建筑性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用研究實(shí)踐思考

樊湘紅

摘要：在我國(guó)，建筑物的消防設(shè)計(jì)需要依據(jù)國(guó)家的相關(guān)工程建設(shè)規(guī)范進(jìn)行。建筑性能化防火設(shè)計(jì)也在長(zhǎng)期的發(fā)展中不斷被更新，性能性防火技術(shù)不斷被引進(jìn)，而且近年來隨著我國(guó)建筑的規(guī)模的不斷擴(kuò)大，建筑高度越高，密集型越強(qiáng)，國(guó)家也十分重視對(duì)建筑性能化防火設(shè)計(jì)，積極應(yīng)用到相應(yīng)的工程中，也成為當(dāng)前消防領(lǐng)域研究中的重點(diǎn)。本文將從建筑性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用研究方面進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的措施。

關(guān)鍵詞：建筑性能化;防火設(shè)計(jì);實(shí)踐分析

隨著我國(guó)當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市中建筑規(guī)模不斷擴(kuò)大，建筑的高度越來越高，密集性越來越大。很多建筑類型的防火設(shè)計(jì)在一些規(guī)范中沒有被明確，實(shí)際的執(zhí)行過程中存在很大的問題，規(guī)格式防火設(shè)計(jì)在我國(guó)的應(yīng)用十分廣泛，在不斷的研究和分析中，建筑防火性能化設(shè)計(jì)在我國(guó)的應(yīng)用越來越廣泛。性能化防火設(shè)計(jì)主要是以建筑中的火災(zāi)安全工程學(xué)為基礎(chǔ)的一種防火設(shè)計(jì)，能夠突破原有規(guī)格式的防火設(shè)計(jì)在建筑中的應(yīng)用。該種防火設(shè)計(jì)應(yīng)用能夠從建筑的結(jié)構(gòu)、功能和構(gòu)造材料方面進(jìn)行具體分析，從火災(zāi)對(duì)建筑物造成的危害方面進(jìn)行定量分析和評(píng)估，能夠提供各種設(shè)計(jì)方案，從中選擇最優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)進(jìn)行防火保障。性能化防火設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于能夠針對(duì)一些比較復(fù)雜的建筑進(jìn)行防火保障，其也成為我國(guó)當(dāng)前防火設(shè)計(jì)中的研究重點(diǎn)。性能防火設(shè)計(jì)在我國(guó)的應(yīng)用起步較晚，需要相關(guān)的科研人員和設(shè)計(jì)人員大力倡導(dǎo)和監(jiān)督，能夠?yàn)閺V大消防工作提供便利。

1性能化防火設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)研究

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)也呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)，建筑的規(guī)模和類型在不斷發(fā)展的同時(shí)，建筑的防火也成為大眾比較關(guān)注的重要問題。國(guó)家的一些科研機(jī)構(gòu)也在不斷推進(jìn)對(duì)建筑的防火設(shè)計(jì)。性能化防火設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)比較復(fù)雜的技術(shù)體系，會(huì)考慮到建筑的各個(gè)層面，注重從建筑火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)、消防設(shè)施和煙氣運(yùn)動(dòng)等方面考慮，通過吸收一些先進(jìn)的研究成果，在技術(shù)方面不斷更新。

1.1火災(zāi)場(chǎng)景方面的技術(shù)設(shè)計(jì)

對(duì)于火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)建筑物內(nèi)部的可燃物的分布情況進(jìn)行分析，及時(shí)辨別出危險(xiǎn)源的存在，了解火災(zāi)熱的釋放頻率和規(guī)律，是性能化防火設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)和重點(diǎn)，設(shè)計(jì)出的火災(zāi)場(chǎng)景需要反映建筑物內(nèi)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)性，也會(huì)影響性能化防火設(shè)計(jì)的可靠性。一般的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)主要分為3個(gè)階段，即發(fā)展階段、充分發(fā)展階段和減弱階段，需要用火災(zāi)發(fā)展過程對(duì)火災(zāi)的增長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，分析火災(zāi)中熱釋放速率，從火災(zāi)場(chǎng)景發(fā)生的概率和火災(zāi)過程中消防系統(tǒng)的響應(yīng)等方面進(jìn)行分析。

1.2火災(zāi)中煙霧流動(dòng)和控制

對(duì)火災(zāi)中煙霧流動(dòng)的數(shù)值進(jìn)行模擬，通常主要是區(qū)域模擬和場(chǎng)景模擬兩種類型，都是以質(zhì)量守恒的原理為基礎(chǔ)。區(qū)域模型的模擬主要是將一個(gè)空間內(nèi)部分為上下兩個(gè)區(qū)域，即上方的煙氣層和下方的空氣層，在受限空間內(nèi)熱煙氣層的高度和狀態(tài)會(huì)隨時(shí)間變化。我國(guó)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)火災(zāi)科學(xué)進(jìn)行深入研究，將燃燒學(xué)的思想和火災(zāi)的問題有機(jī)結(jié)合，提出了綜合模擬的方法，對(duì)復(fù)雜的火災(zāi)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，將著火的空間和強(qiáng)流動(dòng)區(qū)域進(jìn)行模擬對(duì)比分析。例如，采用有限差分法計(jì)算濾波后的控制方程，對(duì)火房間內(nèi)的煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。

1.3人員安全疏散的設(shè)計(jì)

