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建筑防火性能化設(shè)計(jì)淺談
英國在1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范后，日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發(fā)達(dá)國家政府先后投入大量研究經(jīng)費(fèi)積極開展了消防安全工程學(xué)和性能化安全設(shè)計(jì)方法理論及技術(shù)的研究。南非、埃及、巴西等發(fā)展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。目前有不少于13個(gè)國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)以及兩個(gè)國際組織-國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和國際建筑研究與文獻(xiàn)委員會(huì)(CIB)采用或積極發(fā)展性能化規(guī)范和基于規(guī)范結(jié)構(gòu)形式下防火建筑所要求的工程工具和方法，并取得了一定成果。?美國已完成性能目標(biāo)和基本完成性能級(jí)別分級(jí)的確定，并于2001年發(fā)布了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。加拿大計(jì)劃于2001年發(fā)布其性能化的建筑規(guī)范和防火規(guī)范，其要求將以不同層次的目標(biāo)形式表述。英國于1985年完成了建筑規(guī)范，包括防火規(guī)范的性能化修改，新規(guī)范規(guī)定"必須建造一座安全的建筑"，但不詳細(xì)規(guī)定應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。澳大利亞于1989年成立了建筑規(guī)范審查工作組，起草性能化的《國家建筑防火安全系統(tǒng)規(guī)范》，并于1996年頒布了性能化《澳大利亞建筑-1996》(BCA96)，并自1997年陸續(xù)被各州政府采用。新西蘭1992年發(fā)布了性能化的《新西蘭建筑規(guī)范》，新規(guī)范中保留了處方式的要求，并作為可接受的設(shè)計(jì)方法；1993～1998年，開展了"消防安全性能評(píng)估方法的研究"，制定了性能化建筑消防安全框架；其中功能要求包括防止火災(zāi)的發(fā)生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎(chǔ)設(shè)施和通道要求以及防止火災(zāi)相互蔓延5部分。?
從國外性能化規(guī)范的研究過程看，大部分是首先或同時(shí)研究與性能設(shè)計(jì)有關(guān)的消防安全設(shè)計(jì)評(píng)估技術(shù)，只有少數(shù)國家是先修改規(guī)范，后開發(fā)設(shè)計(jì)指南。?
三、消防安全工程?
隨著人們對(duì)火災(zāi)現(xiàn)象及其規(guī)律研究的不斷深入，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)火災(zāi)過程的定量描述和分析，并由此產(chǎn)生了一門新興工程學(xué)科--消防安全工程學(xué)。在發(fā)展以性能為基礎(chǔ)的規(guī)范的同時(shí)，消防安全工程也在快速發(fā)展。消防安全工程學(xué)由于其潛力、復(fù)雜性以及應(yīng)用性而在基礎(chǔ)理論、方法學(xué)和實(shí)用工具領(lǐng)域得到較大的發(fā)展。當(dāng)然人們?nèi)匀恍枰M(jìn)一步研究建筑設(shè)計(jì)中完全量化的消防安全工程方法。?
消防安全工程所涉及的內(nèi)容包括工程原理與原則的應(yīng)用，基于火災(zāi)現(xiàn)象、火災(zāi)影響，以及人的反應(yīng)和行為的專家判斷。由于現(xiàn)在仍然缺乏完全量化的建筑設(shè)計(jì)消防安全工程方法，因此要求采用由專家或工程分析判斷而形成的比較保守的方法。不過，在很多國家，這些能夠作出專家判斷的經(jīng)過認(rèn)可或被接受的消防工程師為數(shù)不多。?
四、性能化設(shè)計(jì)方法?
性能化設(shè)計(jì)方法是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計(jì)方法，它運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理與方法，根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況，對(duì)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性和危害性進(jìn)行定量的預(yù)測和評(píng)估，從而得出最優(yōu)化的防火設(shè)計(jì)方案，為建筑物提供最合理的防火保護(hù)。?
性能化設(shè)計(jì)利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程去建立設(shè)計(jì)指標(biāo)，評(píng)估設(shè)計(jì)方案；并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估去建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計(jì)是一種可以對(duì)諸如非工程參數(shù)如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng)進(jìn)行定義的工程過程。?
五、性能化規(guī)范與性能化設(shè)計(jì)方法?
