浅谈建筑设计与建筑防火

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1、浅谈建筑设计与建筑防火浅谈建筑设计与建筑防火 浅谈建筑设计与建筑防火 摘要：本文对建筑工程消防设计常用方法进行了初步 探讨，指出了各种方法的优、缺点，并对“性能化”防火 设计的应用前景进行了展望。 大型、重要建筑的可行性研究报告、初步设计中 单独设立建筑防火专篇，建筑防火是建筑设计的有机组成 部分。合理的建筑防火设计能保证建筑物的使用安全。 建 筑设计防火规范 、 高层民用建筑设计防火规范是建筑 设计的强制规范。 现代建筑的发展趋势 前些年，建筑功能相对简单，高层建筑、超高层建筑 较少，建筑设计过程中，按照建筑设计防火规范 、 高 层民用建筑设计防火规范要求设计，基本能够满足消防 安全要求。近

2、几年，随着我国城市建设和建筑科学技术的 发展，一批功能复杂、面积或空间较大的大型建筑、超高 层建筑应孕而生。 建筑外观体量的庞大化、摩天化，显示了现代建筑的 雄伟和神奇，各类功能场所在一起，共同组成一个建筑群， 甚至一个超大规模的建筑物，建筑高度不断增高，这些都 给消防灭火的登高作业、内攻侦察、火场供水等带来了不 少困难。结构外壳的轻灵化、通透化，创新了现代建筑的 风格与形象;新颖的钢结构使建筑的跨度增大，荷载减少; 玻璃幕墙或金属幕墙的运用使建筑外形日趋明快。但这些 却都造成建筑的耐火等级的降低，建筑构件的耐火极限的 缩短，也造成竖向防火分隔难以实施。内部环境的互融化， 智能化，丰富了现代建

3、筑的情趣和内涵，花园式室内庭院， 集中控制的楼宇设施，将整个建筑融为一体，相映生辉， 产生充满韵味的空间组合，给人以舒适和贯通的感觉。但 是传统的建筑防火分区的措施难以落实，火灾的排烟更加 困难。 建筑防火的重要性 我国现行的建筑防火法规是建筑设计防火规范 、 高层民用建筑设计防火规范 ，规范的条文严谨细致，在 耐火等级、平面布置、安全疏散、消防给水、防(排)烟和 电气等方面都有严格要求。但在实际执行过程中，要兼顾 防火安全性和投资合理性，建筑的防火设计有时达不到法 规要求，这就留下了安全隐患。近年来，建筑火灾频发。 现代城市大型建筑和高层建筑越来越多，建筑物的使 用功能也越来越复杂，对这些建

4、筑而言，建筑内部防火分 隔对充分预防群死、群伤特大恶性火灾事故至关重要。 大跨度、大空间的建筑越来越多地涌现出来，而发生 火灾的几率也随之大幅度地增加。火灾统计也表明，近年 来全国各地的大空间建筑也多次发生重、特大火灾事故。 例如新疆克拉玛依市友谊馆火灾、深圳市安贸危险品储运 公司清水河仓库火灾、北京市玉泉营环岛家具城火灾、中 央电视台新址附属文化中心大楼火灾等。 血淋淋的事实告诫我们：每一次重大火灾，都会造成 生命、财产的巨大损失。我们应该切实从思想上加强防火 安全意识，从建筑设计做起，真正的做到：“以防为主， 防消结合”! 目前采用方法 建筑防火设计目前有两种设计思想，一种是传统的 “处方

5、式”设计方法，它基于场所类型，根据国家现行技 术规范进行设计;另一种是“性能化”防火设计方法，它立 足于危害分析及火灾假想，运用科学方法进行安全评估， 从而确定设计方案。对于部分突破现行消防技术规范的设 计项目，消防主管部门组织本部门和设计部门有关建筑防 火专家对疑难问题进行研讨，提出修改、弥补措施后形成 会议纪要，以作为设计的依据，这种被称为“专家论证会” 的方法日常工作中也经常采用。 “处方式”防火设计 “处方式”设计方法是根据现行的消防技术规范进行 的消防安全设计，并利用现行的消防技术规范进行审核。 我国广泛采用消防技术规范进行消防安全管理，制定有 建筑设计防火规范 、 高层民用建筑设计

