淺談建筑消防性能化設(shè)計(jì)的實(shí)用性

[摘要]消防安全的研究和規(guī)范修訂已相對成熟，但規(guī)范并不能完全涵蓋實(shí)際情況。性能化設(shè)計(jì)思想是以危險(xiǎn)性和經(jīng)濟(jì)性評估為手段，利用現(xiàn)代科技成果來指導(dǎo)建筑防火設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑物的火災(zāi)發(fā)展特性、建筑及其使用人員的特征來確定建設(shè)防火設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)消防安全和投資等的統(tǒng)一。本文主要闡述分析建筑消防性能化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性提升方案。

[關(guān)鍵詞]建筑消防；性能化設(shè)計(jì)；實(shí)用性提升

1、前言

消防安全的研究自18世紀(jì)倫敦城市大火后開始正式以規(guī)范甚至法律的形式進(jìn)入公眾的視野。我過19世紀(jì)大興安嶺、新疆等地也發(fā)生過幾次駭人聽聞大型火災(zāi)。隨著大量人口聚集到城市，為應(yīng)對城市人口密度的攀升，并獲得土地開發(fā)中的利益最大化，各類高層建筑不斷涌現(xiàn)。同時(shí)公共娛樂場所、會(huì)展及商場餐飲等人員密集性場所大量出現(xiàn)，致使火災(zāi)危險(xiǎn)性不斷增大。然而，在這些引發(fā)火災(zāi)因素不斷增多的情況下，僅單單依靠城市消防力量已顯力不從心。從近期上海發(fā)生的11.15特大火災(zāi)及現(xiàn)場撲救情況，即已暴露出城市消防設(shè)施和手段的局限。作為“自主”防火的對策，即避免火勢的蔓延，合理設(shè)計(jì)安全疏散路線，確保建筑中人員在火災(zāi)情況中的安全疏散可能，是每個(gè)建筑師必須重視的設(shè)計(jì)要素。

消防安全的研究和規(guī)范修訂已相對成熟，但規(guī)范并不能完全涵蓋實(shí)際情況。建筑物性能化防火設(shè)計(jì)方法是目前國外消防科學(xué)研究中的一個(gè)前沿的熱門研究領(lǐng)域。性能化設(shè)計(jì)思想是以危險(xiǎn)性和經(jīng)濟(jì)性評估為手段，利用現(xiàn)代科技成果來指導(dǎo)建筑防火設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑物的火災(zāi)發(fā)展特性、建筑及其使用人員的特征來確定建設(shè)防火設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)消防安全和投資等的統(tǒng)一。為加快建筑物消防安全工程設(shè)計(jì)技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程.逐步建立性能化的建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范體系，本文在國內(nèi)外總結(jié)有關(guān)建筑物性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)與方法研究成果的基礎(chǔ)上，提出我國開展性能化設(shè)計(jì)技術(shù)研究的一些基本思路.供有關(guān)人員參考。

2、建筑消防性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容及優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1建筑消防性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

性能化設(shè)計(jì)的概念雖然不是最新的課題，但是由于其本身的開放性，受設(shè)計(jì)者能力和經(jīng)驗(yàn)影響較大，目前發(fā)展的仍然不是很成熟，而且應(yīng)用非常的不廣泛，所以很多從業(yè)者甚至不了解性能化設(shè)計(jì)。針對特定的對象建立消防安全目標(biāo)和消防安全問題的解決方案，采用被廣泛認(rèn)可或被驗(yàn)證為可靠的分析工具和方法對設(shè)計(jì)在建筑對象中的火災(zāi)場景進(jìn)行確定性和隨機(jī)性定量分析，以判斷不同解決方案所體現(xiàn)的消防安全性能是否滿足消防安全目標(biāo)，從而達(dá)到合理的消防安全設(shè)計(jì)目的。簡單表述為，以火災(zāi)安全工程學(xué)的思想為指導(dǎo)，采用以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)方法。其特點(diǎn)是依據(jù)具體建筑物的火災(zāi)發(fā)展特性來決定其防火的需要，以定量計(jì)算為基礎(chǔ)進(jìn)行的火災(zāi)危險(xiǎn)分析和設(shè)計(jì)。能夠使防火安全目標(biāo)、火災(zāi)損失目標(biāo)和工程設(shè)計(jì)目標(biāo)之間達(dá)到較好的協(xié)調(diào)，從而有助于實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防治的科學(xué)性、有效性和經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。

