浅谈建筑消防性能化设计的实用性

文/王宇 青岛中科信置业有限公司 山东青岛 266000

浅谈建筑消防性能化设计的实用性

文/王宇 青岛中科信置业有限公司 山东青岛 266000

消防安全的研究和规范修订已相对成熟，但规范并不能完全涵盖实际情况。性能化设计思想是以危险性和经济性评估为手段，利用现代科技成果来指导建筑防火设计，根据建筑物的火灾发展特性、建筑及其使用人员的特征来确定建设防火设计，从而实现消防安全和投资等的统一。本文主要阐述分析建筑消防性能化设计的优缺点和实用性提升方案。

建筑消防；性能化设计；实用性提升

1、前言

消防安全的研究自18世纪伦敦城市大火后开始正式以规范甚至法律的形式进入公众的视野。我过19世纪大兴安岭、新疆等地也发生过几次骇人听闻大型火灾。随着大量人口聚集到城市，为应对城市人口密度的攀升，并获得土地开发中的利益最大化，各类高层建筑不断涌现。同时公共娱乐场所、会展及商场餐饮等人员密集性场所大量出现，致使火灾危险性不断增大。然而，在这些引发火灾因素不断增多的情况下，仅单单依靠城市消防力量已显力不从心。从近期上海发生的11.15特大火灾及现场扑救情况，即已暴露出城市消防设施和手段的局限。作为“自主”防火的对策，即避免火势的蔓延，合理设计安全疏散路线，确保建筑中人员在火灾情况中的安全疏散可能，是每个建筑师必须重视的设计要素。

消防安全的研究和规范修订已相对成熟，但规范并不能完全涵盖实际情况。建筑物性能化防火设计方法是目前国外消防科学研究中的一个前沿的热门研究领域。性能化设计思想是以危险性和经济性评估为手段，利用现代科技成果来指导建筑防火设计，根据建筑物的火灾发展特性、建筑及其使用人员的特征来确定建设防火设计，从而实现消防安全和投资等的统一。为加快建筑物消防安全工程设计技术的实用化进程,逐步建立性能化的建筑设计防火规范体系,本文在国内外总结有关建筑物性能化防火设计技术与方法研究成果的基础上,提出我国开展性能化设计技术研究的一些基本思路,供有关人员参考。

2、建筑消防性能化设计的内容及优缺点分析

2.1 建筑消防性能化设计的内容

性能化设计的概念虽然不是最新的课题，但是由于其本身的开放性，受设计者能力和经验影响较大，目前发展的仍然不是很成熟，而且应用非常的不广泛，所以很多从业者甚至不了解性能化设计。针对特定的对象建立消防安全目标和消防安全问题的解决方案，采用被广泛认可或被验证为可靠的分析工具和方法对设计在建筑对象中的火灾场景进行确定性和随机性定量分析，以判断不同解决方案所体现的消防安全性能是否满足消防安全目标，从而达到合理的消防安全设计目的。简单表述为，以火灾安全工程学的思想为指导，采用以火灾性能为基础的建筑防火设计方法。其特点是依据具体建筑物的火灾发展特性来决定其防火的需要，以定量计算为基础进行的火灾危险分析和设计。能够使防火安全目标、火灾损失目标和工程设计目标之间达到较好的协调，从而有助于实现火灾防治的科学性、有效性和经济性的统一。

性能化防火方法涉及性能化防火分析、性能化防火设计、性能化防火设计规范3个基本方面。消防工程设计将每一个工程都作为一个独特的项目进行处理。消防工程是一门运用最新的防火技术和消防科学的研究成果进行建筑设计的新兴专业。它是物理学、心理学和社会学等多学科的交叉领域，涉及火焰的发展与扩散、烟气流动、持久性与毒性分析、火焰探测与扑灭、逃生方法与疏散、火灾时的人类行为、消防安全管理，以及建筑物对火灾的反应。消防工程设计提供包括以下内容：火焰、烟气流动和疏散模型；主动式火焰探测与扑灭系统；全面的消防安全对策；以性能为基础的设计和分析；危害与风险评估。

2.2建筑消防性能化设计的程序

建筑消防性能化设计本身是开放的设计，不应有固定的步骤和程序来框定，但是在实际应用中，收设计者本身的能力和经验影响较大，固需要设定相对通用的程序供设计者参考：

（1）评估建筑物设计现状，包括原建筑设计在内的各种信息；

（2）确定防火目的和损失目标；

（3）设置火灾场景及可能的设定火灾火源、初始可燃物和二次可燃物等；

（4）设定在所设定的火灾场景中，火源的热释放速率的变化曲线；

（5）制定、评估防火设计方案，编制设计文件。

目前，各国正不断开发新的设计程序,并对现有的方法进行改进。对此，建议我国尽快组织各方面的人力，投入足够资金，对此开展系统的理论研究和相关的试验验证。但开发火灾模型既要坚持具有自主的知识产权，更应吸取国外模型开发中的经验教训，积极分析和吸收、利用国外现有模型的特性，加强国内、国际间的技术合作与交流。

