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探讨性能化建筑防火设计优势
2011-10-12 17:29:26   点击:

  摘要:通过对性能化设计和“处方式”设计方法的比较,阐述了性能化设计的意义,分析“处方式”设计的不足,论述性能化设计的必要性,并提出了对性能化设计方法的应用和发展性能化规范的建议。

  关键词:建筑防火;处方式设计;性能化设计

  我国传统的建筑设计防火规范主要有《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》等。这些规范中对建筑设计的各个环节的防火要求,从技术指标到具体做法都作了具体的规定。但针对具体建筑物要达到的总的安全目标则不予要求,也不进行评估。笔者暂且将此种设计方式称为“处方式设计”.长期以来,“处方式”设计使建筑设计人员有法可依,有章可循,对于增强建筑物的防火安全,减少火灾损失发挥了巨大的作用,而且,今后一时期还会继续发挥作用。

  但是随着社会的进步,在现代建筑中,新材料不断的开发和运用,工程技术日趋复杂化和多样化,新的设计思想层出不穷,这种设计方法越来越难以适应现代建筑所表现出的“形式多样、功能复杂”的特点,使建筑防火设计难以符合“适用、安全、经济、美观”的方针。“性能化设计”方式的提出为设计人员提供了一种更加灵活而有效的设计选择。

  一、“处方式”防火设计规范中存在的不足

  在“处方式”防火设计规范中,对建筑物进行了分类,并按有关消防安全的要求,对每项设计都详细规定具体的参数和指标。例如建筑物的耐火等级、防火间距、防火分区、装修材料的选用与控制、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他灭火设施的设置等。设计人员可根据建筑物的形式,结合自身的实践经验,从规范中直接选定与该建筑物相应的设计参数和指标。

  然而,每座建筑的结构、用途及内部可燃物的数量和分布情况都不一样,其居住者或使用者的条件也存在很大差异。

  因此按照这种统一给定的设计参数做出的设计方案,并不一定是最科学、最合理、最有效的方案。同时由于“处方式”设计规范对设计参数的规定过于具体,限制了设计的灵活性,使设计者的技术才能难以充分发挥。总的来说,“处方式”设计规范主要存在以下不足:

  一)具体规定的技术数据与日益扩大的建筑规模不相适应以防火分区为例,其面积的划定已明显不能满足现代生产工艺的发展对建筑防火安全工程设计的要求。现行消防技术规范的一个主要思路就是发生火灾时,通过人为规定的防火分区把火灾限制在一个较小的区域内。根据不同建筑物的性质,明确规定了划分防火分区的面积标准。这对我国二十世纪六七十年代的小规模生产厂房来说是合适的,但对现代化的大规模生产已明显不合理。事实上,传统的“处方式”防火设计规范不可能覆盖所有建筑的要求,对于“超规”建筑的设计方案,“处方式”设计规范更显得力不从心。

  二)单独设防,缺乏系统的综合考虑不同的建设单位对投资建设的项目都有自己的特殊要求,不同的工程项目也有不同的内部功能、使用要求和建设标准。现行的“处方式”防火设计规范常常要求建筑物所有者在建筑耐火结构、防火分区、消防给水、火灾监控、防排烟等方面都付出较大投资,而未能将各个单一的防火灭火设施的作用统一综合考虑,结果造成消防技术效能判定的片面性和投资的极大浪费。

  三)未能很好地考虑建筑物的环境条件和社会因素的影响尽管“处方式”设计规范是由非常详细的条目构成的,但是对于同一类但又不尽相同的具体建筑来说,这种规范的规定仍然过于笼统。因此,按照该规范的要求进行设计时,就很可能出现对一部分建筑物的要求过严而对另一部分建筑物要求过宽的情况,无论从安全上还是从经济上说都是不合理的。

