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我国建筑防火性能化设计的若干看法
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内容提示：简介 如果说20世纪的建筑设计主要竞争于造型和功能要求的话，则21世纪建筑设计行业的核心竞争力将体现在预防灾害发生上。因此，包括防火在内的防灾设计是判定建筑设计方案好、坏的重要条件之一。
简介： 如果说20世纪的建筑设计主要竞争于造型和功能要求的话，则21世纪建筑设计行业的核心竞争力将体现在预防灾害发生上。因此，包括防火在内的防灾设计是判定建筑设计方案好、坏的重要条件之一。
关键字：建筑防火
相关站中站： 耐火设计 防火分区
建筑防火的安全水准和目标应该是明确的和高水平的，即发生火灾的概率十分小。但确保安全水准实现的方法则是多种多样的，人们可以运用所有的现代科技手段进行有机的和创造性的组合。（参考《建筑中文网》）
性能设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计，而是运用消防安全工程学的原理和方法，首先制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，应用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测与评估，以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。性能设计是一个非常复杂的体系，它的实现需要各种社会环境和技术条件的支撑。
应该指出的是，由指令性规范向性能规范的转型不是一蹴而就的。目前国际上所谓性能规范都只是包含部分性能规定，并没有百分之百的性能规范。指令性规定与性能规定不是简单的替代，而是在相当长的时期内并存或互补，这样既不妨碍新技术的应用，又能够保持当前的安全程度。笔者就我国性能化研究与实践工作，谈几点看法。
1 工作的基本方向
性能规范属于柔性的法规，它适用于(1)规范规章没有规定的情况；(2)规范规章虽有标准规定，但不能或不足以应对现实情况时；(3)让设计者能在安全无虞又合乎经济利益的情形下，自由地设计合乎需求的使用空间。从国外现行情况看，目前的性能设计规范并不复杂，但支撑这类规范的性能设计体系却是一项非常庞大的系统工程，它需要方方面面的共同努力。从理论上讲，性能设计应体现如下一些原则：
(1)性能规范的各项规定和目标应能保证不同类型建筑物的整体安全水平。
(2)性能规范应具有长期的适用性，新技术、新方法的出现和使用不会导致与规范的冲突。
(3)可以使用可变式的计算模式去内插计算结果。采用模拟的办法去检验计算结果的正确与否。
(4)所有的性能设计计算均可在微机上实现，并且要保证一般的设计人员都可以非常容易地操作这些人工智能计算系统。
一个成功的性能化设计不仅可以更符合建筑物本身的要求，而且在同样符合安全的要求下，可以为业主节省不必要的消防设备费用，这是性能化设计所应体现的优点以及发展的动力。
在我国实现上述目标还需要走相当长的一段路。目前，无论是在人们的观念上，理论水平上，历史资料的存储上，以及经济支撑条件上，都是十分薄弱的。但从发展看，开展此项工作又是一种必然，并且越早开始越主动。
2 火灾发展模式及预期损害度的分析评估
性能设计的核心就是运用大量的定量分析去解决工程安全的评估。定量分析包含两类程序：
(1)决定性程序(Deterministic Procedure)：将火灾成长、扩展、烟移动及对人员影响予以定量化(从理论分析、经验关系推论、使用方程式及火灾模拟方法)。
(2)概率性程序(Probabilistic Procedure)：估算发生某种不预期火灾情景(Fire Scenario)的可能性(利用火灾发生频率的统计数据、系统可靠度、建筑背景资料及决定性程序所获得资料)。火灾模式的影响因子应考虑模式的输出量(例如：温度、速度、热通量)及合格标准(例如：侦测所需时间、达到人类无法承受的时间)。火灾模式也为概率模式，主要进行火灾风险评估，分析事件树(Event Tree)与概率，而使人们因火灾丧的风险降低。
火灾场景的设定对消防安全性能设计十分重要，即在消防安全设计之前，需先输入火灾场景的参数资料，再依假想场景去执行消防安全设计。
