第四章建筑性能化防火設(shè)計(jì)評(píng)估

第一節(jié)概述

本節(jié)介紹了什么是性能化防火設(shè)計(jì)方法，該方法的發(fā)展過(guò)程及與傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)方法的區(qū)別，建筑性能化防火設(shè)計(jì)方法能夠解決的問(wèn)題及所運(yùn)用的手段和工具，及該方法的局限性。

一、性能化防火設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)財(cái)富的積累，火災(zāi)發(fā)生的頻率和造成的損失越來(lái)越大，火災(zāi)的防治技術(shù)也越來(lái)越受到人們的重視。1666年9月英國(guó)倫敦發(fā)生火災(zāi)，大火持續(xù)了4天，約80%的城市被燒毀。為了防止建筑物之間火災(zāi)的蔓延，英國(guó)制定了第一部有關(guān)消防的建筑規(guī)范，規(guī)定了建筑物之間的最小間距，并對(duì)建筑材料的使用進(jìn)行了限制性規(guī)定。同樣，世界各國(guó)的建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范都是長(zhǎng)期以來(lái)人們與火災(zāi)斗爭(zhēng)過(guò)程中總結(jié)出來(lái)的防火滅火經(jīng)驗(yàn)的體現(xiàn)，同時(shí)綜合考慮了當(dāng)時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平、科技水平以及其他國(guó)家的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。這些規(guī)范中大多數(shù)規(guī)定是依照建筑物的用途、規(guī)模和結(jié)構(gòu)形式等提出的，并且詳細(xì)地規(guī)定了防火設(shè)計(jì)必須滿足的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)或參數(shù)，設(shè)計(jì)人員不需要復(fù)雜的計(jì)算和分析過(guò)程，容易理解和掌握。

由于每座建筑的結(jié)構(gòu)、用途及內(nèi)部可燃物的數(shù)量和分布情況千差萬(wàn)別，因此按照規(guī)范統(tǒng)一給定的設(shè)計(jì)參數(shù)得到的設(shè)計(jì)方案，不一定是最合理和最有效的。特別是隨著科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種復(fù)雜的、多功能的建筑迅速增多，新材料、新工藝、新技術(shù)和新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，這些都對(duì)建筑的消防設(shè)計(jì)提出了新的要求，出現(xiàn)了許多規(guī)范難以解決的消防設(shè)計(jì)問(wèn)題。在這種形勢(shì)下，上世紀(jì)70年代出現(xiàn)了性能化防火設(shè)計(jì)的概念，到現(xiàn)在為止，已被10多個(gè)國(guó)家所接受，并成為當(dāng)前國(guó)際建筑防火設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

所謂性能化防火設(shè)計(jì)，是指根據(jù)建設(shè)工程使用功能和消防安全要求，運(yùn)用消防安全工程學(xué)原理，采用先進(jìn)適用的計(jì)算分析工具和方法，為建設(shè)工程消防設(shè)計(jì)提供設(shè)計(jì)參數(shù)、方案，或?qū)ㄔO(shè)工程消防設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合分析評(píng)估，完成相關(guān)技術(shù)文件的工作過(guò)程。

雖然性能化防火設(shè)計(jì)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，但性能化防火設(shè)計(jì)的出現(xiàn)與火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程學(xué)的發(fā)展是分不開(kāi)的。從19世紀(jì)末英國(guó)出現(xiàn)了利用金屬受熱膨脹原理制成的感溫火災(zāi)自動(dòng)探測(cè)裝置以來(lái)，消防工程技術(shù)的發(fā)展已有100多年的歷史。1946年第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)在美國(guó)研制成功，半導(dǎo)體和微電子技術(shù)發(fā)展迅速，計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域得到了充分的應(yīng)用，消防工程技術(shù)也得到快速提升，各種智能化的火災(zāi)探測(cè)和自動(dòng)滅火系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。特別是大容量高性能計(jì)算工作站的出現(xiàn)，科學(xué)計(jì)算的能力越來(lái)越強(qiáng)大，使得大量復(fù)雜的火災(zāi)數(shù)據(jù)分析和處理成為現(xiàn)實(shí)，這些都為性能化防火設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