性能化防火方法涉及性能化防火分析、性能化防火設(shè)計(jì)、性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范3個(gè)基本方面。消防工程設(shè)計(jì)將每一個(gè)工程都作為一個(gè)獨(dú)特的項(xiàng)目進(jìn)行處理。消防工程是一門運(yùn)用最新的防火技術(shù)和消防科學(xué)的研究成果進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)的新興專業(yè)。它是物理學(xué)、心理學(xué)和社會(huì)學(xué)等多學(xué)科的交叉領(lǐng)域，涉及火焰的發(fā)展與擴(kuò)散、煙氣流動(dòng)、持久性與毒性分析、火焰探測與撲滅、逃生方法與疏散、火災(zāi)時(shí)的人類行為、消防安全管理，以及建筑物對火災(zāi)的反應(yīng)。消防工程設(shè)計(jì)提供包括以下內(nèi)容：火焰、煙氣流動(dòng)和疏散模型；主動(dòng)式火焰探測與撲滅系統(tǒng)；全面的消防安全對策；以性能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和分析；危害與風(fēng)險(xiǎn)評估。

2.2建筑消防性能化設(shè)計(jì)的程序

建筑消防性能化設(shè)計(jì)本身是開放的設(shè)計(jì)，不應(yīng)有固定的步驟和程序來框定，但是在實(shí)際應(yīng)用中，收設(shè)計(jì)者本身的能力和經(jīng)驗(yàn)影響較大，固需要設(shè)定相對通用的程序供設(shè)計(jì)者參考：

（1）評估建筑物設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，包括原建筑設(shè)計(jì)在內(nèi)的各種信息；

（2）確定防火目的和損失目標(biāo)；

（3）設(shè)置火災(zāi)場景及可能的設(shè)定火災(zāi)火源、初始可燃物和二次可燃物等；

（4）設(shè)定在所設(shè)定的火災(zāi)場景中，火源的熱釋放速率的變化曲線；

（5）制定、評估防火設(shè)計(jì)方案，編制設(shè)計(jì)文件。

目前，各國正不斷開發(fā)新的設(shè)計(jì)程序，并對現(xiàn)有的方法進(jìn)行改進(jìn)。對此，建議我國盡快組織各方面的人力，投入足夠資金，對此開展系統(tǒng)的理論研究和相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證。但開發(fā)火災(zāi)模型既要堅(jiān)持具有自主的知識產(chǎn)權(quán)，更應(yīng)吸取國外模型開發(fā)中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)l，積極分析和吸收、利用國外現(xiàn)有模型的特性，加強(qiáng)國內(nèi)、國際間的技術(shù)合作與交流。

2.3建筑消防性能化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

以性能設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的消防工程方法與強(qiáng)制性的防火設(shè)計(jì)規(guī)范方法相比，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)（1）建筑設(shè)計(jì)和空間布置相對靈活。由于建筑設(shè)計(jì)和使用功能上的原因，機(jī)場、展覽、商業(yè)等大型設(shè)施常常設(shè)計(jì)成無分隔的大空間，容納大人流。消防工程設(shè)計(jì)能夠確定安全性和風(fēng)險(xiǎn)，并提供充分的保護(hù)。（2）安全性有很大程度的提高，安全富裕度較大。消防工程設(shè)計(jì)是以采用最新研究成果和技術(shù)的火災(zāi)荷載、火情和風(fēng)險(xiǎn)分析為基礎(chǔ)的。性能設(shè)計(jì)同時(shí)也兼顧強(qiáng)制性要求和以往火災(zāi)的統(tǒng)計(jì)資料。這一方法提供與強(qiáng)制性方法相當(dāng)，在許多情況下更高的安全性。（3）降低建筑建設(shè)和運(yùn)行成本。以性能設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的消防工程方法采用設(shè)計(jì)火情進(jìn)行消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提供消防保護(hù)系統(tǒng)以滿足性能要求。它能優(yōu)化整個(gè)消防系統(tǒng)，避免過量提供設(shè)施，因而可以在不降低用戶安全性的情況下，大大減少資金投入和以后的維護(hù)開支。（4）風(fēng)險(xiǎn)的量化。消防工程設(shè)計(jì)對火災(zāi)荷載、火焰的發(fā)展、煙氣的擴(kuò)散及持久性與毒性和人員疏散進(jìn)行分析，從而量化建筑用戶、消防人員和建筑物所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。消防工程設(shè)計(jì)將確保這些風(fēng)險(xiǎn)處于可接受的水平。（5）有利于新技術(shù)、材料、產(chǎn)品的開發(fā)、推廣和應(yīng)用。

