建筑防火性能化设计的研究进展

建筑防火性能化设计的研究进展

安全是所有施工和设计及所有连接的第一个考虑因素。无论建筑物的使用是否安全，它直接关系到人们的生命财产安全，关系到整个社会的稳定。消防安全是建筑安全的重要方面,早期良好的建筑防火性能设计和规划,能避免后续一系列的消防隐患,降低火灾事件的发生概率,减少火灾带来的生命财产损失。因此,加强对建筑防火性能化设计的研究,对建设与使用过程中的建筑安全有着重要的理论意义和现实意义。1建筑防火性能化设计理念建筑防火性能化设计(Performance-BasedFireSafetyDesign)最早应用于世界上的一些发达国家,并且取得了良好的实践效果,最大化的降低了建筑消防安全的隐患,减少了火灾事件引发的生命财产损失。近年来,地震、火山爆发和泥石流等自然灾害的发生,建筑的安全性问题成为重要的关注对象。基于建筑各方面的安全性考虑,西方发达国家的防火性能化设计理念也随之传入我国并且被广大的建筑科研人员、设计人员广泛应用于实践,且取得了一定的积极效果。建筑防火性能化设计是以建筑消防安全工程的主要理论为基础,针对各种不同建筑物的使用用途、整体布局结构以及建筑体内部可燃烧物的特性和分类,在建筑设计的前期阶段,由专业化建筑设计人员提出的控制建筑消防安全的具体设计方案。这一具体的设计方案主要是利用消防安全工程学的方法,对建筑发生火灾的危险概率和可能造成的经济损失进行定性和定量评估,从而为整体建筑结构的消防安全提供最合理可行的设计方案。目前,防火性能化设计广泛应用于地下建筑工程、大型体育场馆和购物中心等建筑物。与传统的建筑设计规范相比,防火性能化设计呈现出以下特征:1.1建筑防安全设计防火性能化设计的具体操作方案,均具有总体和明确的消防安全目标,都严格控制建筑火灾发生的概率事件,科学评估火灾发生时可能引发的生命财产损失,最大化的达到建筑使用者所要求的安全水平,保证其生命财产的安全。1.2设计不同的方案在总体和明确的消防安全目标的控制下,设计人员不再局限于某一种设计方案,而是可以使用不同的方法设计各种不同方案来保证目标的实现。比如改变建筑物的平面和立体布局结构;选取防火的建筑材料;完善消防设备等。1.3防火性能化设计方案的验证建筑的消防安全直接关系人们的生命财产安全。因此,任何方法下的防火性能化设计方案均须进行理论和实践的评估和验证,从定性和定量的角度来预测火灾的危险程度及怎样采取救援措施,最大化的减少生命财产的损失。2防火灾快速设计的具体方案2.1建筑是一种安全期望建筑确定建筑消防安全的总体目标和性能目标是建筑防火性能化设计的第一步。总体目标是建筑的设计应满足建筑的使用者乃至其他的社会公众对建筑使用过程的安全期望度,保证人们的生命和财产安全;功能目标是指建筑的设计者们如何进行防火的性能化设计才能实现建筑使用的总体安全目标,这就需要应用工程学的相应性能指标来衡量。2.2制定相关建筑防火评价指标对建筑防火性能化设计的评估和验证是建筑施工的前提条件,如果建筑防火性能化设计的评估和验证结果不符合实际工程需要的各项性能指标,建筑的施工阶段将无法进行。这就要求设计者们事先制定各种建筑防火的具体、精准指标,为最终的评估和验证结果提供科学的依据。性能指标是功能目标的具体表现,它提供了各种材料温度、能见度、热辐射量和气体温度的具体和精准参数临界值,为设计阶段向施工阶段转化提供了操作依据。2.3设计火灾参数的确定火灾场景是对火灾整个发展过程的一种描述,是对某次火灾从引燃开始、火势助长、火势达到最高峰到最终破坏的整个过程。火灾场景的建立主要从定性和定量方面来考虑,针对定性而言,是指火灾发生的概率事件有多大,对定量而言,是评估火灾可能造成的量化损失。建筑的平面布局结构、火灾发生的可能位置、火灾的荷载与分布状态、室内人员的分布状态等是建立火灾场景的重要考虑因素。设计火灾参数指标是根据火灾场景的过程描述,用火灾的增长速度、燃烧物释放的能量、物质分解度等指标来衡量。在实践中广泛应用的是火灾增长曲线,它详细的描述了火灾增长期、最大热释放速率期、稳定燃烧期和减弱衰退期的具体情况。2.4确定最佳设计方案的阶段建筑防火性能设计方法的灵活性决定了设计方案的多样性,多个建筑消防安全的设计方案,均应按照消防安全的规范要求对其进行科学评估,来确定最佳的设计方案使其应用于建筑施工阶段。因此,整个评估过程是一个不断反复和完善的过程,在这个过程中,消防安全的各项措施是根据火灾的设计曲线和性能指标来完成的。在建筑防火性能化设计的评估过程中,火灾的引发情况、火灾的发展态势、火灾的控制和灭火、人员的通知和疏散、消防部门的接警和响应是必须考虑的五大基本要素。2.5被相关部门批准的关键所当建筑防火性能化设计方案经过各项评估指标确定之后,就需要编制最后的报告和说明,这是最终方案能否被相关部门批准的关键所在。此报告要对建筑防火的性能化设计过程做出全面和详细的描述,且最终的结果在满足各种性能指标的基础上还要满足报告需求者提出的更高要求。此报告主要涉及设计目标、设计方法、工程具体信息、性能评价指标、火灾场景构建和火灾过程描述、消防安全设计方案和管理策略、参考数据及参考资料等方面。3建筑防火设计存在误区建筑防火的性能化设计遇到的两个主要问题是社会各界的认可问题和技术问题,而技术问题则是关键的、亟待解决的问题。目前,性能化设计理念已经被建筑研究的科研者们、设计者和施工单位广泛接受,并已应用于建筑施工的实践,但还有很多的专业外人士对建筑防火的性能化设计不够了解,对其存在认识上的误区,这在一定程度上阻碍了建筑防火性能化设计的研究和运行,不利于建筑防火性能设计方案广泛应用于实践,减少火灾发生的概率和降低火灾发生时导致的生命财产损失。建筑防火性能化设计的技术问题涉及以下方面:第一,性能评价指标没有得到广泛和一致认可;第二,构建火灾场景和设计火灾曲线的理论基础不太充分,预测性火灾模型未得到充分验证,且火灾模型计算结果的精准性有待提高;第三,过多的火灾人员的假定行为方式;第四,整个建筑防火性能设计过程具有非常高的综合性,当设计者的综合素质无法适应性能化设计的要求时,建筑的设计质量难以全面控制;第五,性能化设计与日常的消防安全管理紧密相关,当消防管理的相关部门无法接受和理解防火性能化设计时,且不熟悉和无法适应的情况下,往往难以批准设计方案的实施,从而影响建筑施工。4建筑防火的性能化设计综上所述,性能化设计因其有建筑消防安全的总体目标、具体又精准的性能评价指标、构建火灾场景、描述火灾曲线以及可靠的评估方案等完整和科学的内容,这将使