淺議性能化設計方法在高層建筑防火中的應用

王俊豪

（上海浦東建筑設計研究院有限公司 200000）

引言

在當前的城市建設中，高層建筑逐漸融入人們的生活，但是在當前的高層建筑使用中，消防問題一直是影響人們生命財產安全的重要因素，所以在高層建筑設計中，提高消防設計，可以全面降低建筑物受到消防問題的影響。在當前的高層建筑中，全面使用性能化設計方法可以提高建筑物的消防設計，性能化設計相較于傳統的指令化設計擁有更多的靈活性和科學性，同時在安全性和經濟性上有有了綜合的發展，是當前高層建筑提高消防安全的重要方式之一。

1 高層建筑火災與性能化設計簡述

1.1 高層建筑火災特點

高層建筑火災發生的特點：

1.1.1 火災隱患多

高層建筑中，多使用精裝修，但是裝修過程中使用的裝修材料存在一定易燃性，影響高層建筑的消防安全，并且在建筑物使用過程中，電氣設備是重要的配套設施，但是其在建筑物中埋設的暗線容易出現老化和漏電問題，會出現電路失火情況，在進行建筑裝修的過程中，由于用火不慎、檢修焊割容易引起火災。

1.1.2 疏散時間長

在高層建筑中，由于其樓層較多，同時高度較高，在此居住的人數較多，所以在高層建筑出現消防問題時，人員疏散存在較多的問題。在高層建筑出現消防問題時，電梯在火災的影響下，無法得到正常的使用，所以會使用樓梯來疏散人員，因此高層建筑中，如出現火災問題，其疏散難度較大，使用的時間會因此增加。

1.1.3 火勢蔓延快

在當前的高層建筑使用中，由于高層建筑樓層較高，同時內部管道較多，所以火勢會受到高層管道的影響，熱氣流作用下火勢容易從低處竄上高出，加上在高層建筑中，使用材料較多，雖然做過防火處理，但是其中內部材料存在可燃物，并且燃燒速率較快，加上樓層較高，所以會出現風勢大，火勢借助風勢來加大燃燒，更易于向上部樓層蔓延。

1.1.4 撲救難度大

高層建筑的主要特點為層數多，建筑物高度較高，所以在撲救的過程中，受到建筑物自身特點的影響，所以在撲救過程中影響撲救效果，無法達到自救目的。

2 性能化防火設計方法

2.1 性能化防火設計的基本特點

2.1.1 目標的確定性

在建筑物的建筑設計中，設計中首先需要明確建筑施工目的，使其可以達到基本的安全水準，從而滿足社會以及人們的安全使用需求，在建筑設計中，對建筑物有著不同的設計要求，保證在建筑物的使用過程中，確保人員的財務和生命安全得到保證，使傷害減低到最低。

2.1.2 方法的靈活性

建筑物在確認設計目標后，設計師可以通過不同的方法來達到設計要求，但是必須保證建筑設計在安全水準的要求下進行。

2.1.3 評估以及驗證的必要性

在使用性能化設計方法過程中，需要對設計進行評估和驗證，即是對建筑消防設計進行綜合評估，同時對人員到達心理承受極限所需要的時間，要到設計的綜合要求，滿足高層建筑的使用。

2.2 性能化防火設計的基本步驟

2.2.1 確定工程參數與具體要評估內容

在進行性能化設計方法的使用過程中，設計者首先需要了解工程的綜合信息，如建筑物的使用要求和其在結構上的要求，針對不同的使用要求，合理規劃建筑物的各功能區，結合消防知識，對各功能區進行合理分配，保證其消防安全設計的提高。

2.2.2 確定目標

在高層建筑的設計中，確定目標是最先需要完成的任務之一，所有建筑的總體目標為保護生命、保護財產、確定建筑物的功能使用合理、建筑物周邊的環境不會得到火災的影響。在建筑物的施工過程中，設計總體目標可以分為功能目標和性能目標，通過建筑物的材料、構件等來完成建筑設計，使其符合使用要求。

2.2.3 初期設計與評估

在消防設計之初，需要增加設計方案的設想，設計者需要不斷提出設計方案，通過消防規范要求，對設計方案進行合理的評估和預設，因此尋找最為符合的設計要求，確定使用最好的設計方案。

3 高層建筑性能化防火設計必須考慮的因素

3.1 影響人員安全疏散的因素

高層建筑中，設計人員在進行消防設計時，設計中首先需要考慮建筑物居住者在遇到火災問題時可能面對的問題，因此影響人員安全疏散的因素就是首要考慮的目標，而在火場疏散的過程中，火場當時的空氣溫度是首要目標，但是由于無法確認火場現場的問題，所以需要參考避難者在臨界火場空氣的溫度來確定危險時間。

其次在火災的問題中，濃煙都是影響人員疏散的重要問題，所以在建筑設計中，設計者需要分析當時環境的煙霧成分，以此進行綜合的設計處理，避免在出現火災的情況，被困人員會受到煙霧影響，是被困者出現煙霧中毒，提高安全疏散的效率。

3.2 火災場景設計

3.2.1 火災場景分類

建筑物的消防設計中，設計者需要對火災的發生原點進行了解，將火災場景進行系統分類，根據火災的發生情況，可以分為固定型火源、擴展型火源、爆炸型火源，首先固定型火源即是被局限于特定的空間，使其不會蔓延到相鄰的區域，其釋放的熱量會呈現線性和穩定的情況。擴展型火源是在固定地點出現火災，受到外部因素影響，會呈現擴展形態，使火災蔓延整場。爆炸型火源會產生巨大的沖擊力，使鄰近的易燃物會出現燃燒，加快了火災的燃燒。

3.2.2 火災場景確定原則

在高層建筑的設計施工中，性能化防火設計需要確定火災的場景，而確定火災場景需要堅持三點原則：①結合消防原則，模擬真實的火災場景，以保證可以結合實際考慮火災問題。②根據高層結構，可以確定火災發生火源形式，以此突出火源的特殊性質。③必須將火災蔓延的因素考慮進去，結合不同的建筑物形態來確定建筑物的消防保證。

3.2.3 火災荷載的確定

材料的燃燒值：燃燒熱也被稱為熱值，用單位質量的材料完全燃燒所釋放的總熱量來定義。或者更標準的說是標準條件下氧化劑與可燃材料反應且生成產物所產生的反應熱。這個熱值可以通過理論公式計算獲得也可以通過試驗測得；火災荷載密度：室內所有可燃物完全燃燒產生的總熱量和相對應的房間特征參考面之間的比值，即單位面積A上可燃物的總熱量。

3.3 熱釋放率設定

在建筑設計或分析現有建筑火災安全狀況時，建筑內部可能發生火災的熱釋放率是火災發展與危害的主要參數，也是如何采取消防措施的主要依據。熱釋放率假定越合理，建筑物的消防性能與經濟性能也就越好。火災初期熱釋放率是控制火災的主要因素。

4 總結

性能化的防火設計方法在現代高層建筑設計中越來越重要，而且要將防火設計與建筑物結構特點結合起來進行綜合分析，這必然對今后防火設計與理論分析的發展起到重要作用。