GBT 31593.8-2026 消防安全工程 第8部分：开口气流的计算要求标准立项发展报告

消防安全工程第8部分：开口气流的计算要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireSafetyEngineering—Part8:CalculationRequirementsforOpeningAirflow摘要随着我国城市化进程的持续加速和建筑形态的日趋复杂化，建筑消防安全设计的科学化与精细化已成为公共安全领域的重要议题。在此背景下，国家标准GB/T31593.8-2026《消防安全工程第8部分：开口气流的计算要求》正式发布，并将于2026年11月1日起实施。该标准作为GB/T31593《消防安全工程》系列标准的重要组成部分，聚焦于建筑开口部位（如门、窗、孔洞及竖向连通空间等）烟气流动与空气交换过程的量化计算方法，规定了开口气流计算的应用范围、基本原理、数学模型、参数选取及结果验证等技术要求。本报告系统梳理了该标准的编制背景、技术内容架构、关键计算要求及其工程应用价值，分析了其对建筑防排烟系统设计、性能化防火设计与消防性能评估工作的技术支撑作用。报告指出，该标准的发布填补了我国在建筑开口气流定量计算领域的标准空白，对于提升我国消防安全工程设计的科学性与精准度、推动性能化防火设计方法的工程应用、促进与国际先进标准的接轨均具有里程碑式的意义。本报告同时对该标准的主要起草单位——应急管理部四川消防研究所的技术背景与行业贡献进行了介绍，并对该系列标准的未来发展方向进行了展望。关键词：消防安全工程；开口气流；防排烟系统；性能化防火设计；烟气流动；计算要求Keywords:FireSafetyEngineering;OpeningAirflow;SmokeManagementSystem;Performance-BasedFireDesign;SmokeFlow;CalculationRequirements1引言建筑火灾中，烟气是导致人员伤亡的首要因素。据统计，火灾中约85%的人员死亡由烟气窒息或中毒引起。烟气通过建筑开口（门、窗、孔洞及中庭等）的传播路径和速率，直接决定着火灾危害的扩散范围与人员疏散的可用安全时间。因此，准确预测和计算建筑开口部位的烟气与空气流动，是建筑防火设计、防排烟系统设计、人员疏散安全评估等工作开展的关键前提。为适应我国建筑消防工程从"处方式"规范向"性能化"设计方法转型的技术需求，全国消防标准化技术委员会组织制定了GB/T31593《消防安全工程》系列标准。该系列标准系统性地引入消防安全工程学的理论框架和方法体系，为建筑防火设计与消防性能评估提供技术支撑。GB/T31593.8-2026《消防安全工程第8部分：开口气流的计算要求》作为该系列的关键组成部分，针对建筑物内各类开口结构处的气流计算方法提出统一技术规范，旨在解决工程实践中火灾烟气蔓延预测和防排烟效能量化评估的瓶颈问题。2标准编制的背景与必要性2.1消防安全工程方法发展的内在需求消防安全工程学是运用工程学原理和方法，对火灾危害进行定量分析和评估的科学体系。与传统处方式规范相比，消防安全工程方法注重基于火灾场景计算和性能判据的量化分析，其核心要素包括：火灾动力学模拟、烟气流动预测、人员疏散分析和结构耐火性能评估。在这些核心要素中，烟气流动计算所依赖的边界条件和源项参数，很大程度取决于开口气流的准确描述。开口既是烟气蔓延的通道，也是新鲜空气补入的途径，其流动状态的量化精度直接影响整个计算结果的可信度。2.2建筑形态复杂化带来的技术挑战当前，我国大型商业综合体、超高层建筑、交通枢纽综合体及地下空间开发日益增多。此类建筑内部存在大量竖向连通空间（中庭、自动扶梯开口、设备管井等）和水平连通开口（防火门、普通门、幕墙缝隙等），一旦发生火灾，烟气极易通过这些开口快速蔓延，形成"烟囱效应"或"层化效应"，极大增加人员疏散和灭火救援的难度。