大多數(shù)建筑防火性能的設(shè)計(jì)主要是疏散人員，保證人員的安全，對(duì)于火災(zāi)還不能危害人生命之前，需要將建筑內(nèi)的所有人員疏散到安全區(qū)域，需要量化的時(shí)間是實(shí)際需要的安全疏散時(shí)間需要低于可用的安全疏散時(shí)間，火災(zāi)發(fā)生時(shí)人員的疏散是進(jìn)行研究的主要內(nèi)容。例如，建立人員疏散模型主要是基于模型物理空間的方法，有精細(xì)網(wǎng)絡(luò)模型和連續(xù)網(wǎng)絡(luò)模型等。精細(xì)網(wǎng)絡(luò)模型主要是把建筑空間分為很多的網(wǎng)格，能夠更加準(zhǔn)確描述建筑的平面空間，相比粗糙網(wǎng)絡(luò)模型，精細(xì)網(wǎng)絡(luò)模型描述的建筑平面空間更加準(zhǔn)確。

2性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用展望

我國(guó)建筑防火性能化設(shè)計(jì)應(yīng)用主要是借鑒國(guó)外的一些研究成果，性能化防火設(shè)計(jì)應(yīng)用方面的一些內(nèi)容存在一定的共性，包括性能化防火設(shè)計(jì)的方法、人員和建筑結(jié)構(gòu)的判斷等，但是，在一些建筑的某些方面存在差異，火災(zāi)的荷載差異、消防設(shè)施的性能等。因此，我國(guó)需要根據(jù)實(shí)際的國(guó)情，在性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)方面不斷研究，提出有效的實(shí)踐應(yīng)用理論。

2.1性能化防火設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的理論法規(guī)

性能化防火設(shè)計(jì)工作需要依據(jù)火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程學(xué)方面的理論知識(shí)，從設(shè)計(jì)的方法和工具，以及相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行參考。

2.2火災(zāi)科學(xué)和消防學(xué)的基礎(chǔ)理論

火災(zāi)科學(xué)和消防工程學(xué)方面的理論知識(shí)是進(jìn)行性能化防火設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其中主要的基礎(chǔ)內(nèi)容包括火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和煙霧流動(dòng)的規(guī)律，了解建筑物構(gòu)件的火災(zāi)特性，以及相關(guān)的消防設(shè)施在火災(zāi)中對(duì)火的反應(yīng)和相互作用，對(duì)火災(zāi)的危害和發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

2.3性能化防火設(shè)計(jì)的方法

建筑性能化防火設(shè)計(jì)的方法需要根據(jù)我國(guó)的實(shí)際國(guó)情進(jìn)行分析，根據(jù)我國(guó)實(shí)際的建筑結(jié)構(gòu)，主要從分析和設(shè)計(jì)方法、消防安全評(píng)估技術(shù)等方面進(jìn)行研究。

（1）消防安全設(shè)計(jì)方法，首先判定消防安全目標(biāo)和性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，建立火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)，火災(zāi)的蔓延以及消防設(shè)施對(duì)火反應(yīng)的情況;

（2）消防安全評(píng)估技術(shù)，建筑物構(gòu)件的材料釋放熱量的情況，房間內(nèi)火災(zāi)的增長(zhǎng)模式，通過建立人員疏散模型和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)等軟件進(jìn)行評(píng)估。

（3）消防安全數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用技術(shù)，該種技術(shù)能夠?yàn)樾阅芑脑O(shè)計(jì)提供一些初始數(shù)據(jù)，包括建筑物和場(chǎng)所內(nèi)火災(zāi)荷載的分布情況，建筑物內(nèi)部構(gòu)件的相關(guān)參數(shù)，還有火災(zāi)發(fā)生和損失概率的分布，能夠?yàn)樾阅芑阑鹪O(shè)計(jì)提供相關(guān)的信息基礎(chǔ)。

2.4設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)規(guī)范與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范，在建筑材料、構(gòu)件與建筑防火產(chǎn)品性能的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，通過建立明確的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)于性能規(guī)范的形式，需要明確建筑設(shè)施各方面的具體要求，在建筑結(jié)構(gòu)、耐火要求和消防系統(tǒng)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，在性能化設(shè)計(jì)方面，需要根據(jù)相關(guān)的消防安全政策對(duì)消防安全目標(biāo)和性能要求進(jìn)行明確，性能化計(jì)算結(jié)果可以使用性能化標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)判，確定火災(zāi)的安全等級(jí)。

2.5性能化防火設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)分析

性能化防火設(shè)計(jì)已經(jīng)從規(guī)格式規(guī)范轉(zhuǎn)向性能規(guī)范，在規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)形式方面不斷做出調(diào)整，性能規(guī)范需要確定一個(gè)明確的風(fēng)險(xiǎn)水平，保證建筑在使用壽命內(nèi)的防火安全，風(fēng)險(xiǎn)分析存在很大的不確定性，一般主要是以主觀判斷和決策為基礎(chǔ)。例如，采用一次二階矩法的指數(shù)概念對(duì)人員疏散的隨機(jī)性進(jìn)行分析，為火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估提供重要的信息，性能化防火設(shè)計(jì)中的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及不確定性分析需要不斷進(jìn)行研究，其將作為未來研究的重點(diǎn)內(nèi)容和方向。

3結(jié)束語

綜上所述，性能化防火設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)在建筑物防火設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用，該工程方法也在不斷成熟。建筑物性能防火設(shè)計(jì)在我國(guó)處于初期發(fā)展階段，其技術(shù)也在不斷發(fā)展完善，相應(yīng)的法律法規(guī)也在不斷完善，建筑性能化設(shè)計(jì)需要符合建筑物自身的要求，同時(shí)提高消防投資效益和消防投入，推動(dòng)我國(guó)建筑物性能防火設(shè)計(jì)方法和技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)火災(zāi)基礎(chǔ)研究。