建筑性能化防火設(shè)計應(yīng)用研究

摘要：由于現(xiàn)代建筑朝著功多樣化，復(fù)雜化的方向發(fā)展，國家制定的建筑防火技術(shù)已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代建筑在設(shè)計防火方面的要求，本文提出了性能化防火設(shè)計的概念以及在現(xiàn)實防火中的應(yīng)用的重要性和方法進行探討.

關(guān)鍵詞：性能設(shè)化計；設(shè)計目標；高層建筑

隨著科技和現(xiàn)代建筑學(xué)科和實踐不斷地進步，性能化防火設(shè)計已經(jīng)成為消防科學(xué)和建筑設(shè)計學(xué)科前沿的應(yīng)用課題。西方發(fā)達國家對這一理念進行理論研究和實踐操作取得了很大的進展，是社會效益和經(jīng)濟效益得到了提高。而我國相對來說對建筑性能化防火設(shè)計還處于理論研究和實踐的初級階段，因此不能夠適應(yīng)我國在城市化進程過程中對現(xiàn)代建筑防火性能的要求。所以希望對建筑性能化防火設(shè)計的方法進行探討能夠?qū)ξ覈笮徒ㄖ诜阑鸫胧┰O(shè)計過程中具有借鑒意義。

一、建筑性能化防火設(shè)計的內(nèi)涵

（一）性能化防火設(shè)計的定義

性能化設(shè)計源于英文詞“performance –based design”，以某些安全目標為設(shè)計目標，基于綜合安全性能分析和評估的一種工程方法[1]。性能化防火設(shè)計是依照消防工程學(xué)原理，根據(jù)活在燃燒的規(guī)律，結(jié)合實際經(jīng)驗，通過對建筑物內(nèi)部的可燃物和危險程度進行分析后做出評估和預(yù)測來評價防火的目標是否達到[2]。

（二）建筑性能化設(shè)計方法的必要性和意義

由于近年來我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大型建筑的建設(shè)速度和數(shù)量在逐步加快，傳統(tǒng)的建筑防火設(shè)計目標不一致，那么科學(xué)的建筑防火目標體系的建立已經(jīng)迫在眉睫。但是性能化的防火設(shè)計方法還在進一步地探索當中，此方法需要運用多方面學(xué)科的知識，包括運籌學(xué)，計算科學(xué)和物理學(xué)等學(xué)科。但是這些學(xué)科的綜合應(yīng)用需要建立的數(shù)學(xué)工具模型的精度對建筑物防火性能的評估過程和結(jié)果有著重要的影響，因此對性能防火設(shè)計方法的研究直接影響到建筑設(shè)計的整個過程。將會改變傳統(tǒng)的防火規(guī)范已經(jīng)不能適應(yīng)新時期我國對建筑防火體系其防火功能的要求，有必要將其防范的推廣和應(yīng)用[3]。

（三）建筑性能化防火設(shè)定防火目標的原則

建筑性能化防火的目標可分為被動式防御和主動式控制。

被動式防御通過技術(shù)設(shè)計提高建筑材料的耐燃燒強度，以避免建筑物發(fā)生火災(zāi)的可能性。要劃分防火區(qū)域，當火災(zāi)發(fā)生時盡量能將其控制在一定的范圍之內(nèi)，避免火災(zāi)的面積蔓延，以造成更大的損失。通過對火災(zāi)發(fā)生時的燃燒規(guī)律的研究和實際經(jīng)驗的總結(jié)和建筑屋內(nèi)人員的消防意識，合理地設(shè)計安全通道和緊急出口。設(shè)計合理的滅火設(shè)施和濃煙排放設(shè)施，減少火災(zāi)發(fā)生時的人員傷亡[4]。

主動的防火目標也要在建筑物防火設(shè)計中得到足夠的重視，這些原則包括當火災(zāi)發(fā)生時有相應(yīng)的報警系統(tǒng)，能夠?qū)崟r的檢測火災(zāi)放生的過程，再通過有效的滅火系統(tǒng)能夠及時有效地進行滅火，避免造成巨大的財產(chǎn)損失。

二、性能化設(shè)計的基本內(nèi)容

所謂的性能化設(shè)計就是對建筑物各種規(guī)范要求的實現(xiàn)過程。根據(jù)國外的理論可將將建筑物防火設(shè)計分為四個部分如下圖1：

圖1建筑物防火設(shè)計象限圖

定性分析是對對總體防火目標的原則性指導(dǎo)而定量分析是對各種防火措施的的實用和效率進行對比研究。按照系統(tǒng)論原理可將其劃分為以下六個子系統(tǒng)如圖2所示：

火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展煙氣的擴散起火區(qū)域外的火勢蔓延探測和消防設(shè)備的啟動進入消防行動人員逃離

圖2 定量分析子系統(tǒng)

對比評估時設(shè)計的目標和現(xiàn)實效果的比較。報告評估時對建筑物總體狀況和結(jié)果的的研究。

三、性能化的設(shè)計步驟如下圖3

圖3 性能化設(shè)計流程圖

首先，在工程設(shè)計時要了解建筑物的特性和功能要求，劃分功能區(qū)域。

其次，確定總體目標，功能目標和性能目標?？傮w目標就是指性能化設(shè)計所要達到的保護財產(chǎn)和人身生命安全以及建筑物實用功能的不受危害。功能目標是總體總體目標的分解，就是指建筑物的使用功能的安全保障。性能目標就是指建筑物的各個組成部分所達到的性能水平，可對其進行量化分析和計算.