面对如此复杂的建筑开口条件，传统的经验公式和安全系数法已难以满足精细化设计的需要，建立统一、科学的开口气流计算标准势在必行。2.3现行标准体系的补充与衔接需求我国建筑防火领域的基础性标准GB50016《建筑设计防火规范》对防排烟和烟气控制系统提出了总体技术要求和工程措施，但其侧重于工程做法和性能参数的底线约束，对于如何开展量化计算未见系统方法给出规范。行业标准《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251）虽对相关系统设计提出了较详尽的技术参数，但仍缺乏用于火灾场景动态分析的开口流动计算方法。GB/T31593.8-2026的制定，正好衔接了上述标准在量化计算层面的技术空缺，将消防安全工程的分析链条向纵深处延伸。3标准主要内容与技术要点3.1标准的适用范围与定位GB/T31593.8-2026规定了建筑消防安全工程分析中涉及的各类开口处气流流动计算的通用技术要求，适用于建筑物中门、窗、墙体孔洞、楼板开口、竖井及中庭顶部开口等各类开口结构。该标准既可用于火灾前和火灾发展阶段的自然通风条件下开口气流计算，亦可用于机械加压送风和机械排烟系统与自然开口耦合工况下的气流分析。标准采用性能化的表述方式，使用者可根据实际工程问题的特征，选择不同精度等级的计算方法。3.2开口气流的基本物理模型与计算原理开口气流的本质为因开口两侧温差引起的热压差、风压差或机械压差驱动的浮力流和强迫对流。GB/T31593.8-2026系统阐述了以下基本计算原理：（1）浮力驱动的开口流动模型：对于火灾形成的热烟气层和下方冷空气层共存的双层区域结构，标准给出了基于开口中心线两侧压力差和密度差的流量计算模型。当开口位于中性面以上时，热烟气向相邻区域外流；位于中性面以下时，冷空气向火源区域补入。其基本流量关系式（采用开口流量系数修正的孔口流量方程）构成了大空间烟气流动分析的基础。（2）压力差计算的多因素耦合模型：标准将开口两侧的压力差分解为热压差（由烟气和环境空气的密度差及相对高度决定）、风压差（考虑建筑外表面风压系数分布和来流风速）和机械压差（来自机械通风系统）三部分，明确了各分量的计算方法和叠加原则。（3）竖向开口（竖井与中庭）的特殊流动规律：对高层建筑中的竖井（楼梯间、电梯井、管道井等）及中庭，标准引入竖井内气体密度随高度变化的积分模型，在中性面位置确定、竖井内外温差分布及烟气在竖井内上升过程中的卷吸和壁面散热等方面给出了技术指引。3.3计算方法的分级与选用为适应不同设计阶段和工程应用场景的计算需求，GB/T31593.8-2026将开口气流的计算方法划分为三个精度层级：（1）稳态简化模型：适用于初步设计阶段的方案比选和定性判断。该模型假定火灾功率恒定、烟气层参数稳定，使用无量纲经验和简化代数公式估算开口流速和流量。其计算量小、参数少，便于工程初筛和快速评估。（2）区域模型（两区域或多区域模型）：适用于性能化设计分析中较为精细的烟气蔓延计算。将建筑空间划分为若干控制体（区域），通过建立每个区域的质量、能量和组分守恒方程，联立求解得到开口两侧参数随时间的变化规律。该层级的计算需结合烟气层厚度、温度及组分浓度等参数进行迭代求解。（3）场模型（CFD数值模拟）：适用于复杂建筑场景或需获得开口区域详细速度场、温度场和压力分布的精确分析场景。标准对CFD计算的前处理（几何建模与网格划分）、物理模型选择（湍流模型、辐射模型、燃烧模型）及边界条件设定提出了针对性技术要求，特别强调了开口处网格密度、开口两侧压差监测点的设置等技术细节。3.4关键参数选取与不确定性分析参数选取的准确性直接决定计算结果对真实物理过程的逼近程度。对此，GB/T31593.8-2026给出了重要参数的取值原则和推荐范围：开口流量系数的取值是洞口流动计算中最为关键的参数之一，标准对不同开口类型和流动状态给出了取值范围建议，一般取为0.6～0.7之间，并在以下情形中做出调整指引：当开口设有格栅或百叶时需采用相应的有效流通面积折减系数；当开口为推拉窗、上悬窗等情况，应按实际开启角度和投影面积进行修正。