GBT 31593.6-2026 消防安全工程 第6部分：烟气层的计算要求标准立项发展报告

消防安全工程第6部分：烟气层的计算要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:FireSafetyEngineering—Part6:ComputationalRequirementsforSmokeLayers摘要随着我国建筑高度与地下空间规模的持续增长，火灾中烟气控制已成为消防安全工程设计的核心议题。烟气层计算作为性能化防火设计与人员安全疏散评估的关键技术环节，直接影响防排烟系统设计参数确定、火灾探测报警时间预测以及疏散可用安全裕度判定的科学性与可靠性。然而，长期以来我国在该领域缺乏统一的专项国家标准，工程实践中广泛采用的经验公式与简化模型来源庞杂、适用条件界定不清，导致不同项目间设计结果差异显著，存在一定的消防安全隐患。本报告针对国家标准GB/T31593.6-2026《消防安全工程第6部分：烟气层的计算要求》的立项背景与发展历程进行系统梳理。报告首先分析了当前建筑火灾烟气控制面临的技术挑战与标准需求，继而阐述了该标准与GB/T31593《消防安全工程》系列国家标准框架的衔接关系及其在体系中的定位，详细说明了标准修订过程中对ISO16736:2008等国际标准的转化原则与本土化技术修正思路，系统归纳了标准的主要技术内容框架，包括烟气层形成机理、羽流质量流量计算方法、烟气层界面高度的确定准则、开口处烟气流动规律及计算结果的验证方法等关键技术要求。本报告旨在为标准使用者提供全面的技术背景解读与实施指引，为推动我国消防安全工程标准化体系建设提供参考。关键词：消防安全工程；烟气层计算；性能化防火设计；标准修订；烟气控制；人员安全疏散一、引言随着城市化进程不断加快，建筑高度持续攀升，地下空间开发规模日益扩大，建筑火灾烟气控制面临的挑战日趋复杂。据统计，火灾中因烟气窒息或中毒造成的死亡人数约占火灾总死亡人数的75%以上，烟气已成为威胁人员生命安全的首要因素。烟气不仅遮挡视线，降低疏散效率，其携带的有毒有害气体和高温热辐射更直接危及人员生命安全。在此背景下，烟气层的准确计算对于建筑防火设计、消防设施配置及应急救援决策均具有不可替代的基础性支撑作用。传统的处方式防火设计规范以确定性的技术条款为主，在应对大型交通枢纽、超高层建筑、大型商业综合体等复杂建筑形态时逐渐暴露出适应性不足的问题。性能化防火设计方法通过设定明确的消防安全目标，运用火灾动力学理论和工程分析方法对设计方案的安全性进行量化评估，已成为国际消防工程领域的主流发展方向。烟气层计算作为性能化设计中的核心技术环节之一，其结果直接影响防排烟系统设计参数的确定、火灾探测报警时间的预测以及人员可用疏散时间（ASET）与必需疏散时间（RSET）的对比判定，其科学性、准确性和适用性直接关系到建筑整体消防安全水平的评估结论。然而，长期以来我国在烟气层计算领域缺乏一项系统、权威的专项国家标准。工程设计实践中，技术人员常采用源自不同文献、不同试验条件的简化计算模型，这些模型在适用条件、输入参数和计算精度方面存在显著差异，部分模型之间计算结果可相差数倍以上。此种状况不仅增加了设计审查与消防审批的难度，也给实际工程消防安全水平带来不确定性。因此，制定一部统一、科学、可操作的烟气层计算国家标准，已成为我国消防安全工程标准化建设的一项紧迫任务。二、标准立项背景与任务来源（一）消防安全工程标准体系的发展需求我国消防安全标准化工作起步于20世纪80年代，早期标准以产品标准和试验方法标准为主。进入21世纪，随着建筑形态日趋复杂和火灾安全设计的精细化要求不断提高，消防安全工程标准的作用日益凸显。2007年，我国开始系统引入国际标准化组织ISO/TC92（火灾安全）技术委员会消防安全工程系列标准，这些标准为火灾场景设计、火灾动力学评估、人员安全疏散分析等方法提供了系统的技术框架，有力推动了我国性能化防火设计方法的规范化应用。GB/T31593《消防安全工程》系列国家标准是在这一背景下编制并持续修订完善的标准体系。