火災(zāi)科學(xué)與消防工程是一門以火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展規(guī)律和火災(zāi)預(yù)防與撲救技術(shù)為研究對(duì)象的新興綜合性學(xué)科，是綜合反映火災(zāi)防治科學(xué)技術(shù)的知識(shí)體系?；馂?zāi)科學(xué)是反應(yīng)火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展規(guī)律的知識(shí)，如物質(zhì)的燃燒與爆炸機(jī)理、火焰的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、燃燒抑制與滅火機(jī)理、煙氣的生成及其毒性，以及火災(zāi)的發(fā)展、蔓延與控制等基礎(chǔ)理論內(nèi)容。消防工程是反映應(yīng)用科學(xué)與工程原理防治火災(zāi)的知識(shí)，如對(duì)火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性的分析評(píng)估、火災(zāi)?；?、建筑防火技術(shù)、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)、自動(dòng)滅火技術(shù)、阻燃與耐火技術(shù)、火災(zāi)原因鑒定技術(shù)、火場(chǎng)通信指揮技術(shù)，以及人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng)，包括體能、心理和生理等，是應(yīng)用基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)部分?？梢?jiàn)，性能化防火設(shè)計(jì)是建立在火災(zāi)科學(xué)和消防工程學(xué)基礎(chǔ)之上的一門應(yīng)用技術(shù)，它的出現(xiàn)是火災(zāi)科學(xué)和消防工程學(xué)發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果。

美國(guó)、英國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)從20世紀(jì)70年代起就開(kāi)展了性能化防火設(shè)計(jì)的相關(guān)研究，如火災(zāi)增長(zhǎng)分析、煙氣運(yùn)動(dòng)分析、人員安全疏散分析、建筑結(jié)構(gòu)耐火分析和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，并取得了一些比較實(shí)用化的成果，各國(guó)紛紛制定各自的性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范和指南等文件。

二、我國(guó)性能化防火設(shè)計(jì)發(fā)展

我國(guó)從1980年代初期就開(kāi)始了火災(zāi)?；矫娴难芯?，此后在火災(zāi)科學(xué)、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化、建筑火災(zāi)煙氣運(yùn)動(dòng)等方面也開(kāi)展了大量工作。但直到1995年國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“地下大型商場(chǎng)火災(zāi)研究”，我國(guó)還只有少數(shù)從事此方面研究的人員對(duì)建筑物性能化防火設(shè)計(jì)有所認(rèn)識(shí)。1996年，特別是1997年FORUM會(huì)議(天津)以后，我國(guó)開(kāi)始組織人員比較系統(tǒng)地搜集整理和分析研究國(guó)內(nèi)外有關(guān)建筑物性能化設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)方面的成果與信息。

“十五”期間開(kāi)始針對(duì)建筑性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行深入研究，在國(guó)家“十五”科技攻關(guān)課題《城市火災(zāi)與重大化學(xué)災(zāi)害事故防范與控制技術(shù)的研究》中分別開(kāi)展了建筑物性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則的研究、高層建筑性能化防火設(shè)計(jì)評(píng)估技術(shù)研究、中庭式建筑性能化防火設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用的研究和人員密集大空間公共建筑性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用研究等。

在這些研究工作的基礎(chǔ)上，相關(guān)機(jī)構(gòu)同時(shí)開(kāi)展了工程應(yīng)用。公安部天津消防研究所在“十一五”國(guó)家科技攻關(guān)項(xiàng)目中，開(kāi)展了建筑物性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范研究項(xiàng)目，以保障我國(guó)建筑工程的消防安全水平，規(guī)范建筑消防安全工程技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

三、性能化防火設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的規(guī)范做法對(duì)比

傳統(tǒng)規(guī)范的技術(shù)要求是建立在部分火災(zāi)案例的經(jīng)驗(yàn)和火災(zāi)模擬實(shí)驗(yàn)等研究基礎(chǔ)之上。歷史上防火規(guī)范的出現(xiàn)和發(fā)展有著其相關(guān)的社會(huì)背景。當(dāng)時(shí)人們掌握的科學(xué)技術(shù)水平尚無(wú)法透徹、系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)所處的客觀社會(huì)，因此人類的技術(shù)行為難免呈現(xiàn)出多樣性和不確定性。而為了保證工程最基本的安全度，有關(guān)的社會(huì)組織便通過(guò)一些成功的經(jīng)驗(yàn)和理論描述，制定出了一些規(guī)范條文去約束相應(yīng)人員的技術(shù)行為。

