建筑物的性能化消防安全设计...

摘要文章介绍了建筑物“性能化”消防安全设计的概念、步骤和有关术语，并与传统的“处方式”消防安全设计进行了比较，明确了“性能化”设计的优点。另外，文章还指出了“性能化”消防安全设计应注意的一些问题，并对该设计的应用前景进行了展望。关键词性能化处方式消防安全建筑防火现代建筑正在朝电气与智能化、结构复杂化、功能多样化和形态美学化方向发展。然而，传统的消防安全设计是按照“处方式”规范来进行的，这种“处方式”规范规定了详细的设计参数和指标，因而限制了设计的灵活性，使设计出来的建筑如同“豆腐块”，单调而呆板。因此，传统的“处方式”消防安全设计方法越来越不适应现代建筑的飞速发展。从２０世纪８０年代开始，国外就提出了“以性能为基础的消防安全设计”新概念，并开始对传统沿用的“处方式”建筑消防安全设计法规体系进行改革，提出了制定“以性能为基础的防火规范”的新思路。性能化设计规范为设计人员提供了很大的灵活性，也使设计更加科学合理。目前，世界范围内正在掀起从“处方式”消防设计思想到“性能化”消防设计思想的巨大转变。这种“性能化的消防设计”主要运用于高价值场所，人员价值?大型公共建筑?，高财产价值?高技术生产产业?，高社会价值?文物古迹场所?及高商务连续性价值场所?电讯通信场所?。１　性能化消防安全设计的概念性能化消防安全设计就是以建筑物在火灾中的“性能”为基础的消防安全设计（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ＢａｓｅｄＦｉｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ或Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－ＢａｓｅｄＦｉｒｅＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎ），即在保证建筑物使用功能和观赏性能的基础上，确保建筑物在火灾中的安全性能的设计。它是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法，通过运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑物的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。它是传统消防设计方法的一种替代办法，描述能够达到某种规定性能水平的设计。自从２０世纪８０年代提出了“性能化”消防安全设计的概念以来，世界各国纷纷致力于性能化消防安全设计的研究，由于它与传统的消防安全设计方法相比具有许多优越性，很快就发展成为建筑防火设计领域一个全球性的发展趋势，受到许多发达国家和发展中国家的高度重视，并得到越来越广泛的应用。以性能为基础的消防安全设计是消防安全设计中的一种工程方法，其性能基础包括以下几个方面：（１）一致的消防安全总体目标和功能目标；（２）火灾场景的确定性和概率性评估；（３）相对于消防安全总体目标和功能目标而进行的对设计方案的定量评估。２性能化消防安全设计的步骤一个完整的性能化消防安全设计过程分为三个主要阶段和七个基本步骤。三个主要阶段为：设计准备阶段、定量评估阶段和文件编制阶段。以上三个主要阶段又分为七个基本步骤：（１）确定工程场所或工程的具体内容；（２）确定消防安全总体目标、功能（或损失）目标和性能要求；（３）建立性能指标和设计指标标准；（４）建立火灾场景；（５）建立设计火灾；（６）提出和评估设计方案；（７）撰写最终报告。３与性能化消防设计有关的一些术语解释总体目标：是一个含义比较广泛的概念，它反映客户所期望的消防安全水平，通常包括保证生命安全、保证财产安全、保证使用功能正常和保证环境不受火灾的负面影响四个方面。功能目标：是对如何达到总体目标提供更详细、更明确的指导，通常是以客户损失目标的方式来表达，即客户能够容忍的损失水平的指标。性能要求：是建筑物消防安全水平的表述，即建筑材料、建筑构件、系统、组件以及建筑方法等必须满足性能水平的要求，从而达到消防安全的总体目标和功能目标。性能指标：就是对性能要求进行评估的指标，这些指标定义了可接受水平的临界值。设计指标：为了满足某一性能指标，由消防工程师建立的设计目标。比如将火灾烟气限制在某一高度，以保证人的生命安全；或限制在某一温度范围内，以防止发生轰燃。火灾场景：是对某一特定火灾从引燃或者从设定的燃烧到火灾增长达到最高峰，以及火灾所造成的破坏的描述。设计火灾：是对某一特定火灾场景的工程描述，可以用一参数如热释放速率、火灾增长速率、物质分解物、物质分解率或者其他与火灾有关的可以计量、计算的参数来表现其特征。