2.3建筑消防性能化设计的优缺点

以性能设计为基础的消防工程方法与强制性的防火设计规范方法相比，具有一系列的优点：(1)建筑设计和空间布置相对灵活。由于建筑设计和使用功能上的原因，机场、展览、商业等大型设施常常设计成无分隔的大空间，容纳大人流。消防工程设计能够确定安全性和风险，并提供充分的保护。 (2) 安全性有很大程度的提高，安全富裕度较大。消防工程设计是以采用最新研究成果和技术的火灾荷载、火情和风险分析为基础的。性能设计同时也兼顾强制性要求和以往火灾的统计资料。这一方法提供与强制性方法相当，在许多情况下更高的安全性。(3) 降低建筑建设和运行成本。以性能设计为基础的消防工程方法采用设计火情进行消防系统设计，提供消防保护系统以满足性能要求。它能优化整个消防系统，避免过量提供设施，因而可以在不降低用户安全性的情况下，大大减少资金投入和以后的维护开支。(4) 风险的量化。消防工程设计对火灾荷载、火焰的发展、烟气的扩散及持久性与毒性和人员疏散进行分析，从而量化建筑用户、消防人员和建筑物所面临的风险。消防工程设计将确保这些风险处于可接受的水平。(5) 有利于新技术、材料、产品的开发、推广和应用。

当然，性能化设计因为难度太大，熟知度低，实际应用起来也有一定的缺点：消防主管部门不同意或不熟悉消防性能化设计的方法、分析、目标、工具；建设方不同意消防性能化设计带来增加的时间、设计费用、目标或实施费用；消防性能化设计人和审查人的水平和素质；消防性能化设计的不确定性（如科学，人员行为，对火灾危险的认识、态度及评价）；今后建筑物使用性质可能的改变对设计结论的影响。

3、建筑消防性能化设计的实用性提升方案分析

3.1引进国外最新性能化设计成果

性能化设计的概念最早在国外提出，但国内的研究并不是很多。近几年国外在消防安全工程应用研究方面发表论文很多，并出版了一些专著。要尽快缩短我国在消防安全工程及建筑物性能化防火设计技术研究方面与国外的差距，不仅有必要让我国更多的从事消防安全工作的人员了解和掌握消防安全工程学的基本理论知识和国外发展动态，而且组织专门力量积极引进和消化吸收国外最新成果更是一条较好的途径。建议组织相关专业人员在系统收集和研究的基础上，翻译出版国外发表有关消防安全工程的重要论文、专著和已颁布的建筑物性能化消防工程设计指南、性能化建筑规范，跟踪相关研究进展情况，引进相关教材，将国外最新成果介绍给我国消防科研、教学和管理人员。

3.2重视消防性能化设计人才培养

尽管许多国家在推动防火规范由处方式向性能化转化的过程中做了大量努力，但到目前为止性能规范实际上还并没有真正得到广泛的认可与理解，在全世界范围内进行的性能化设计的实例还为数不多。之所以如此，一方面是由于他们不敢肯定性能化设计能否提供与处方式设计等同的消防安全水平，对性能化设计中所采用的数值模拟工具的精确性持怀疑态度。另一方面，使用性能化规范和采用性能化设计，对设计人员的要求较高，人们对性能化设计和规范的认识还很模糊，对其优越性认识不足。从性能规范使用情况看,提高人们对性能化建筑设计和性能化建筑规范的认识，培养一批能够熟练使用规范和相关评估技术的专业人员十分重要。由于目前我国还未将消防安全工程学定位为二级学科，相关学历教育只在个别院校设置，而性能化设计的专业甚至科目并未设置。

消防安全工程作为一个学科正在发展，并将越来越成熟，消防工程师必须掌握大量的消防安全理论知识和应用技术。未来，也只有那些接受过较系统的消防安全工程教育的工程师,才有可能胜任建筑消防安全。

4、展望

本文主要阐述分析建筑消防性能化设计的优缺点和实用性提升方案，但在实际设计中，针对比较复杂的建筑，尤其是机场、火车站、大型体育场等建筑，并不能仅仅按照规范照本宣科，机械的进行消防设计。建议我国由国家级部门组织专门力量，在积极学习和借鉴国外相关研究的成熟经验与做法的基础上，积极参与国际间在该领域的研究活动，重视本文第三部分的提出的建议。上述的建议的不妥之处，敬请各位同行和专家批评指正。

[1]倪照鹏，邱培芳. 我国开展建筑性能化防火设计技术研究的思路[ J] .消防理论研究, 2002,9(5): 18- 20.

[2]《建筑设计防火规范》GB50016-2014.

[3]陈保胜.2010年上海世博会安全疏散设计浅析[ J].科技咨询导报，2007,(1). 62-64.