傳統(tǒng)的規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的各個(gè)方面做了具體規(guī)定，但難以定量確定設(shè)計(jì)方案所能達(dá)到的安全水平。傳統(tǒng)規(guī)范具有以下的特點(diǎn)：

(1)沒(méi)有細(xì)化的設(shè)計(jì)目標(biāo);

(2)所使用的方法是確定的;

(3)不需要再對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估確認(rèn)。

應(yīng)該說(shuō)，傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范為社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步做出了巨大的貢獻(xiàn)，但從社會(huì)進(jìn)步的角度看，也存在著一些不足之處：

(1)無(wú)法給出一個(gè)統(tǒng)一、清晰的整體安全度水準(zhǔn)?，F(xiàn)行規(guī)范適用于各類建筑，而各種建筑風(fēng)格、類型和使用功能的差異，則無(wú)法在現(xiàn)行規(guī)范中給予明確的區(qū)別。因此，現(xiàn)行規(guī)范給出的設(shè)計(jì)結(jié)果無(wú)法告訴人們各建筑所達(dá)到的安全水準(zhǔn)是否一致，當(dāng)然也無(wú)法回答一幢建筑內(nèi)各種安全設(shè)施之間是否能協(xié)調(diào)工作以及綜合作用的安全程度如何。

(2)是經(jīng)驗(yàn)及科研技術(shù)的總結(jié)，難以跟上新技術(shù)、新工藝和新材料的發(fā)展。規(guī)范嚴(yán)格的定量規(guī)定妨礙設(shè)計(jì)人員使用新的研究成果進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡管這樣的設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致系統(tǒng)安全程度的提高和投入的減少，但很可能會(huì)與規(guī)范不符。大多數(shù)的規(guī)范條款來(lái)源于對(duì)歷次火災(zāi)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，這種經(jīng)驗(yàn)總結(jié)不可能涵蓋所有的影響因素，尤其是隨著建筑形式的發(fā)展而出現(xiàn)的新問(wèn)題，更不可能是規(guī)范編寫者在幾年，甚至十幾年前編寫規(guī)范時(shí)就能全部考慮到的。

(3)限制了設(shè)計(jì)人員主觀創(chuàng)造力的發(fā)展。非靈活的、太過(guò)具體的規(guī)范條文，常常桎梏設(shè)計(jì)人員的想象力，無(wú)形中僵化了人們的思維。與此同時(shí)設(shè)計(jì)者對(duì)規(guī)范中未規(guī)定或規(guī)定不具體的地方，也會(huì)因盲目性而導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)果的失誤。比如人們可以這樣認(rèn)為：符合規(guī)范條文要求的設(shè)計(jì)就是合格的，而對(duì)于規(guī)范沒(méi)有規(guī)定的因素，設(shè)計(jì)人員就無(wú)從著手了。因此對(duì)任何小的細(xì)節(jié)考慮不周都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失效，完全背離設(shè)計(jì)的宗旨。

(4)無(wú)法充分體現(xiàn)人的因素對(duì)整體安全度的影響。建筑是為人類的生產(chǎn)和生活服務(wù)的，人的素質(zhì)無(wú)疑在很大程度上影響著建筑防火安全的水平。比如人的生產(chǎn)、生活習(xí)慣，樓宇物業(yè)管理水平，人在火災(zāi)中的心理狀態(tài)等都在事實(shí)上成為安全設(shè)計(jì)的主要考慮因素之一。然而，現(xiàn)行規(guī)范中無(wú)法充分體現(xiàn)該類因素的作用。

當(dāng)前，建筑防火相關(guān)領(lǐng)域新成果的不斷涌現(xiàn)和現(xiàn)代信息處理技術(shù)，在不斷充實(shí)現(xiàn)行的規(guī)范體系。與傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范相對(duì)比，性能化的防火設(shè)計(jì)規(guī)范具有以下特點(diǎn)：

(1)加速技術(shù)革新。在性能化的規(guī)范的體系中，對(duì)設(shè)計(jì)方案不做具體規(guī)定，只要能夠達(dá)到性能目標(biāo)，任何方法都可以使用，這樣就加快了新技術(shù)在實(shí)際設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，不必考慮應(yīng)用新設(shè)計(jì)方法可能導(dǎo)致與規(guī)范的沖突。性能化的規(guī)范給防火領(lǐng)域的新思想、新技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用空間。

