消防性能化设计简单介绍

性能化防火设计简单介绍

前言

随着现代建筑和现代消防技术的飞速发展，以及人类对自己居住环境的安全程度的进一步关注，以及对火灾成因发展机理及防治技术的深入研究，国际上逐步形成了一门新的交叉学科：火灾安全科学。自1985年国际火灾安全学会成立以来，该学科不断发展，其基础研究领域涉及到探索和认识火灾现象及其过程机理和规律的各个方面，以及在火灾中人员安全问题。如火灾化学、火灾物理、火灾动力、人员疏散、人在火灾中的心理学等等。

应用研究领域包括火灾安全工程学、火灾防治技术学和人群疏散，它涉及到火灾探测报警，自动灭火系统，被动防火技术（结构中的防火保护）防火分隔、防火通道、防火材料、人员移动、人在火灾中行为、警报与路标、火灾风险评估，火灾安全管理等应用研究领域。

火灾安全工程学是火灾研究中最前沿，最活跃的研究领域，主要研究火灾科学理论以及工程防治技术原理在建筑防火中的应用，并致力于建立一个“以性能为基础的建筑防火设计方法（Performance-based Fire Safety Engineering Approach, 简称“性能化防火设计方法”）。

目前，该方法正逐步得到大多数国家和地区的认可，其中包括日本、英国、澳大利亚、加拿大以及北欧的一些国家等。香港特区政府也接受这一做法超过10年。在1996年出版的防火规范中，1998年9月第一届国际性能化防火工程设计研讨会在香港召开，香港特区政府明确说明消防性能化设计是可以替代处方式规范设计。由于过去10年国际上防火工程研究的迅速发展，应用性能化设计的建筑工程也越来越多。尤其是在大型复杂建筑，性能化消防设计已经是普遍通用的设计手法。从十年前，香港每一年接到两到三个性能化设计个案，到今天每一年接到超过80个个案可以看到消防性能化设计已经受到建筑设计师的接受。

但由于各国的技术经济具体情况不同，性能化设计的内容、方法、评价标准也有所不同。其中西欧国家的建筑物类型、人员行为、建筑法制等都跟中国和很多亚洲国家不同，因此在中国推广消防性能化研究与应用、规范的制定、审批的程序等研究具有意义。

由于不同功能的建筑物，其评估点略有差异，因此建筑消防安全性能化评估的步骤不是唯一的，也不是固定不变的。尽管不同评估对象的评估内和目标可能有所不同，但评估的程序或步骤基本相同，一般包括八个步骤：

1. 确定评估对象

2. 确定消防安全总目标

3. 确定能判定准及量化指标

4. 确定评估范围和定量分析评估方法

5. 设置火灾场景

6. 火灾模拟计算分析

7. 判断是否满足能判定标准

8. 评估结论,撰写评估报告

(三) 消防安全评估的判定标准及其量化指标

建筑消防性能化评估过程就是证明性能化试设计是否达到安全性能判定标准的过程,只有达到能判断定标准的试设计才可认为是最络设计草案,因此建立用以判断设计是否充分的判定标准是非常重要。

我们以人员暴露于火灾中的危险况作为判定标准。这一能判定标准为：

火灾发展到致使环境件达到人体耐受极限的时间(ASET)必须大于以火灾生到人员疏散到安全地点所用的时间(RSET),即ASET > RSET。

具体化指标

我国一些评估机构根据我国实际情况和社会可接受风险水平，参照国外性能化评估案例，确定了人员安全疏散的性能判定标准量化指标如下：

1. 2.1m以上空间内的烟气层平均温度不大于200 ;

2. 2.1m以下空间的烟气层平均温度不超过100 且可视度不小于10m。

当空间内火灾环境同时满足上述两个件时,认为在疏散过程中建筑内人员是安全的。另外，在需要考虑毒性影响的情况下，还要满足一氧化碳浓度不超过2500ppm(即0.25%),二氧化碳浓度不超过1%的条件。

(四) 性能化评估中面对的问题

1. 在目前性能化设计应用之初，在消防行政管理部门不熟悉、不适应的情况下，由于缺少相应的专业人员进行分析审查，可能对批准这种设计方案存在顾虑。

2. 与处方式设计相比，性能化设计分析和设计步骤需要更多的工程时间以便进行分析、计算和准备设计档。

3. 相关人员对该项技术的理解存在差异，存在被“滥用”的可能。它更多地要求设计者和审查者的自身素质以保证设计适当性的质量控制措施。特别是，当前设计者的素质差别很大，而性能化设计的要求又具有很大的弹性，所以难以根据他们的素质给出正确的评价。

