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1、摘要：新型建筑的出现给按照传统规范进行审核带来了许多难题，性能化防火设计方法是解决这一难题的可行方法。本文介绍了大面积建筑中传统防火分区存在的许多弊端，从设置防火分区的目的和意义出发，根据性能化防火设计可替代原则，论证了动态防火分区和可燃物非连续化处理方法的可行性。关键词：新建筑防火分区性能化防火设计1.引言近年来，随着我国经济的发展，各地均大量出现的各种不同类型的大型建筑，这些建筑无论从建设规模还是建设速度上都是前所未有的。特别是我国加入世界贸易组织（WTO）之后，大量外资涌入，加上我国建筑领域的对外开放，许多新型、大型公共、工业建筑直接由国外建筑设计事务所设计，一些工业厂房甚至直接从国外复
2、制而来。这些建筑在防火设计方面存在着许多与我国现行防火规范不相适应的地方，特别是在防火分区方面，经常会发生与建筑的实际使用功能相矛盾的现象。消防主管部门在对这类建筑进行消防审查时往往十分棘手，由于我国规范与其它国家规范差异较大，某些内容相对滞后，不能适应新形势的发展，目前条件好一些的城市或一些规模较大的建筑，消防部门可能会组织召开消防专家论证会，对一些具体防火问题进行专门论证，使其通过审核；而对于大多数一般建筑而言，迫于当地政府对外开放，招商引资，改善投资环境的政策压力，特别是一些外商直接“克隆”过来的工业厂房，往往会直接向当地政府质疑，为什么在自己国家使用多年的厂房建筑在中国不行，这样往往会
3、给消防审核部门带来非常大的压力，最后不得不在不进行审查的情况下默许业主开工建设及运营，这样必然导致有法不依，执法不严，权大于法的现象，长期下去也极易滋生腐败。总之，随着经济建设的发展以及建筑业的对外开放，建筑中所遇到的防火审查问题将会越来越突出，消防部门作为执法部门既不能一味迁就当地政府的政策压力，有法不依，执法不严，但作为消防主管部门本身而言，也必须改革现行的执法模式，修订不适应新形势的规范条文。但考虑到于国情不同，自然条件不同，国外的规范又不能简单地完全照搬过来，同时各种建筑的结构形式等千差万别，传统条文式规范的简单修订也很难适应这些建筑的多样化的要求，所以性能化防火设计方法的推广使用便是
4、一条十分可行途径。目前国内外都非常重视性能化防火设计方法的研究和应用工作，我国已开始进行了许多卓有成效的工作，在许多大型建筑中也得到了初步应用，一些沿海城市的大型建筑的防火分区问题也得到了成功的解决。2.性能化防火设计方法概念性能化防火设计方法也称“以性能为基础的消防设计”（performance-basedfireengineeringapproach），它是运用消防安全工程学的基本原理和方法，考虑火灾本身发生、发展和蔓延的基本规律，结合实际火灾中积累的经验，通过对建筑物及其内部可燃物的火灾危险性进行综合分析和计算，从而确定性能指标和设计指标。然后再预定各种可能起火的条件和由此所造成的火、烟
5、蔓延途径以及人员疏散情况，来选择相应的消防安全工程措施，并加以评估，核定预定的消防安全目标是否已达到。然后再视具体情况对设计方案作调整、优化。它的主要思想是在消防设计时仅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指标，而不直接要求设计人员为此所必须采用的某些特定的解决方法，如何达到这一指标要求，采取什么样的工程措施则由设计人员自己确定，但是设计人员最终要向审核人员证明其所选择的工程解决方法或措施是安全可靠的1。相对而言，传统的消防规范又称为“处方”式或指令性规范。规范以条文的形式规定出各设计参数和技术指标，设计人员据此并结合个人的实践经验制定出设计方案。一般情况下，设计者只要按照规范规定进行设计就认为
