淺談建筑消防性能化設計的實用性

[摘要]消防安全的研究和規范修訂已相對成熟，但規范并不能完全涵蓋實際情況。性能化設計思想是以危險性和經濟性評估為手段，利用現代科技成果來指導建筑防火設計，根據建筑物的火災發展特性、建筑及其使用人員的特征來確定建設防火設計，從而實現消防安全和投資等的統一。本文主要闡述分析建筑消防性能化設計的優缺點和實用性提升方案。

[關鍵詞]建筑消防；性能化設計；實用性提升

1、前言

消防安全的研究自18世紀倫敦城市大火后開始正式以規范甚至法律的形式進入公眾的視野。我過19世紀大興安嶺、新疆等地也發生過幾次駭人聽聞大型火災。隨著大量人口聚集到城市，為應對城市人口密度的攀升，并獲得土地開發中的利益最大化，各類高層建筑不斷涌現。同時公共娛樂場所、會展及商場餐飲等人員密集性場所大量出現，致使火災危險性不斷增大。然而，在這些引發火災因素不斷增多的情況下，僅單單依靠城市消防力量已顯力不從心。從近期上海發生的11.15特大火災及現場撲救情況，即已暴露出城市消防設施和手段的局限。作為“自主”防火的對策，即避免火勢的蔓延，合理設計安全疏散路線，確保建筑中人員在火災情況中的安全疏散可能，是每個建筑師必須重視的設計要素。

消防安全的研究和規范修訂已相對成熟，但規范并不能完全涵蓋實際情況。建筑物性能化防火設計方法是目前國外消防科學研究中的一個前沿的熱門研究領域。性能化設計思想是以危險性和經濟性評估為手段，利用現代科技成果來指導建筑防火設計，根據建筑物的火災發展特性、建筑及其使用人員的特征來確定建設防火設計，從而實現消防安全和投資等的統一。為加快建筑物消防安全工程設計技術的實用化進程.逐步建立性能化的建筑設計防火規范體系，本文在國內外總結有關建筑物性能化防火設計技術與方法研究成果的基礎上，提出我國開展性能化設計技術研究的一些基本思路.供有關人員參考。

2、建筑消防性能化設計的內容及優缺點分析

2.1建筑消防性能化設計的內容

性能化設計的概念雖然不是最新的課題，但是由于其本身的開放性，受設計者能力和經驗影響較大，目前發展的仍然不是很成熟，而且應用非常的不廣泛，所以很多從業者甚至不了解性能化設計。針對特定的對象建立消防安全目標和消防安全問題的解決方案，采用被廣泛認可或被驗證為可靠的分析工具和方法對設計在建筑對象中的火災場景進行確定性和隨機性定量分析，以判斷不同解決方案所體現的消防安全性能是否滿足消防安全目標，從而達到合理的消防安全設計目的。簡單表述為，以火災安全工程學的思想為指導，采用以火災性能為基礎的建筑防火設計方法。其特點是依據具體建筑物的火災發展特性來決定其防火的需要，以定量計算為基礎進行的火災危險分析和設計。能夠使防火安全目標、火災損失目標和工程設計目標之間達到較好的協調，從而有助于實現火災防治的科學性、有效性和經濟性的統一。

性能化防火方法涉及性能化防火分析、性能化防火設計、性能化防火設計規范3個基本方面。消防工程設計將每一個工程都作為一個獨特的項目進行處理。消防工程是一門運用最新的防火技術和消防科學的研究成果進行建筑設計的新興專業。它是物理學、心理學和社會學等多學科的交叉領域，涉及火焰的發展與擴散、煙氣流動、持久性與毒性分析、火焰探測與撲滅、逃生方法與疏散、火災時的人類行為、消防安全管理，以及建筑物對火災的反應。消防工程設計提供包括以下內容：火焰、煙氣流動和疏散模型；主動式火焰探測與撲滅系統；全面的消防安全對策；以性能為基礎的設計和分析；危害與風險評估。

2.2建筑消防性能化設計的程序

建筑消防性能化設計本身是開放的設計，不應有固定的步驟和程序來框定，但是在實際應用中，收設計者本身的能力和經驗影響較大，固需要設定相對通用的程序供設計者參考：

（1）評估建筑物設計現狀，包括原建筑設計在內的各種信息；

（2）確定防火目的和損失目標；

（3）設置火災場景及可能的設定火災火源、初始可燃物和二次可燃物等；

（4）設定在所設定的火災場景中，火源的熱釋放速率的變化曲線；

（5）制定、評估防火設計方案，編制設計文件。

目前，各國正不斷開發新的設計程序，并對現有的方法進行改進。對此，建議我國盡快組織各方面的人力，投入足夠資金，對此開展系統的理論研究和相關的試驗驗證。但開發火災模型既要堅持具有自主的知識產權，更應吸取國外模型開發中的經驗教訓l，積極分析和吸收、利用國外現有模型的特性，加強國內、國際間的技術合作與交流。