6、防火规范等 40 余部消防技术规范和标准，几乎涵盖了现有的各类行业 和各种建筑。消防技术规范(标准)在对建筑物进行分类的 基础上，按有关防火安全的要求，对每项设计都详细规定 了具体的参数和指标，例如建筑物的耐火等级、防火间距、 防火分区、装修材料、安全疏散、防排烟设施、火灾自动 报警装置、室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统及其它 灭火设施的设置等。它直接给出了达到规范的安全水平， 不需要使用者和查阅者有高深的专业知识，不需要复杂的 分析计算，对设计和监督单位来说易于掌握，易于使用， 其调整修改也较为容易。设计人员根据所设计的建筑物的 形式，结合本人的实践经验，从规范中直接选定与该建筑 物相应的

7、设计参数和指标，建审人员也是对照标准逐项进 行审核。整个设计和审核过程类似于医生开单抓药，所以 被人们形象地称为“处方式”设计或“规范化”设计。但 是，由于每座建筑的结构、用途及内部可燃物的数量和分 布情况均不一样，其居住者或使用者的条件也存在很大差 异，因此按照“处方式”设计规范统一给定的设计参数所 做出的设计方案，并不一定是最科学、最合理、最有效的。 同时，由于规范条文本身的复杂性和对安全经济性因素的 影响考虑不够，弹性较小等原因，也逐渐显现出“处方式” 设计规范的不足。 “处方式”设计方法要求直接根据相应的 消防规范，选定设计参数和指标，当遇到规范中没有规定 的建筑物类型时，就无法选用适

8、合的防火设计方案，而这 些未被规范涵盖的建筑，往往都是形式非常特殊、功能非 常特定的场所，保证这些场所的消防安全是十分重要的， 可在这种情况下， “处方式”设计方法却无能为力，就迫切 需要一种全新的防火安全设计方法，这就是建筑防火性能 化设计。 考虑到我国的经济水平和建筑防火设计、审核技术力 量，以强制性防火设计规范或防火设计指南为主要依据的 建筑防火技术体系“处方式”设计，在很长一个时期 内仍将是适合我国国情的、较为切实可行的途径。但现行 技术体系在实际应用中出现的种种问题，说明必须对其进 行深入的修订完善。 “性能化”防火设计 性能化防火设计是于 20 世纪末兴起的一种全新的防火 设计理念

9、，与“处方式”设计方式不同的是，它不是根据 确定的，一成不变的模式进行设计，而是运用消防安全工 程学的原理和方法制定整个建筑防火系统所应达到的目标， 在对建筑进行火灾风险评估的基础上，寻找实现建筑防火 安全的最佳方案。 与传统的“处方式”设计相比， “性能化”防火设计具 有以下优点 (1)性能化设计体现了一座建筑的独特性能或用途、某 个特定风险承担者的需要。 (2)性能化设计注重安全目标的达到，而不考虑采取什 么样的途径，有利于发挥防火设计人员的主观创造性。 (3)性能化设计根据工程需要，为开发和选择替代消防 方案提供了方法。 (4)性能化设计可在安全水平方面与替代设计方案进行 比较，通过这种

10、对比机制，可确定安全等级与成本之间的 最佳点。 (5)性能化设计要求在分析中使用多种分析工具，从而 提高了工程精度，并可产生更具有革新性的设计。 (6)性能化设计体现了一种新的消防战略，即消防系统 是作为一个整体考虑的，而不是孤立地进行设计。 (7)性能化设计能够为保险部门提供可靠的建筑安全评 估报告，有利于保险部门参与建筑的消防工作。 建筑防火“性能化”设计主要包括两个方面的设计内 容，一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计，二是保证 建筑构件耐火的性能设计。 人员安全疏散的性能设计是从建筑内人员安全方面进 行考虑的，通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响， 采用性能化的设计方法来保证建筑物

11、内人员的火灾安全性， 从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是：烟层下降高 度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所 需的时间。 构件耐火的性能设计是从建筑物的稳定性方面进行考 虑的，通过分析建筑构件在火灾中的反应，采用性能化的 设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性，从而防止建筑 物的倒塌。其性能化设计准则是：火灾持续时间小于构件 的耐火时间。 建筑防火性能化设计的适用范围 (1)国家现行的消防技术规范和标准所未能涵盖、按规 范和标准实施确有困难或影响 建筑物使用功能的建筑工程。 (2)由于采用新技术、新材料和新施工方法，在实际应 用中有可能产生消防安全问题的建筑工程。 (3)性质极其

