建筑防火性能化设计浅谈

本文摘要：英国在1985年施行了第一部性能化屏蔽规范后，日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投放大量研究经费积极开展了消防安全工程学和性能化安全性设计方法理论及技术的研究。南非、埃及、巴西等发展中国家也都争相积极开展了这方面研究工作。

英国在1985年施行了第一部性能化屏蔽规范后，日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投放大量研究经费积极开展了消防安全工程学和性能化安全性设计方法理论及技术的研究。南非、埃及、巴西等发展中国家也都争相积极开展了这方面研究工作。目前有不少于13个国家（澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国）以及两个国际的组织-国际标准的组织（ISO）和国际建筑研究与文献委员会（CIB）使用或大力发展性能化规范和基于规范结构形式下屏蔽建筑所拒绝的工程工具和方法，并获得了一定成果。

　　美国已完成性能目标和基本已完成性能级别分级的确认，并于2001年公布了《国际建筑性能规范》和《国际屏蔽性能规范》。加拿大计划于2001年公布其性能简化的建筑规范和屏蔽规范，其拒绝将以有所不同层次的目标形式阐释。英国于1985年已完成了建筑规范，还包括屏蔽规范的性能化改动，新的规范规定必需修建一座安全性的建筑，但不详尽规定不应如何构建这一目标。澳大利亚于1989年正式成立了建筑规范审查工作组，草拟性能简化的《国家建筑防火安全性系统规范》，并于1996年施行了性能化《澳大利亚建筑-1996》（BCA96），并自1997年相继被各州政府使用。

新西兰1992年公布了性能简化的《新西兰建筑规范》，新的规范中保有了处方式的拒绝，并作为可拒绝接受的设计方法；1993～1998年，积极开展了消防安全性能评估方法的研究，制订了性能化建筑消防安全框架；其中功能拒绝还包括避免火灾的再次发生、安全性撤离措施、避免坍塌、消防基础设施和地下通道拒绝以及避免火灾互相蔓延到5部分。　　从国外性能化规范的研究过程看，大部分是首先或同时研究与性能设计有关的消防安全设计评估技术，只有少数国家是再行改动规范，后开发设计指南。　　一、消防安全工程　　随着人们对火灾现象及其规律研究的不断深入，在一定程度上构建了对火灾过程的定量叙述和分析，并由此产生了一门新兴工程学科消防安全工程学。

在发展以性能为基础的规范的同时，消防安全工程也在较慢发展。消防安全工程学由于其潜力、复杂性以及应用性而在基础理论、方法学和实用工具领域获得较小的发展。当然人们依然必须更进一步研究建筑设计中几乎分析的消防安全工程方法。　　消防安全工程所牵涉到的内容还包括工程原理与原则的应用于，基于火灾现象、火灾影响，以及人的反应和不道德的专家辨别。

由于现在依然缺少几乎分析的建筑设计消防安全工程方法，因此拒绝使用由专家或工程分析判断而构成的较为激进的方法。不过，在很多国家，这些需要做出专家辨别的经过接纳或被拒绝接受的消防工程师为数不多。　　二、性能化设计方法　　性能化设计方法是创建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与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑的火灾危险性和危害性展开定量的预测和评估，从而得出结论线性规划的防火设计方案，为建筑物获取最合理的屏蔽维护。　　性能化设计利用火灾科学和消防安全工程去创建设计指标，评估设计方案；并利用火灾危害分析和火灾风险评估去创建从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所必须的参数。

性能简化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数如人在火灾中的不道德和反应展开定义的工程过程。　　三、性能化规范与性能化设计方法　　性能化规范中，一般只确认能超过规范拒绝的可拒绝接受的方法，对建筑物内的拒绝通过政策性的总目标、功能目标和性能拒绝来表叙。例如澳大利亚于1996年12月由澳大利亚建筑规范委员会（ABCB）编成的第一个性能简化的综合性的建筑规范《澳大利亚建筑规范（BCA96）》由四个层次的体系包含，即目标、功能叙述、性能拒绝；视作符合的条款以及检验的方法。

性能化设计是搭配以性能为基础的替代办法，即叙述需要超过某种规定性能水平的设计过程的术语，其设计方法是设计中的一种工程方法。如果性能化设计方法同性能化规范一起用于，就必须有一套规范中拒绝的相同的总目标、功能目标和性能拒绝。

如果不利用性能化规范，就由以下7个步骤来指导分析和设计，即　　1、确认工程场址或工程的具体内容。　　2、确认消防安全总体目标、功能（或损失）目标和性能拒绝。　　3、创建性能指标和设计指标标准。

