建筑物性能化防火设计规范的研究

,中国建筑物性能化防火设计规范的研究,倪 照 鹏公安部天津消防研究所,报 告 提 纲,一、概述二、建筑性能化防火设计的要求三、建筑物性能化防火设计的可接受方法 四、建筑物性能化防火设计规范的结构 五、结束语,一、概述,一）背景介绍1、建筑物性能化防火设计方法及相关技术，近20年在国际消防安全工程领域的研究十分活跃。我国自1990年代初参与该项工作，2000年开始系统的研究，已取得许多研究成果、制定了一系列相关标准，工程应用也已开展近10年。2、为规范中国有关建筑物性能化防火设计的工程应用，在“十五”国家科技攻关项目研究的基础上，公安部天津消防研究所完成了“建筑物性能化防火设计规范的研究”项目。,一、概述,二）性能化规范的体制1、目前国外存在两种主要的建筑物性能化规范体制。一种是以美国、新西兰为代表，即规范完全以性能要求的形式进行规定，无具体指标要求；另一种是以澳大利亚、加拿大为代表，即在同一规范内性能要求和指令性规定并存。2、结合中国规范情况及国情，我们认为以澳大利亚、加拿大性的能化规范体制比较适合我国国情，确立了中国的“建筑物性能化防火设计规范”基本框架。3、规范框架由三个基本部分构成，即建筑被动防火系统、建筑主动防火系统和安全疏散系统。每一个系统还可进一步细化分解为不同的子系统。每一部分均包括各自的设计目标、功能要求和技术指标与性能要求。,二、建筑性能化防火设计要求,一）建筑结构防火设计1、进行结构防火设计时，应根据建筑的实际情况，综合考虑建筑构件在防火、防烟方面所起的作用及其设置位置，分清构件在整个结构中的主次关系，合理确定其防火要求。 1）主要构件。这些构件是建筑结构提供基本承载能力的构件，主要包括：防火墙、承重墙、梁、柱、楼板、屋顶承重构件等。 2）次要构件。这些构件不是建筑结构中的主要承重构件，包括非承重墙体、吊顶等。,二、建筑性能化防火设计要求,一）建筑结构防火设计2、建筑高度低、体量小的建筑物发生火灾时，建筑物内的人员能较快速地安全疏散到室外，火灾控制和扑救也较容易。其结构防火设计的主要目标是建筑结构在人员疏散时间内能保持足够的承载力，使其在设计时间内能保证人员安全疏散。3、在高大复杂的建筑物内，人员很难在短时间内快速疏散到安全地点。同时，建筑垮塌造成的社会影响也较大。因此，大体量和高层建筑的结构防火设计，不能仅保证建筑物内的人员疏散安全与否。 目标：保证建筑结构在火灾时具有足够的安全水平，防止结构破坏而危害人身和财产。,二、建筑性能化防火设计要求,一）建筑结构防火设计4、建筑结构防火设计的功能要求与性能要求1）在设计的耐火时间内，建筑物的结构或构件应能在可预计的火灾或高温作用下保持足够的稳定性和承载能力。2）建筑的承重结构或构件在火灾或高温作用下，不会因其变形或破坏而导致建筑结构的局部或全部垮塌、火灾蔓延。3）建筑结构构件的耐火极限、材料的燃烧性能应与其在结构中的作用、建筑环境的火灾危害、建筑高度及建筑内部的消防设施设置情况等相适应。4）建筑承重构件与其他构件之间应具有合理的耐火时间关系，应能避免因与其连接的次要构件的变形或破坏而导致该主要构件失效。,二、建筑性能化防火设计要求,二）防火分隔1、防火分区划分的原则1）防火分区之间的防火分隔措施应能保证在火灾时不会导致火灾蔓延出火源所在防火分区。2）防火分区划分应考虑安全疏散的合理性，与空间的功能布置相统一。3）重要性或危险性越高，其防火分区面积应要求越严格。 2、防火间距 1）建筑物之间的间距应满足防火安全要求，能有效防止建筑间的火灾蔓延，并应根据建筑的耐火等级、外墙的防火构造和建筑的灭火救援条件、火灾危险性等因素进行确定。