该系列标准对应于ISO23932《消防安全工程——总则》及其子标准体系，涵盖消防安全工程设计的总体原则、火灾场景设计方法、火灾动力学评估、人员安全疏散分析等多个技术环节，共同构成支撑性能化防火设计的整体方法框架。（二）烟气层计算技术标准缺位的现实困境在GB/T31593系列标准体系中，烟气层计算相关技术内容长期缺乏专项标准的支撑。尽管部分设计规范和行业标准涉及防排烟系统的设计要求，但主要基于处方式的规定性指标，未系统给出烟气层形成的物理机理、计算方法及其适用条件。工程设计中进行烟气层高度计算时，往往需参考国外标准或分散于各类文献中的经验公式，存在以下突出问题：一是计算公式与模型来源不一。不同国家和地区提出的羽流质量流量计算公式在质量卷吸系数、虚源位置设定等方面存在差异，直接套用不同来源的公式可能导致计算结果差异较大。二是适用条件表述不够明确。多数简化模型基于特定的试验条件或理想化假设，在池火、墙面火、墙角火等不同火源位置，以及稳态火、成长火等不同火源特性条件下的适用边界，相关文献的表述并不完全一致，易导致误用。三是缺乏系统验证方法。工程计算中所采用的烟气层计算模型通常需要进行必要的验证，方能确保计算结果能够支撑消防安全设计决策。但当前我国尚未建立烟气层计算模型的验证方法论框架，评审与审查环节缺乏统一的技术判定依据。（三）国际标准转化与本土化需求ISO16736:2008《消防安全工程——烟气层计算要求》（Firesafetyengineering—Requirementsgoverningalgebraicequationsforsmokelayers）为烟气层计算提供了国际公认的技术框架，规定了烟气层计算中代数方程的选取、输入参数确定和适用性判定的基本要求。积极转化该国际标准，同时结合我国建筑特点与工程实践经验进行本土化修订，是提升我国消防安全工程标准化水平的务实举措。基于以上背景，全国消防标准化技术委员会消防管理分技术委员会（TC113/SC4）提出对GB/T31593系列标准中的烟气层计算要求进行专项制定或修订，以填补该领域的标准空白，完善消防安全工程标准体系的系统性和协调性。三、标准修订的必要性（一）现行标准的局限性分析标准的制定或修订须以对现行技术标准的系统评估为前提。当前涉及烟气计算的规范性文件主要有《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251-2017）和《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-2013）等。这些标准在烟气控制系统的工程设计中发挥了重要指导作用，但其重点在于规定防排烟设施的性能参数和联动控制逻辑，而非系统阐述烟气层形成的物理机理、计算方法与模型验证要求，其编制思路本质上是处方式的，在性能化设计框架下的指导能力存在明显局限。在消防安全工程领域，烟气层计算涉及烟气生成速率、烟气层稳定性和层界面位置变化等核心参数的定量求解，这些参数在现行标准中仅在特定参考图表演示的范围内给出简化取值，未能覆盖蓄烟仓几何形状复杂、火源功率变化显著、开口条件多样等典型工程场景。标准体系的断档使得设计人员在采用性能化方法时需要自行选择算法模型和输入参数，技术的规范化和审验的统一性无法得到有效保障。（二）消防安全工程实践的现实需要当前，我国每年开展性能化防火设计咨询的项目数量快速增长，涉及大型机场航站楼、高铁站房、超高层建筑、大型商业综合体、地下交通枢纽等复杂建筑类型。在这些项目的烟气控制设计中，设计人员需要对不同火灾场景下的烟气层高度随时间的变化进行计算，为机械排烟量确定、挡烟垂壁设置高度制定以及人员安全疏散有效性判定提供定量依据。各设计咨询机构在计算方法选取、参数设定和结果表达方面缺乏统一的规范指引，导致审查标准难以统一。（三）标准化文件国际化协调的要求当前，ISO/TC92已构建了覆盖消防安全工程各主要技术环节的国际标准体系，其核心标准正在经历系统性修订升级。我国作为ISO/TC92的积极参加者，有责任也有必要将国际标准中的先进技术方法转化为适合我国国情和使用需求的标准技术内容。