　　4、创建火灾场景。　　5、创建设计火灾。　　6、明确提出和评估设计方案。

　　7、写最后报告。　　性能化设计必须考虑到的因素最少还包括以下因素：　　1、发生爆炸和发展。　　2、烟气蔓延到和掌控。

　　3、火灾蔓延到和掌控。　　4、火灾观测和消防车。　　5、通报使用者并撤离。

　　6、消防部门的接警和号召。　　四、评估方法　　建筑防火评估方法是性能化设计的关键技术，在世界范围内，对于这一方法及涉及概念体系的逐步完善做出最重要贡献的各类方法和模型主要还包括：美国的建筑防火评估方法（BFSEM：TheBuildingFireSafetyEvaluationMethod）。评估特定场所内所用产品火灾风险的FRAMEworks方法，火灾致损评估方法（FIVE：Fire-InducedVulnerabilityEvaluation）；澳大利亚的风险评估模型（RAM：RiskAssessmentModeling）；日本的建筑物综合屏蔽安全性设计方法；加拿大的FIRECAM方法。

　　加拿大国家建筑研究院（NRC）正在研究并已开始应用于的性能化设计工具：火灾风险与成本评估模型（FiRECAMTMFireRiskEvaluationandCostAssessmentModel）），它通过分析所有有可能再次发生的火灾场景来评估火灾对建筑物内居民导致的预期风险，同时还能评估消防费用（基础设施及修理）和预期火灾损失。FiRECAMTM依赖两个主要参数来评估火灾安全性设计的火灾安全性性能，即火灾对生命导致的预期风险（ERL）和预期火灾损失（FCE）；运用统计数据来预测火灾场景再次发生的几率，比如有可能再次发生的火灾类型或火灾探测器的可靠性，同时还运用数学模型来预测火灾随时间的变化，比如火的发展和蔓延到及居民的撤走；FiRECAMTM利用火灾快速增长、火灾蔓延到、烟气流动、居民反应和消防部门反应的动态变化（以时间为函数）来计算出来ERL和FCE的数值。它还包括：火灾快速增长模型、烟气流动和居民受困模型。

FiRECAMTM对火灾蔓延到的可能性及火灾后修缮建筑物的费用使用的是激进的评估模型，所以对财产损失的评估结果比实际的偏高。　　澳大利亚消防规范改革中心（FCRC）正在研发一个借以分析建筑消防安全系统性能的风险评价模型叫CESARERisk（录：它和FiRECAMTM同基于Beck的预测多层、多房间内火灾的影响的风险评价系统模型），它使用多种火灾场景，其中考虑到了火灾及对火灾的反应的概率特性，使用确定性模型预测建筑内火灾环境随时间的变化。

某些组成部分如下：事件树根与预期值模型、火灾发展与烟气流动模型、人员不道德模型、消防队模型和工作人员模型、隔开过热模型、经济模型。　　五、消防工程指南　　目前，为与消防安全工程相符，必需为单个消防技术草拟实行指南，1996年澳大利亚消防规范改革中心出版发行了消防工程指南，为消防安全评估获取了指导。该指南明确提出设计过程的一个最重要部分是制订一个设计大纲，对建筑整体方案展开分析，确认潜在火灾危害以便明确提出使项目组、消防安全工程师、消防部门和审核机关皆指出失望的消防系统设计方案。

消防安全系统分析可以分下列几极：　　第一近于组件和子系统等效评估（SEESYSTEMEQUIVALENTEVALUATION），只考虑到一个子系统的分开运营情况。　　第二近于系统性能评估（SPE），考虑到有所不同子系统和组件之间的相互影响，这一近于分析有可能只创建在一个非常简单的火灾场景和时间曲线分析基础上，也有可能必须分开考虑到一个以上的最坏火灾场景。　　第三极系统风险评估（SRE），限于于大型综合建筑或者高度创意的建筑，能大大降低建筑成本或者解决问题十分艰难的设计问题。

它归属于概率风险评估，其分析非常复杂，必须消防工程师具备更高的技术水平，也拒绝有关审核部门掌控更高的评估技能。同时指南还为所考虑到的消防安全子系统规定了适当的分析和输出数据。　　六、我国的前景　　我国1996年开始的组织有关单位和人员系统地积极开展涉及研究，也认识到积极开展大型公共建筑（还包括地下和地上）、大空间建筑、高层民用建筑、低火灾危险性工业建筑和储罐区、建筑内的烟气掌控、人员安全性撤离的性能化设计和评估技术研究的必要性和迫切性。　　性能化屏蔽规范以及性能化防火设计，于是以受到更加多的国家的注目，建筑安全评估技术是性能化规范的最重要组成部分，也是我国实行性能化规范急需解决的关键技术问题。

　　随着建筑的大大变得复杂，以及消防技术的大大多样化，使用性能化设计的压力更加大，这使我们了解发展更佳的消防安全工程教育的必要性。建议我国为了普及性能化标准，必需实行性能简化的教育方案，这一点可以向其他各国糅合自学，如英国编成了消防安全工程（《国家FSE基础课程》；消防工程师学会（SFPE）开会的美国建筑行业各界代表参与的讨论会也明确提出向性能化体系发展的第一步不应还包括在建筑界和消防界提升每个人员的素质。.。

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