4. 如同在处方设计中一样，建筑物的占用或使用性质的变更可能改变防火的需要，而这直接与性能化设计初设的各种前提条件相关。因而，这种类似建筑使用用途的改变，将直接导致性能化设计方案的失效

5. 性能化设计与日常的消防安全管理密切相关。因为性能化设计的安全目标与消防系统、人员疏散组织等密不可分，火灾时需要保证消防系统如同所预想的那样运行，这就要

求消防监督部门在日常监督中时刻注意，因而也给监督管理工作提出了更高的要求。

(五) 正确对待和推动性能化防火设计

1. 必须审慎地确定性能化防火设计的适用范围。

性能化防火设计的对象必须是国家和本地现行的消防技术规范和标准所未能涵盖、按规范和标准实施确有困难或影响建筑物使用功能的建筑工程。

不能以消防安全性能化设计为由任意突破国家规范，把它作为不按规范施工逃避监督的借口。因此，对那些国家和本地现行的消防技术规范和标准已有明确规定的建筑工程，和国家现行消防技术规范明令禁止的设计内容，不能使用性能化防火设计。在性能化设计的过程中还必须遵循严格的设计审核程序，实行全程监控，确保设计能达到确定的消防安全目标。

2. 缺乏统一的设计指南，工作程序、从业人员的素质缺乏统一标准和要求，尚未建立资质认证体系；必须尽快制定性能化设计导则，为其提供广阔的应用舞台。

性能化防火设计需要较高的技术背景，需要有一支高素质的设计审核队伍。因此，必须深入开展对火灾安全工程学的研究，建立火灾基础数据库，开发实用的消防安全评估模型和方法，制订设计导则，进而制订与导则相配套的技术规范和技术法规（如建筑防火审查的方法与程序等），使性能化设计有法可依，有章可循。

3. 必须处理好性能化设计规范和处方式设计规范的关系。

现行的处方式设计方法以其应用简单，安全目标的可评估性强，而具有强大的生命力。即使是性能化规范制订出来以后，性能化设计方法也不可能完全取代“处方式”的设计方法，两者必将是相互依存，互为补充。因此，我们必须科学、严格地把握好两种规范的应用范围，处理好两种规范的关系，把它们科学地运用到防火设计和消防审核工作中。

(六) 性能化消防设计以下几个环节

1. 对安全疏散问题的研究。

性能化消防设计的一项重要任务就是保证人的安全。人在建筑物内运动的基本特征及在火灾中的心理行为是研究安全疏散的基础。安全疏散模型的建立就是把定性的认识演变为定量的方法，这个模型是源自实际疏散训练的资料。这个模型应该包含许多因素：对建筑物内人员分布的研究、对个体运动特征及运动安全的研究、对人群在火灾中行为与管理的综合研究等。通过确定人数、人员疏散最佳流量，然后确定人员疏散所需要的时间，完成疏散模型。

2. 对各类火灾场景中火灾发展情况的研究。

不同的建筑物可以假设不同的火灾场景，同一建筑物中也可以发生多个不同的火灾场景。对常见的建筑物火灾场景的研究是性能化设计中确定最不利火灾场景的条件。当确定了最不利火灾场景后，研究火灾的发展情况，火灾中烟及热量的扩散、自动报警的时间、水喷淋的模拟动作情况、排烟设施动作的模拟情况、消防队员灭火效果评估等，可以建立火灾场景模型。利用火灾模型程序模拟计算出火灾得到控制的时间及火灾发生的热量释放率。

目前国外性能化设计有两种主要的火灾模型形式：区域模型和点阵模型。区域模型有较快的

计算时间、相对简单的输入参数、对复杂形体的局限性、对具体的通风排烟系统设计量化不能确定等特点。点阵模型具有较长的计算时间、复杂的输入参数、对复杂形体可以处理、对具体的通风排烟系统设计量化能确定等特点。火灾模型的设计是性能化消防设计的基础，对火灾模型建立得越细致就会越接近实际火灾情况，性能化设计就更科学、客观。

3. 性能化消防设计达到某个要求所具备的标准的研究。

性能化消防设计根据业主的要求有不同的标准，除了最主要的保障生命安全的标准外还有保障财产的标准、商务的连续性的标准。这些都应该制定出一个具有可操作性的具体标准。