(2)提高設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性。性能化設(shè)計(jì)的靈活性和技術(shù)的多樣化給設(shè)計(jì)人員提供更多的選擇，在保證安全性能的前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)方案的選擇可以采用投入效益比更優(yōu)化的系統(tǒng)。

(3)加強(qiáng)設(shè)計(jì)人員的責(zé)任感。性能設(shè)計(jì)以系統(tǒng)的實(shí)際工作效果為目標(biāo)，要求設(shè)計(jì)人員通盤考慮系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，減小對(duì)規(guī)范的依賴，不能以規(guī)范規(guī)定不足為理由忽視一些重要因素。這對(duì)于提高建筑防火系統(tǒng)的可靠性和提高設(shè)計(jì)人員技術(shù)水平都是很重要的。

由于是一種新的設(shè)計(jì)方法，工程應(yīng)用范圍并不廣泛，許多性能化防火設(shè)計(jì)案例尚缺乏火災(zāi)驗(yàn)證。目前使用的性能化方法還存在以下一些技術(shù)問(wèn)題：

(1)性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)尚未得到一致認(rèn)可。

(2)設(shè)計(jì)火災(zāi)的選擇過(guò)程確定性不夠。

(3)對(duì)火災(zāi)中人員的行為假設(shè)的成分過(guò)多。

(4)預(yù)測(cè)性火災(zāi)模型中存在未得到很好證明或者沒(méi)有被廣泛理解的局限性。

(5)火災(zāi)模型的結(jié)果是點(diǎn)值，沒(méi)有將不確定性因素考慮進(jìn)去。

(6)設(shè)計(jì)過(guò)程常常要求工程師在超出他們專業(yè)之外的領(lǐng)域工作。

需要注意的是，傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范與性能化的防火設(shè)計(jì)規(guī)范并不是對(duì)立的關(guān)系，恰恰相反，建筑設(shè)計(jì)既可以完全按照性能化消防規(guī)范進(jìn)行或與現(xiàn)行規(guī)格式規(guī)范一起使用，也可以獨(dú)立按照消防安全工程的性能化判據(jù)與要求進(jìn)行。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，并不是所有的建筑物都應(yīng)該或有必要按照性能化的工程方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。事實(shí)上，目前在一些開(kāi)展這方面工作較早的國(guó)家也只有1%～5%的建筑項(xiàng)目需要采用性能化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如美國(guó)，約1%;新西蘭和澳大利亞，約3%～5%;德國(guó)，約1.5%。在我國(guó)，部分地區(qū)可能達(dá)到3%～5%，但總體應(yīng)不會(huì)超過(guò)0.5%。

建筑物的消防設(shè)計(jì)必須依據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的防火規(guī)范及相關(guān)的工程建設(shè)規(guī)范進(jìn)行。只有現(xiàn)行規(guī)范中未明確規(guī)定、按照現(xiàn)行規(guī)范比照施行有困難或雖有明確規(guī)定但執(zhí)行該規(guī)定確有困難的問(wèn)題，才采用性能化防火設(shè)計(jì)方法。即使如此，所設(shè)計(jì)的建筑物的消防安全性能仍不應(yīng)低于現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的安全水平。

任何建筑的消防安全都是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)其消防安全性能能夠達(dá)到一定安全水平，必須根據(jù)采用性能化設(shè)計(jì)的部分出發(fā)，從整體設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)的分析研究。即使這樣，也只能通過(guò)改善建筑環(huán)境來(lái)控制和降低其發(fā)生火災(zāi)的可能性及其火災(zāi)危害，而無(wú)法完全消除其火災(zāi)危險(xiǎn)。不同功能的建筑物，需要采用性能化方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的問(wèn)題略有差異，但從總體上看，主要有人員安全疏散設(shè)施、防火分區(qū)面積、鋼結(jié)構(gòu)耐火保護(hù)以及建筑防排煙幾個(gè)方面的問(wèn)題。對(duì)于設(shè)計(jì)者提出需要進(jìn)行性能化防火設(shè)計(jì)的問(wèn)題，還必須由省級(jí)公安機(jī)關(guān)消防機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)。必要時(shí)，如某些重大或較復(fù)雜的工程建設(shè)項(xiàng)目，還應(yīng)組織相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)管理機(jī)構(gòu)共同復(fù)審確定。