有效流通面积的确定同样至关重要。标准要求考虑门窗开启角度、格栅遮挡、纱网或防虫网对有效面积的削弱效应，以及多开口之间气流的串联和并联关系对总等效面积的计算修正，避免以建筑图纸中标注的洞口面积直接代入计算。中性面位置影响竖向开口的流动方向和流量分配。标准给出了中性面位置的迭代计算方法和验算途径，并要求分析中应考虑中性面偏移对排烟效果和烟气蔓延路径的不利影响。在结果应用方面，标准设有独立条款强调工程判断的不可替代性，以及不确定度传递和敏感性分析的参考做法，要求对计算结果与工程经验或试验数据存在显著差异时进行原因分析和模型复核。为了确保计算结果的可靠性，标准还规定了模型验证和确认的参考途径，鼓励通过与实验数据对比、与已发表文献中的基准算例进行比对来确认所选计算方法的适用性。3.5与相关标准的协调配套GB/T31593.8-2026在方法体系上与系列标准中的其他部分形成了密切的配套关系：其计算结果为GB/T31593.5（疏散运动模型）、GB/T31593.6（烟气层的计算要求）等后续分析提供了必要的边界条件输入；同时，关于开口内外辐射换热和烟气毒性组分浓度演化的参数取值，则应结合GB/T31593中关于火源模型和毒性组分生成等部分的规定执行。通过系列标准的配套应用，可以实现从火灾场景设定、火源功率分析、烟气产生与运动计算直至人员疏散评估的全链条消防安全工程分析。4主要起草单位与技术支持力量GB/T31593.8-2026由全国消防标准化技术委员会建筑消防安全工程分技术委员会（SAC/TC113/SC13）归口管理。该标准的起草工作凝聚了国内消防安全工程领域多家权威科研院所、高等院校和龙头企业的技术力量，形成了产、学、研、用多方协同的高水平编制团队。标准的主要起草单位之一是应急管理部四川消防研究所。该所成立于1963年，是应急管理部直属的综合性消防科学技术研究机构，长期致力于建筑防火、火灾动力学、防排烟技术及新型灭火技术等领域的基础研究与应用技术开发。作为全国消防标准化技术委员会建筑消防安全分技术委员会的秘书处挂靠单位，四川消防研究所多年来牵头和参与制修订了数十项国家和行业消防技术标准，拥有国内领先的火灾科学实验平台，包括大尺度火灾燃烧实验馆、建筑火灾烟气运动模拟实验装置和防排烟系统全尺寸实验平台等。5标准实施的工程应用价值与展望GB/T31593.8-2026的发布和实施，将从多个维度推动我国消防安全工程领域的技术进步和行业发展。支撑性能化防火设计的规范发展。性能化设计已成为大型复杂建筑消防设计审批的重要路径，而开口气流的准确计算是实现可靠性能化评估的前提。该标准的实施将为性能化设计文件的编制和审查提供统一的技术依据，提高设计质量和审查效率，减少因计算方法不一致引发的技术争议和安全风险。提升防排烟系统的精细化设计水平。防排烟系统设计中的排烟量计算、补风量确定、风口布置优化等关键环节，均有赖于开口流动的合理量化。该标准的实施将帮助设计人员从静态的、经验式的参数取值走向动态的、机理性的量化分析，提高系统在真实火灾工况下的有效性。助力消防安全工程领域的人才培养与软件工具发展。该标准的发布为高等院校安全工程和消防工程专业的教学提供了规范的教材依据，同时也为国内消防安全工程软件开发企业提供了算法标准的参照，有助于形成自主知识产权的消防计算分析工具链，降低对国外商业软件的依赖。促进与国际标准的对接与互认。GB/T31593.8-2026在技术框架和核心模型理念上参考了ISO16737等国际标准的有益经验，并结合我国工程实际加以本土化完善。其发布将有助于中国消防安全工程标准体系与ISO国际标准体系的衔接与互认，推动中国标准在"一带一路"沿线国家建设工程防火设计咨询中的推广应用。6结语GB/T31593.8-2026《消防安全工程第8部分：开口气流的计算要求》的发布，是我国消防安全工程标准体系建设中的一项重要里程碑。该标准以严谨的物理模型为基础，以翔实的实验数据为支撑，以工程适用性为导向，系统规定了建