４与处方式消防安全设计的比较传统的建筑消防安全设计是根据建筑物的使用类型、高度、层数、面积、平面布局等情况，对照有关设计规范的条文中给定的消防设施的设置要求及设计参数和指标进行设计，通过对建筑的防火等级、防火分区、安全疏散、消防给水、防排烟及报警等各方面提出具体要求来保障建筑物的消防安全。国外将这种设计方法称为“处方式”方法?ＰｒｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎＦｉｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ，国内也有人译成“规格式”方法或“指令式”方法?；对应地，将传统的建筑防火规范称为“处方式”规范（ＰｒｅｓｃｒｉｐｔｉｖｅＣｏｄｅ，国内也有人译成“规格式”规范或“指令式”规范）。 “处方式”规范的特点是：在规范的条文中对消防设施的设置及其具体的设计参数指标进行了详细规定，设计人员必须严格按照规范条文给出的消防设施设置要求和参数指标制定设计方案。 “处方式”规范简单明了，便于设计方案的制定。“处方式”规范中给出的设计参数和指标是在总结过去的实践经验和火灾教训的基础上确定的，具有一定的实用性。但是，由于每座建筑的结构、用途、内部可燃物的数量和分布情况及居住使用者条件的差异，按照规范统一规定的设计参数所作出的设计方案，往往并不是最科学合理的方案，可能出现设计方案达不到预期的消防安全水平，或因提供不必要的过度保护措施而增加建筑成本等情况。因此，“处方式”规范和“处方式”设计方法在客观上存在着相当大的局限性。而性能化消防安全设计是运用消防安全工程学的原理和方法?考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律?结合实际火灾中积累的经验?通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算?从而确定性能指标和设计指标；然后再预设各种可能起火的条件和由此所造成的火、烟蔓延途径以及人员疏散情况?来选择相应的消防安全工程措施?并评估、核定预定的消防安全目标是否已达到；最后再视具体情况对设计方案作调整、优化。其主要思想是在消防设计时仅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指标，而不直接要求设计人员为此而必须采用某些特定的解决方法。如何达到这一指标要求，采取什么样的工程措施则由设计人员自己确定，但是设计人员最终要向审核人员证明其所选择的工程解决方法是安全可靠的，所采用的设计计算方法是得到公认的，审核人员也要利用相应的评估工具检验设计方案是否达到了安全目标。与传统的消防安全设计相比?性能化消防安全设计具有以下优点? （１）强调建筑物消防设计的整体性?综合考虑消防设计的各个技术要素?有助于建筑消防设计实现科学化、合理化和成本效益最优化；（２）注重安全目标的达到?而不考虑采取什么样的途径，有利于发挥防火设计人员的主观创造性；（３）有利于新产品、新材料和新技术的推广应用?适应现代建筑的高科技化和艺术化的要求；　（４）有利于保险部门参与建筑的消防工作。５性能化消防安全设计时应注意的问题性能化消防安全设计有两个关键点，第一是确认危害，第二是明确设计目标。通常，对消防安全总体目标没有什么争议，很容易达到共识，但如何更好地达到总体目标，各人都有自己的意见。因此，功能目标就显得尤为重要。对建筑物的消防安全进行性能化设计时，还必须考虑以下因素：起火和发展、烟气蔓延和控制、火灾蔓延和控制、火灾探测和灭火、通知使用者并疏散、消防部门的接警和响应。在设计过程中，需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析，并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算，因此计算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大，往往需要采用计算机火灾模拟软件等分析和计算工具，如烟气运动模型、火焰传播模型和人员疏散模型等。目前，国外已经开发出了相当数量的以计算机格式化和工程计算软件为代表的分析与计算工具，例如美国的ＦＰＥＴＯＯＬ、ＡＳＥＴ、ＣＦＡＳＴ、ＦＤＳ等程序，英国的ＪＡＳＭＩＮＥ，日本的ＢＲＩ，以及加拿大的ＦｉＲＥＣＡＭ和澳大利亚的ＣＥＳＡＲＥ－ＲＩＳＫ等程序。至于如何正确选用和使用这些分析软件来进行性能化设计，这就需要具有消防专业知识的人员进行认真的判断。这种性能化消防安全设计方法可以同性能化规范一起使用，也可以不跟性能化规范一起使用。如果使用了性能化规范，那就应该有一套固定的消防安全总体目标、功能目标和性能要求，如果不借助于性能化规范，那么就必须首选制定出这些目标和要求。