性能化防火设计研究
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作者: 方金铭
摘要：近年来，我国的火灾形势比较严峻，连续发生了多起特大和重大火灾。性能化设计方法应用的实例也越来越多，比如鸟巢，水立方，国家都剧院这些超规建筑体都无法用传统的防火设计方法进行设计，均采用了性能化消防设计的方法。
关键词：性能化; 消防设计; 防火
中图分类号：X9 文献标识码：A文章编号：1672-3198（2011）05-0273-02
0 引言
近年来，我国的火灾形势比较严峻，发生了多起特大和重大火灾。迅速采取有力措施减少火灾损失已成为社会各界密切关注的重大课题。据中华人民共和国公安部发布的数据来看，据统计，2009年1-9月，全国共发生火灾97366起，死亡799人，受伤461 人，直接财产损失9.7亿元，与2008年同期相比，起数下降5.3%、亡人下降25.1%、伤人下降17.8%、损失下降23.1%。另外，1至9月发生放火火灾2555起，死亡109人，受伤39人，直接财产损失5604万元。其中各类人员密集场所共发生火灾11447起，死亡139人，受伤124人，直接财产损失16152.2万元，与2008年同比，四项数字分别下降7.8%、22.3%、10.8%和66.9%；高层和地下建筑共发生火灾798起，死亡8人，受伤11人，直接财产损失923万元，虽然起数和伤人同比增加，但死亡人数和损失分别下降27.3%和97%；易燃易爆场所发生火灾334起，死亡1人，受伤2人，直接财产损失1025.6万元，与2008年同比，四项数字分别下降14.4%、80%、77.8%和47.5%。搞好建筑物的防火安全设计是预防建筑火灾的关键一环。建筑防火设计方案中存在的问题是一种本质性的缺陷，这为火灾的发生和蔓延埋下祸根。制定良好的防火设计规范或标准以指导设计人员的工作是保证建筑物火灾安全的重要措施。
随着世界建筑业的飞速发展和火灾科学研究的不断深入，性能化消防设计正在一些国家迅速兴起，我国也陆续在传统设计中引进了一些性能化设计的思想，且此设计思想正越来越广泛地被人们所接受和采用。21世纪，随着我国现代化进程的不断深入，一些大规模、超大规模结构的建设项目越来越多，其功能也更趋复杂。
1 两种防火设计思想
1.1 处方式设计
处方式设计是指通过对建规、高规、石油库设计、汽车库设计、喷淋、报警等40余部消防技术规范及标准的运用，在对建筑物进行分类的基础上，按照有关防火安全的要求，对每项设计都详细规定具体参数和指标的设计方法。设计人员需根据所设计的建筑物的形式，结合本人的实践经验，从规范中直接选定与该建筑物相应的设计参数和指标，整个设计方法像医生开单抓药，所以被形象地称为“处方式”设计方法。
1.2 性能化设计
性能化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。它运用消防安全工程学的原理和方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物质等方面的具体情况，设计者根据建筑物的各个不同空间条件、功能条件及其相关条件，自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑物的总体防火安全设计方向，继之用已开发的工程学办法，对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得到最优化的防火设计方案。
性能化防火设计是建立在消防安全基础上的一种新的建筑消防设汁办法，它运用消防安全工程学的原理和方法，考虑火灾的发生、发展和蔓延的基本规律，结合实际火灾中积累的经验，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综台分析和计算，从而确定性能指标和设计指标。然后根据可能起火的条件和由此所造成的火灾烟蔓延途径以及人员疏敞情况，来选择相应的消防安全工程措施，并加以评估，核定预定的消防安全目标是否已达到。然后再根据具体一情况对设计方案作调整、化化，从而得到最优化的消防设汁方案，为建筑物提供最合理的消防保护。
2 性能化消防设计的发展