性能化規(guī)范中，一般只確定能達(dá)到規(guī)范要求的可接受的方法，對(duì)建筑物內(nèi)的要求通過政策性的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求來表敘。例如澳大利亞于1996年12月由澳大利亞建筑規(guī)范委員會(huì)(ABCB)編制的第一個(gè)"性能化"的綜合性的建筑規(guī)范《澳大利亞建筑規(guī)范(BCA96)》由四個(gè)層次的體系構(gòu)成，即目標(biāo)、功能描述、性能要求?quot;視為滿足的條款"以及驗(yàn)證的方法。性能化設(shè)計(jì)是選用以性能為基礎(chǔ)的替代辦法，即描述能夠達(dá)到某種規(guī)定性能水平的設(shè)計(jì)過程的術(shù)語，其設(shè)計(jì)方法是設(shè)計(jì)中的一種工程方法。?
如果性能化設(shè)計(jì)方法同性能化規(guī)范一起使用，就必需有一套規(guī)范中要求的固定的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求。如果不借助性能化規(guī)范，就由以下7個(gè)步驟來指導(dǎo)分析和設(shè)計(jì)，即1?確定工程場址或工程的具體內(nèi)容。2?確定消防安全總體目標(biāo)、功能(或損失)目標(biāo)和性能要求。3?建立性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。4?建立火災(zāi)場景。5?建立設(shè)計(jì)火災(zāi)。6?提出和評(píng)估設(shè)計(jì)方案。7?寫出最終報(bào)告。性能化設(shè)計(jì)必需考慮的因素至少包括以下因素：1?起火和發(fā)展。2?煙氣蔓延和控制。3?火災(zāi)蔓延和控制。4?火災(zāi)探測和滅火。5?通知使用者并疏散。6?消防部門的接警和響應(yīng)。?
六、評(píng)估方法?
建筑防火評(píng)估方法是性能化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，在世界范圍內(nèi)，對(duì)于這一方法及相關(guān)概念體系的逐步完善作出重要貢獻(xiàn)的各類方法和模型主要包括：美國的建筑防火評(píng)估方法(BFSEM：The Building Fire Safety Evaluation Method)。評(píng)估特定場所內(nèi)所用產(chǎn)品火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的FRAME works方法，火災(zāi)致?lián)p評(píng)估方法(FIVE：Fire-Induced Vulnerability Evaluation)；澳大利亞的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型(RAM:Risk Assessment Modeling)；日本的建筑物綜合防火安全設(shè)計(jì)方法；加拿大的FIRECAM方法。?
加拿大國家建筑研究院(NRC)正在研究并已開始應(yīng)用的性能化設(shè)計(jì)工具：火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與成本評(píng)估模型(FiRECAMTM--Fire Risk Evaluation and Cost Assessment Model))，它通過分析所有可能發(fā)生的火災(zāi)場景來評(píng)估火災(zāi)對(duì)建筑物內(nèi)居民造成的預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)還能評(píng)估消防費(fèi)用(基建及維修)和預(yù)期火災(zāi)損失。FiRECAMTM依靠兩個(gè)主要參數(shù)來評(píng)估火災(zāi)安全設(shè)計(jì)的火災(zāi)安全性能，即火災(zāi)對(duì)生命造成的預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)(ERL)和預(yù)期火災(zāi)損失(FCE)；運(yùn)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來預(yù)測火災(zāi)場景發(fā)生的幾率，比如可能發(fā)生的火災(zāi)類型或火災(zāi)探測器的可靠性，同時(shí)還運(yùn)用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測火災(zāi)隨時(shí)間的變化，比如火的發(fā)展和蔓延及居民的撤離；FiRECAMTM利用火災(zāi)增長、火災(zāi)蔓延、煙氣流動(dòng)、居民反應(yīng)和消防部門反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化(以時(shí)間為函數(shù))來計(jì)算ERL和FCE的數(shù)值。它包括：火災(zāi)增長模型、煙氣流動(dòng)和居民逃生模型。FiRECAMTM對(duì)火災(zāi)蔓延的可能性及火災(zāi)后修復(fù)建筑物的費(fèi)用采用的是保守的評(píng)估模型，所以對(duì)財(cái)產(chǎn)損失的評(píng)估結(jié)果比實(shí)際的偏高。
;澳大利亞消防規(guī)范改革中心(FCRC)正在開發(fā)一個(gè)用以量化建筑消防安全系統(tǒng)性能的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型叫CESARE--Risk(注：它和FiRECAMTM同基于Beck的預(yù)測多層、多房間內(nèi)火災(zāi)的影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)模型)，它采用多種火災(zāi)場景，其中考慮了火災(zāi)及對(duì)火災(zāi)的反應(yīng)的概率特性，采用確定性模型預(yù)測建筑內(nèi)火災(zāi)環(huán)境隨時(shí)間的變化。某些組成部分如下：事件樹與預(yù)期值模型、火災(zāi)發(fā)展與煙氣流動(dòng)模型、人員行為模型、消防隊(duì)模型和工作人員模型、分隔失效模型、經(jīng)濟(jì)模型。?