为能达到上述目标，火灾场景的设计应予以合理的量化分析。如今火灾发展模式不论是在工程计算、计算机评估或是概率统计等方面，已具有较合理的推算与评估，使得火灾燃烧的成长速度、热释放率、衰退期等较复杂的状态均能被较接近真实的模拟，因而可以较正确的推算出危险状况发生的时间，以寻求确保人员生命安全的避难对策。火灾场景的假想，应以实际工程为基础，即针对实际使用空间的避难路径、出口设置、楼梯设置、建筑物装修材料及内含物的发热量、避难人员数、避难人员属性等实际状况设定。
我国在今后的若干年中，要实现对火灾的定量评估，至少要建立下述6个分析子系统：
(1)起火空间内火灾发生与发展的过程模拟；
(2)烟及有毒气体蔓延规律的模拟；
(3)火势沿起火间之外空间的蔓延；
(4)火灾报警、灭火及防排烟系统综合工况的模拟；
(5)消防救援行为介入状况的模拟；
(6)人员安全疏散的路径与行为的模拟。
为了正确地给定性能规范的安全原则，最基础的一项工作是建立科学系统的火灾发生及损失的概率统计方法，包括：
(1)对建筑物进行合理的类别划分，并统计各类建筑物实际存在的平方米数量和火灾发生时损失的数量。
(2)确定火灾损失率的概率分布模型，并确定火灾损失率的数学期望和方差值。
(3)从概率的角度，对“同型”和“非同型”的火灾事件进行计算处理，并最终给出各类建筑火灾危险性的概率度。
3 建立各类建筑物的火灾荷载数据库
在从事性能化设计时，最重要的一步是确立火灾载荷的大小与位置，一个错误的火源设计可能导致整个性能设计的失败。
火灾载荷密度与设计火灾发展过程密切相关，而后者正是防火设计中最基本的输人参数之一，因而火灾载荷数据的确定对防火系统的性能设计具有至关重要的影响。我国目前基本上没有火灾载荷的相关统计方法和确定的数值。因此，应通过试验和统计的方法尽快建立适合中国国情的火灾荷载密度的数据库。同时，应考虑国际通用的方式和计算单位，以便信息的交流和共享。具体工作包括：
(1)通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值。
(2)用概率统计的方法处理火灾荷载的分布型式。统计表明火灾荷载的分布不服从正态分布，而表现为极值I型分布。因此将楼层火灾荷载作为随机现象，将其概型化、抽象化为统计数学模型，并根据调查数据寻其统计规律，应该是可行的途径之一。
(3)鉴于建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布均服从极值I型分布，因此可以探讨在这两者之间建立某种逻辑联系，进而确定两者间的比值关系。这将会使规范编制和设计选用工作大大简化。
4 性能计算方式的选择
在以往，所谓的性能化设计似乎只是空谈，要真正的落实几乎是一项不可能的任务。但近年来世界许多发达国家实现这个梦想实现，并应用在现实社会当中。我国也感受到性能化设计的发展确实有其必要性。
性能设计的关键是如何建立计算模型和采用适合的计算方法。目前流行的做法有两类，一是以日本为主的简算预测法，二是以欧美为主的电算模拟法。
在日本，目前性能化防火设计尚未单独立法，而且其偏好使用火灾预测简单公式进行计算，所以在个别火灾项目中有大量的简单公式完整的介绍，其中当然也还有可以加强之处，主要是关于火灾进程、闪燃现象的发生以及火灾探测与抑制方面的预测公式尚未出现，当此部分也完成的时候，日本简算公式将会成为相当好的整体火灾预测模式。而且，其简算公式中每一个参数的选择都是非常严谨的。
而在英、美、澳三国(澳洲的法规源自于英国)，计算体系中的同质性相当高，目前已经有完整详细的规范提供给防火设计人员参考。欧美国家普遍习惯采用计算机模拟软件进行火灾预测与火场重建的工作，因此对于火灾预测公式的发展不像日本那样完善。但是对于计算机模拟软件的开发不遗余力，模式也发展得越来越成熟，同时由于目前计算机的效能越来越高，进行火灾模拟的时间与精确度都大幅的提升，因此采用计算机进行模拟也是性能法规验证的方法之一。
鉴于我国目前的实际情况，笔者认为可以采取简算预测与计算机模拟相结合的方法。
5 安全疏散模拟
消防安全系统的目的不外乎是确保人身安全和减少财产损失两个方面。而人身安全则有赖于安全疏散系统的可靠，因此各国的性能法规中，安全疏散设计都占有重要的地位。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200712/9296.htm
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