再次，性能化目標的制定。是指為達到總體目性能標結(jié)果而制定的評判依據(jù)。滿足總體性能要求就是合格的可選方案。假如可證明某種方案能到到要求，就可作為可選方案。

最后，對火災(zāi)的確定并進行對其設(shè)計。火災(zāi)場景就是火災(zāi)發(fā)生發(fā)展的全過程，對火災(zāi)發(fā)生的各種原因進行描述就是火災(zāi)場景的確定。利用燃燒的基本參數(shù)進行對火災(zāi)場景進行描述就是火災(zāi)設(shè)計。依照設(shè)計目標對火災(zāi)設(shè)計的各種方案進行初步的評估，確定最優(yōu)方案。根據(jù)使用者和管理者的要求完成性能化設(shè)計報告，報告當中要其設(shè)計的原理和方法，設(shè)計的參考和各種指標都要有清晰的表述。

四、建筑物性能化設(shè)計中人員的安全疏散

當火災(zāi)發(fā)生時人員的安全和建筑物的可供人活動的空間和當火災(zāi)發(fā)生時的反應(yīng)以及采取的行動密切相關(guān)，火災(zāi)發(fā)生的嚴重程度是人員能否安全離和疏散的根本條件。人員能否撤離主要是看火災(zāi)發(fā)生時到危害人生明所需要的時間，也就是人能否安全撤離的時間，而大部分火災(zāi)實踐表明，當火災(zāi)發(fā)生造成比較大的傷亡情況是因為當火災(zāi)發(fā)生的前期，人沒有能夠及早的發(fā)覺到，煙霧彌漫致使人被熏昏，中毒身亡。人要是能夠及時的察覺以及能夠采取有效的滅火手段，就可以增加安全疏散時間。

（一）火災(zāi)發(fā)生時對火災(zāi)危害程度的判定

對火災(zāi)危害程度的判定可分為對溫度，毒氣的危害程度判定。火災(zāi)發(fā)生時溫度越高，人所能忍受的時間越短，溫度主要是輻射和煙氣的溫度對人所造成的傷害，一般火災(zāi)發(fā)生時，沒有完全燃燒的物質(zhì)會發(fā)出有毒害的氣體，二氧化硫，HCN等。當火災(zāi)持續(xù)一段時間后，由于燃燒消耗了大量氧氣，當空氣中氧氣的含量降低到一定程度時會對認的生命造成威脅。以性能化的方法對火災(zāi)進行研究，是對火災(zāi)發(fā)生時各種數(shù)據(jù)進行計算，來確定安全疏散時間。

（二）火災(zāi)發(fā)生時人的心理特征以及影響因素

研究表明，當發(fā)生火災(zāi)時人都有一種本能的恐懼心理致使逃生的行為極具敏捷性。習(xí)慣性心理使人逃生的路徑基本上都是向悉的樓梯，向有關(guān)的地方逃生，當逃生路徑選擇失敗時會立刻做出下一個路徑的選擇。火災(zāi)發(fā)生時人的心理有時具有很大的盲目從中心理，這也是許多火災(zāi)發(fā)生時由于逃生時擁擠而產(chǎn)生踐踏發(fā)生的直接原因。光線也是影響人老生行為的一個因素，在火災(zāi)發(fā)生時，人往往不會選擇向漆黑的方向逃生。

人在火災(zāi)發(fā)生時作出的反應(yīng)是由多種因素影響，如人的心理特征和判斷能力，以及年齡和性格因素。疏散人員需要時間的確定人員疏散所需要的時間可分為火災(zāi)發(fā)生時人到達疏散口所需時間和通過疏散口所需時間，以及通過樓梯所需時間以及連續(xù)疏散所需時間。

（三）性能化設(shè)計中人員疏散模型

在人員疏散模型中常用的是STEPS計算機模型，此模型適用于大建筑物的公共場所發(fā)生火災(zāi)時人員的安全疏散，模型的最大亮點就是當火災(zāi)發(fā)生時人的把人員進行分類，并對其行為進行模擬設(shè)計，人員疏散口按照每人每時段進行確定。模型圖如下4

圖4網(wǎng)格系統(tǒng)模型

五、結(jié)束語

由于現(xiàn)代城市中高層比較大的高層建筑比較多，一旦發(fā)生火災(zāi)會造成較大的人身傷亡和財產(chǎn)損失，性能化的防火設(shè)計方法在應(yīng)用新技術(shù)新材料的同時注重數(shù)學(xué)以及其它相關(guān)模型理論研究以增進我國消防安全的建設(shè)。在工程實踐的過程中各級管理部門要對工程實施的質(zhì)量進行嚴格的檢查。對不符合標準飛材料要堅決禁止應(yīng)用，處罰相關(guān)責(zé)任人。對于建筑物是否能夠進行性能化的防火設(shè)計要進行行科學(xué)評估，對火災(zāi)的發(fā)生隱患做好防控工作。

參考文獻：

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