自20世纪70 年代起，一些发达国家就开始系统研究以火灾性能为基础的建筑消防设计方法，二三十年来，性能化消防设计以成为国际上火灾科学研究领域的一个热点。一些著名的火灾防治研究机构和大学开展了许多与性能化设计有关的研究课题，如关于火灾过程的计算机模拟化、火灾风险分析、火灾中的人员行为分析等，这些为发展性能化设计办法与制订相应的规范创造了条件。
从人员安全疏散模型的角度看，对于工程方案的验证分析或评估一般要考虑火灾发生、蔓延扩散、人员疏散的基本规律，利用相应的计算方法来证明所设计的工程措施的安全性。特别是近几年来随着计算机技术的发展以及各种火灾模型的开发成功，人们开始利用计算机来模拟不同建筑内部火灾的发生、发展及扑救的全过程，据此检验拟采用的工程措施的有效性，以选择最优的设计方案。目前对性能化消防设计所采用的检验方法概括起来主要有以下几种：理论计算、计算机模拟、相关分析以及模型实验等。国内外开发成功的火灾模型主要有三个方面：火灾成因及蔓延规律的模型、人员安全疏散模型和火灾安全评估模型。
人们在进行性能化消防设计时，其中一项重要的环节就是运用消防安全工程学的原理和方法进行危险性评估和经济性分析。危险性评估是指对于一次或几次火灾后果的评估，并且这些火灾的危险性是可以预见的，评估中必须分析火灾对人和财物的影响；我们发展火灾科学的目的是使人们深化对火灾过程的认识。以火灾科学为基础的火灾安全工程学的目标就是力求以最低的投资换取最大可能的安全，使火灾防治费用与火灾损失的总和达到极小，这就是所说的“经济性分析”。火灾防治的经济性分析是进行火灾防治决策的重要基础。它的内容是阐明火灾防治的“投入”与降低火灾损失的“产出”之间的关系。一般说来，合理地增加投入可以降低火灾危险性，从而减少火灾损失。可见火灾的危险性评估与火灾防治的经济性分析密切相关。
3 火灾时人员安全疏散的判定条件
安全疏散的性能化消防设计，就是如何以人员安全疏散为中心，科学、合理地组织和设置建筑的各系统及其构件。火灾时，为了使建筑物内的人员能够安全地疏散出去，有关建筑法规制定了各种的规定，如设置疏散楼梯、疏散走道和疏散出口等疏散设施外，有的还规定设置排烟设备和应急照明、疏散指示装置等。这些规定大部分都是处方式规定，主要针对不同的建筑类型，通过规定安全出口的数量与宽度、最大疏散距离等将疏散时间控制在一定范围内。这是根据该类建筑火灾经验和以往的疏散演习实测或统计数据得知，而且每当发生导致众多人员伤亡的重大火灾时，就增加关于消防安全的规定，使之越来越复杂。各国情况大致相同。这一统计时间反映了现有建筑中人员能够在多长时间内疏散出去，但并不能说明人员能否在火灾发展到威胁人员的安全之前是否能够疏散出去，尽管这一统计时间可能比危险来临时间小，但这些规定没有提供理论上的证明方法。而性能化防火规范弥补了处方式规定的这一缺点。
在性能化消防设计中，要求通过一定的手段证明人员能否在火灾发展到威胁人员安全疏散之前疏散到安全地点，即证明式Taset> Trest是否成立。如果该式成立，则可认为人员能够安全地从危险区域疏散出去，也就是说该防火设计符合安全要求；反之则需要修改调整。由于火灾发生的部位是不确定的，不同部位的火灾发展情况也可能不同。因此应根据建筑内不同部位的情况特点，分别计算各部位所需疏散时间，将两者需进行比较，当所需时间小于等于允许时间时，设计就符合要求，如果所需时间远远小于允许时间时，可以减少部分消防设施，从而减少消防投资；当所需时间大于允许时间时，表明设计尚不能达到消防安全要求，应增设消防安全设施。
4 性能化消防设计技术人员要求
由于性能化设计的复杂性，对从业人员的要求较高，其首先必须掌握一定的基础知识：1.对火灾的发生、发展、蔓延的机理及其相关的危险性有足够的认识；2.熟悉火灾探测系统、灭火系统、控制系统及其它消防设备和设施；3.了解火灾及火灾产生的烟气对建筑、人员、设备的破坏性影响。而且还必须具备一定的业务技能：1.具备进行风险分析的能力；2.具备决定工程分析深度和选择分析工具以及认识其局限性的经验；3.具备对历史上发生过的火灾的原因的研究知识以及对可能发生火灾的风险的预测知识。
参考文献
［1］张军等.关于大型商贸市场消防安全设计的探讨［J］.火灾科学，2001.
［2］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.
［3］李引擎等.性能化结构防火设计在奥运场馆中的应用［J］.消防技术与产品信息，2006.
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