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對建筑工程性能化防火設(shè)計的思考論文
摘要：為科學(xué)合理地實現(xiàn)建筑工程的消防安全目標(biāo)，保障建筑工程消防安全，筆者通過學(xué)習(xí)《黑龍江省建設(shè)工程性能化防火設(shè)計應(yīng)用導(dǎo)則》，對建筑工程“性能化”防火設(shè)計的理解，并與傳統(tǒng)的按照規(guī)范條文進行防火設(shè)計的“處方式”規(guī)范設(shè)計理論進行了比較，指出了“性能化”設(shè)計的優(yōu)點。另外，文章還指出了“性能化”防火設(shè)計應(yīng)注意的一些問題，并對該設(shè)計的應(yīng)用前景進行了展望。
關(guān)鍵詞：性能化 處方式 建筑工程 防火設(shè)計
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，建筑工程正在朝智能化、結(jié)構(gòu)化、功能多樣化和形態(tài)美學(xué)化方向發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的建筑工程防火設(shè)計是按照“處方式”規(guī)范來進行的，這種“處方式”規(guī)范規(guī)定了詳細(xì)的設(shè)計參數(shù)和指標(biāo)，因而具有設(shè)計的局限性，使設(shè)計出來的建筑工程單調(diào)而呆板。因此，傳統(tǒng)的“處方式”防火設(shè)計方法越來越不適應(yīng)現(xiàn)代建筑的飛速發(fā)展。上個世紀(jì)80年代開始，美國就提出了“以性能為基礎(chǔ)的防火設(shè)計”新概念，并開始對傳統(tǒng)的“處方式”建筑防火安全設(shè)計法規(guī)體系進行改革，提出了制定“以性能為基礎(chǔ)的防火規(guī)范”的新思路。性能化設(shè)計規(guī)范為設(shè)計人員提供了很大的靈活性，也使設(shè)計更加科學(xué)合理。由于性能化防火設(shè)計的方法與傳統(tǒng)的“處方式”設(shè)計方法相比具有許多優(yōu)越性，所以很快成為建筑防火的一種新理念，得到越來越廣泛的應(yīng)用。
一、性能化防火設(shè)計的概念
所謂性能化防火設(shè)計，是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法，是針對特定建筑對象確立消防安全目標(biāo)，提出消防安全問題的解決方案，并采用被廣泛認(rèn)可或驗證為可靠的分析工具和方法，對方案設(shè)計在建筑對象中的火災(zāi)場景進行確定性和隨機性定量分析，以判斷不同解決方案所體現(xiàn)的消防安全性能是否滿足消防安全目標(biāo)，從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計方案，為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護。它是傳統(tǒng)消防設(shè)計方法的一種替代辦法，描述能夠達到某種規(guī)定性能水平的設(shè)計。
建筑防火設(shè)計最終應(yīng)達到的安全目標(biāo)是：
1、防止起火及火勢擴大，減少財物損失；
2、保證安全疏散，確保生命安全
��；3、保護建筑結(jié)構(gòu)不致因火災(zāi)而損失或波及鄰房；
