建筑物性能化防火设计讲稿

《建筑物性能化防火设计讲稿》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑物性能化防火设计讲稿（57页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、建筑物性能化防火设计技术 导则Technical Guideline of Building Performance-Based Fire Safety Design建筑物性能化防火设计技术导 则 性能化设计方法与技术的产生与发展背景 性能化设计技术在国内外的研究与应用现状 性能化设计方法与传统设计方法的比较 性能化设计技术应用中应注意的几个问题探讨 建筑物性能化设计技术导则介绍 建筑性能化设计实例介绍 新技术、新材料等的不断出现与现行标准之间 的矛盾 各国标准不同，相互之间协调困难，阻碍了相 互贸易的发展和产品与技术的进一步推广 随着建筑艺术创新和建筑功能不断复杂、综合 化，我国现行处方式的

2、建筑设计防火规范在一 定程度上已不适应高、大、奇、特的多功能复 杂建筑的发展与创新需要。一、性能化设计方法与技术的 产生与发展背景一、性能化设计方法与技术的 产生与发展背景 消防安全工程学是随着火灾科学和火灾模化技 术的飞速发展而应运而生的，主要研究火灾理 论在工程中的应用，从而催生了建筑物性能化 防火设计，推动了建筑设计防火规范的变 革。 建筑物性能化防火设计就是应用消防安全工程 学的原理和方法进行的建筑防火设计。1 概述 建筑物性能化防火设计是伴随建筑创新 和新技术、新材料的应用而产生的一种 全新的设计理念，也是近30年来消防安 全工程学发展的必然结果及其原理、方 法在建筑设计中的应用。

3、建筑物性能化防火设计研究是当前国际 消防科学技术研究最为活跃的领域之一 。二、建筑物性能化防火设计 的研究与应用现状 1 国外的研究与应用现状 2 国内的研究与应用现状 一些发达国家，如英国、瑞典、澳大利亚、新 西兰、美国等国较早地开展了消防安全工程应 用的研究。我国也在这方面开展了大量研究工 作。 性能化防火设计的研究重点在于研究分析火灾 发展过程及其危害的方法。多年来，各国相应 开展了相关专题研究，如火灾增长分析、烟气 运动分析、人员安全疏散分析、建筑结构耐火 安全分析和火灾风险评估等，有些国家还在此 基础上制订了建筑物性能化防火设计规范或消 防安全工程应用指导文件。2.1 国外的研究与应

4、用现状2.1 国外的研究与应用现状1970年代初以建筑内火灾时的烟气控制为主要课题开始建筑 物性能化设计的研究，于1983年出版了建筑烟气控制， 1985年对建筑规范进行了修订，并引入了性能化的理念。同 时，还编制了建筑规范消防安全的支持文件批准的文 件B，对火灾预防和为大多数常见的火灾场景设计作了处方 式规定。 1993到1994年，英国组织编写了国家消防安全工程基础课 程。1997年颁布了BS DD240建筑消防安全工程，规定 了性能化设计过程，但对具体设计方法未强制规定，设计者 既可选择处方式防火设计方法，也可采用性能化防火设计方 法。 2004年末发行的BS DD 9999建筑设计、施

5、工和使用消防安 全规范允许更广泛地采用性能化的方法，并大量取代批 准的文件B中处方式的要求。2.1 国外的研究与应用现状 BS DD240引入了风险分析方法，并将其作为 评估总体危险的重要技术，确定了单座建筑 内不同消防措施之间的相对重要性，推荐组 织设计评审组方式将建筑作为一个整体来评 估其安全性能。该指南建立了一个“路线图” ，人们可以沿该“路线图”将问题逐一解决， 并系统地为每个问题指出解决方法。但要为 设计者提供所需数据，在这些系统化的解决 方法中，仍存在许多需进一步研究的问题。2.1 国外的研究与应用现状 美国从1970年代开始研究与性能化防火设计和 评估相关的课题。 1986年美国

