对建筑物的性能化防火设计的探究

[摘 要]本文对建筑物的性能化防火设计的基础知识，安全目标设定原则及其框架和支撑体系进行了简要的论述。

[关键词]性能化；防火设计；

中图分类号：S762.3+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）06-0162-01

1.性能化防火设计的基础知识

消防安全工程学原理和方法在建筑防火设计中的应用，产生了一种新的建筑防火设计方法一以性能为基础的建筑防火设计方法，简称为性能化防火设计或性能化设计（Perfomance-based Design）。

（1）处方式的防火设计（Prescriptive Design）

详细地规定了防火设计必须满足的各项设计指标或参数，设计人员只需要按照规范条文的要求按部就班地进行设计，不用考虑所设计的建筑物具体达到什么样的安全水平，有些像医生看病开处方一样，这种设计方法被称为“处方式”的设计方法，也有的人称之为“规格式的”、“规范化的”或“指令性的”设计方法。

优点：处方式的防火设计规范，是长期以来人们与火灾斗争过程中总结出来的防火灭火经验的体现，同时也综合考虑了当时的科技水平、社会经济水平以及国外的相关经验，这种规范清楚明了、简单易行，对设计和验收评估人员的要求不高，能够满足大多数规模或功能等要求较简单建筑的设计与监督需要。因此，处方式的防火设计规范，在规范建筑物的防火设计、减少火灾造成的损失方面起到了重要作用。

随着科学技术和经济的发展，各种复杂的、多功能的大型建筑迅速增多，新材料、新工艺、新技术和新的建筑Y构形式不断涌现，都对建筑物的防火设计提出了新的要求。新形式下出现的新问题：

①建筑规模越来越大，功能越来越复杂；

②新的建筑形式的出现；

③结构形式的个性化；

④中庭类建筑的出现。

（2）性能化防火设计

“性能化设计”源于英文词汇“performance-based design"，它是以某些安全目标为设计目标，基于综合安全性能分析和评估的一种工程方法。性能化的防火设计是建立在火灾科学和消防工程学基础之上的。

性能化防火设计方法是建立在火灾科学和消防工程（消防安全工程学）基础上的一种新的建筑防火设计方法，它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑物的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。

性能化防火设计与处方式的防火设计相比较具有以下特点：

①基于目标的设计

在性能化防火设计中，安全目标却是设计人员必须关心的内容之一。安全目标是防火设计应该达到的最终目标或安全水平，除非规范中有明确的规定，一般应该同消防主管部门、建筑业主、建筑使用方共同协商确定。安全目标确定后，设计人员应根据建筑物的各种不同空间条件、功能要求、及其他相关条件，自由选择达到防火安全目标而应采取的各种防火措施并将其有机地结合起来，构成建筑物的总体防火设计方案。

②综合的设计

在性能化设计中，应该综合考虑各个防火子系统在整个设计方案中的作用，而不是将各个子系统单纯地叠加。

其次，只考虑建筑物的设计是不够的，而必须同时考虑在施工阶段应该体现设计中所要求的性能，防止在维护管理时功能下降，并要正确合理地使用。

③合理的设计

保证建筑物需要满足的防火安全水平的前提下，更合理的配置各个防火子系统，既安全又经济。

2.性能化防火设计安全目标设定原则

建筑工程性能化防火设计是建立在消防安全工程学理论和相关应用技术基础上，实现建筑工程的消防安全目标，对火灾现场进行定性分析和火灾风险分析，利用国家权威部门认可的工程工具、方法和性能判定标准，对设计方案进行量化优选评估的建筑设计新方法，性能化防火设计就是以火灾危险性和经济适用性为手段，根据建筑火灾发生发展的条件、特点、规律、危害特性以及建筑特征、使用人员状况来确定建筑防火设计。发展性能化防火设计装饰使我国消防安全水平更加科学合理。

建筑防火的控制目标总体上有两个方面，一是建立主动的火灾防御体系，二是建立被动的火灾防御体系。

被动的火灾防御体系主要包括以下几个方面的内容：

（1）通过提高建筑物的耐火等级，增强建筑材料的抗燃烧性能，实现降低建筑工程火灾危险性的目标。

（2）通过防火间距及最优化地设置防火分隔设施来划分防火分区，将火灾控制在预期的范围内，最大限度地减少火灾损失。

（3）最优化地设置消防安全疏散出口、通道及紧急避难与逃生设施，最大限度地减少人员伤亡。

（4）设置最优化的消防车通道、消防电梯，保证灭火救援车辆、设施及灭火救援人员能够及时到达现场抢救生命财产和扑救火灾。

5）设置完善可靠的火灾供电和灭火设施，充足供应灭火物资。保障灭火物资及设施能够最优化地满足火灾扑救的需要，实现尽快地扑灭火灾的目标。

（6）设置科学合理的防排烟设施，实现对烟气蔓延及危害实施有效控制。

在建筑防火体系中，除了被动的防御体系外，还有两个方面的主动防御体系。

（1）最优化地设置火灾自动探测、报警系统，实现随时监控火情和及时报警的目标，使火情时刻处于被监控之中。

（2）优化设置经济适用的火灾自动灭火系统，保证火灾在初起阶段就能够通过自动灭火系统实现有效灭火。

3.性能化防火设计的框架和支撑体系

实现性能设计首先必须要有三个必要的支撑要素：

（1）性能规范

规范的作用是制定防火安全的系统目标。其条文非常简洁，性能规范的制定必须有配套科研项目的配合，需要来自科研、工程及管理等各个领域的专家共同进行。

（2）技术指南

与性能规范相配套的技术指南提供了一些较成熟的设计方法供设计人员参考，并对建筑物内消防系统整体的有效性进行评估。还给出为实现规范中的性能目标所应达到的性能参数的取值范围。

美国消防工程师协会出台的设计指南明确表明了它的三个基本功能：

①为消防工程师和消防审核部门提供指导，以帮助他们确定并验证某个建筑项目达到了消防安全目标；

②对性能化设计过程中应予考虑的参数M行明确说明；

③为消防工程师提供一种设计方法，使他们能够制定出既达到消防安全要求，又不受其他不必要的限制，同时又能被各有关方面所接受的消防安全设计方案。

（3）评估模型

建立在科学实验、计算模型和概率分析基础上的评估模型可对设计方案在建筑火灾中的实际应用效果进行测算和模拟，并判断其是否能实现既定的性能目标。

在火灾安全评估中有许多评估模型，其中有两种较复杂的评估模型被认为是评价性能设计的最重要的评估模型。

①区域模型

区域模型通常把房间分为两个控制体，即上部热烟气层与下部冷空气层。目前使用的比较多的、有典型作用的区域模型是由美国标准与技术研究所（NIST ）开发的计算多室火灾与烟气蔓延的CFAST模型。CFAST可以用来预测用户设定火源条件下建筑内的火灾环境。

②场模型

场模型也称作CFD （Computational Fluid-Dynamics）模型，即计算流体动态模型。是用数学方法，通过求解代表物理定律的数学方程，来预测流体流动、热传输、质量传输、化学反应和相关现象的学科。

4.结语

性能化设计方法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，它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。

参考文献

[1] 孙金香，高伟译.《建筑物综合防火设计》[J].2009年10月

[2] 李引擎.“建筑防火的性能设计及其规范”中国建筑科学研究院建筑防火研究所.