4、為消防救援提供必要的設(shè)施。為此，建筑物防火安全設(shè)計須對建筑規(guī)劃、結(jié)構(gòu)耐火性能、防火分區(qū)劃分、內(nèi)部裝修、防火設(shè)備、防排煙系統(tǒng)及避難對策等方面做出考慮。應(yīng)該說現(xiàn)行的、條文式的設(shè)計方法對上述的問題都有相對獨立、完整的考慮。但存在的最大弱點是沒有清晰、統(tǒng)一的安全水準(zhǔn)，無法體現(xiàn)各消防系統(tǒng)間的協(xié)同功效，并導(dǎo)致綜合經(jīng)濟性低下。但是，消防安全的性能化設(shè)計方法能夠考慮到項目所特有的危險和防護這些危險所特有的消防安全措施，可以實現(xiàn)綜合性的消防對策，所有系統(tǒng)都綜合其中，而不是分別獨立設(shè)計的，人們除了可增進對潛在的損失了解外，這種綜合性工程方法通�？商峁└唧w成本－效率的建筑防火設(shè)計方案。
二、性能化消防安全設(shè)計的基本步驟
筆者認(rèn)為，一個完整的性能化消防安全設(shè)計過程應(yīng)該分為七個基本步驟：
�。�1）確定性能化防火設(shè)計的工程范圍與內(nèi)容。首先要了解工程各方面的信息，如建筑的特征，使用功能等；其次對建筑的工藝特征做專門的研究，如非同一般的作業(yè)區(qū)、危險物品的使用或儲存區(qū)、昂貴設(shè)備區(qū)以及零故障區(qū)等；再次就是不同使用功能的建筑，其使用者特征也不同（如住宅建筑與商業(yè)建筑），使用者特征包括年齡、智力、是否睡覺、體能狀態(tài)等因素。
�。�2）確定消防安全總體目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能目標(biāo)。在消防安全設(shè)計中，消防安全設(shè)計總體目標(biāo)是一個范圍比較廣泛的概念，它表示的是社會所期望的安全水平。概括地說，消防安全應(yīng)達到的總體目標(biāo)應(yīng)該是保護生命、保護財產(chǎn)、保護使用功能、保護環(huán)境不受火災(zāi)的有害影響。功能目標(biāo)是設(shè)計總目標(biāo)的基礎(chǔ)，它把總目標(biāo)提煉為能夠用工程語言進行量化的數(shù)值，指出了一個建筑物怎樣才能達到總體目標(biāo)中所要求的社會期望的安全目標(biāo)。性能目標(biāo)及性能要求，是性能水平的表述，建筑材料、建筑構(gòu)件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法等必須滿足性能水平的要求，從而達到消防安全總體目標(biāo)和功能目標(biāo)。
（3）將定性的消防安全目標(biāo)轉(zhuǎn)化為定量的性能化判據(jù)�；九袚�(jù)如下：a.生命安全判據(jù)。煙氣層的高度下限、煙氣層和火焰的溫度上限、煙氣層內(nèi)毒性氣體的濃度上限、煙氣透過能見度下限、人員從建筑內(nèi)最不利位置疏散到安全地點所需時間等。b.結(jié)構(gòu)安全判據(jù)。對建筑結(jié)構(gòu)安全起至關(guān)重要作用的重點構(gòu)件的承溫上限、耐火極限等。c.環(huán)境安全判據(jù)。煙氣的濃度上限、腐蝕性燃燒生成物的濃度上限等。
�。�4）確定火災(zāi)場景�；馂�(zāi)場景是對某特定火災(zāi)從引燃或者從設(shè)定的燃燒到火災(zāi)增長到最高峰以及火災(zāi)所造成的破壞的描述。在建立火災(zāi)場景時，應(yīng)考慮的因素包括：建筑的平面布局；火災(zāi)荷載及分布狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生的位置；室內(nèi)人員的分布與狀態(tài)；火災(zāi)可能發(fā)生時的環(huán)境因素等。
�。�5）建立設(shè)計火災(zāi)“熱釋放速率-時間”變化曲線。綜合考慮火災(zāi)場景中燃料、點火源、通風(fēng)狀況、空間分布、火災(zāi)發(fā)生時主動式消防系統(tǒng)的動作情況等因素，確定火災(zāi)載荷、火災(zāi)規(guī)模的大小和增長趨勢、以及發(fā)生轟燃的可能性，采用火災(zāi)增長曲線，熱釋放速率隨時間變化的典型火災(zāi)增長曲線，一般具有火災(zāi)增長期、最高熱釋放速率期、穩(wěn)定燃燒期和衰減期等共同特征。每一個需要考慮的火災(zāi)場景都應(yīng)該具有這樣的設(shè)計火災(zāi)曲線。
