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以性能为基础的建筑防火设计探讨1

  
评论: 更新日期:2010年01月13日

  一、引言

  目前,我国建筑防火设计是依据有关《规范》进行的,这种设计被称为“规范化设计”。随着社会的进步,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。从80年代开始,国际建筑界和火灾科研界已有许多学者在倡导“性能化防火设计”也可称之为“火灾安全工程设计法”。这种设计方法不仅可使建筑物的防火设计更合理,而且,能够节约大量的消防投资费用,使火灾防治方案更为科学、经济。

  二、性能化设计方法的必要性和步骤

  经济不断发展,火灾是难免的。减少火灾及其损失每一项的设计方案都不是完美无缺的。我们只是在寻找一个更科学,更合理的方案。实践证明,性能化设计在现阶段是比较灵活合理的一种设计方法,更适应现代建筑发展的需要。

  (一)现代建筑的发展趋势的特点:

  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,这给消防灭火的登高作业、内攻侦察、火场供水等都带来了不少困难。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;玻璃或金属的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。

  现代建筑发展的趋势迫切要求有与之相适应设计方法的出现。

  (二)性能化设计的几个步骤

  “性能化设计”的主要目的在于解决某些现代建筑设计方案超过《规范》设定要求的问题。主要步骤有:

  1.防火安全目标

  防火安全目标是安全系统最终应达到的总体效果,安全目标中还包括两个较为具体的项目“性能目标和性能标准。性能目标是消防系统必须满足的建筑物在防火、灭火等方面的具体要求。性能标准更加量化,它是指单个消防设备或整个系统的有关技术指标,性能标准所提供的临界值可以在设计方案中作为计算数据使用。

  2.建筑物内部的可燃物、人员等的具体特征,并确定设计指标。

  3.建立火灾场景模型。

  该过程涉及到防火设计中一些十分关键的问题,如点火源性状、起火点位置、可燃物种类、火灾荷载、建筑布局等,该过程同时应该给出火灾试验及计算过程需要的技术条件。

  4.选择分析计算方法

  5.制定设计方案并进行评估

  6.对设计方案进行审核,并最终确定设计方案

  总之,“性能化防火设计”和“性能化防火规范”是建筑消防设计的发展趋势,要大力开展对“火灾安全工程学”的研究,研究适用于建筑工程设计的消防评估方法和评估模型,开发计算机设计软件,为逐步建立和完善“性能化防火设计”创造条件。

  三、性能化设计的火灾安全工程理论基础

  建筑工程消防设计包括:总平面设计、防火分隔和建筑构造、安全疏散、消防给水和固定灭火系统、采暖通风和防排烟及电气等内容。

  要建立火灾场模型,也是必须基于火灾燃烧理论及火灾中烟气的流动理论。下面仅以安全疏散的“火灾安全工程理论”为代表,对“火灾安全工程理论”加以简要说明。

  (一)火灾中的释热速率

  释热速率时表示火灾发展的一个主要参数。

  Q = φ×m×ΔH(Kj/s)

  式中 :φ燃烧速率因子

  m 可燃物质量燃烧速率(Kg/s)

  ΔH该可燃物的热值(Kj/Kg)

  一般认为,应当通过实验来认识典型物品的火灾燃烧特性,据此估计特定火灾中的释热速率。因此尽可能以全尺寸火灾试验来对这些参数进行研究。

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