GB/T31593.6-2026的制定或修订，正是我国消防安全工程标准化工作对标国际、接轨国际的重要体现。通过本次修订，我国能够将近年来烟气控制领域研究的最新成果和工程实践经验融入标准，使标准内容保持与国际技术发展同步。四、主要工作过程（一）起草阶段标准修订任务由全国消防标准化技术委员会消防管理分技术委员会（TC113/SC4）归口管理。标准编制组由应急管理部天津消防研究所（现已更名为应急管理部天津消防研究所有限公司，以下简称“天津消防研究所”）牵头，联合国内著名高校、设计院所和消防技术服务机构的相关专家共同组成，涵盖火灾动力学、防排烟技术、建筑防火设计、标准化管理等多学科领域的专业人员。编制组成立后，首先系统收集整理了国内外相关技术资料，包括ISO16736:2008等国际标准文件、主要发达国家烟气层计算相关指南、国内现有标准规范以及近年来国内外核心期刊发表的烟气运动研究成果。编制组对收集到的资料进行了系统的比较研究和适用性分析，明确了标准修订的技术路线和关键科学问题。随后，编制组对ISO16736:2008的技术条款进行了逐条梳理与对照研究，结合我国工程实践和研究成果，提出了标准的修订框架和技术内容要点。对于国际标准中规定的技术参数和计算条件，编制组结合我国建筑防排烟设计经验进行了适应性分析与调整，形成标准草案讨论稿。经多轮征求意见和研讨，编制组对草案进行了反复修改完善，形成标准征求意见稿。（二）征求意见阶段标准征求意见稿完成后，编制组通过全国消防标准化技术委员会渠道广泛征求了来自消防救援机构、建筑设计单位、科研院所、高等院校和消防技术服务机构等各类相关方的意见和建议。意见征集范围涵盖标准技术内容的科学性、可操作性与协调性等多个维度。编制组对全部反馈意见进行了逐条处理和分析，对合理意见予以采纳并对标准文本进行相应修改，形成标准送审稿。对于部分有争议的内容，编制组组织召开专题会议进行了深入研究与论证，确保标准技术内容的科学性、严谨性和可操作性。（三）审查与报批阶段标准送审稿提交全国消防标准化技术委员会审查。审查会议中，与会专家对标准送审稿的技术内容与编写格式进行了全面细致的审查，就烟气层计算方法的选择原则、输入参数的确定方法、计算结果的验证途径等技术难点进行了深入讨论。审查专家组一致同意标准送审稿通过审查，并提出了部分修改意见和建议。编制组根据审查意见对标准文本作了最终修改完善，形成标准报批稿报送国家标准化管理委员会审批发布。五、标准主要技术内容的说明需要说明的是，GB/T31593.6-2026系修改采用ISO16736:2008国际标准，并结合我国消防安全工程实践对相关技术内容进行了调整和补充。本报告编写时标准全文尚未正式出版，以下关于标准技术内容的说明依据编制组公开发表的研究资料进行归纳，供读者参考了解标准的技术框架和主要内容。（一）标准的适用范围与定位本文件规定了消防安全工程中烟气层计算的基本要求，包括计算方法的选择原则、输入参数的确定方法和结果验证手段。本文件适用于建筑火灾烟气控制系统的性能化设计与评估，以及火灾安全工程中涉及烟气运动的各类定量分析。作为GB/T31593系列标准中通用的计算方法类标准，本文件在框架中的定位是为其他更高层级的标准（包括烟气控制系统的设计标准、火灾风险评估标准等）提供基础性的计算方法指引，其规定的是“如何算”的技术准则，而非防排烟系统的具体设计要求。（二）烟气层计算的物理基础烟气层计算建立在火灾烟气运动的物理机理之上。当火灾发生后，火源上方的热羽流夹带周围空气向上运动，在撞击顶棚后向四周水平蔓延形成顶棚射流，随后在建筑空间上部逐渐积聚形成热烟气层。烟气层的形成与发展是一个涉及浮力驱动流动、湍流卷吸、热辐射传递和开口流动等多种物理过程的复杂现象。本文件所涉及的计算条款要求覆盖准稳态火灾与成长性火灾两类基本场景。对于准稳态火，计算方法通常假设火源功率恒定，易于获得稳态解；对于成长性火灾，则需要考虑热释放速率随时间的变化，烟气层计算需要耦合时间维度，对计算工具选择和计算步长的确定提出更高要求。（三）计算方法体系与选用原则由于烟气层形成与发展的物理过程极为复杂，工程应用中往往难以依赖纯理论解析方法获得精确解。