當(dāng)然，性能化設(shè)計(jì)因?yàn)殡y度太大，熟知度低，實(shí)際應(yīng)用起來也有一定的缺點(diǎn)：消防主管部門不同意或不熟悉消防性能化設(shè)計(jì)的方法、分析、目標(biāo)、工具；建設(shè)方不同意消防性能化設(shè)計(jì)帶來增加的時(shí)間、設(shè)計(jì)費(fèi)用、目標(biāo)或?qū)嵤┵M(fèi)用；消防性能化設(shè)計(jì)人和審查人的水平和素質(zhì)；消防性能化設(shè)計(jì)的不確定性（如科學(xué)，人員行為，對火災(zāi)危險(xiǎn)的認(rèn)識、態(tài)度及評價(jià)）；今后建筑物使用性質(zhì)可能的改變對設(shè)計(jì)結(jié)論的影響。

3、建筑消防性能化設(shè)計(jì)的實(shí)用性提升方案分析

3.1引進(jìn)國外最新性能化設(shè)計(jì)成果

性能化設(shè)計(jì)的概念最早在國外提出，但國內(nèi)的研究并不是很多。近幾年國外在消防安全工程應(yīng)用研究方面發(fā)表論文很多，并出版了一些專著。要盡快縮短我國在消防安全工程及建筑物性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)研究方面與國外的差距，不僅有必要讓我國更多的從事消防安全工作的人員了解和掌握消防安全工程學(xué)的基本理論知識和國外發(fā)展動(dòng)態(tài)，而且組織專門力量積極引進(jìn)和消化吸收國外最新成果更是一條較好的途徑。建議組織相關(guān)專業(yè)人員在系統(tǒng)收集和研究的基礎(chǔ)上，翻譯出版國外發(fā)表有關(guān)消防安全工程的重要論文、專著和已頒布的建筑物性能化消防工程設(shè)計(jì)指南、性能化建筑規(guī)范，跟蹤相關(guān)研究進(jìn)展情況，引進(jìn)相關(guān)教材，將國外最新成果介紹給我國消防科研、教學(xué)和管理人員。

3.2重視消防性能化設(shè)計(jì)人才培養(yǎng)

盡管許多國家在推動(dòng)防火規(guī)范由處方式向性能化轉(zhuǎn)化的過程中做了大量努力，但到目前為止性能規(guī)范實(shí)際上還并沒有真正得到廣泛的認(rèn)可與理解，在全世界范圍內(nèi)進(jìn)行的性能化設(shè)計(jì)的實(shí)例還為數(shù)不多。之所以如此，一方面是由于他們不敢肯定性能化設(shè)計(jì)能否提供與處方式設(shè)計(jì)等同的消防安全水平，對性能化設(shè)計(jì)中所采用的數(shù)值模擬工具的精確性持懷疑態(tài)度。另一方面，使用性能化規(guī)范和采用性能化設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)人員的要求較高，人們對性能化設(shè)計(jì)和規(guī)范的認(rèn)識還很模糊，對其優(yōu)越性認(rèn)識不足。從性能規(guī)范使用情況看，提高人們對性能化建筑設(shè)計(jì)和性能化建筑規(guī)范的認(rèn)識，培養(yǎng)一批能夠熟練使用規(guī)范和相關(guān)評估技術(shù)的專業(yè)人員十分重要。由于目前我國還未將消防安全工程學(xué)定位為二級學(xué)科，相關(guān)學(xué)歷教育只在個(gè)別院校設(shè)置，而性能化設(shè)計(jì)的專業(yè)甚至科目并未設(shè)置。

消防安全工程作為一個(gè)學(xué)科正在發(fā)展，并將越來越成熟，消防工程師必須掌握大量的消防安全理論知識和應(yīng)用技術(shù)。未來，也只有那些接受過較系統(tǒng)的消防安全工程教育的工程師，才有可能勝任建筑消防安全。

4、展望

本文主要闡述分析建筑消防性能化設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)和實(shí)用性提升方案，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中，針對比較復(fù)雜的建筑，尤其是機(jī)場、火車站、大型體育場等建筑，并不能僅僅按照規(guī)范照本宣科，機(jī)械的進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。建議我國由國家級部門組織專門力量，在積極學(xué)習(xí)和借鑒國外相關(guān)研究的成熟經(jīng)驗(yàn)與做法的基礎(chǔ)上，積極參與國際間在該領(lǐng)域的研究活動(dòng)，重視本文第三部分的提出的建議。上述的建議的不妥之處，敬請各位同行和專家批評指正。