�。�6）提出和評估設(shè)計方案。評估過程是一個不斷反復(fù)的過程。在此過程中，許多消防安全措施的評估都是依據(jù)設(shè)計火災(zāi)曲線和設(shè)計目標(biāo)進行的。像增加報警裝置和自動噴淋裝置、對通風(fēng)特征的修改、變更建筑材料、內(nèi)裝修和建筑內(nèi)部擺設(shè)等因素，都在該步驟進行評估。在評估不同的方案時，清楚地了解該方案是否達到了設(shè)計目標(biāo)是很重要的。在性能化設(shè)計評估過程中一些基本因素通常需要被充分考慮，即：起火和發(fā)展；煙氣蔓延和控制；火災(zāi)蔓延和控制；火災(zāi)探測和滅火；通知居住者和組織安全疏散；消防部門的接警和現(xiàn)場救助等。
�。�7）編制報告和說明。分析和設(shè)計報告是性能化設(shè)計能否被批準(zhǔn)的關(guān)鍵因素。該報告需要概括分析和設(shè)計過程的全部步驟，并且報告分析和設(shè)計結(jié)果所提出的格式和方式都要符合審查機構(gòu)和建筑業(yè)主的要求。
三、性能化消防安全設(shè)計與處方式消防安全設(shè)計的比較
傳統(tǒng)的建筑消防安全設(shè)計被國外稱為“處方式”設(shè)計，將傳統(tǒng)的建筑防火規(guī)范稱為“處方式”規(guī)范�！疤幏绞健币�(guī)范簡單明了，便于設(shè)計方案的制定�！疤幏绞健币�(guī)范中給出的設(shè)計參數(shù)和指標(biāo)是在總結(jié)過去的實踐經(jīng)驗和火災(zāi)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上確定的，具有一定的實用性。應(yīng)該說，“處方式”規(guī)范為社會的發(fā)展和進步做出了十分巨大的貢獻，但從社會發(fā)展看，現(xiàn)形的“處方式”規(guī)范也存在著以下一些突出的問題：
a、規(guī)范中有關(guān)條文之間常常出現(xiàn)互不溝通，相互矛盾的現(xiàn)象，條文與條文之間無法解釋清楚；
b、傳統(tǒng)的設(shè)計只能給出局部保障，無法給出一個統(tǒng)一、清晰的整體安全度水準(zhǔn)；
c、部分技術(shù)問題國家消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未規(guī)定或未能涵蓋,跟不上新技術(shù)、新工藝和新材料的發(fā)展；
d、限制了設(shè)計人員主觀創(chuàng)造力的發(fā)展，無法充分體現(xiàn)人的因素對整體安全度的影響。
因此，“處方式”規(guī)范和設(shè)計方法在客觀上存在著相當(dāng)大的局限性。而性能化消防安全設(shè)計是運用消防安全工程學(xué)的原理和方法，考慮火災(zāi)本身發(fā)生、發(fā)展和蔓延的基本規(guī)律，結(jié)合實際火災(zāi)中積累的經(jīng)驗，通過對建筑物及其內(nèi)部可燃物的火災(zāi)危險性進行綜合分析和計算，從而確定性能指標(biāo)和設(shè)計指標(biāo)；然后再預(yù)設(shè)各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應(yīng)的消防安全工程措施并評估、核定預(yù)定的消防安全目標(biāo)是否已達到；最后再視具體情況對設(shè)計方案作調(diào)整、優(yōu)化。其主要思想是在消防設(shè)計時僅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指標(biāo)，而不直接要求設(shè)計人員為此而必須采用某些特定的解決方法。如何達到這一指標(biāo)要求，采取什么樣的工程措施則由設(shè)計人員自己確定，但是設(shè)計人員最終要向?qū)徍巳藛T證明其所選擇的工程解決方法是安全可靠的，所采用的設(shè)計計算方法是得到公認(rèn)的，審核人員也要利用相應(yīng)的評估工具檢驗設(shè)計方案是否達到了安全目標(biāo)。