为兼顾计算的可行性与工程精度需求，本文件按照计算方法的精细程度建立了分级方法体系。在选用烟气层计算方法时，本文件要求设计人员须综合考虑以下因素：所分析建筑空间的几何尺寸与边界条件、火源的类型与位置、可获取的输入数据的精度水平、计算结果将要支撑的工程决策类型以及所需结果的不确定度范围。方法的选用须与消防安全设计目标相匹配——当计算结果用于人员疏散安全性判定时，应优先选择经过全面验证的较精确方法；当计算结果仅用于初步方案比选时，可采用简化代数方程法进行快速估算。（四）输入参数的确定原则烟气层计算的可靠性在很大程度上取决于输入参数的准确性和适用性。本文件对输入参数的选取与确定规定了一般要求，涉及的参数包括：火源热释放速率及其随时间的变化曲线、火源面积与火源位置（包括距墙距离、距地面高度等）、建筑空间的平面尺寸与高度、开口的位置与尺寸及其启闭状态、环境温度与初始条件、建筑空间的机械排烟与补风条件等。对于火源热释放速率的设定，编制组强调应结合建筑用途与可燃物荷载分布特征选取适当的设计火灾曲线，对于稳态设计场景可按最大预期热释放速率取值，对于成长性火灾场景应采用合理的成长模型，如常见的$t^2$火模型。火源位置对羽流卷吸特性具有显著影响——位于空间中央区域的火源四周均可自由卷吸空气，而靠近墙壁或墙角布置的火源则因受限卷吸作用导致羽流特性发生改变，输入参数的设定须充分反映这些差异。（五）计算结果的验证与不确定性分析烟气层计算所采用的各类方法均基于不同程度的简化和假设，其计算结果不可避免地存在一定的不确定性。为合理控制这种不确定性对消防设计决策的潜在影响，本文件对计算结果的验证与不确定性分析提出了明确要求。验证手段可以包括：将计算结果与已发表的火灾试验数据进行对比、采用不同计算模型对同一场景进行交叉验证、与经认可的计算流体动力学（CFD）模拟结果进行比对等。标准要求计算人员在提交计算报告时，应同时说明模型验证的状态及其结果可信度。若计算结果与验证数据之间存在较大偏差，应分析偏差产生的可能原因（如边界条件设置不当、简化假设超出适用条件等），并对模型或输入参数进行必要的修正。六、主要创新点与技术特色（一）国际标准转化与本土化创新本文件在修改采用ISO16736:2008的过程中，并非简单地等同转化，而是根据我国现行消防技术标准体系、建筑形式特征和工程实践经验，对相关技术内容进行了本土化调整与补充。针对国际标准中相对原则性、概略性的条款，本文件在转化中加强了与现行国家标准GB51251的协调性。（二）分级方法体系与工程适用性提升本文件建立的分级计算方法体系，使设计人员可以针对不同设计阶段、不同决策问题和不同精度需求灵活选择适宜的计算方法。这种分级的技术路径兼顾了工程效率与分析精度的平衡，避免了标准要求与实际应用脱节的问题。对输入数据敏感性的强调，也提高了复杂建筑场景中烟气层计算结果的合理性和可靠性。（三）适用条件界定清晰化针对以往工程计算中模型误用频发的问题，本文件对各类简化计算方法的适用条件进行了更加清晰的界定。特别是对羽流质量流量计算在池火、墙面火、墙角火等不同火源位置条件下的适用范围进行了说明。值得注意的是，为适应消防救援机构在灭火救援行动中实施排烟作业的实战需要，本文件在术语和定义中对火源位置的概念进行了扩展，增加了“距离墙壁或墙角一定距离的移动火源”情形，这一术语调整更全面地支撑了灭火救援中移动火源排烟预案的计算需求，使标准不仅服务于建筑防火设计阶段，也为消防救援实战中的烟气控制决策提供了计算依据。七、标准实施的预期效益（一）规范市场秩序与统一技术尺度GB/T31593.6-2026发布实施后，将为我国消防安全工程领域烟气层计算提供一个权威、统一的技术准则。这将有效改变当前烟气层计算实践中方法各异、结果离散的现状，提高消防设计文件的技术审查效率，降低因计算方法不统一而导致的重复论证成本。同时，本标准也将为相关技术争议的判定提供权威依据，促进行业技术交流的规范化和良性发展。（二）提升建筑消防安全设计水平本标准的实施将有助于设计人员更加科学地进行烟气控制系统设计。通过明确计算方法的选用原则、输入参数的确定依据和计算结果的验证要求，工程技术人员