12、重要，安全目标超出一般要求的政治敏感 度高的场所，一旦发生火灾危害大、影响大的工程。 (4)特殊工程，如：地铁、隧道、地下建筑工程等。 (5)根据具体情况可以是整座建筑物、建筑物中的某些 特殊部分或建筑物的某一特定系统。 不得以建筑防火“性能化”设计为由任意突破国家现 行技术规范，且建筑防火性能化设计不适用于下述两种情 况： (1)国家现行的消防技术规范和标准已有明确规定的建 筑工程。 (2)国家现行消防技术规范明令禁止的设计内容。如地 下室内不能使用液化石油气等。 “性能化”设计的主要步骤 (1)确定性能化防火设计的工程范围与内容。 (2)确定消防安全总体目标、功能目标和性能目标。 (3)将

13、定性的消防安全目标转化为定量的性能化判据。 (4)确定火灾场景。 (5)建立设计火灾“热释放速率-时间”变化曲线。 (6)提出和评估设计方案。 (7)编制报告和说明。 我国“性能化”设计的现状 高层民用建筑设计防火规范第条：当高层建筑的 建筑高度超过 250m 时，建筑设计应采取的特殊的防火措施 进行专题研究，并应提交国家消防主管部门组织专题研究、 论证。就是针对现代建筑“摩天化”的特点而提出的。而 专家论证的本质就是一种性能化设计。我国自 90 年代以来， 摩天大楼在各大城市如雨后春笋般悄然升起;火车站、飞机 场和大型集贸市场等大空间建筑层出不穷;智能建筑也在一 些发达地区不断兴起。但消防法

14、规的建设却显得滞后。所 以现阶段我国的建筑行业迫切地呼唤消防设计的改革。在 我国，此项工作大致可分为以下三个步骤推进：第一步骤， 可以称之为“处方式”设计和“性能化”设计的结合。用 现有的规范对给定的建筑作出符合规范的消防设计，而后， 在“处方式”设计的基础之上，对既定的设计参数和设计 方案，运用工程学理论加以确证。第二步骤，以工程学理 论为指导，对指令性规范作出合理的修改，制定“性能化” 设计规范。第三步骤，通过计算机这一工具，建立火灾场 景模型，对建筑物进行完善的“性能化”分析，指导建筑 消防设计。要建立火灾场景模型，其工作量十分繁重。所 以必须有数据库来支持，而且，其中的数据也必须具有一

15、 定的可靠性。 “性能化”消防安全设计时应注意的问题 从总体看， “性能化”设计是一个发展方向，但就目前 的技术支撑条件看，也存在一些问题。首先，社会各界对 它的接受程度不一;另外，与“处方式”设计方法相比，性 能化分析和设计过程需要在分析、计算和设计文件制作上 花费更多的工程时间。增加了工程设计的人力投入，带来 了较高的设计成本。综合起来看，目前使用性能化方法还 存在一些技术问题：如性能判断标准不一致;对火灾中人员 的行为假设的成分过多或预测性火灾模型中存在未得到很 好证明或者没有广泛理解的局限性;火灾模型没有将不确定 性因素考虑进去;人员密集场所，非常时期没有应急预案; 设计过程常常要求专

16、业人员在超出他们专业之外的领域工 作。 建筑防火从“处方式”向“性能化”迈进 传统的建筑防火规范和设计方法是“处方式”的。目 前，我国大部分建筑的防火规范和设计都是根据已有的国 家规范来进行，如我国的建筑设计防火规范以及由此 派生的高层民用建筑、汽车库等一系列规范，这些规范仅 规定了防火设计必须满足的各项设计参数指标，而对具体 建筑物要达到的总安全目标不作要求，也不进行评估。这 些规范是根据过去的火灾教训和经验，以及一些实验得出 的，要求建筑设计人员和规范执行人员严格按详细的规定 开展设计及监督审核等项工作。 这些规范清楚明了，对于绝大多数建筑来说是适用的， 但是因为其所具有的“处方式”特点，使建筑设计千篇一 律，不利于建筑中新材料、新产品、新施工技术或创新设 计的采用，很难跟上技术进步的步伐。尤其对于一些功能 复杂、大面积或大空间跨度的物流、会展、体育等工程来 说，原有的规范不能涵盖这些场馆中出现的新材料、新技 术等。此外，这些建筑的防火设计不免要突破已有的规范。 这时，就必须采用“性能化”防火设计和火灾危险评估的 方法，保证建筑物的消防安