四、性能化防火設(shè)計(jì)核心內(nèi)容

(一)整體評(píng)估

建筑物的性能化防火設(shè)計(jì)是通過(guò)采用至少與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物的消防安全目標(biāo)，以解決現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際需求不相適應(yīng)或某些不完善的規(guī)定所帶來(lái)的問(wèn)題。消防安全評(píng)估既是為了驗(yàn)證其設(shè)計(jì)方法及其結(jié)果是否與現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定等效或者是否能達(dá)到與該建筑相適應(yīng)的消防安全水平，也是為了便于進(jìn)一步修改和完善現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案。因此，任何一項(xiàng)性能化防火設(shè)計(jì)均必須在設(shè)計(jì)后經(jīng)過(guò)相應(yīng)的消防安全性能評(píng)估程序。此外，消防安全評(píng)估不僅局限于對(duì)新建建筑設(shè)計(jì)的安全性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且還可以單獨(dú)對(duì)現(xiàn)有建筑或新建筑設(shè)計(jì)中采用的新材料等的消防安全性能進(jìn)行評(píng)估，以確定其是否需要改造以及如何改造。

建筑物的性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)包括設(shè)計(jì)、消防安全性能評(píng)估和方案改進(jìn)與完善，設(shè)計(jì)與消防安全性能評(píng)估是一個(gè)相互有機(jī)結(jié)合的整體。但建筑物的消防安全性能技術(shù)評(píng)估也可以由第三方中介技術(shù)組織獨(dú)立進(jìn)行。在驗(yàn)證其等效性時(shí)，不得從其他國(guó)家的規(guī)范中斷章取義引用條文，而應(yīng)以我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為基礎(chǔ)進(jìn)行等效性驗(yàn)證。

(二)專業(yè)人員

建筑物性能化防火設(shè)計(jì)是一門專業(yè)要求較高的技術(shù)性工作，是火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程涉及到的多門學(xué)科知識(shí)的綜合運(yùn)用。從業(yè)人員不僅應(yīng)該熟悉消防技術(shù)法規(guī)，能夠根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)象的功能與用途、高度和內(nèi)部建筑特征確定其消防設(shè)計(jì)目標(biāo)(如保證建筑物內(nèi)使用人員的人身安全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等)以及相關(guān)的定量性能標(biāo)準(zhǔn)，而且能比較準(zhǔn)確地確定和描述設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景和設(shè)定火災(zāi)，采用合適的方法(如選擇或建立建筑物內(nèi)火災(zāi)蔓延和煙氣運(yùn)動(dòng)等的物理模型和數(shù)學(xué)模型等)，選擇和使用適當(dāng)?shù)姆治鲱A(yù)測(cè)工具，對(duì)火災(zāi)探測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等消防系統(tǒng)有相當(dāng)了解，能夠預(yù)測(cè)和分析、評(píng)價(jià)其可行性、有效性與可靠性。

此外，建筑物的消防安全水平的高低與建筑消防投資密切相關(guān)，合理確定該指標(biāo)也是性能化防火設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

(三)程序控制

遵循一定的設(shè)計(jì)程序是保證設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提，特別是在進(jìn)行性能化試設(shè)計(jì)和評(píng)估驗(yàn)證階段。建筑物性能化設(shè)計(jì)一般在設(shè)計(jì)方案或擴(kuò)初設(shè)計(jì)階段進(jìn)行，由設(shè)計(jì)師、業(yè)主、消防工程咨詢專家等共同參與實(shí)施。建筑物性能化防火設(shè)計(jì)的一般程序?yàn)椋?/p>

1.確定建筑物的使用功能、建筑設(shè)計(jì)的適用標(biāo)準(zhǔn);

2.檢查為實(shí)現(xiàn)建筑師的設(shè)計(jì)思想與業(yè)主的要求，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中哪些規(guī)定無(wú)法按規(guī)定要求實(shí)施，從而確定需要采用性能化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的問(wèn)題;

3.進(jìn)行性能化試設(shè)計(jì)和評(píng)估驗(yàn)證;

4.修改完善設(shè)計(jì)并進(jìn)一步評(píng)估驗(yàn)證確定是否滿足所確定的消防安全目標(biāo);

5.提交審查與批準(zhǔn)。

因此，設(shè)計(jì)或評(píng)估人員應(yīng)明白性能化防火設(shè)計(jì)的基本步驟、每一步驟中涉及的主要問(wèn)題和內(nèi)容以及各步驟之間的相互關(guān)系與影響。

