高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用

耿 亭 亭

(臨汾市建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 臨汾 041000)

性能化設(shè)計(jì)是較為先進(jìn)的防火研究方向，能提升防火設(shè)計(jì)的靈活性和適用性，一定程度上解決了防火設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)功能化、安全性以及經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)的安全性判定依據(jù)

1.1 時(shí)間判定依據(jù)

在高層建筑防火中性能設(shè)計(jì)工作中，保證人員安全是第一要?jiǎng)t，就是要保證建筑中的所有人在火災(zāi)危險(xiǎn)蔓延前及時(shí)撤離到安全區(qū)域，利用人員生命安全判定量化火災(zāi)發(fā)展和逃生時(shí)間，從而借助時(shí)間線有效對(duì)人員耐受極限ASET和人員安全輸送時(shí)間REST進(jìn)行對(duì)比。若是RESTASET，則不能保證安全逃生[1]。并且，利用ts.表示安全剩余量，則為REST+(ts.)≤ASET，具體評(píng)估關(guān)系見圖1。

結(jié)合圖1中的相關(guān)信息可知，要想提升防火設(shè)計(jì)實(shí)效性，就要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行處理：

第一，要增加可用的ASET，合理性控制火災(zāi)的實(shí)際規(guī)模，并且有效阻止火災(zāi)繼續(xù)蔓延，確保能為人員疏散提供充足的時(shí)間，這就需要相關(guān)設(shè)計(jì)人員在高層建筑防火設(shè)計(jì)中要對(duì)防火分區(qū)進(jìn)行分隔設(shè)計(jì)，并且要整合防、排煙系統(tǒng)設(shè)置處理方式，有效選取最優(yōu)材料，完成控火和快速滅火，一定程度上提高建筑安全性能。

第二，要盡量縮短所需時(shí)間，最大化保證人員能逃離危險(xiǎn)區(qū)域，因此，要對(duì)報(bào)警系統(tǒng)和靈敏度、疏散過程中建筑空間設(shè)計(jì)等予以重視，確保疏導(dǎo)策略的完整性和合理性。按照標(biāo)準(zhǔn)化要求對(duì)具體參數(shù)和設(shè)計(jì)流程予以規(guī)范。

1.2 環(huán)境判定依據(jù)

在人員逃生過程中，ASET的參數(shù)結(jié)構(gòu)和火災(zāi)時(shí)逃生環(huán)境息息相關(guān)，建筑內(nèi)的火災(zāi)逃生環(huán)境若是達(dá)到人員的耐受極限，則會(huì)對(duì)人員的生命安全造成影響，因此，要從煙氣層輻射、對(duì)流熱度、能見度等基礎(chǔ)條件進(jìn)行綜合判定。一般而言，人體在火災(zāi)發(fā)生后無法忍受超過2.5 kW/m2的煙氣熱輻射能量，也就是說，若是煙氣溫度已經(jīng)超過180 ℃，就會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害，具體關(guān)系見表1。

表1 熱輻射強(qiáng)度和人體耐受時(shí)間的關(guān)系一覽表

基于此，在高層建筑防火設(shè)計(jì)中，要結(jié)合環(huán)境判定的相應(yīng)依據(jù)提升設(shè)計(jì)參數(shù)的合理性和科學(xué)性，為性能化管理工作的全面落實(shí)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)流程和方法

2.1 高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)流程

在高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)中，要對(duì)設(shè)計(jì)流程予以關(guān)注，借助針對(duì)性設(shè)計(jì)提升消防安全的性能評(píng)估水平，滿足行業(yè)規(guī)范的基礎(chǔ)上，達(dá)到相應(yīng)的消防安全要求，維護(hù)評(píng)估管理。具體流程見圖2。

2.2 高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)方法

在高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)工作開展過程中，要結(jié)合設(shè)計(jì)工程指南和具體要求，對(duì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目展開深度管理。

第一，要確定基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)范圍。在高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)中，實(shí)際建筑項(xiàng)目防火設(shè)計(jì)中常見的難點(diǎn)、重點(diǎn)以及常規(guī)機(jī)制是最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要素，要確定性能化方法應(yīng)用的基礎(chǔ)性設(shè)計(jì)范圍，并且充分了解項(xiàng)目建筑的綜合信息，從而有效維護(hù)辦公室管理效果，對(duì)使用性質(zhì)、功能以及人群等進(jìn)行統(tǒng)籌管理[2]。

第二，要確定防火安全目標(biāo)。結(jié)合最佳安全標(biāo)準(zhǔn)以及狀態(tài)判定安全目標(biāo)。1)總體目標(biāo)，要確保從宏觀視野角度分析，建筑安全性能標(biāo)準(zhǔn)能滿足總體社會(huì)期望。例如，高層辦公建筑中，要將保護(hù)建筑內(nèi)人員生命安全、物資財(cái)產(chǎn)安全以及周邊環(huán)境安全作為總目標(biāo)。2)功能目標(biāo)，是對(duì)總目標(biāo)的進(jìn)一步解釋和管理，為了保證高層建筑火災(zāi)不會(huì)造成嚴(yán)重的影響，要對(duì)建筑物內(nèi)人員的生命安全予以監(jiān)督，有效保障人員逃生和安全地點(diǎn)的管理。3)性能目標(biāo)，要確定建筑防火功能目標(biāo)，對(duì)建筑和系統(tǒng)具備的性能要求予以監(jiān)督，合理性整合計(jì)算過程，并且有效提升量化分析的合理性。

