī)劃、結(jié)構(gòu)耐火性能、防火分區(qū)劃分、內(nèi)部裝修、防火設(shè)備、防排煙系統(tǒng)及避難對(duì)策等方面做出考慮。應(yīng)該說(shuō)現(xiàn)行的、條文式的設(shè)計(jì)方法對(duì)上述的問題都有相對(duì)獨(dú)立、完整的考慮。但存在的最大弱點(diǎn)是沒有清晰、統(tǒng)一的安全水準(zhǔn)，無(wú)法體現(xiàn)各消防系統(tǒng)間的協(xié)同功效，并導(dǎo)致綜合經(jīng)濟(jì)性低下。但是，消防安全的性能化設(shè)計(jì)方法能夠考慮到項(xiàng)目所特有的危險(xiǎn)和防護(hù)這些危險(xiǎn)所特有的消防安全措施，可以實(shí)現(xiàn)綜合性的消防對(duì)策，所有系統(tǒng)都綜合其中，而不是分別獨(dú)立設(shè)計(jì)的，人們除了可增進(jìn)對(duì)潛在的損失了解外，這種綜合性工程方法通常可提供更具體成本－效率的建筑防火設(shè)計(jì)方案。

2.性能化防火設(shè)計(jì)步驟

2.1確定性能化防火設(shè)計(jì)的工程范圍與內(nèi)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(duì)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(xiǎn)物品的使用或儲(chǔ)存區(qū)、昂貴設(shè)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。

2.2確定消防安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能目標(biāo)

在消防安全設(shè)計(jì)中，消防安全設(shè)計(jì)總體目標(biāo)是一個(gè)范圍比較廣泛的概念，它表示的是社會(huì)所期望的安全水平。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、保護(hù)財(cái)產(chǎn)、保護(hù)使用功能、保護(hù)環(huán)境不受火災(zāi)的有害影響。

2.3將定性的消防安全目標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量的性能化判據(jù)

基本判據(jù)如下：a.生命安全判據(jù)。煙氣層的高度下限、煙氣層和火焰的溫度上限、煙氣層內(nèi)毒性氣體的濃度上限、煙氣透過能見度下限、人員從建筑內(nèi)最不利位置疏散到安全地點(diǎn)所需時(shí)間等。b.結(jié)構(gòu)安全判據(jù)。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)安全起至關(guān)重要作用的重點(diǎn)構(gòu)件的承溫上限、耐火極限等。c.環(huán)境安全判據(jù)。煙氣的濃度上限、腐蝕性燃燒生成物的濃度上限等。

2.4確定火災(zāi)場(chǎng)景

火災(zāi)場(chǎng)景是對(duì)某特定火災(zāi)從引燃或者從設(shè)定的燃燒到火災(zāi)增長(zhǎng)到最高峰以及火災(zāi)所造成的破壞的描述。在建立火災(zāi)場(chǎng)景時(shí)，應(yīng)考慮的因素包括：建筑的平面布局；火災(zāi)荷載及分布狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生的位置；室內(nèi)人員的分布與狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生時(shí)的環(huán)境因素等。

2.5建立設(shè)計(jì)火災(zāi)“熱釋放速率-時(shí)間”變化曲線

綜合考慮火災(zāi)場(chǎng)景中燃料、點(diǎn)火源、通風(fēng)狀況、空間分布、火災(zāi)發(fā)生時(shí)主動(dòng)式消防系統(tǒng)的動(dòng)作情況等因素，確定火災(zāi)載荷、火災(zāi)規(guī)模的大小和增長(zhǎng)趨勢(shì)、以及發(fā)生轟燃的可能性，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。每一個(gè)需要考慮的火災(zāi)場(chǎng)景都應(yīng)該具有這樣的設(shè)計(jì)火災(zāi)曲線。