性能化防火设计规范是性能化防火设计的有力支撑，自英国颁布了第一部性能化防火规范以后，世界各国也纷纷建立起自己国家的性能化防火设计规范体系或框架，我国也正在加紧制定性能化防火设计规范。在我国越来越多的建筑性能化消防安全设计应用实践中，也发现了许多问题，比如设计时如何正确应用各种火灾模型，性能化设计如何得到消防部门的认可，如何科学、合理地评估性能化设计，性能化设计何时才能得到性能化规范的正确指导，以及建审人员和评估人员及机构的资质如何得到确认等，这些问题在一定程度上阻碍着这种新的消防安全设计方法的应用。这就需要技术开发及研究人员和消防执法及管理人员等各方力量协同努力，共同促进这种新的性能化消防安全设计方法的广泛应用，从而在保证建筑物最佳安全程度的前提下，实现最大经济利益化。６　国内外开展“性能化”设计的研究概况英国在１９８５年颁布了第一部性能化防火规范后，日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投人大量研究经费积极开展了消防安全工程学和性能化安全设计方法理论及技术的研究。南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面的研究工作。目前，至少有１３个国家?澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国?以及两个国际组织——国际标准组织?１３０?和国际建筑研究与文献委员会?ｃＩＢ?采用或积极发展性能化规范和基于规范结构形式下防火建筑所要求的工程工具和方法，并取得了一定成果。美国已完成性能目标并基本完成了性能级别分级的确定，并于２００ｌ年发布了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》；加拿大于２００１年发布其性能化的建筑规范和防火规范，其要求以不同层次的目标形式表述；英国于１９８５年完成了建筑规范，包括防火规范的性能化修改，新规范规定“必须建造一座安全的建筑”；澳大利亚于１９８９年成立了建筑规范审查工作组，起草性能化的《国家建筑防火安全系统规范》，并于１９９６年颁布了性能化《澳大利亚建筑－１９９６》?ＢＣＡ９６?，于１９９７年陆续被各州政府采用；新西兰１９９２年发布了性能化的《新西兰建筑规范》，新规范中保留了处方式的要求，并作为可接受的设计方法。１９９３～１９９８年，开展了“消防安全性能评估方法的研究”，制定了性能化建筑消防安全框架。其中功能要求包括防止火灾的发生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基础设施和通道要求以及防止火灾相互蔓延５部分。我国从１９９６年开始也相继开展了这方面的研究工作?２０００年８月开展了国家科技基础性专项资金项目“性能化规范体系和火灾特性参数数据库的研究”，在“十五”期间开展了多项以“性能化设计”为主的攻关专题研究，并准备在近几年内完成“性能化防火设计导则”，作为今后建筑性能化消防安全设计的指南。７　展望由于性能化消防安全设计的目的是以最有效、最经济的方法?从系统安全的角度将火灾的损失控制在最低限度?从而保证总体消防安全目标的实现，其设计方法具有灵活性和科学性，比传统“处方式”消防设计具有更多的优点。因此，目前这种设计已成为世界各国建筑消防设计的发展趋势，是不可抗拒的潮流。目前，世界各国都非常重视建筑物性能化消防安全设计方法的应用，许多国家都在积极开展有关性能化消防安全设计方面的研究，并已制定出了性能化消防安全设计规范或含有性能化规定的一些条文。我国也在公安部、建设部和科技部等有关部门的大力推动下，由公安部的四个消防研究所和中国科学技术大学火灾科学重点实验室共同承担起了以性能化消防安全为主题的“十五”国家科技攻关研究课题，并已制定出了“建筑物性能化防火设计技术导则”的初步框架，正在全国范围内征求广泛的意见。相信在不久的将来，建筑物性能化防火设计方法将会更加成熟，我国也会出台适合我国国情的性能化防火设计规范，并将见到更多采用性能化防火设计的现代建筑。这些建筑将会摆脱基于传统设计方法设计出来的单调、呆板的建筑形态，呈现出形态各异、外观优美的特征，从而达到美化城市的效果。＆参考文献１霍然．袁宏永．《性能化建筑防火分析与设计》　安徽科学技术出版社，２００３；９２消防安全工程工作组编．《国外建筑物性能化设计研究译文集》２００１３美国防火工程师协会ＳＦＰＥ，《建筑物性能化防火分析和设计工程指南》２０００４肖学锋．发展性能化防火设计：迎接加入ＷＴＯ的挑战，《消防科学与技术》２００２；９５　倪照鹏．国外以性能为基础的建筑防火规范研究综述，《消防技术与产品信息》２００１?１０转帖人：xiaonaijia(千家论坛）出自：中国建筑电气网