  现行“处方式”防火设计规范的另一弊端是:将建筑物按照其使用性质和高度进行划分,并分别设防,而没有考虑该建筑物周围的环境因素(如距离消防站的远近)和该地区乃至该建筑物内部人员的生理、体能和是否经过专业消防培训等素质的差异。对于建筑物的不同的周围环境,所采用的对策应该是不一样的。即便是同样的周围环境,也要考虑建筑物所在地的社会因素带来的影响。我国幅员辽阔,各地条件可谓“参差不齐”,采用“处方式”防火设计规范是很难达到全面、可靠、安全的效果的,而采取性能化的设计方法,则可灵活地确定各项规定,从而实现更可靠的防火安全。

  四)不利于新技术、新工艺、新设备、新材料的推广使用现代科学技术飞速发展,新技术、新材料、新产品不断涌现,尤其是计算机技术和通信技术的发展,在很大程度上推动着消防技术的发展,但也表现出它们的很多正常要求与现行的“处方式”设计规范之间存在冲突。随着建筑技术的进步和建筑艺术的发展,在建筑物的结构、形式、造型等方面都对传统的模式进行了大的突破和创新,建筑物的功能越来越复杂和综合化。在这种情况下,“处方式”的防火设计规范已很难满足建筑防火设计的需要。以明细表的方式规定建筑的设计要求,容易造成设计方法的千篇一律,限制了建筑物的功能,也限制了设计人员创作的自由度。另外,新型大型建筑物的火灾风险性和火灾危害性均有所增大,从而对建筑的防火设计提出了新的要求。消防技术与产品的发展为现代建筑设计提供了新的防火手段。新型防火建筑材料、构件以及消防设备和系统的出现,为建筑防火设计提供了新思路。这些都为增加建筑防火设计方案选择的灵活性和多样性提供了条件,而这些方面的实现在某种程度上仍受到现行的“处方式”

  设计规范的制约。因此,依据现行的“处方式”设计规范进行防火安全设计已不能满足时代发展的要求。

  二、推行性能化设计的必要性

  建筑防火性能化设计是通过对随机建筑的综合防火性能评定,设计出特定的符合该建筑的防火安全系统模式,以实现火灾时,保证该建筑物内的人员生命安全和有效控制财产损失的总目标。建筑防火性能化设计方法是建立在消防安全工程学基础上的一种新的建筑防火设计方法,它运用消防安全工程学的原理和方法,根据建筑物的结构、用途、内部装修、火灾荷载等的具体情况,南设计者根据建筑物的各个不同的空间条件、功能条件及其他相关条件,自由选择为达到消防安全目的而采取的各种防火措施,并将其有机地组织起来,构成该建筑物的总体防火安全设计方案,然后对建筑火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估,从而得出最优化的防火设计方案,为建筑物提供最合理的防火保护。

  一)推行建筑防火性能化设计是适应社会发展的客观需要随着我国社会主义市场经济的快速发展,超高层建筑、大型商场、地下建筑、大型娱乐游艺场所等大量涌现,火灾形势越来越严峻,群死群伤重、特大恶性火灾事故时有发生,现行消防技术规范不能涵盖上述建筑的所有消防安全要求,已不适应社会经济快速发展的要求。虽然《高层民用建筑设计防火规范》(以下简称《高规》)第1.0.5条提出“当高层建筑的建筑高度超过250m时,建筑设计采取的特殊的防火措施,应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证”的应对方法,但由于研究、论证、审批周期长,不适应现代社会高效率、快节奏的发展要求,难以满足我国加入WTO以后市场经济发展的需要,不符合WTO国际规则。所以,推行完善、高效、适应建筑发展需求的防火性能化设计规范或性能化设计方法是解决前述规范中存在的不合理现象和上述类似问题的根本出路。

  二)推行建筑防火性能化设计是丰富建筑艺术、推广新技术的最佳途径采用现行规范进行建筑设计禁锢了建筑师的创新思维。

  而防火性能化设计则只需要规定该建筑物应达到的安全性规定的性能要求,建筑物应具备的性能要求的特征参数或者指标,建筑师在设计时摆脱了规范条条框框的禁锢,更能充分施展设计才能,大胆进行创新,设计出更有人情味、更富理性的优秀建筑艺术作品。同时,在建筑设计中,也可大力推广应用技术成熟的消防新技术、新工艺、新设备、新材料,从而进一步推动科学进步和技术革新的步伐。

