论建筑防火性能化设计

论建筑防火性能化设计 论建筑防火性能化设计 摘要:性能化防火设计是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法，也是对现行防火设计“处方式”规范的变革和完善。性能化设计是今后消防设计的一个重要方向和发展趋势。文章分析了现行处方式消防设计的缺点，介绍性能化设计的概念、设计要求和设计步骤，国外开展性能化设计的情况，全面论述了我国开展性能化设计研究的必要性和应用前景。 关键词:性能化设计;风险评估;处方式设计;消防工程 随着科学技术的快速发展，建筑工程正在朝智能化、结构化、功能多样化和形态美学化方向发展。然而，传统的建筑工程防火设计是按照“处方式”规范来进行的，这种“处方式”规范规定了详细的设计参数和指标，因而具有设计的局限性，使设计出来的建筑工程单调而呆板。因此，传统的“处方式”防火设计方法越来越不适应现代建筑的飞速发展。上个世纪80年代开始，美国就提出了“以性能为基础的防火设计”新概念，并开始对传统的“处方式”建筑防火安全设计法规体系进行改革，提出了制定“以性能为基础的防火规范”的新思路。性能化设计规范为设计人员提供了很大的灵活性，也使设计更加科学合理。由于性能化防火设计的方法与传统的“处方式”设计方法相比具有许多优越性，所以很快成为建筑防火的一种新理念，得到越来越广泛的应用。 1(性能化设计的概念和设计要求 性能化设计是国际上从20世纪80年代初开始发展起来的新兴研究领域，其研究成果的应用目的就是建立“以性能为基础”的防火规范和 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。性能化防火设计是根据建筑物及其消防设施必须达到的预期的性能目标，根据建筑物的形状、结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，运用工程分析的方法，提出科学合理的最优化设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。性能化防火设计利用当今世界的工程技术及数学模型评估决定每一个设计元素。采用性能化消防设计是实现建筑工程既满足消防安全需要，又满足建筑使用功能需要的科学方法，也是对防火设计“处方式”规范的变革和完善。性能化规范，不明确规定某项要求的解决方案，只确定建筑要达到的总体目标或功能目标，规定一系列性能目标和可以量化的性能准则及设计准则，且一般附带一个指导性的技术文件。以性能为基础的消防安全设计是消防设计的一种工程方法，其基础是: (1)具有(或制定)明确的消防安全总体目标和功能目标。消防 目标和功能目标不是随意制定的，总体目标一般是要建筑安全总体 物满足保护生命、财产，保护使用功能，保护环境不受火灾的有害影响。功能目标一般为如何达到总体目标提供更多的具体要求。如要防止起火房间发生轰燃，为满足这一指标，设计师根据该房间可燃物的燃烧性能和火灾荷载等情况，建立一个设计目标，将房间起火后上层烟气温度限制在500?，该温度以下不大可能发生轰燃。 (2)火灾场景的确定和概率性评估，提出设计方案。火灾场景的 建立包括概率因素和确定性因素，即某种火灾发生的可能性有多大，如果真的发生，火灾如何发展和蔓延。建立了火灾场景后，就是建立设计火灾曲线，提出设计方案。 (3)根据消防安全总体目标和功能目标对设计方案进行定量评估。设计方案应该有多个，按规范的要求进行评估，以确定最佳方案。评估过程是一个不断反复的过程。在此过程中，许多消防安全措施都要依据设计火灾曲线和功能目标来进行评估。性能化防火设计过程具有严格的基本步骤要遵循:即确定设计范围、确定设计目标、制定设计方针、研究性能评估标准、确定火灾假想、制定初步设计方案、评估初步设计方案、选择最佳方案、提交设计文件等九个方面的步骤开展性能化设计，确保性能化设计应遵循的科学程序。 性能化设计必须对设计中的关键要素进行科学的量化分析。如火灾按照火灾发展和时间的关系可以分成3 种情况:?稳定发展的火灾。?与时间函数成平方发展的火灾。?快速发展的火灾。对可能发生的火灾分不同情况进行假想计算，并对典型火灾场景下火灾和烟气的发展蔓延过程进行模拟计算。性能化防火设计要求设计师需要经过专门的严格训练，并要有不同建筑物的火灾数据以及大量建筑材料的燃烧特性数据、专门的设计和评估工具等作为支撑。为了作出科学合理的性能化设计，往往需要借助计算机火灾模拟软件进行分析和计算，必要时还要做火灾模拟实验，得到更真实和可靠的数据为设计服务。传统的“处方式”建筑防火规范是对某一时间以 前的相关科学技术研究成果和建筑防火历史经验教训的 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf ，具有一定的科学性和合理性，但也不可避免地具有一定的滞后性。