大空间建筑防火性能化设计方法与重点

副标题#e#文章摘要：近年来，随着新技术、新工艺、新设备、新材料的推广应用，大型公共建筑、高层民用建筑等超高、超大空间建筑日益增多。建筑的防火分区、烟气控制、人员疏散等防火安全问题日益突出。而现行消防技术规范存在诸多不合理之处，禁锢了建筑师的创新思维。要解决这些问题，推行大空间建筑防火性能化设计势在必行。
　　关键词：大空间,公共建筑,防火性能化设计
　　性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在诸多理性条件上的一种科学的设计方法。该方法汇集了当前建筑防火领域最先进的技术，是人们关注的最前沿、最活跃的研究领域。近年来，随着新技术、新工艺、新设备、新材料的推广应用，大型公共建筑、高层民用建筑等超高、超大空间建筑日益增多。建筑的防火分区、烟气控制、人员疏散等防火安全问题日益突出。而现行消防技术规范存在诸多不合理之处，照顾了建筑的普遍性而忽视了个性，禁锢了建筑师的创新思维。要解决这些问题，推行大空间建筑防火性能化设计势在必行。消防性能化设计，解决了现有消防规范条文的修订滞后、不能满足迅速发展的建筑市场需求的矛盾。
　　1大空间建筑性能化防火设计的必要性
　　目前，我国现行消防技术规范所不能涵盖的方面越来越多，某些条文规定缺乏系统的科学研究依据，规范照顾了建筑的普遍性而忽视了每个建筑的个性，现行消防技术规范存在一些不足，例如：
　　1.规范规定的设计参数和指标，特别是防火防烟分区的面积限制严格，给一些形式特殊、功能特定及火灾危害性突出的建筑特别是大空间建筑的设计带来很大限制，更无法兼顾建筑的使用灵活性和安全性；
　　2.建筑内部有关疏散距离的规定没有充分考虑建筑实际的疏散条件、人员素质等因素，规模较大的建筑往往很难达到疏散距离要求；
　　3.一些新的消防技术和措施未被纳入规范，致使一些新颖的建筑构造形式和新材料的使用在规范中无依据，在一定程度上限制了建筑技术的发展进步，限制了建筑结构和造型等的突破创新，限制了建筑的应用功能，也限制了设计人员构思的自由度。
　　2大空间建筑性能化防火设计方法
　　性能化消防设计的两个关键点，第一是确认危害，第二是明确设计目标。具体来说，它针对建筑物的特点，建筑物内人员特点，建筑物内部操作方式，建筑物外部特征，消防灭火组织特点等，从而针对每种危害或者每个设计区域选择设计方法及评估方法。这种设计方法突破了传统设计针对建筑物结构类型、相应的层高及面积的限制，同时提供了更加灵活而有效的设计选择性。
　　2.1建筑物性能化消防设计的主要内容
　　建筑物的性能化消防设计主要包括两个方面的设计内容：
　　一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计：它是从建筑内人员安全方面进行考虑的，通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响，采用性能化的设计方法来保证建筑物内人员的火灾安全性，从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是：烟层下降高度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所需的时间。
　　二是保证建筑构件耐火的性能设计：是从建筑物的稳定性方面进行考虑的，通过分析建筑构件在火灾中的反应，采用性能化的设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性，从而防止建筑物的倒塌。其性能化设计准则是火灾持续时间小于构件的耐火时间。
　　2.2性能化消防设计的流程