6、国家消防研究基 金会（NFPRF）组织开展了国家火灾风险评估 研究项目，并开发出了FRAMEworks分析工具。 同时，美国消防工程师学会(SFPE)开始进行 SFPE消防工程手册的编辑工作。该手册是消 防安全工程应用方法的基础，也是支持性能化 消防安全设计的主要参考材料。 1991年，21世纪消防安全设计会议在麻省伍斯 特市的伍斯特工学院召开。该会议对性能化消 防安全设计方法和规范在美国的研究起了推动 作用。2.1 国外的研究与应用现状 1996年SFPE组织开展了性能化规范、标准、消 防安全工程与设计方法的研究。此后，美国消 防协会、美国标准技术研究院和美国的3个模 式规范制定组织（ICB

7、O、SBCCI、BOCA ）、 马里兰州大学等在这方面相继开展了大量研究 工作。 2000年，SFPE颁布了性能化设计工程导则，确 定了建筑实行性能化设计的步骤。2001年美国 发布了国际建筑性能规范、国际防火性 能规范草稿，并于2005年定稿出版。此外， 近几年NFPA也编制或修订多项包含性能化内容 的标准，如NFPA101,101A，92B等。 2.1 国外的研究与应用现状 澳大利亚于1989年成立了建筑规范审查工作组，起草 性能化的国家建筑消防安全系统规范。1996年颁 布执行以性能为基础的澳大利亚建筑规范。该规 范在执行过程中既可以按指令性规定，也可以按照性 能化要求进行设计。此外还编

8、制了澳大利亚建筑性 能化设计指南，给出了具体的设计方法和相关参数 。 2001年11月澳大利亚发行了消防安全工程指南用 于指导本国性能化设计的开展。此后，与加拿大国家 研究院规范中心、美国国际标准委员会和新西兰建筑 业管理部门合作对消防安全工程指南进行修订， 使其成为适用于上述这些国家的国际性指南，于2004 年12月正式出版并改名为国际消防工程指南。2.1 国外的研究与应用现状 新西兰1992年颁布了新的新西兰建筑 规范，其中就有性能化内容，规定在 建筑设计时应将火灾的发生和发展、疏 散方式、火灾蔓延、以及建筑结构在火 灾中的稳定性等作为火灾安全设计标准 。1993年全面实施以性能为基础的防

9、火 设计规范。新西兰建筑规范是世界 上第一部比较完整的性能化设计规范。2.1 国外的研究与应用现状 加拿大1980年代初开始建筑性能化设计的研究。1994 年制定并确定了主要研究方向和内容。2001年发布了 性能目标为基础的建筑规范和防火规范草案，其要求 以不同层次的目标形式表述。 2005年正式发布了以目标为基础的规范。 以性能为基础的系统是针对目标、性能要求进行评估 ；而以目标为基础的系统则是针对可接受的方案的进 行比较，其设计包括：目标、功能描述、可接受方案 、意图描述、应用描述。通过这些步骤，可以帮助人 们获取各项可接受方案的信息，更好地理解这些方案 。同时也能够基于这些方案提出更加合

10、理的新方案。2.1 国外的研究与应用现状 国际标准化组织（ISO）从1990年开始组织性能 化设计标准的研究。ISO/TC 92 “消防安全”专门 成立了“消防安全工程”分委员会（SC4）从事这 方面的工作。目前，已完成了设计火灾场景与 设计火灾的选择方法、火灾安全工程计算方 法的评估、验证与确认、火灾安全工程所需 数据、轴对称火羽流的计算方法、烟层 计算方法、轴对称顶棚喷射火计算方法、 通分排烟计算方法、火灾风险评估指南 和人的行为与运动评价等9项标准的起草工 作。2.1 国外的研究与应用现状 日本在19821987年间开展了“建筑物消防安全性能评估 方法的研究”，1989年出版了建筑物综合

11、防火设计。 19931998年开展了“消防安全性能评估方法的研究”，制 定了性能化建筑消防安全框架。1996年对建筑标准法 进行修订，并向性能化规范转变。该标准于2000年6月 发布实施，它仍是处方式方法，但在安全疏散方面体现 了性能化方法。 1999年日本内政部消防和灾害管理局组织开展了“火灾危 险的消防安全对策研究”，开展一系列与性能化消防安全 技术相关的研究。2000年1月，消防安全实施令公开 征求意见，该令包含了建筑物综合消防安全设计和建筑 材料与结构的火灾性能评估方法。 目前，日本的相关研究主要集中于开发和验证数学分析 模型以及完整的建筑性能化防火设计技术标准。2.1 国外的研究与应