运用“处方式”设计规范就是要满足条款式标准规定的要求。由于建筑物具体情况千差万别，特别是随着经济的发展，大型复杂建筑越来越多，按照“处方式”规范作出的设计方案可能并不合理，采用性能化设计后可以对设计的实际效果进行评估，得到一个合理的设计方案。性能化设计的方法和技术，是消防工程行业发展最快、潜力最大的高科技，它自身的特征决定了性能化设计是今后消防设计的一个重要方向和发展趋势。性能化设计所需的工作量较大、费用较高，对设计和审核人员的技术水平要求也相应较高，对于常见的普通建筑和场所，使用“处方式”规范进行设计可能会更加简单、安全、经济。性能化防火设计和“处方式”防火设计两者互有优点，相互补充，并将长期共存。 2(性能化设计的关键技术 性能化设计的关键技术是消防安全评估方法，在世界范围内，对于这一方法及相关概念体系的逐步完善做出重要贡献的各类方法和模型主要包括:美国的建筑防火评估方法(bfsem:the building fire safetyevaluation method)、火灾致损评估方法(five:fire-induced vulnerability evaluation)、澳大利亚的风险评估模型(ram:risk assessment modeling)、日本的建筑综合防火安全设计方法、加拿大的firecam方法等。澳大利亚消防规范改革中 心(fcrc)子项目正在进一步开发一个风险评价模型，以量化各类用途建筑消防安全系统性能，该模型叫做cesare-risk，cesare-risk 是一个量化建筑消防安全系统性能的风险评价模型，它利用事故树设定多种火灾场景，其考虑了火灾及对火灾的反应的概率特性，采用确定性模型预测建筑内火灾环境随时间的变化。其某些组成部分如下:事件树与预测值模型(expected value model)、火灾发展与烟气蔓延模型、人员行为模型、消防队模型和工作人员模型、分隔失效模型、经济模型。firecamtm(fire risk evaluation and costassessment model)是加拿大国家研究院(nrc)开发的火灾风险及损失的计算评估模型，它利用分析所有可能发生的火灾场景来评估火灾对建筑物内居民造成的预期风险。同时，该模型还评估消防费用(基建及维修)和预期火灾损失。通过与性能规范中的性能要求进行比较或者与“处方式”的规范规定的设计中隐含的性能要求进行比较，评价一个设计方案是否满足性能要求或者是否在生命风险要求方面等同于参照方案。 firecamtm依靠两个主要参数来评估火灾安全设计的火灾安全性能，即火灾对生命造成的预期风险(erl)和预期火灾损失(fce)。erl 和fce 这两个数值是由火灾增长、火灾蔓延、烟气流动、居民反应和消防部门的反应的动态变化(以时间为函数计算得来的)。而火灾场景发生的几率是由firecamtm运用统计数据来预测的，firecamtm 还运用数学模型来预测火灾随时间的变化。一种火灾场 景对生命造成的危险可根据其发展的速度和居民撤离的速度计算。这种场景给生命造成的风险可由该火灾场景对生命造成的危险乘以该火灾场景发生的几率得出。火灾对生命造成的预期风险总值却为建筑物中所有可能发生的火灾场景对生命造成的预期风险的总和。同样，预期火灾损失就是消防费用(基建和维修)的总和与可能发生火灾造成的损失的总和相加而得。firecamtm模型主要由火灾增长模型、烟气流动和居民逃生模型组成。firecamtm 对火灾蔓延的可能性及火灾后修复建筑物的费用采用的是保守的评估模型，所以对财产损失的评估结果要比实际偏高。 3(国外开展“性能化”研究的情况 英国在1985年发布了第一部性能化的规范，之后，日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投入大量研究经费，积极开展了消防安全工程学和性能化安全设计方法理论及技术的研究，取得了一批具有实用价值的研究成果。在此基础上，澳大利亚、新西兰、日本、瑞典等国也先后对其传统的“处方式”规范进行了修订，颁布了性能化的新规范。美国、加拿大等国目前正在加紧研究制订各自的性能化规范。南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面的研究。澳大利亚于1996 年颁布了国家性能化规范《澳大利亚建筑规范—1996》，自1997 年陆续被各州政府采用，至今已在全国应用。新西兰1992 年发布了性能化的《新 西兰建筑规范》，新规范中保留了处方式的要求，并作为可接受的设计方法。