　　性能化设计利用火灾科学和消防安全工程建立设计指标，评估设计方案；并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数（如人在火灾中的行为和反应）进行定义的工程过程。性能化消防设计包括确立消防安全目标，建立可量化的性能要求，分析建筑物及内部情况，设定性能设计指标，建立火灾场景和设计火灾，选择工程分析计算方法和工具，对设计方案进行安全评估，制定设计方案并编写设计报告等步骤。在设计过程中，需要对建筑物可能发生的火灾进行量化分析，并对典型火灾场景下火灾及烟气的发展蔓延过程进行模拟计算，因此计算的工作量以及各类基础数据的需要量非常大，往往需要采用计算机火灾模拟软件等分析和计算工具。
　　3大空间建筑性能化防火设计重点
　　3.1大空间建筑防火分区的划分
　　大空间建筑不同于其它建筑之处主要在于其功能的要求，为防止火势的迅速扩散，需要解决的主要问题是对大空间进行合理的防火分区。
　　3.1.1水平防火分区划分
　　我国《高层民用建筑设计防火规范》中规定：高层建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000㎡，地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000㎡。《建筑设计防火规范》规定：一、二级耐火等级建筑防火分区最大允许建筑面积为2500㎡，当设自动灭火系统时可扩大一倍，展览建筑的展厅，其防火分区最大允许建筑面积可适当放宽，当设在单层建筑或建筑首层，且按规范设置有自动喷水灭火系统、排烟设施和火灾自动报警系统，内部装修设计符合《建筑内部装修设计防火规范》的有关规定时不应大于10000㎡。
　　防火分区的划分在采用防火墙确有困难的情况下，可用特级防火卷帘、普通防火卷帘加冷却水幕或单独设置防火分隔水幕进行分隔，防火墙必须同其它部位相通时须设甲级防火门、窗或相当于防火墙耐火极限的防火卷帘。在一些小规模的开口部位可以设置流量不小于2L/s.m的防火分隔水幕分隔、防火分隔水幕等设施替代。
　　3.1.2竖向防火分区划分
　　大空间建筑往往设有上下层连通的中庭、自动扶梯、走廊等开口部位，在不采取防火分隔措施的情况下，将上下连通层作为一个防火分区，成为一个竖向的防火分区。竖向防火分区的划分同样应符合规范关于最大允许建筑面积的规定。
　　水平和竖向防火分区划分方法是相互联系的，如竖向防火分区划分面积叠加，很容易造成防火分区超过国家规范允许的最大建筑面积，须在开口部位设置相当于防火墙耐火极限的防火卷帘或水幕分隔，管道井用不燃烧体封隔等措施。
　　3.2大空间建筑人员安全疏散
　　大空间建筑在进行安全疏散设计时，首先应考虑安全疏散时间。影响疏散时间的因素主要有建筑内人员的密集程度、物品的种类、疏散通道的条件、火灾发生时烟气的浓度及毒性等。进行建筑防火性能化设计，根据建筑物的总体建筑特点和人员分布，充分考虑影响安全疏散的不利因素，结合防排烟方案和措施以及火灾模拟研究结果，计算在最不利情况下，各防火、防烟分区人员疏散所需要时间、建筑物所能提供的疏散时间以及对应的疏散通道宽度和距离，为最佳人员疏散方案提供参考依据。一般地说，人员密度越大，则疏散越慢，且越困难。火灾时产生大量高温烟气，对人员疏散会造成很大影响。同时，某些大空间建筑为了管理需要，营业时间锁闭部分出口，使其有效安全疏散宽度大大减小，人为的造成安全出口数量和疏散宽度严重不足。因此，对大空间建筑应严格控制疏散指标，参照有关国家消防技术规范，其允许疏散时间可定为5min。
　　建筑性能化防火设计在应对现代建筑的纷繁复杂、现代工程技术的日新月异上，都是传统消防设计无法比拟的，它在实践过程中显现出的系统性、科学性、合理性的拓展空间，对于解决超越消防技术规范的复杂建筑具有实际意义。
　　参考文献：
　　[1]冉鹏。基于性能化防火规范现状及火灾数学模型所起的作用。消防技术与产品信息，2000.11
　　[2]霍然等。性能化建筑防火分析与设计。安徽科学技术出版社
　　[3]公安消防监督员业务培训教材（建审部#p#副标题#e#分）。公安部消防局