2021年二消綜合能力：建筑消防性能化設計步驟

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建筑消防性能化設計步驟

性能化設計過程可分為若干個步驟，各步驟相互聯(lián)系，最終形成一個整體。其主要步驟包括：

1)確定工程范圍。

2)確定總體目標。

3)確定設計目標。

4)建立性能判定標準。

5)設定火災場景。

6)建立試設計。

7)評估試設計及性能指標判定。

8)確定最終設計方案。

9)完成報告，編寫設計文件。

1.確定工程范圍

性能化設計的第一步就是要確定工程的范圍及相關的參數(shù)。首先要了解工程各方面的信息，如建筑的特征、使用功能等。對特殊的建筑，如大空間(中庭或倉庫)，或者人員密集的商場、禮堂和運動場等要格外關注。對建筑的工藝特征也要進行專門的研討，如特殊的作業(yè)區(qū)、危險物品的使用或儲存區(qū)、昂貴設備區(qū)以及零故障區(qū)等。

不同使用功能的建筑，其使用者的特征也不同(如住宅建筑與商業(yè)建筑)，使用者特征包括年齡、智力、是否睡覺、體能狀態(tài)等因素。

2.確定總體目標

一旦確定了工程的范圍，性能化設計過程的下一步就是要確定消防安全總目標。在消防安全設計中，消防安全總體目標是一個范圍比較廣泛的概念，它表示社會所期望的安全水平。它們主要是用概括性的語言進行描述，通常指保護人類生命和相鄰建筑及其他財產安全等方面的需要。概括地說，消防安全應達到的總體目標是：保護生命、保護財產、保護使用功能、保護環(huán)境不受火災的有害影響。

功能目標是設計總體目標的基礎，它把總體目標提煉為能夠用工程語言進行量化的數(shù)值。概括地說，它們指出一個建筑如何才能達到上述的社會所期望的安全目標。功能目標通常可用計量的術語加以表征。為了實現(xiàn)這些目標，一旦功能目標或損失目標明確了，人們就必須有一個確定建筑及其系統(tǒng)發(fā)揮作用的性能水平的方法。這項工作是通過性能要求完成的。

性能要求是性能水平的表述。建筑材料、建筑構件、系統(tǒng)、組件以及建筑方法等必須滿足性能水平的要求，從而達到消防安全的總體目標和功能目標。在設計時，不僅要能夠量化這些參數(shù)，還應對其進行計量和計算。例如，要求：將火災的傳播限制在起火房間內，在煙氣蔓延出起火房間以前通知使用者，保證疏散通道處于可使用狀態(tài)直到使用者到達安全地點。以上每一個具體要求都涉及建筑及其系統(tǒng)如何工作才能滿足規(guī)定的生命安全總體目標和功能目標，并且可對每項要求進行計量或計算。

3.確定設計目標

設計目標是指為滿足性能要求所采用的具體方法和手段。因此，允許采用兩種方法來滿足性能要求。這兩種方法可以獨立使用，也可以聯(lián)合使用。

1)視為合格的規(guī)定。包括如何采用材料、構件、設計因素和設計方法的示例，如果采用了，其結果就滿足性能要求。

2)替代方案。如果可以證明某設計方案能夠達到相關的性能要求，.或者與視為合格的規(guī)定等效，那么對于與上述“視為合格的規(guī)定”不同的設計方案，仍可以被批準為合格。

該性能方法為使用消防安全工程提供了許多機會。評估替代方案的方法不是特別指定的，所以，事實上消防安全工程評估將是證明設計方案是否符合性能規(guī)范的一個主要途徑。消防安全總體目標是保護那些沒有靠近初起火災處的人員不致喪命。這一目標雖然很容易理解，但卻很難量化。為了達到這一總體目標，其功能目標之一就是為人們提供足夠到達安全地方而不被火災吞噬的時間。因此可制定更具體的規(guī)定：即必須保護人們不受熱、熱輻射和煙氣的侵害。為了達到這一目標，其性能要求之一就是限制起火房間內的火災蔓延。如果火災沒有蔓延到起火房間之外，那么起火房間以外的人員就不會暴露于熱輻射或高溫中，他們受到煙氣的影響也會大大減小。為了滿足這一性能要求，可以制訂防止起火房間發(fā)生轟燃的性能指標。其依據(jù)是火災蔓延至起火房間之外的情況總是出現(xiàn)在轟燃發(fā)生之后，上層煙氣引燃并使火災前鋒開始蔓延之時。工程設計人員可能會建立一個設計目標，從而將上層煙氣溫度限制在500%，該溫度以下不大可能發(fā)生轟燃。以上就是從一個總體目標到建立一種設計標準的整個分析過程。