第三，要確定可能發(fā)生的火災(zāi)情景，在高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)中，火災(zāi)場(chǎng)景能有效評(píng)估發(fā)生火災(zāi)時(shí)防火設(shè)計(jì)方案的合理性?；诖?，火災(zāi)場(chǎng)景確定以及設(shè)計(jì)過程都會(huì)具備代表性，要應(yīng)用熱釋放速率、火災(zāi)增長速率、燃燒產(chǎn)物等基礎(chǔ)參數(shù)進(jìn)行判定，為后續(xù)分析工作的全面開展提供了基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

第四，評(píng)估設(shè)計(jì)方案，在性能化防火設(shè)計(jì)中，安全性能評(píng)估是關(guān)鍵，評(píng)估設(shè)計(jì)方案是較為復(fù)雜和反復(fù)的過程，這就需要相關(guān)人員對(duì)沒有滿足性能指標(biāo)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行集中監(jiān)督和管控，有效建立整體性設(shè)計(jì)調(diào)整機(jī)制，從而在重復(fù)評(píng)估達(dá)到安全性標(biāo)準(zhǔn)后視為通過。需要注意的是，為了從根本上提高方案的時(shí)效性，就要對(duì)不同設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合評(píng)估、驗(yàn)證以及對(duì)比分析，有效獲取最佳設(shè)計(jì)方案，確保能完善火災(zāi)分析效率。

3 高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 高層辦公建筑標(biāo)準(zhǔn)層性能化防火設(shè)計(jì)

對(duì)于高層辦公建筑而言，辦公標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)是核心組成和空間要素，為了有效整合性能化防火設(shè)計(jì)流程。要將“處方式”作為防火設(shè)計(jì)要求，整合建筑室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)，借助合理化的防火分區(qū)劃分就能建立防火分隔措施。

例如，某高層辦公建筑項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)面積為2 600 m2，若是采取常規(guī)化設(shè)計(jì)機(jī)制，將每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層劃分為獨(dú)立的防火分區(qū)，則整體面積超過了國家相關(guān)規(guī)定，不能通過防火設(shè)計(jì)審核?；诖?，結(jié)合辦公標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)要求，將辦公區(qū)包圍核心空間作為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，核心空間容納設(shè)備、服務(wù)等基礎(chǔ)功能用房，和辦公空間相比火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)明顯降低。并且，能滿足規(guī)范要求中的2 000 m2以下防火分區(qū)要求，有效保障了人員生命安全目標(biāo)[3]。

需要注意的是，在高層辦公建筑使用工作體系中，要對(duì)火災(zāi)場(chǎng)景選取和設(shè)置進(jìn)行集中處理，確保能提升模擬驗(yàn)證工作的合理性，有效分析并且評(píng)價(jià)辦公標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)理念，完善環(huán)形疏散通道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，有效考量不同環(huán)境中的綜合對(duì)比分析?；诖?，設(shè)計(jì)環(huán)形疏散通道，能降低火勢(shì)蔓延速率，并且阻擋辦公區(qū)域火災(zāi)時(shí)出現(xiàn)的火勢(shì)蔓延問題。值得一提的是，也能有效處理報(bào)警時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間以及疏散行走時(shí)間。

3.2 高層辦公建筑高大中庭公共空間性能化設(shè)計(jì)

結(jié)合建筑工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，在高層辦公建筑設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)公共空間區(qū)域的設(shè)計(jì)予以重視，在保證共享空間的基礎(chǔ)上，合理性完善火災(zāi)控制和防火設(shè)計(jì)工作。在高層辦公建筑高大中庭公共空間中，火災(zāi)最大的威脅就是煙氣的蔓延，燃燒中的有毒氣體會(huì)通過中庭媒介蔓延到一些非起火層，因此，要將防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)落實(shí)在火勢(shì)和煙氣蔓延管控方面，減緩危險(xiǎn)的影響力[4]。

結(jié)合高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范對(duì)具體設(shè)計(jì)流程進(jìn)行處理，確保能對(duì)防火分區(qū)、防煙分區(qū)予以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的處理，有效規(guī)范具體操作，維護(hù)空間整合機(jī)制。最重要的是，要在進(jìn)行定量分析后判定最有效的規(guī)范化處理流程，建立具有針對(duì)性的防火設(shè)計(jì)解決方案。例如，模擬計(jì)算的過程中，假定火災(zāi)中庭內(nèi)部空間借助兩側(cè)走廊卷簾完成分割，則能維護(hù)合并后整體防火處理性能。

4 結(jié)語

在高層建筑防火中性能化設(shè)計(jì)應(yīng)用管理工作中，要結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，建立完整的防火設(shè)計(jì)方案，確保能在減少火勢(shì)蔓延的基礎(chǔ)上，提高整個(gè)建筑的防火性能，優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的完整性和科學(xué)性，促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目的全面發(fā)展和進(jìn)步，也能減少火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。