2）在确定防火间距时，主要考虑火灾蔓延方式、火灾的种类及其可能延续的时间、火灾强度、相邻建筑物的高低以及开口情况、建筑物的耐火等级、消防扑救条件与救援力量等因素。,二、建筑性能化防火设计要求,三）建筑内的管线、管井 敷设各种管道的竖井、隐蔽空间是火灾和烟气蔓延的竖向通道。管道和线缆及其附件的材料的燃烧性能对于火灾危害也有一定影响。1、建筑内的设备设置及各类管线敷设应满足防火安全要求。2、管道和线缆及其附件的材料应尽可能选取烟密度等级低、燃烧产物毒性小、火灾蔓延缓慢的材料。 3、敷设各种管道的竖井或隐蔽空间应能在火灾时保证自身的完整性、封闭性而不会导致火灾和烟气通过竖井或隐蔽空间蔓延。,二、建筑性能化防火设计要求,三）建筑内的管线、管井 4、输送高温流体的管道应能避免引燃其附近的可燃物。5、燃气或可燃液体管道系统应具有保持与使用系统的设备或装置相适应的安全压力、温度而不泄露的性能，并应具备在事故或火灾时能及时关断供应源的装置或隔离的功能。6、防烟、排烟、采暖、通风和空气调节系统中的管道，在穿越隔墙、楼板及防火分区处应具有良好的防火、防烟性能。,二、建筑性能化防火设计要求,四）建筑物内外部装修 建筑的内外装修如果装修材料选用不当，构造不合理，则会导致火灾迅速蔓延扩大、产生有毒有害烟气，增加人员疏散、火灾扑救难度。装修应具有与建筑使用功能相适应的、良好的防火性能。 建筑装修设计应限制装修材料的数量及燃烧性能、采用合理的构造，控制其热分解毒性和建筑物内火灾的热释放速率，避免火灾通过内部和外部装修快速蔓延；应采取措施预防因建筑内部装修不合理而影响人员安全疏散，尽量缩短人员安全疏散所需要的时间。 因此，建筑的室内外装修设计应尽可能降低因装修而增加建筑引发火灾和导致火灾蔓延的危险以及火灾对人身的危害，根据不同使用要求和功能以及建筑的火灾危险性，限制使用可燃装修材料，尽可能选用不燃或难燃材料或烟生成量小、热分解产物毒性低、热释放速率低的材料。,二、建筑性能化防火设计要求,五）建筑物内的电气防火设计应预防发生电气火灾，减少电气火灾危害。1、建筑的电气设计应保证消防设施在火灾情况下的正常运行，并减少因电气而增加建筑的火灾危险性。2、建筑的消防电源及其配电线路、消防应急照明和消防疏散指示标志、火灾自动报警系统和消防控制室等的设计，应与建筑的重要性、火灾危险性等相适应。3、建筑的用电负荷等级应满足该建筑消防安全性能和火灾扑救的要求。4、消防电源及其配电线路应能保证建筑内消防用电设备火灾时在设计要求的工作时间内能连续正常运行。,二、建筑性能化防火设计要求,六）建筑主动防火设施 1、建筑物应综合考虑建筑用途、重要性、建筑高度与室内空间高度、火灾特性和火灾危险性等因素，合理设置有效的消防供水和灭火设施。2、 建筑灭火设施包括室内外消火栓系统、各类自动灭火系统和自动灭火装置、灭火器、灭火沙、灭火毯、消防软管卷盘等。灭火设施的设置应与建筑用途、可燃物的火灾特性相适应，能有效灭火、控火。1）灭火器。建筑内配置灭火器时，应考虑灭火器配置场所的火灾类型、灭火器配置场所的危险等级、灭火器的灭火效能、灭火器的通用性、灭火器设置场所的环境温度、灭火器对保护物品的污损程度、灭火器的相容性、灭火器的设置位置、灭火器的配置数量和使用人员的体能。,二、建筑性能化防火设计要求,六）建筑主动防火设施 2）自动灭火系统。自动灭火系统的设置应与建筑的使用功能、可燃物类型和燃烧特性及室内空间特点等相适应，应考虑设置场所的火灾危险性及其火灾特性、空间特性与环境条件和保护对象的重要性等因素。建筑内自动灭火系统设置的基本原则是对建筑重点部位、重点场所进行重点防护。3）室外消火栓系统。系统设计时，应结合市政消火栓系统布置，便于消防车使用；距离建筑物外墙应有满足消防车取水、供水要求，避免建筑物高层部位物体坠落对消防人员和消防车造成危害的必要安全距离。