2.6提出和評(píng)估設(shè)計(jì)方案

評(píng)估過程是一個(gè)不斷反復(fù)的過程。在此過程中，許多消防安全措施的評(píng)估都是依據(jù)設(shè)計(jì)火災(zāi)曲線和設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行的。像增加報(bào)警裝置和自動(dòng)噴淋裝置、對(duì)通風(fēng)特征的修改、變更建筑材料、內(nèi)裝修和建筑內(nèi)部擺設(shè)等因素，都在該步驟進(jìn)行評(píng)估。在評(píng)估不同的方案時(shí)，清楚地了解該方案是否達(dá)到了設(shè)計(jì)目標(biāo)是很重要的。

3.與處方式消防安全設(shè)計(jì)的比較

從社會(huì)發(fā)展看，現(xiàn)形的“處方式”規(guī)范也存在著以下一些突出的問題：規(guī)范中有關(guān)條文之間常常出現(xiàn)互不溝通，相互矛盾的現(xiàn)象，條文與條文之間無(wú)法解釋清楚；傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)只能給出局部保障，無(wú)法給出一個(gè)統(tǒng)一、清晰的整體安全度水準(zhǔn)；部分技術(shù)問題國(guó)家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未規(guī)定或未能涵蓋，跟不上新技術(shù)、新工藝和新材料的發(fā)展；限制了設(shè)計(jì)人員主觀創(chuàng)造力的發(fā)展，無(wú)法充分體現(xiàn)人的因素對(duì)整體安全度的影響。

性能化消防安全設(shè)計(jì)是運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理和方法，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)設(shè)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評(píng)估、核定預(yù)定的消防安全目標(biāo)是否已達(dá)到；最后再視具體情況對(duì)設(shè)計(jì)方案作調(diào)整、優(yōu)化。與傳統(tǒng)的消防安全設(shè)計(jì)相比，性能化消防安全設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.性能化設(shè)計(jì)體現(xiàn)了一座建筑的獨(dú)特性能或用途、某個(gè)特定風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者的需要。

b.性能化設(shè)計(jì)注重安全目標(biāo)的達(dá)到，而不考慮采取什么樣的途徑，有利于發(fā)揮防火設(shè)計(jì)人員的主觀創(chuàng)造性。

c.性能化設(shè)計(jì)根據(jù)工程需要，為開發(fā)和選擇替代消防方案提供了方法。

d.性能化設(shè)計(jì)可在安全水平方面與替代設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，通過這種對(duì)比機(jī)制，可確定安全等級(jí)與成本之間的最佳點(diǎn)。

e.性能化設(shè)計(jì)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(chǎn)生更具有革新性的設(shè)計(jì)。

4.設(shè)計(jì)中的注意問題

從總體看，性能化設(shè)計(jì)是一個(gè)發(fā)展的方向，但就目前的技術(shù)支撐條件看，也存在一些問題。首先，社會(huì)各界對(duì)它的接受程度不一；另外，與“處方式”設(shè)計(jì)相比，性能化分析和設(shè)計(jì)過程需要在分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)文件制作上花費(fèi)更多的工程時(shí)間。增加了工程設(shè)計(jì)的人力投入，帶來(lái)了較高的設(shè)計(jì)成本。綜合起來(lái)看，目前使用性能化方法還存在一些技術(shù)問題：如性能判斷標(biāo)準(zhǔn)不一致；對(duì)火災(zāi)中人員的行為假設(shè)的成分過多或預(yù)測(cè)性火災(zāi)模型中存在未得到很好證明或者沒有廣泛理解的局限性；火災(zāi)模型沒有將不確定性因素考慮進(jìn)去；設(shè)計(jì)過程常常要求專業(yè)人員在超出他們專業(yè)之外的領(lǐng)域工作。

5.結(jié)語(yǔ)

性能化防火設(shè)計(jì)是針對(duì)特定建筑對(duì)象確立消防安全目標(biāo)，提出消防安全問題的解決方案。在實(shí)踐中除文中論述之舉措外，還有其他一些問題需要不斷的去探索研究。由于作者水平有限，文中論述不到之處望行業(yè)同仁多多指正。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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