6、该建筑的防火安全是符合要求的。过去大多数国家的消防安全法规都是以这种“处方”的形式制订的，即设计人员和其他规范执行者都是依据详细的规定来开展工作，对规范不能有任何偏离。该种设计方法具有一定的可靠性，一般情况下也比较方便执行。但是由于传统的消防设计思想是根据建筑分类，按照消防设计规范的要求，对建筑的防火等级、防火分区、安全疏散、消防给水、防排烟及报警等各方面提出要求来保障建筑安全的要求，如：规范对探测或洒水装置的空间要求、内墙详细的防火等级、防火分区的面积、到出口的最大距离等都做出了详细的规定，它要求每一项都要达到规范的具体指标要求。这些在一般情况下也许是适用的，但是在某些特定的环境中一些要求的
7、真正目的就可能达不到。例如：设计者也许可以控制到建筑物外部的最大允许的行走距离，但是却不一定能知道最后一个逃生者逃离建筑之前室内烟气的扩散程度，因而安全疏散的目的能否完全达到也就值得怀疑。由于设计人员只能根据规范办事，毫无创造的空间，并且无法确切地知道人们认为安全的具体指标到底是多少，为满足这种安全的建设投入与所能达到的安全性能水平之间具有多高的投资效益比，如上面的例子中到底最大疏散距离是多少才是安全的，我们不能为了绝对安全而无限制的缩短疏散距离，这样建筑物造价也会大大提高2。英国是最早提出采用性能化设计的国家，在1985年就开始编制有关性能化消防设计规范，新西兰1992年也开始采用性能化设计
8、法规。特别是从80年代中后期开始随着火灾科学研究和计算机火灾模拟技术的发展，性能化消防设计方法更加受到世界许多发达国家的重视3。目前许多国家如：美国、澳大利亚、英国、新西兰、日本、加拿大等一些国家在建筑消防性能化设计方面进行了大量的研究工作，有些国家在消防设计及应用方面已经取得了巨大的经济效益和社会效益。3.传统规范中防火分区的要求目前我国传统规范中关于防火分区的规定主要有：建筑设计防火规范（GB50016-87），高层建筑设计防火规范（GB50045-95），以及人民防空工程设计防火规范（GB50098-98）等。对于高层建筑规范规定每个防火分区允许最大建筑面积如下表建筑类别每个防火分区建筑
9、面积(平方米)一类建筑1000二类建筑1500地下室500对于设有自动灭火系统的防火分区，其允许最大建筑面积可增加1.0倍；对于建筑内的商业营业厅、展览厅等，当设有火灾自动报警系统和自动灭火系统，且采用不燃烧或难燃烧材料装修时，地上部分防火分区的允许最大建筑面积为4000m2；地下部分防火分区的允许最大建筑面积为2000m2。对于低层民用建筑，其防火分区为耐火等级最多允许层数防火分区面积（m2）一、二级九层及以下住宅，24米以下其它建筑2500三级5层1200四级2层600对于人防工程，其防火分区的规定为：建筑类别防火分区面积（m2）备注普通地下建筑500有自动灭火系统时可加倍商业营业厅、展览
10、厅2000要求A级装修，自动报警及自动喷水系统影剧院、礼堂等1000有自动灭火系统也不能加倍丙、丁、戊类物品库房150、300、500、1000有自动灭火系统时加倍这些规范参考了国内外有关正反两方面的经验，在实际使用中起到了很好的作用，极大地减少了火灾损失。规范条文说明中提到的我国某教学大楼每层建筑面积2600m2的三层建筑物，因为没有防火墙划分防火分区，也无防火安全措施，在三层起火后，将该层建筑全部烧毁；而另一所宿舍占地1312m2，采用三道防火墙划分了防火分区，火灾后2/3的房间没有被火烧毁。国外如英国、前苏联、日本、美国、澳大利亚等规范中均由关于防火分区的规定，其中澳大利亚的规范更为详细