建筑的室外消防用水量应能满足相应建筑火灾扑救或控制火灾的需要。一般要考虑建筑物的耐火等级、火灾危险性类别、建筑体量和建筑用途等因素。,二、建筑性能化防火设计要求,六）建筑主动防火设施 4）室内消火栓系统系统设计应保证人员能安全、方便使用消火栓有效扑救火灾。一般同层相邻两个消火栓水枪的充实水柱应能同时达到室内任何部位，能保证消防供水的可靠性。室内消火栓用水量应满足设计火灾延续时间内水枪充实水柱长度和同时使用水枪的出水要求。 3、火灾报警设施火灾自动报警系统的设置应能有效减少火灾危害。该系统设计应能在火灾初起阶段识别火警和报警，并与保护对象的火灾危险性、空间的大小与高度和环境条件、保护对象的火灾特性相适应，能满足与建筑内其他建筑消防设施的联动需要。,二、建筑性能化防火设计要求,六）建筑主动防火设施 4、建筑内设置的防排烟系统应能有效控制建筑内的火灾烟气流动与蔓延，并应能使建筑内的环境条件满足人员的安全疏散与方便灭火救援的需要。1）防烟设施防烟方式应考虑排烟口的位置能避免室外气象条件对其影响，不会产生倒灌现象，并应能将烟气顺利、有效排出。防烟系统应能有效防止烟气进入防烟区域。加压部位应具有合理的压力值，避免造成疏散困难。2）排烟设施排烟系统应的排烟量应与建筑内的火灾荷载和类型及其烟气生成量相适应，排烟管道应具有足够的耐火性能。 排烟口的设置应与建筑物的环境条件、风向、风速、建筑高度等情况相适应，应既能有效排除烟气、防止产生烟气倒灌或再被吸入的现象，又能不影响人员逃生安全及灭火救援。,二、建筑性能化防火设计要求,七）人员安全疏散设计 1、建筑物的安全疏散和避难逃生设施设计，应综合考虑建筑物使用功能和用途、使用人员数量与特性、建筑总高度和室内净空高度、疏散距离以及消防设施配置情况等因素。2、影响人员安全疏散的关键因素包括：疏散人数、疏散速度与通行系数、安全区域和疏散路线的选择以及疏散设施的合理布置。3、设计过程包括先计算建筑内各场所的疏散人数和总疏散人数，再根据建筑的具体功能和用途等情况确定“假定起火点”来分别规划起火后人员的逃生与疏散路线，分析疏散人员在每条疏散路线上的流动情况和火灾烟气的发展与运动规律，进而确定合适的疏散系统和相应的安全疏散设施。,二、建筑性能化防火设计要求,七）人员安全疏散设计 4、建筑安全疏散设施的设计原则：1）疏散路线要简捷，易于辨认，并须设置简明易懂、醒目易见的疏散指示标志。2）要分析不同建筑物中人在火灾条件下的心理状态及行动特点，疏散路线设计要符合人们的习惯要求。3）疏散路线设计要做到步步安全。4）尽量不使疏散路线和扑救路线相交叉，避免相互干扰。5）疏散路线要简捷明了，便于寻找、辨别。6）建筑物内的任一房间或部位，一般都应有2个不同疏散方向可供疏散，尽可能不布置袋形走道。7）疏散通道上的门应为防火门，且在火灾时能保持关闭状态。8）确保各种安全疏散设施在火灾条件下的防火防烟性能。,二、建筑性能化防火设计要求,七）人员安全疏散设计 5、目标：疏散设施应能保证人员在火灾时的疏散安全。6、功能要求与性能要求1）建筑物应具有供火灾时人员进行安全疏散与逃生的设施和路径。建筑设计所提供的疏散设施和路径应保证火灾情况下人员能够全部安全疏散或逃生到安全地点。2）建筑物的安全疏散和避难逃生设施，应与建筑物的使用类型或建筑类型、人员荷载、建筑面积、到达安全出口的疏散距离以及安全出口的疏散能力等相适应。3）避难设施应能为避难人员提供足够的避难空间，并应满足避难人员的安全停留要求。4）安全疏散设施或避难设施应能在设计的疏散或避难时间内有效防止火灾和烟气的影响。,三、建筑性能化防火设计可接受方法,性能化规范首先要明确设计的目标、并对其目标进行功能分解和确定与之对应的性能要求，然后提出具体的实现途径。