美国已完成性能目标和基本完成性能级别分级的确定，并于2001 年发布了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。日本和瑞典对其传统的处方式规范进行了性能化修订。目前还有多个国家(法国、荷兰、挪威、波兰等)以及国际标准化组织(iso)、国际建筑研究与文献委员会(cib)和欧盟采用或积极发展性能化防火所要求的工程工具和方法，并取得了一定成果。国际标准化组织(iso)为推进性能化设计和性能化规范的国际化专门设立了tc/92/sc4——“火灾安全工程”分技术委员会，目前已制订出8个相关的标准草案，可望在不久的将来颁布正式的国际标准。西方国家将制订和推行统一的国际标准作为消除贸易壁垒的重要手段，世界贸易组织(wto)关于消除贸易上的技术壁垒的协定第二条“技术规则与标准”也作了明确规定。在2000年5月于德国柏林召开的tc/92“火灾安全”技术委员会会议上，该会主席就指出:设立tc/92/sc4“火灾安全工程”分技术委员会，就是要制定出这方面的国际标准，用于最终取代各国自己的防火设计规范和标准，为消除这一领域里的技术壁垒铺平道路。应该说，建立以建筑消防安全为目的的性能化规范和法规已经成为全球的发展趋势。 4(性能化设计研究的必要性及进展 4. 1 “处方式”规范和设计难以适应社会发展要求 (1)我国经济持续高速增长，大型复杂建筑越来越多，按照“处 方式”规范的设计方案可能不合理或者迫使设计人员在建筑的美观、适用、造价上作出让步。 (2)“处方式”规范修订时间过长，不能适应建筑发展的需要，如壳体结构建筑，规范中根本没有提到。 (3)我国幅员辽阔，各地情况差别较大，用一本“处方式”规范很难解决各种实际问题。 (4)规范的制订受到各种因素制约和影响较大，在这种环境下制订的“处方式”规范不可能合理。如一个歌舞厅，即使有报警、喷淋系统，配备了灭火器、应急照明等设施，其它方面也符合2001 年5月以前规范的要求， 但若有一个厅、面积超过了200?， 在2001 年5 月以后就不符合规范要求了。这种以面积为惟一标准来划分火灾危险性大小，超出200?就要全盘否定的思想和规定是不合理的。 4. 2 发展性能化设计的必要性 (1)北京成功举办奥运会，将在今后大兴土木。回顾2000 年悉尼奥运会，澳大利亚就是抓住了机遇，大力开展性能化研究，并在场馆建设中采用了性能化设计而达到了相当高的防火设计水平。如果能抓住成功举办奥运会的机遇，必将促进我国性能化设计的发展。 (2)我国加入wto，可以预见在不久的将来，国外建筑事务所将大量涌入，它们在性能设计方面的技术优势，将使国内设计单位在竞争中处于劣势。只有尽快开展性能化的研究和应用，积累一定的 经验，才能应对今后的国际挑战。 4. 3 开展性能化设计研究和应用前景 目前性能化设计在我国得到了多方重视，并已经开始了研究和试点工作。早在1996 年有关单位和人员就认识到开展大型公共建筑、大空间建筑、高层民用建筑、高火灾危险工业建筑和储罐区、建筑内的烟气控制、人员安全疏散的性能化设计和评估技术研究的必要性和迫切性。公安部消防局已在国家科技部立项，将建筑物性能化消防设计研究列入“十五”攻关课题，组织部分科研机构和院校开展性能化消防设计及其计算机评估模型应用技术的研究工作，在全面掌握和分析比较国外性能化规范和评估模型的基础上，结合我国工程建设的实际，研究提出适合我国国情的性能化消防设计方法以及相配套的设计指南、计算机评估模型。公安部消防局正在推动上海、北京等城市开展性能化消防设计和评估的试点工作，通过与国外的交流与合作，培养我国的专业技术人员，为我国性能化消防设计与评估及其规范的研究积累实践经验。天津消防科研所、四川消防科研所和中国科技大学国家重点火灾实验室积极开展研究工作，并已有了评估成功的范例。今后我国性能化消防设计的研究与运用，必将进入一个快速发展期。 5(结束语 随着建筑的不断复杂化，以及消防技术的不断多样化，采用性能化设计越来越迫切。为了建立适合我国国情的以性能化为基础的建 筑防火设计技术标准体系，需要社会各方面长期共同努力，我国消防界同仁必须共同推进这项事业的发展。 作者简介: 田建军，男，汉族，1972年11月17日出生，河南省禹州市人，2009年7月于中国人民武装警察部队学院消防工程专业本科毕业，现任职于新疆阿勒泰地区公安消防支队政治处主任。 参考文献: [1]杨玲,张靖岩,肖泽南编著.建筑消防安全与性能化设计[m].北京:化学工业出版社,2010年6月第1版 [2]李引擎主编.建筑防火性能化设计[m].北京:化学工业出版社,2005年8月第1版 [3]代学峰.浅析性能化消防设计的主要优势[j].中国高新技术企业,2009年04期