高层建筑的性能化防火设计

摘要：随着社会经济的快速发展，高层建筑的数量也在不断的增多。高层建筑具有结构较为复杂、可燃性的材料种类较多、人员高度集中等特点，使得对于火灾预防工作的要求也在逐渐的提高。本文首先阐述了火灾场景的确定，随后分别概述了高层建筑性能化防火设计的设计方法和相关的建议，全面提高高层建筑的性能化防火设计。

关键词：高层建筑；性能化；防火设计

中图分类号：TU208文献标识码： A

前言:

为了有效的满足高层建筑的不同的使用功能的要求，需要在使用性能化防火设计的过程中进行论证，确保其消防安全功能可以达到规范的要求的水平。性能化设计是一种以工程学为标准而演变出来的一种高性能防火设计的方法，整个防火的设计的过程是以火灾安全工程学为理论，针对于高层建筑中可燃物的燃烧的特征和位置的分布，利用工程学的分析方法来对火灾发生和蔓延的可能性、危害性进行评估和预测，得出最可靠的数据和预防方案，将建筑物的发生火灾可能性及其危险性降到最低。当建筑物发生火灾时，火灾荷载直接决定着火灾持续时间的长短和室内温度的变化情况，火灾荷载的计算是否正确、全面和合理，直接决定性能化防火设计的准确性和可靠性。建筑空间内火灾荷载越高，发生火灾的危险性和危害性越大，需要采取的防火措施就越多。在进行建筑防火设计时，要同时做到合理确定火灾场景，准确计算火灾荷载数值，才能切实达到减少火灾发生和蔓延，提升高层建筑防火水平的目的。

1.建筑性能化防火设计概述

1.1、概述

建筑防火性能化评估设计是根据建筑物的实际情况、建筑物的性能用途以及建筑防火系统要求等因素，运用火灾治理学科知识和消防安全工程学原理，利用科学的评估手段和方法对建筑物可能存在的火灾隐患火灾发生的后果和损失进行预测评估，然后针对评估结果结合建筑物各方面的建设要求进行防火方案设计，从而最大程度的消除建筑物存在的火灾隐患，为建筑物提供最为可靠"最为有利的保护。

1.2、优势

与传统的建筑防火方法设计相比，建筑防火性能化评估设计是一种较为理性化的、科学化、系统化的设计方法。首先建筑防火性能化评估设计是针对建筑物的实际开展进行的，不同的建筑物所使用的建筑防火设计要求不同，因此这种方法能够较为实际的满足建筑物的防火需求。其次，这种方法的整体性较强，将影响建筑物建设的各个方面的因素考虑进去，包括建筑物本身以及建筑物所处的外部环境，这样就能在整体、系统的角度提升建筑物防火设计的有效性。最后，这种设计方法具有较高的灵活性，不同的建筑物、不同的设计需求、不同的设计人员，都会给出不同的防火设计，这在一定程度上促进了建筑消防学科的发展，也有利于设计人员发挥主观能动性，跳出防火设计的固定思维模式，有助于设计具有创造性"高度实用性和有效性高的建筑消防方案。

2.高层建筑性能化设计的方法

性能化防火设计是一种以工程学为基础演变出来的一种高性能防火设计方式。它的设计过程是以火灾安全工程学理论作为指导，针对建筑物中可燃物的燃烧特性和位置的分布，利用工程学的分析方法来对火灾发生和蔓延的可能性、危害性进行评估和预测，得出最可靠的数据和预防方案，将建筑物的发生火灾可能性及其危险性降到最低。在设计方案中，火灾的荷载是衡量在一定空间内建筑物可燃性物质总量的表述，同时也是性能化防火设计方案的重要参考。所以，在对建筑物进行合理的防火设计时，必须要对整体的火灾载荷进行统计和控制。

2.1、性能化设计思路

性能化防火设计以消防安全工程为指导，结合计算机技术，通过对具体建筑物火灾可能发生的情况分析，进行防火设计。目的是在保证建筑物使用性能的基础上达到规范的安全消防要求。性能化防火设计最根本的原则是要具有针对性，分析每个大空间建筑的结构、功能、个性化需求后“量身定做”防火方案；其设置不局限于建筑的某个部位，注重各部分间的协调，保证整体安全性能；充分考虑到建筑使用后可能发生的火灾以及危害程度，对现有的消防安全设施和方案进行安全评估，通过优化改进不断完善。

2.2、性能化设计步骤

性能化防火设计步骤首先是制订安全防火目标。安全目标要保持消防安全水平与投人相一致，主要从人员安全、财产安全、安全设施运行连续、火灾发生概率等几个方面考虑。然后将目标转化成量化数值，进行设计方案的判据，内容主要包括：人员安全疏散、灭火救援人员安全、防火隔离带安全和建筑消防设施等。步骤如图所示：