4.設定火災場景

火災場景是對某特定火災從引燃或者從設定的燃燒到火災增長到最高峰以及火災所造成的破壞的描述?；馂膱鼍暗慕ǜ怕室蛩睾痛_定性因素，也就是說，此種火災發(fā)生的可能性有多大，如果火災真的發(fā)生了，它是如何發(fā)展和蔓延的。在建立火災場景時，應主要考慮以下因素：建筑的平面布局，火災荷載及分布狀態(tài)，火災可能發(fā)生的位置，室內人員的分布與狀態(tài)，火災可能發(fā)生時的環(huán)境因素等。

設計火災是對某一特定火災場景的工程描述，可以用一些參數(shù)，如熱釋放速率、火災增長速率、物質分解物、物質分解率等或者其他與火災有關的可以計量或計算的參數(shù)來表現(xiàn)其特征。

概括設計火災特征的最常用方法是采用火災增長曲線。熱釋放速率隨時間變化的“典型”火災增長曲線，一般具有火災增長期、最高熱釋放速率期、穩(wěn)定燃燒期和衰減期等共同特征。每一個需要考慮的火災場景都應該具有這樣的設計火災曲線。

5.建立試設計并進行評估

在本步驟中，應提出多個消防安全設計方案，并按照規(guī)范的規(guī)定進行評估，以確定最佳的設計方案。

評估過程是一個不斷反復的過程。在此過程中，許多消防安全措施的評估都是依據(jù)設計火災曲線和設計目標進行的。例如增加感煙探測器或自動噴淋裝置，修改通風特征，變更建筑材料、內裝修和建筑內部擺設等因素，都可在本步驟內進行評估。在評估不同的方案時，清楚地了解該方案是否達到了設計目標是很重要的。

設計目標是一個指標。其實質是性能指標(如起火房間內轟燃的發(fā)生)能夠容忍的最大火災尺寸，這可以用最大熱釋放速率來描述其特征。例如，為了達到防止轟燃發(fā)生的目標，一種替代方法是使用自動噴水滅火系統(tǒng)。為了保證其有效性，自動噴水滅火系統(tǒng)必須在起火房間到達轟燃階段以前啟動并控制火災的增長?？v覽世界上各種消防安全工程方法，以下一些基本因素總是在性能化設計評估中被充分考慮：起火和發(fā)展、煙氣蔓延和控制、火災蔓延和控制、火災探測和滅火、通知居住者和組織安全疏散、消防部門的接警和現(xiàn)場救助。

試設計完成后即可選定最終設計方案。

6.完成報告，編寫設計文件

分析和設計報告是性能化設計能否被批準的關鍵因素。該報告需要概括分析和設計過程中的全部步驟，并且報告分析和設計結果所提出的格式和方式都要符合權威機構和客戶的要求。該報告包括：

1)工程的基本信息。

2)分析或設計目標。包括制訂此目標的理由。

3)設計方法(基本原理)陳述。包括所采用的方法，為什么采用，做出了什么假設，采用了什么工具和理念。

4)性能評估指標。

5)火災場景的選擇和設計火災。

6)設計方案的描述。

7)消防安全管理。

8)參考的資料、數(shù)據(jù)。

有關性能判定標準的確定請見《消防安全技術實務》第五篇第四章的有關內容。

從總體看，性能化設計是一個發(fā)展方向，但就目前的技術支持條件看，也存在一些問題和缺點。

首先，社會各界對它的接受程度不一;另外，與傳統(tǒng)的設計方法相比，性能化分析和設計過程需要在分析、計算和設計文件制作上花費更多的工程時間。

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