七、消防工程指南 ?
目前，為與消防安全工程相一致，必須為單個(gè)消防技術(shù)起草實(shí)施指南，1996年澳大利亞消防規(guī)范改革中心出版了"消防工程指南"，為消防安全評(píng)估提供了指導(dǎo)。該指南提出設(shè)計(jì)過程的一個(gè)重要部分是制定一個(gè)設(shè)計(jì)大綱，對(duì)建筑整體方案進(jìn)行分析，確定潛在火災(zāi)危害以便提出使項(xiàng)目組、消防安全工程師、消防部門和審批機(jī)關(guān)均認(rèn)為滿意的消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。消防安全系統(tǒng)分析可以分下列幾極：?
第一極--組件和子系統(tǒng)等效評(píng)估(SEE--SYSTEM EQUIVALENT EVALUATION)，只考慮一個(gè)子系統(tǒng)的單獨(dú)運(yùn)行情況。?
第二極--系統(tǒng)性能評(píng)估(SPE)，考慮不同子系統(tǒng)和組件之間的互相影響，這一極分析可能只建立在一個(gè)簡單的火災(zāi)場景和時(shí)間曲線分析基礎(chǔ)上，也可能需要單獨(dú)考慮一個(gè)以上的"最壞"火災(zāi)場景。?
第三極--系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(SRE)，適用于大型綜合建筑或者高度創(chuàng)新的建筑，能大大降低建筑成本或者解決非常困難的設(shè)計(jì)問題。它屬于概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，其量化非常復(fù)雜，需要消防工程師具有更高的技術(shù)水平，也要求有關(guān)審批部門掌握更高的評(píng)估技能。同時(shí)指南還為所考慮的消防安全子系統(tǒng)規(guī)定了必要的分析和輸入數(shù)據(jù)。?
八、我國的前景
我國1996年開始組織有關(guān)單位和人員系統(tǒng)地開展相關(guān)研究，也認(rèn)識(shí)到開展大型公共建筑(包括地下和地上)、大空間建筑、高層民用建筑、高火災(zāi)危險(xiǎn)工業(yè)建筑和儲(chǔ)罐區(qū)、建筑內(nèi)的煙氣控制、人員安全疏散的性能化設(shè)計(jì)和評(píng)估技術(shù)研究的必要性和迫切性。?
性能化防火規(guī)范以及性能化防火設(shè)計(jì)，正受到越來越多的國家的關(guān)注，建筑安全評(píng)估技術(shù)是性能化規(guī)范的重要組成部分，也是我國推行性能化規(guī)范急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。?
隨著建筑的不斷復(fù)雜化，以及消防技術(shù)的不斷多樣化，采用性能化設(shè)計(jì)的壓力越來越大，這使我們認(rèn)識(shí)發(fā)展更好的消防安全工程教育的必要性。建議我國為了普及性能化標(biāo)準(zhǔn)，必須實(shí)施性能化的教育方案，這一點(diǎn)可以向其他各國借鑒學(xué)習(xí)，如英國編制了消防安全工程(《國家FSE基礎(chǔ)課程》；消防工程師學(xué)會(huì)(SFPE)召開的美國建筑行業(yè)各界代表參加的討論會(huì)也提出向性能化體系發(fā)展的第一步應(yīng)包括在建筑界和消防界提高每個(gè)人員的素質(zhì)。?
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