與傳統(tǒng)的消防安全設(shè)計相比，性能化消防安全設(shè)計具有以下優(yōu)點
�。�1）性能化設(shè)計體現(xiàn)了一座建筑的獨特性能或用途、某個特定風(fēng)險承擔(dān)者的需要；
�。�2）性能化設(shè)計注重安全目標(biāo)的達到，而不考慮采取什么樣的途徑，有利于發(fā)揮防火設(shè)計人員的主觀創(chuàng)造性；
�。�3）性能化設(shè)計根據(jù)工程需要，為開發(fā)和選擇替代消防方案提供了方法；
（4）性能化設(shè)計可在安全水平方面與替代設(shè)計方案進行比較，通過這種對比機制，可確定安全等級與成本之間的最佳點；
�。�5）性能化設(shè)計要求在分析中使用多種分析工具，從而提高了工程精度，并可產(chǎn)生更具有革新性的設(shè)計；
�。�6）性能化設(shè)計體現(xiàn)了一種新的消防戰(zhàn)略，即消防系統(tǒng)是作為一個整體考慮的，而不是孤立地進行設(shè)計；
�。�7）性能化設(shè)計能夠為保險部門提供可靠的建筑安全評估報告，有利于保險部門參與建筑的消防工作。
四、性能化消防安全設(shè)計時應(yīng)注意的問題
從總體看，性能化設(shè)計是一個發(fā)展的方向，但就目前的技術(shù)支撐條件看，也存在一些問題。首先，社會各界對它的接受程度不一；另外，與“處方式”設(shè)計相比，性能化分析和設(shè)計過程需要在分析、計算和設(shè)計文件制作上花費更多的工程時間。增加了工程設(shè)計的人力投入，帶來了較高的設(shè)計成本。綜合起來看，目前使用性能化方法還存在一些技術(shù)問題：如性能判斷標(biāo)準(zhǔn)不一致；對火災(zāi)中人員的行為假設(shè)的成分過多或預(yù)測性火災(zāi)模型中存在未得到很好證明或者沒有廣泛理解的局限性；火災(zāi)模型沒有將不確定性因素考慮進去；設(shè)計過程常常要求專業(yè)人員在超出他們專業(yè)之外的領(lǐng)域工作。
五、性能化設(shè)計的未來展望
由于性能化消防安全設(shè)計的目的是以最有效、最經(jīng)濟的方法從系統(tǒng)安全的角度將火災(zāi)的損失控制在最低限度。從而保證總體消防安全目標(biāo)的實現(xiàn)，其設(shè)計方法具有靈活性和科學(xué)性，比傳統(tǒng)“處方式”消防設(shè)計具有更多的優(yōu)點。因此，目前這種設(shè)計已成為世界各國建筑消防設(shè)計的發(fā)展趨勢，是不可抗拒的潮流。隨著消防安全工程的快速發(fā)展，消防安全工程學(xué)已隨著其潛力、復(fù)雜性以及應(yīng)用性而在基礎(chǔ)理論、方法學(xué)和實用工具領(lǐng)域得到較大的發(fā)展，性能化設(shè)計方法將會越來越完善。
參考文獻：
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2肖學(xué)鋒．發(fā)展性能化防火設(shè)計：迎接加入ＷＴＯ的挑戰(zhàn)，《消防科學(xué)與技術(shù)》 2002
3霍然，袁宏永．《性能化建筑防火分析與設(shè)計》 安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2003，9
4李引擎主編. 《建筑防火性能化設(shè)計》 化學(xué)工業(yè)出版社，
5《黑龍江省建設(shè)工程性能化防火設(shè)計應(yīng)用導(dǎo)則》
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