五、性能化防火設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

(一)確定設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景與設(shè)定火災(zāi)

火災(zāi)場(chǎng)景的特征必須包括對(duì)火災(zāi)引燃、增長(zhǎng)和熄滅的描述，同時(shí)伴隨煙和火蔓延的可能途徑以及任何滅火設(shè)施的作用。此外，還要考慮每一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景的可能后果。

設(shè)定火災(zāi)采用描述火災(zāi)增長(zhǎng)的模型。目前主要有火災(zāi)模型的溫度描述和火災(zāi)模型的熱釋放速率描述兩類。時(shí)間溫度曲線主要用于計(jì)算構(gòu)件溫度，熱釋放速率模型主要用于計(jì)算煙氣溫度、構(gòu)件溫度和運(yùn)用區(qū)域模型進(jìn)行火災(zāi)模擬等。

在運(yùn)用火災(zāi)模擬模型進(jìn)行性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估時(shí)，主要依據(jù)火災(zāi)的熱釋放速率模型?；馂?zāi)的熱釋放速率曲線能否代表火災(zāi)的真實(shí)情況直接影響性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估的可靠性及其應(yīng)用。

熱釋放速率曲線可直接通過(guò)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)獲得，但由于實(shí)尺寸火災(zāi)實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用較大，此類可用的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少，而較多的是中型火災(zāi)實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(如錐形量熱計(jì)、墻角實(shí)驗(yàn)、單體燃燒實(shí)驗(yàn)、大型錐形量熱計(jì)和基于質(zhì)量損失速率的測(cè)試方法)。當(dāng)無(wú)法找到有待考慮的可燃組件的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以采用類似的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)替代。

在一定種類可燃物分布和相應(yīng)的通風(fēng)條件下，火災(zāi)發(fā)展的最大熱釋放速率主要受最大的火源面積控制。點(diǎn)火初期火源的面積對(duì)火災(zāi)的增長(zhǎng)將產(chǎn)生較大影響，可以將點(diǎn)火初期的火源面積理解為點(diǎn)火源的能量。

可燃物的火焰蔓延速度是指可燃物點(diǎn)火后沿水平和空間方向的蔓延速度，由于可燃物在空間上的蔓延速度及其對(duì)火災(zāi)蔓延的影響十分復(fù)雜，目前多采用水平方向的蔓延速度描述火災(zāi)發(fā)展的面積。

(二)不同類型建筑的火災(zāi)荷載密度確定

火災(zāi)荷載密度是可以比較準(zhǔn)確地衡量建筑物室內(nèi)所容納可燃物數(shù)量多少的一個(gè)參數(shù)，是研究火災(zāi)全面發(fā)展階段性狀的基本要素。在建筑物發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)荷載密度直接決定著火災(zāi)持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短和室內(nèi)溫度的變化情況。建筑物內(nèi)的可燃物可分為固定可燃物和容載可燃物兩類。固定可燃物的數(shù)量很容易通過(guò)建筑物的設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確地求得。容載可燃物數(shù)量很難準(zhǔn)確計(jì)算，一般由調(diào)查統(tǒng)計(jì)確定。

目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)火災(zāi)荷載密度方面的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、加拿大、日本等有一些這方面的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

(三)煙氣運(yùn)動(dòng)的分析方法

在一定的建筑空間和火災(zāi)規(guī)模條件下，煙氣的生成量主要取決于羽流的質(zhì)量流量，它是進(jìn)行火災(zāi)模擬、火災(zāi)及煙氣發(fā)展評(píng)價(jià)和防排煙設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。由于火災(zāi)煙氣的復(fù)雜性，目前的羽流計(jì)算多采用基于實(shí)際火災(zāi)實(shí)驗(yàn)的半經(jīng)驗(yàn)公式，比較著名的有Zukoski模型、Thomas-Hinkley模型、McCaffrey模型等，但這些模型有著各自不同的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和適用條件，對(duì)同一問(wèn)題各模型得出的結(jié)果往往存在著差異，世界上幾個(gè)著名的建筑火災(zāi)區(qū)域模擬軟件(如CFAST、MRFC等)都采用了不同的羽流模型，這給火災(zāi)的煙氣運(yùn)動(dòng)分析帶來(lái)困難。

