我国建筑物性能化防火设计

文/王春雷

   建筑物性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。性能化设计思想是以危险性和经济性评估为手段，利用现代科技成果来指导建筑防火设计，根据建筑物的火灾发展特性、建筑及其使用人员的特征来确定建设防火设计，从而实现消防安全和投资等的统一。性能设计是一个非常复杂的体系，它的实现需要各种社会环境和技术条件的支撑。现就我国性能化研究与实践工作，谈一谈几点看法。本文由北京消防安全评估公司编辑转发

1 性能化规范

性能规范属于柔性的法规，它适用于

1.1性能规范的各项规定和目标应能保证不同类型建筑物的整体安全水平。

1.2性能规范应具有.长期的适用性，新技术、新方法的出现和使用不会导致与规范的冲突。

1.3可以使用可变式的计算模式去内插计算结果。采用模拟的办法去检验计算结果的正确与否。

1.4所有的性能设计计算均可在微机上实现，并且要保证一般的设计人员都可以非常容易地操作这些人工智能计算系统。

一个成功的性能化设计不仅可以更符合建筑物本身的要求，而且在同样符合安全的要求下，可以为业主节省不必要的消防设备费用，这是性能化设计所应体现的优点以及发展的动力。

在我国实现上述目标还需要走相当长的一段路。目前，无论是在人们的观念上，理论水平上，历史资料的存储上，以及经济支撑条件上，都是十分薄弱的。但从发展的角度看，开展此项工作又是一种必然，并且越早开始越主动。

2 性能化设计方法

性能化设计方法是建立在消防安全工程学基础上的一种新建筑防火设计方法，它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，对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出**化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。

性能化设计利用火灾和消防安全工程建立设计指标，评估设计方案;并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数，如人在火灾中的行为和反应，进行定义的工程过程。

性能化规范中，一般只确定能达到规范要求的可接受的方法，对建筑物内的要求则通过政策性的总目标、功能目标和性能要求来表叙。例如澳大利亚于1996年12月由澳大利亚建筑规范委员会(ABCB)编制的**个“性能化”的综合性的建筑规范《澳大利亚建筑规范(BCA96 )》它由四个层次的体系构成，即目标、功能描述、性能要求以及验证的方法。性能化设计是选用以性能为基础的替代办法，即描述能够达到某种规定性能水平的设计过程的术语，其设计方法是设计中的一种工程方法。

如果性能化设计方法同性能化规范一起使用，就必需有一套规范中要求的固定的总目标、功能目标和性能要求。如果不借助性能化规范，就由以下七个步骤来指导分析和设计，即:‘确定工程场址或工程的具体内容。b.确定消防安全总体目标、功能(或损失)目标和性能要求。。建立性能指标和设计指标标准。d.建立火灾场景。e建立设计火灾。f.提出和评估设计方案。g写出最终报告。性能化设计必需考虑的因素至少包括以下几点:a起火和发展。b.烟气蔓延和控制。c次灾蔓延和控制。d次灾探测和灭火。e通知使用者并疏散。f消防部门的接等和响应。

3 火灾发展模式及预期损害度的分析评枯

性能设计的核心就是运用大量的定量分析去解决工程安全的评估。定量分析包含两类程序:

3.1决定性程序(Deterministic Procedure):将火灾成长、扩展、烟移动及对人员影响予以定量化(从理论分析、经验关系推论、使用方程式及火灾模拟方法)。

3.2概率性程序(Probabilistic Procedure):估算发生某种不预期火灾情景( Fire Scenario)的可能性(利用火灾发生频率的统计数据、系统可靠度、建筑背景资料及决定性程序所获得资料)。火灾模式的影响因子应考虑模式的输出量(例如:温度、速度、热通量)及合格标准(例如:侦测所需时间、达到人类无法承受的时间)。火灾模式也为概率模式，主要进行火灾风险评估，分析事件树( Event Tree)与概率，而使人们因火灾丧生的风险降低。

火灾场景的设定对消防安全性能设计十分重要，即在消防安全设计之前，需先输人火灾场景的参数资料，再依假想场景去执行消防安全设计。

为能达到上述目标，火灾场景的设计应予以合理的量化分析。如今火灾发展模式不论是在工程计算、计算机评估或是概率统计等方面，已具有.较合理的推算与评估，使得火灾嫩烧的成长速度、热释放率、衰退期等较复杂的状态均能被较接近的真实模拟，因而可以较正确的推算出危险状况发生的时间，以寻求确保人员生命安全的避难对策。火灾场景的假想，应以实际工程为基础，即针对实际使用空间的避难路径、出口设置、楼梯设置、建筑物装修材料及内含物的发热量、避难人员数、避难人员属性等实际状况设定。

我国在今后的若干年中，要实现对火灾的定量评估，至少要建立下述六个分析子系统:

a.起火空间内火灾发生与发展的过程模拟;

b..烟及有毒气体蔓延规律的模拟;

c.火势沿起火间之外空间的蔓延;

d.火灾报替、灭火及防排烟系统综合工况的模拟;

e.消防救援行为介人状况的模拟;

f.人员安全疏散的路径与行为的模拟。

为了正确地给定性能规范的安全原则，最基础的一项工作是建立科学系统的火灾发生及损失的概率统计方法，包括:

a.对建筑物进行合理的类别划分，并统计各类建筑物实际存在的平方米数量和火灾发生时损失的数量。

b.确定火灾损失率的概率分布模型，并确定火灾损失率的数学期望和方差值。

c.从概率的角度，对“同型”和“非同型”的火灾事件进俐十算处理，并最终给出各类建筑火灾危险性的概率度。

4 消防安全工程

随着人们对火灾现象及其研究的不断深人，在一定程度上实现了对火灾过程的定量描述，并由此产生了一门新兴工程学科—消防安全工程学。在发展以性能为基础的规范的同时，消防安全工程也在快速发展。消防安全工程学由于其潜力、复杂性等而在基础理论、方法学和实用工具领域得到较大的发展。当然人们仍然需要进一步研究建筑设计中完全量化的消防安全工程方法。

消防安全工程所涉及的包括工程原理与原则的应用，基于火灾现象、火灾，以及人的反应和行为的专家判断。由于现在仍然缺乏完全量化的建筑设计消防安全工程方法，因此要求采用由专家或工程分析判断而形成的比较保守的方法。不过，在很多国家，这些能够作出专家判断的，并经过认可或被接受的消防工程师为数不多。

性能化设计的核心是系统化的消防安全评估技术，性能化设计的思想是运用消防安全评估技术，根据建筑物的火灾发展特性、建筑和使用人的特征，利用现代科技成果来确定建筑消防设计，从而实现消防安全与投资使用的统一。像英国、澳大利亚、新西兰等国家在上个世纪80年代就开展了这方面的研究工作，并取得了一些比较实用化的阶段性成果，目前我国也正在积极的向这方面发展。责任编辑:周宝军