四、性能化防火設(shè)計(jì)核心內(nèi)容

　　(一)整體評估

　　建筑物的性能化防火設(shè)計(jì)是通過采用至少與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等效的方法來實(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)定所帶來的問題。消防安全評估既是為了驗(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)過相應(yīng)的消防安全性能評估程序。此外，消防安全評估不僅局限于對新建建筑設(shè)計(jì)的安全性能進(jìn)行評價(jià)，而且還可以單獨(dú)對現(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)、消防安全性能評估和方案改進(jìn)與完善，設(shè)計(jì)與消防安全性能評估是一個(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)，不得從其他國家的規(guī)范中斷章取義引用條文，而應(yīng)以我國國家標(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)測工具，對火災(zāi)探測與報(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)測和分析、評價(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)的問題;

　　3.進(jìn)行性能化試設(shè)計(jì)和評估驗(yàn)證;

　　4.修改完善設(shè)計(jì)并進(jìn)一步評估驗(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)場景與設(shè)定火災(zāi)

　　火災(zāi)場景的特征必須包括對火災(zāi)引燃、增長和熄滅的描述，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)場景的可能后果。

　　設(shè)定火災(zāi)采用描述火災(zāi)增長的模型。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)與評估的可靠性及其應(yīng)用。

　　熱釋放速率曲線可直接通過火災(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)量損失速率的測試方法)。當(dāng)無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火災(zāi)的增長將產(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。

　　目前國內(nèi)尚無火災(zāi)荷載密度方面的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，國外發(fā)達(dá)國家如美國、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，對同一問題各模型得出的結(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，各國還在積極開發(fā)新的煙氣運(yùn)動(dòng)分析模型，如場模型、場-區(qū)-網(wǎng)模型等。

　　(四)人員安全疏散分析

　　各國對于建筑物內(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)與評估必須考慮我國的實(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)測計(jì)算的基礎(chǔ)上與現(xiàn)行國家標(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)與評估中，重點(diǎn)要解決疏散安全的評估(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)不確定性所帶來的影響。

　　(五)主動(dòng)消防設(shè)施的對火反應(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)度等均對可燃物的燃燒狀態(tài)產(chǎn)生不同的影響�？扇嘉镌诓扇�滅火措施后的燃燒狀態(tài)是評價(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)的分析與評估

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

　　火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估的判定標(biāo)準(zhǔn)是社會或者決策者的價(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)評估對象都有屬于自己的風(fēng)險(xiǎn)評估判定標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)險(xiǎn)評估判定標(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)評估判定標(biāo)準(zhǔn)之前，應(yīng)知曉對風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者可接受的損害和傷亡水。

　　風(fēng)險(xiǎn)評估一般應(yīng)確定火災(zāi)危害并對火災(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)與評估中所用方法的有效性分析

　　設(shè)計(jì)者之間的知識和經(jīng)驗(yàn)水平有很大差別，應(yīng)注對所用分析方法的準(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)問題

　　實(shí)際建筑工程的情況千差萬別，應(yīng)積極分析研究國外的相關(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，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分析與計(jì)算工具。廣泛進(jìn)行各類場所內(nèi)火災(zāi)荷載調(diào)查和各種典型火災(zāi)場景的火災(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。

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

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

　　目前，主動(dòng)消防設(shè)施對火反應(yīng)的分析僅限于其響應(yīng)時(shí)間的計(jì)算和對火災(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價(jià)滅火系統(tǒng)對火災(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)場景等考慮其耐火等級并進(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)方法也會越來越完善。

　　建筑物性能化防火設(shè)計(jì)與評估為實(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。但我國要推廣建筑物性能化防火設(shè)計(jì)與評估技術(shù)還需要開展大量工作，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)識到現(xiàn)行建筑防火設(shè)計(jì)方法的重要性。

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