Zukoski(1)、Zukoski(2)和NFPA模型適用于小面積火源條件下的羽流質(zhì)量流量計(jì)算，Thomas-Hinkley模型適用于大面積火源條件下的羽流質(zhì)量流量計(jì)算，McCaffrey模型既適用于小面積火源也適用于大面積火源條件下的羽流質(zhì)量流量計(jì)算。另外，各國(guó)還在積極開(kāi)發(fā)新的煙氣運(yùn)動(dòng)分析模型，如場(chǎng)模型、場(chǎng)-區(qū)-網(wǎng)模型等。

(四)人員安全疏散分析

各國(guó)對(duì)于建筑物內(nèi)消防安全疏散中人員的疏散時(shí)間的計(jì)算方法，在理論上基本一致，但具體時(shí)間確定和疏散指標(biāo)方面存在一定差異。人員安全疏散設(shè)計(jì)與評(píng)估必須考慮我國(guó)的實(shí)際情況和分析影響人員疏散時(shí)間的主要因素，根據(jù)建筑物的內(nèi)部特征、使用人員特性和建筑物內(nèi)消防設(shè)施情況及其影響等，確定安全疏散設(shè)計(jì)原則和疏散的模擬計(jì)算方法，并在預(yù)測(cè)計(jì)算的基礎(chǔ)上與現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行比較，最后確定一個(gè)合理的人員疏散時(shí)間。

在該部分的設(shè)計(jì)與評(píng)估中，重點(diǎn)要解決疏散安全的評(píng)估(驗(yàn)證)方法，根據(jù)模型的假設(shè)條件、不同建筑內(nèi)人員在火災(zāi)中的行為與心理特征，比較準(zhǔn)確地考慮相關(guān)不確定性所帶來(lái)的影響。

(五)主動(dòng)消防設(shè)施的對(duì)火反應(yīng)特性分析

在很多建筑物中設(shè)有自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)或其他自動(dòng)滅火系統(tǒng)(如干粉、氣體、泡沫和細(xì)水霧等)，火災(zāi)發(fā)生后一定時(shí)間內(nèi)，這些滅火系統(tǒng)將動(dòng)作并向可燃物噴灑滅火劑，可燃物的燃燒狀態(tài)將被改變，可燃物的熱釋放速率將減小，直到最終火災(zāi)熄滅。不同的滅火劑、滅火系統(tǒng)和噴灑強(qiáng)度等均對(duì)可燃物的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響?？扇嘉镌诓扇缁鸫胧┖蟮娜紵隣顟B(tài)是評(píng)價(jià)滅火系統(tǒng)滅火有效性的基礎(chǔ)。

目前，已有一些描述采取滅火措施后可燃物燃燒狀態(tài)的模型，一些區(qū)域火災(zāi)模擬軟件也能模擬采取滅火措施后的火災(zāi)發(fā)展?fàn)顩r，但效果不理想。

(六)火災(zāi)危害和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的分析與評(píng)估

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與評(píng)估的主要目標(biāo)是準(zhǔn)確辨識(shí)系統(tǒng)中存在的火災(zāi)危險(xiǎn)因素，對(duì)這些因素的影響程度做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程及其危害做出預(yù)測(cè)，提出控制與處理事故的措施和方案。

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的判定標(biāo)準(zhǔn)是社會(huì)或者決策者的價(jià)值表述，它可以是一個(gè)極限值、極限值范圍或者一個(gè)數(shù)值分布，每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象都有屬于自己的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判定標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判定標(biāo)準(zhǔn)的確定與風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者的可接受風(fēng)險(xiǎn)水平有關(guān)。因此，在確定火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估判定標(biāo)準(zhǔn)之前，應(yīng)知曉對(duì)風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者可接受的損害和傷亡水。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估一般應(yīng)確定火災(zāi)危害并對(duì)火災(zāi)危害的概率和危害后果進(jìn)行量化、確定危害控制方案，進(jìn)而量化火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和選擇合適的保護(hù)措施。

(七)性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估中所用方法的有效性分析

設(shè)計(jì)者之間的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)水平有很大差別，應(yīng)注對(duì)所用分析方法的準(zhǔn)確性和有效性進(jìn)行科學(xué)的分析和驗(yàn)證。