12、用现状 经过近30年的研究，消防安全工程应用 即建筑物性能化防火设计的主要技术问 题已基本解决，开发了不少分析计算模 型，基于消防安全工程学原理的建筑标 准也有少数国家已发布出版。 国外利用性能化方法进行建筑防火设计 的案例相对比较少，如德国、美国约占 总建筑数量的35，主要针对一些特 殊建筑。2.1 国外的研究与应用现状目前国外在建筑性能化设计和评估方面的研究主要集中 在： 编制消防安全工程应用技术标准 验证有关计算分析模型和开发基于人的心理的疏散模型 研究定量分析建筑火灾风险和消防安全水平的方法 隧道火灾时人员的安全疏散与隧道火灾灭火技术 研究结合计算机模拟技术和实验方法开展火灾试验的方

13、法 建筑的结构整体试验与热反应分析方法和技术现有火灾模型：区域模型和场模型 区域火灾模型，也称有限元模型。它的运算速度快，预 测结果较为精确，对预测结果也容易解释。每个房间分 为有限多个控制体（称为区域），并假定每个区域内部 具有一致的参数，即每个区域内部的任何一点都具有相 同的温度、烟气密度及燃烧产物浓度。一般，每个房间 被划分为两层，分别代表房间内的上层与下层，在火源 房间分为三个控制体，除上下两层外，还有一个火羽流 控制体。根据对实际火灾的实验观察，房间内存在两个 明显的层，因此，假设房间内的状态仅沿地板到顶板垂 直方向变化，在水平方向没有变化。尽管在同一层内能 够测量到状态参数的变化，

14、但这种变化同层与层之间的 差别相比很小。在大多数情况下，区域模型能够得到一 个相对现实的模拟结果。现有火灾模型：区域模型和场模型 这类模型通过解一组方程来预测状态参 数（如压力、温度等）随时间的变化。 这些公式由能量守恒方程、质量守恒方 程、动量守恒方程以及理想气体状态方 程得到。这些守恒方程本身是正确的， 模型所得到的任何误差均不是由这些守 恒方程造成的，而是因所做的某些假设 或那些目前尚未认识或不能处理的一些 过程所致。模型名称作者机构特征ASETL. Y. Cooper D. W. StroupNIST单室CCFM- VENTSL. Y. Cooper G. P. ForneyNIST多

15、室 多层CFASTW. W. Jones、R. D. Peacock G. P. Forney、 P. Reneke R. PortierNIST最多能模拟30个房间 ，30个风管，5台风机 的情况COMPBRN IIIN. Siu V. HoUniversity of CA at L.A单室，应用于核能设 施COMPF2V. BabrauskasNIST单室，轰燃后FIRSTH. W. Emmons H. E. MitlerNIST单室WPI/FIRED. B. Satterfield J. R. BarnettWPI单室，ceiling vents区域火灾分析模型现有火灾模型：区域模型和场

16、模型 场模型将给定空间划分为许多个小体积，模型将 计算每个小体积内任意时刻的物理状态。用户可 以预测房间内任意一点处的状态。因此，CFD模 型的预测结果相对区域模型更为精确。 不能绝对准确地描述真实情况，且计算量非常大 ，对计算机硬件的要求很高，一般在个人电脑上 无法运行，必须在大型机、工作站甚至是巨型机 上才能运行，运行时间很长。所需时间视模拟的 复杂程度而异，可以几个小时、几天甚至几个月 都有可能。模型名称机构应用及特征BF3DNIST（US）单室FISCO-3LINTELLEX（DE） FR SINTEF(NO)单室，模拟火灾发展FLOW-3DHarwell Laboratory（ U.K.）一般目的的计算流体力学程序JASMINEFire Research Station （