11、。因此，从实际防火效果来看，也从防火设计审查来说，建筑的防火分区仍然是一项重要的指标，必须予以很好的保留，对一般建筑而言，应该严格遵守。但我们也可以看出规范中最大的防火分区也只有4000m2，而目前一些地方出现的大型建筑面积往往达上十万甚至几十万平方米，这些建筑按照如按传统规范分区必然要将建筑化分成若干分区，在建筑功能和艺术上均会受到不同的影响。4.大面积建筑中传统分区方法存在的问题在建筑设计中通常采用的工程设施主要有：防火墙、防火门进行物理分隔；防火卷帘，平时开启，火灾时通过自动控制或手动控制关闭；水幕分隔以及普通卷帘加加密水喷淋系统保护等方法。这些传统方法在实际工程中都有应用，对于普通建筑
12、效果良好。但是近年来大量新型建筑的兴建，特别是大面积、大体量建筑等的建设，如大型展览馆、商场、仓储式超市，这些建筑需要交通便利，物流通畅，上下通透，因而使得按照传统的分区方法或措施进行的防火分区时无法同时满足使用功能和防火功能上的要求4。具体表现为：4.1大面积地使用防火卷帘。一些面积较大的建筑由于人员和物流的需要，平时一般不容许进行物理分隔，于是大量采用防火卷帘。但由于复合型防火卷帘价格昂贵，防火造价大幅度的上升，增加了企业的经济负担。有些企业为了节省开支甚至采用普通防火卷帘替代复合型防火卷帘，极大地降低了火灾的安全性。同时大面积防火卷帘的使用也经常出现许多其它问题，如卷帘箱的缝隙、导轨及卷
13、帘下部常常因受热而变形，导致卷帘无法落下；防火卷帘下方堆放货物、杂品等也可能使卷帘不能落下；防火卷帘受火焰作用向受火面凸出，出现较大的缝隙，失去阻火隔烟作用；此外，面积较大时也往往不能保证在火灾中全部卷帘关闭。这些都极大地降低了防火卷帘的防火效能。4.2长距离水幕保护。按照规范，作为防火分隔，一般水幕带的有效宽度不宜小于6米，通常要做三排配水管，因此需要比较庞大的供水系统。目前在一些大型建筑中采用水幕代替联片的防火墙时，防火分区的分隔长度达几十米到上百米，这在实际工程中几乎不可能实现，因为这些分隔要保证6米的水幕带宽每小时需要数百吨甚至上千吨的水，这些水量的供应一般无法满足，同时这些水量的排放
14、也将十分困难。4.3普通卷帘加加密水喷淋保护。按照“高规”第5.4.4条规定“采用不包括背火面温升为判断条件的防火卷帘时，其卷帘两侧应设独立的闭式自动喷水系统保护，系统喷水时间不应小于3小时”，即采用普通的复合防火卷帘加冷却水幕系统。这在一些需要大面积分隔的建筑中仍然难以满足，因为按照自动喷水灭火系统设计规范，假定按照一些仓储式超市高7米的防火卷帘计算，其冷却水幕的喷水强度需要0.9L/(ms)，水幕保护长度按中等规模超市100米计算，喷水时间取3小时，则冷却水量高达972m3，如果在加上其它地方的喷淋和消火栓用水量，则消防用水量也将超过上千立方米，这在一般城市靠市政供水肯定是无法满足的。由于
15、这些新问题的出现，一些地方开始利用召开消防专家论证会的方式，对建筑消防的一些具体问题进行论证，采取消防措施替代，通过加强其它方面的防火安全来弥补防火分区不能满足传统规范要求的不足，这实际上就是性能化防火设计的一种初步形式。5.防火分区的性能化方法5.1火灾蔓延及防火分区的意义建筑内设置防火分区的意义在于:建筑某部位起火后，能够将火势限定在一定的范围，使其不至于迅速蔓延，避免建筑物内火灾发生轰然，并为人员、物资疏散和救援工作赢得时间，进而减少和控制火灾所造成的损失。然而影响火灾发展和蔓延的基本因素有多种：如可燃物的种类，固体、液体、气体等各不相同；起火点所在的环境状况，其中燃烧空间是否受限是一个重要方面。通常情况下建筑火灾先是可燃固体发生阴燃，当达到一定温度并遇有通风条件，阴燃开始转变为明火燃烧，随后，可燃物的燃烧速率迅速增加，在火源上方出现烟羽流，在升腾中不断卷吸周围空气，当烟羽流受到房间顶棚阻挡后，便向顶棚下方扩散开来。随后，烟羽流在下降不长的距离后又继续上浮，并在室内形成逐渐增厚的热烟气层，温度越来越高，浓度越来越大，此时如果起火室对外界的传热速率不太大，室内的温度将会逐渐升高，由于火焰、热气层和壁面将大量热