六、性能化防火設(shè)計(jì)問(wèn)題

實(shí)際建筑工程的情況千差萬(wàn)別，應(yīng)積極分析研究國(guó)外的相關(guān)火災(zāi)發(fā)展與蔓延、煙氣運(yùn)動(dòng)、人員安全疏散和結(jié)構(gòu)耐火分析方面的模型與方法，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分析與計(jì)算工具。廣泛進(jìn)行各類場(chǎng)所內(nèi)火災(zāi)荷載調(diào)查和各種典型火災(zāi)場(chǎng)景的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)，豐富補(bǔ)充目前的火災(zāi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)。

(一)研究各類常見(jiàn)公共建筑內(nèi)的人員荷載和人在火災(zāi)中的行為特征與心理，研究人員的疏散過(guò)程

商場(chǎng)、會(huì)展建筑、復(fù)雜的高層建筑、體育館等公眾聚集場(chǎng)所是消防安全管理的重點(diǎn)。由于地域差異對(duì)人員密度的影響、人員個(gè)體之間的行為和心理、社會(huì)背景以及建筑火災(zāi)本身等給人員疏散所帶來(lái)的不確定性，使得這一過(guò)程變得復(fù)雜。這也是導(dǎo)致當(dāng)前疏散模型較多的主要因素。當(dāng)前急需研究開(kāi)發(fā)與我國(guó)人體特征和行為習(xí)慣相適應(yīng)的分析模型。

(二)研究滅火系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)蔓延、煙氣運(yùn)動(dòng)的影響，建立定量分析滅火系統(tǒng)對(duì)火反應(yīng)模型

目前，主動(dòng)消防設(shè)施對(duì)火反應(yīng)的分析僅限于其響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算和對(duì)火災(zāi)發(fā)展的定性描述。事實(shí)上，不同環(huán)境和不同類型的火災(zāi)在不同滅火設(shè)施的作用下，其效果具有顯著的差異。只有定量地分析和評(píng)價(jià)滅火系統(tǒng)對(duì)火災(zāi)發(fā)展的影響，才能準(zhǔn)確分析火災(zāi)的蔓延與煙氣生成量、煙氣運(yùn)動(dòng)情況、合理地選擇需要設(shè)置的滅火系統(tǒng)類型。

(三)研究結(jié)構(gòu)耐火性能化設(shè)計(jì)的方法

根據(jù)建筑物的高度、使用性質(zhì)和規(guī)模、體量、火災(zāi)場(chǎng)景等考慮其耐火等級(jí)并進(jìn)行相應(yīng)的建筑構(gòu)件耐火設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的途徑之一。但目前建筑結(jié)構(gòu)耐火性能方面的研究主要集中于材料在受火高溫作用下的性能和構(gòu)件耐火性能的研究。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織等機(jī)構(gòu)的相關(guān)工作也仍在進(jìn)行中。在這方面，既要進(jìn)一步開(kāi)展系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耐火性能研究，又要重視其設(shè)計(jì)方法的開(kāi)發(fā)。

(四)培訓(xùn)專業(yè)技術(shù)人員，規(guī)范性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估人員的資質(zhì)和職業(yè)道德

從事性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)火災(zāi)科學(xué)、火災(zāi)安全工程、消防法規(guī)等專業(yè)課程，具有火災(zāi)燃燒方面的知識(shí)和火災(zāi)危險(xiǎn)分析能力，具有良好的職業(yè)操守。建議政府的消防主管部門充分發(fā)揮消防研究所、高等院校的力量，組織開(kāi)展相關(guān)教育和培訓(xùn)，制定相關(guān)資質(zhì)認(rèn)證要求和程序，進(jìn)行資質(zhì)審查與監(jiān)督管理。

隨著消防安全工程的快速發(fā)展，消防安全工程學(xué)已隨著其潛力、復(fù)雜性以及應(yīng)用性而在基礎(chǔ)理論、方法學(xué)和實(shí)用工具領(lǐng)域得到較大的發(fā)展，性能化的防火設(shè)計(jì)方法也會(huì)越來(lái)越完善。

建筑物性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估為實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的多樣化，更好地滿足建筑功能需要提供了一條新的途徑。但我國(guó)要推廣建筑物性能化防火設(shè)計(jì)與評(píng)估技術(shù)還需要開(kāi)展大量工作，既要循序漸進(jìn)、積極探索、發(fā)展和完善這一技術(shù)，也要充分認(rèn)識(shí)到現(xiàn)行建筑防火設(shè)計(jì)方法的重要性。

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