  三)推行建筑防火性能化设计是建筑设计方法发展的必然趋势以火灾性能为基础的性能化设计方法已成为世界各国建筑界与消防界的共识,目前,已有不少国家实行了防火性能化设计规范。如澳大利亚于1996年颁布了性能化建筑防火设计规范《Building Code of Australia)(BCA一96),该规范于年7月1日起在该国各洲推行。美国于2001年发布了《国际建筑性能规范》和《国际防火性能规范》。目前,英国、法国、日本、加拿大、新西兰、瑞典、荷兰、西班牙、国际标准组织(ISO)、国际建筑研究与文献研究委员会(CIB)等多个国家和国际组织采用了性能化规范或性能化设计方法。我国也于年开始了相关研究,但发展较慢,目前已远远落后于部分发达国家。

  三、推行建筑防火性能化设计过程中需要解决的问题

  一)建立火灾场景模型进行建筑防火性能化设计,首先必须对要进行设计的建筑的防火性能进行评估,评估的主要内容包括:

  (1)起火原因分析;

  (2)火焰/热分析(建筑物通过主动和被动保护措施限制火灾在其空间和隔件中);

  (3)烟/气分析(建筑物维持选定空间可生存条件规定时间的能力);

  (4)结构框架分析(结构框架针对未受限制火灾避免不可接受的变形或倒塌);

  (5)人员流动分析(人员在建筑物内流动或到达安全地点所需时间)。而这些评估的准确性依赖于火灾场景模型的科学性与相关参数的精确程度,只有建立了科学、精确的火灾场景模 型,才能保证建筑防火性能化设计的客观、科学,才能脱离人为主观因素的影响。

  二)不得随意改变建筑物的用途用性能化防火设计的建筑物是根据其使用性质和功能,在保证其防火安全的前提下通过模拟计算得出的,所以其使用性质和功能应是特定的。如果要改变建筑物用途,则必须对该建筑物的防火性能严格按新功能要求进行复核,如果不能达到新功能应有的防火性能要求,则应通过增设消防设施或改变设计等方法来提高其防火性能,直到符合消防安全要求为止。若仍达不到新功能所应有的防火性能要求,则该建筑物的用途改造不能成立。

  三)加强对建审人员的培训与考核我国现有建筑防火审核人员的文化素质、技术水平参差不齐,而防火性能化设计规范技术性强,推行性能化设计,要求建审人员具备更高的技术水平和业务素质,这就要求对现有建审人员进行培训和考核,严格落实岗位责任制,并建立健全优胜劣汰的竞争激励机制,让他们树立一种忧患意识、职责意识,督促他们不断学习,了解、掌握消防新技术、新工艺、新设备、新材料,不断充实和提高业务能力和技术水平,以更好地投入到建筑火灾预防工作之中,为社会主义经济建设保驾护航。

  四、结束语

  性能化消防设计已成为世界建筑消防设计发展的必然趋势,它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化,并将产生十分重大的社会效益和经济效益。

  据日本方面的统计,采用性能化方法进行消防设计的建筑正在逐年增加。我国也应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐,充分发挥性能化设计的优越性。今后应从以下几个方面入手,促进性能化设计技术的发展:(1)加强各种火灾预测模型和火灾风险评估模型的研究,拓展性能化设计方法的应用空间。(2)加强新材料、新技术的研究,规范材料性能参数,建立和完善消防数据库,提供准确的性能化指标,为性能化应用积累基础性数据。(3)深入研究火灾规律、火灾情况下建筑内人员逃生规律和构件变化规律,为各种火灾模型的建立提供坚实的理论依据,并拓展计算机技术在消防中的应用。(4)积极向建筑设计师和建筑管理人员介绍性能化设计方法,使他们认识、理解并自觉接受性能化设计方法。(5)出台可操作性强的性能化设计指南,使建筑设计师能尽快地掌握性能化设计方法。(6)制定性能化消防设计规范,为性能化设计方法的应用提供法律依据。

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