图1：性能化防火设计步骤

总结图1，将性能化设计步骤分为项目准备、定量计算、方案提出、方案分析评估和报告编制等几个阶段。

（1）前期准备阶段。通过对建筑物现场状况的了解，确定防火设计目标，主要包括消防安全目标和火灾损失目标。（2）定量计算。根据火灾场景，进行计算机模拟。目前用于火灾现场模拟的软件主要有CAFS、ASET等区域模拟软件和FDS、FLUENT、C以等现场模拟软件。（3）提出初步设计方案。针对设计对象性能设计多个尝试性设计方案，以首个设计方案定为准确设计方案的数量。首个设计方案需要设定在最不利的火灾发生情形。随后的方案与这个方案相比较，确保在最不利的情况下满足安全目标。（4）最终方案确定。在多个方案中择优选出一个最好方案，需考虑以下因素：①火灾类型具有多样性，要确保所选方案在多个火灾场景中均可行；②确保成本合理性；③确保消防设施容易操作；④消防设施易维护性。消防设施需要定期检查，检查程序太过复杂容易造成厌倦心理、工作懈怠；⑤消防设施整体可靠性。消防实施多样化，设计中相辅相成，一旦一个环节出现问题，将影响整个消防系统。（5）分析报告。分析报告应明确表明消防安全目标，介绍满足目标的方法，以及使用到的标准，送第三方或专家进行复查评估。

3.性能化防火设计的建议

结合火灾场景的分析，通过对高层建筑构成火灾危害的火灾荷载密度因素进行理论计算和确定，改进高层建筑性能化防火设计有几个要点：

3.1、合理布置火灾场景

设置火灾场景时，应充分体现火灾场景设置的危险性、全面性和最不利性，对部分火灾场景的火源位置、火灾最大热释放速率、火灾荷载密度等进行分别考虑。同时应增加若干火灾场景，通过对不同火灾场景的复核分析，提出可行的消防策略建议，从而有效的控制火灾蔓延，保证火灾时人员能够安全疏散。

3.2、合理布置防火分区

防火分区在高层建筑防火设计中应用较广，在设置防火分区时需要结合高层建筑的结构特点和实际需要，合理有效的划分区域，以实现对火灾蔓延趋势的有效控制，同时也为疏散人员、火灾施救提供足够的时间。

3.3、加大防火材料的应用

装修材料燃烧释放出来的毒性气体是造成人员群死群伤的主要原因，装修材料的选择对于高层建筑火灾防控具有重要作用。在性能化防火设计时，可尽量减少易燃、可燃材料的使用，多选择具有防火性能的不燃、难燃材料进行装修。如宾馆客房的除了吊顶、墙面采用难燃材料外，使用的寝具、窗帘、地毯等也最好采用阻燃材料；空调保温材料采用岩棉、玻璃棉、酣醛复合风管等难燃、不燃材料。

明确相关的疏散参数，如安全出口计算宽度、人员数量、人员行走速度等，选用成熟的人员疏散模型进行模拟分析，得出准确的疏散宽度，确保火灾发生后，确保建筑内人员安全疏散至安全区域。设置避难走道。在对于疏散距离不够的大商业设计，可以采取设置避难走到的方式来解决，在最不利点至室外的直线距离超过规范所限定的距离时，可以将人员疏散至避难走道来满足规范要求。落实消防安全管理制度。严格落实自动消防设施定期巡查维护制度，确保建筑内自动消防设施的可靠性和性。

3.4、消防安全设施建设

要明确相关的疏散参数。如安全出口计算宽度、人员数量、人员行走速度等，选用成熟的人员疏散模型进行模拟分析，得出准确的疏散宽度，确保火灾发生后，确保建筑内人员安全疏散至安全区域。设置避难走道。在对于疏散距离不够的大商业设计，可以采取设置避难走到的方式来解决，在最不利点至室外的直线距离超过规范所限定的距离时，可以将人员疏散至避难走道来满足规范要求。落实消防安全管理制度。严格落实自动消防设施定期巡查维护制度，确保建筑内自动消防设施的可靠性和有效性。

3.5、其他辅助设施

火灾时产生的烟气携带大量热量，热烟气层在顶棚聚集，如果不及时排出室外，烟气沉降后将会造成严重的后果。设置排烟措施，降低烟气密度和沉降速度，在热烟层沉降之前及时排除，可以防止烟气在水平方向扩散，保证人员安全疏散。加强排烟措施，是根据性能化设计目标，对防火带、亚安全区、燃料舱等设计，采取的辅助加强措施。此外，对于大空间建筑，提高建筑耐火等级，从严控制可燃、易燃材料使用，降低火灾荷载，也是非常必要的辅助加强措施。

结束语：

虽然性能化防火设计的方法有很多的有点，但是由于高层建筑其自身独特的特殊性和复杂性，在进行性能化设计的过程中，必须要正确的把握性能化设计的关键和范围，加大消防设施建设和对防火材料的应用，而不是盲目的突破规范的要求来进行设计，凡是有条件按国家规范设计的部分仍应严格按照规范的要求进行设计，不能贪图省事而扩大性能化防火设计的范围。

参考文献：

[1]王仕汇.高层建筑的性能化防火设计[J].广西质量监督导报,2014,06:39-40.

[2]赵新辉.高层建筑性能化防火设计研究[D].西安建筑科技大学,2011.

[3]王跃强,李文驹.建筑设计中的性能化防火设计初探[J].华中建筑,2004,04:73-74.

[4]蔡晶菁,陈舒.建筑性能化防火设计方法的工程应用[J].科技资讯,2010,05:110-112.