2.3建筑消防性能化設計的優缺點

以性能設計為基礎的消防工程方法與強制性的防火設計規范方法相比，具有一系列的優點（1）建筑設計和空間布置相對靈活。由于建筑設計和使用功能上的原因，機場、展覽、商業等大型設施常常設計成無分隔的大空間，容納大人流。消防工程設計能夠確定安全性和風險，并提供充分的保護。（2）安全性有很大程度的提高，安全富裕度較大。消防工程設計是以采用最新研究成果和技術的火災荷載、火情和風險分析為基礎的。性能設計同時也兼顧強制性要求和以往火災的統計資料。這一方法提供與強制性方法相當，在許多情況下更高的安全性。（3）降低建筑建設和運行成本。以性能設計為基礎的消防工程方法采用設計火情進行消防系統設計，提供消防保護系統以滿足性能要求。它能優化整個消防系統，避免過量提供設施，因而可以在不降低用戶安全性的情況下，大大減少資金投入和以后的維護開支。（4）風險的量化。消防工程設計對火災荷載、火焰的發展、煙氣的擴散及持久性與毒性和人員疏散進行分析，從而量化建筑用戶、消防人員和建筑物所面臨的風險。消防工程設計將確保這些風險處于可接受的水平。（5）有利于新技術、材料、產品的開發、推廣和應用。

當然，性能化設計因為難度太大，熟知度低，實際應用起來也有一定的缺點：消防主管部門不同意或不熟悉消防性能化設計的方法、分析、目標、工具；建設方不同意消防性能化設計帶來增加的時間、設計費用、目標或實施費用；消防性能化設計人和審查人的水平和素質；消防性能化設計的不確定性（如科學，人員行為，對火災危險的認識、態度及評價）；今后建筑物使用性質可能的改變對設計結論的影響。

3、建筑消防性能化設計的實用性提升方案分析

3.1引進國外最新性能化設計成果

性能化設計的概念最早在國外提出，但國內的研究并不是很多。近幾年國外在消防安全工程應用研究方面發表論文很多，并出版了一些專著。要盡快縮短我國在消防安全工程及建筑物性能化防火設計技術研究方面與國外的差距，不僅有必要讓我國更多的從事消防安全工作的人員了解和掌握消防安全工程學的基本理論知識和國外發展動態，而且組織專門力量積極引進和消化吸收國外最新成果更是一條較好的途徑。建議組織相關專業人員在系統收集和研究的基礎上，翻譯出版國外發表有關消防安全工程的重要論文、專著和已頒布的建筑物性能化消防工程設計指南、性能化建筑規范，跟蹤相關研究進展情況，引進相關教材，將國外最新成果介紹給我國消防科研、教學和管理人員。

3.2重視消防性能化設計人才培養

盡管許多國家在推動防火規范由處方式向性能化轉化的過程中做了大量努力，但到目前為止性能規范實際上還并沒有真正得到廣泛的認可與理解，在全世界范圍內進行的性能化設計的實例還為數不多。之所以如此，一方面是由于他們不敢肯定性能化設計能否提供與處方式設計等同的消防安全水平，對性能化設計中所采用的數值模擬工具的精確性持懷疑態度。另一方面，使用性能化規范和采用性能化設計，對設計人員的要求較高，人們對性能化設計和規范的認識還很模糊，對其優越性認識不足。從性能規范使用情況看，提高人們對性能化建筑設計和性能化建筑規范的認識，培養一批能夠熟練使用規范和相關評估技術的專業人員十分重要。由于目前我國還未將消防安全工程學定位為二級學科，相關學歷教育只在個別院校設置，而性能化設計的專業甚至科目并未設置。

消防安全工程作為一個學科正在發展，并將越來越成熟，消防工程師必須掌握大量的消防安全理論知識和應用技術。未來，也只有那些接受過較系統的消防安全工程教育的工程師，才有可能勝任建筑消防安全。

4、展望

本文主要闡述分析建筑消防性能化設計的優缺點和實用性提升方案，但在實際設計中，針對比較復雜的建筑，尤其是機場、火車站、大型體育場等建筑，并不能僅僅按照規范照本宣科，機械的進行消防設計。建議我國由國家級部門組織專門力量，在積極學習和借鑒國外相關研究的成熟經驗與做法的基礎上，積極參與國際間在該領域的研究活動，重視本文第三部分的提出的建議。上述的建議的不妥之處，敬請各位同行和專家批評指正。