性能化规范并不会明确规定具体的解决方案，而只规定要求达到规范要求的可接受方法。“可接受”是指被作为法律依据采纳该规范的权威机构所接受。“可接受的方法”是指那些被批准用于设计方案，以满足性能化规范要求的设计方法，有时也包括检测或试验方法。在性能化防火设计规范中，需要规定那些可以帮助规范使用者确定哪些方法属于“可接受的方法”的内容，以真正实现灵活、可操作性强且满足建筑消防安全水平的性能化防火设计。,三、建筑性能化防火设计可接受方法,性能化设计可接受的方法包括可接受解决方案和替代方案两种：1、对于可接受解决方案，加拿大和澳大利亚的相关规范中有明确规定；而美国和新西兰的相关规范中未明确，需要另行参考其它文件。这些规定或文件中要求的大都是各国规格式规范的内容，说明规格式规范的规定在性能化规范的可接受方法里仍然是被首先考虑的。 2、对于替代方案，不同国家的性能式规范均要求替代方案应经过验证或有文件证明，需与现有可接受解决方案进行比较来保证其等效性。此外，评价替代方案合规与否的原则规定也一致，即应能够满足规范在目标和功能陈述中规定的消防性能安全水平，并达到相关性能要求。3、对于中国，可接受的解决方案即为中国现行规格式规范，如现行的建筑设计防火规范等。替代方案应为按照建筑物性能化防火设计通则的要求进行性能化防火设计。,1 总则1）规范的制定目的与适用范围2）防火设计的基本原则与建筑材料、制品和装修材料的应用原则 3）与其他相关规范的关系2 术语3 基本规定1）建筑防火设计的目标与建筑各部分设计的基本目标 2）建筑改扩建的应对措施与替代性设计、材料、产品和工艺或方法的应用要求 3）建筑疏散系统、建筑结构、防火分隔、消防救援、设备布置和管线敷设、外墙外保温等设计的基本要求,四、性能化防火设计规范的结构,4 总平面布局、建筑平面布置和消防扑救1）建筑总平面布局的基本规定2）建筑间防火间距的目标及确定方法3）具体建筑或构造形式应对火灾蔓延采取的措施4）考虑消防车通行的建筑平面布局要求和消防车道的布置与技术性能要求 5）防火分区的划分原则及目标6）防火分隔的基本要求与高火灾危险场所的布置要求 7）进入建筑内部的通道或入口的设置目标及要求8）设置消防电梯的建筑物类型及设置要求,四、性能化防火设计规范的结构,5 建筑结构与装修防火设计 1）建筑结构或构件的防火设计目标2）建筑构件设计原则及要求3）建筑的耐火等级分级与建筑物的耐火等级要求4）防火墙的性能要求6）室内外装修的防火设计目标7）装修、装饰材料的选用及布置要求8）建筑内不同部位装修材料的性能要求9）建筑幕墙设计的性能要求,四、性能化防火设计规范的结构,6 安全疏散 1）疏散设施和路径的设计目标2）安全疏散和避难逃生设施设计原则3）疏散设施、避难设施的设计要求4）应急照明设置场所及设置要求与疏散指示标志设置要求5）安全出口与疏散门的设置原则6）安全出口和疏散出口数量、宽度、位置要求及其总宽度确定方法7）安全出口或疏散出口门的净宽要求及计算方法8）疏散楼梯（间）的设计目标9）楼梯间形式的确定原则与疏散楼梯（间）的疏散能力、设置要求10）疏散楼梯的宽度要求及计算方法11）疏散走道宽度的设计目标12）疏散走道、避难走道、避难层、避难区的设置要求,四、性能化防火设计规范的结构,7 建筑构造 1）防火墙设计目标2）保证防火墙或防火隔墙完整、有效的措施3）防火墙或防火隔墙的布置与设置要求4）防火门、防火卷帘、防火窗的设置要求与耐火性能要求5）管线、管井的防火设计目标6）管道井、电梯井的设置与耐火性能要求7）管线、管道设置要求,四、性能化防火设计规范的结构,8 建筑灭火设施配置 1）消防供水和灭