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關鍵詞:性能化處方式建筑工程防火設計
隨著科學技術的快速發展,建筑工程正在朝智能化、結構化、功能多樣化和形態美學化方向發展。然而,傳統的建筑工程防火設計是按照“處方式”規范來進行的,這種“處方式”規范規定了詳細的設計參數和指標,因而具有設計的局限性,使設計出來的建筑工程單調而呆板。因此,傳統的“處方式”防火設計方法越來越不適應現代建筑的飛速發展。上個世紀80年代開始,美國就提出了“以性能為基礎的防火設計”新概念,并開始對傳統的“處方式”建筑防火安全設計法規體系進行改革,提出了制定“以性能為基礎的防火規范”的新思路。性能化設計規范為設計人員提供了很大的靈活性,也使設計更加科學合理。由于性能化防火設計的方法與傳統的“處方式”設計方法相比具有許多優越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,得到越來越廣泛的應用。
一、性能化防火設計的概念
所謂性能化防火設計,是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,是針對特定建筑對象確立消防安全目標,提出消防安全問題的解決方案,并采用被廣泛認可或驗證為可靠的分析工具和方法,對方案設計在建筑對象中的火災場景進行確定性和隨機性定量分析,以判斷不同解決方案所體現的消防安全性能是否滿足消防安全目標,從而得到最優化的防火設計方案,為建筑結構提供最合理的防火保護。它是傳統消防設計方法的一種替代辦法,描述能夠達到某種規定性能水平的設計。
建筑防火設計最終應達到的安全目標是:1、防止起火及火勢擴大,減少財物損失;2、保證安全疏散,確保生命安全;3、保護建筑結構不致因火災而損失或波及鄰房;4、為消防救援提供必要的設施。為此,建筑物防火安全設計須對建筑規劃、結構耐火性能、防火分區劃分、內部裝修、防火設備、防排煙系統及避難對策等方面做出考慮。應該說現行的、條文式的設計方法對上述的問題都有相對獨立、完整的考慮。但存在的最大弱點是沒有清晰、統一的安全水準,無法體現各消防系統間的協同功效,并導致綜合經濟性低下。但是,消防安全的性能化設計方法能夠考慮到項目所特有的危險和防護這些危險所特有的消防安全措施,可以實現綜合性的消防對策,所有系統都綜合其中,而不是分別獨立設計的,人們除了可增進對潛在的損失了解外,這種綜合性工程方法通常可提供更具體成本-效率的建筑防火設計方案。
二、性能化消防安全設計的基本步驟
筆者認為,一個完整的性能化消防安全設計過程應該分為七個基本步驟:
(1)確定性能化防火設計的工程范圍與內容。首先要了解工程各方面的信息,如建筑的特征,使用功能等;其次對建筑的工藝特征做專門的研究,如非同一般的作業區、危險物品的使用或儲存區、昂貴設備區以及零故障區等;再次就是不同使用功能的建筑,其使用者特征也不同(如住宅建筑與商業建筑),使用者特征包括年齡、智力、是否睡覺、體能狀態等因素。
(2)確定消防安全總體目標、功能目標和性能目標。在消防安全設計中,消防安全設計總體目標是一個范圍比較廣泛的概念,它表示的是社會所期望的安全水平。概括地說,消防安全應達到的總體目標應該是保護生命、保護財產、保護使用功能、保護環境不受火災的有害影響。功能目標是設計總目標的基礎,它把總目標提煉為能夠用工程語言進行量化的數值,指出了一個建筑物怎樣才能達到總體目標中所要求的社會期望的安全目標。性能目標及性能要求,是性能水平的表述,建筑材料、建筑構件、系統、組件以及建筑方法等必須滿足性能水平的要求,從而達到消防安全總體目標和功能目標。
(3)將定性的消防安全目標轉化為定量的性能化判據。基本判據如下:a.生命安全判據。煙氣層的高度下限、煙氣層和火焰的溫度上限、煙氣層內毒性氣體的濃度上限、煙氣透過能見度下限、人員從建筑內最不利位置疏散到安全地點所需時間等。b.結構安全判據。對建筑結構安全起至關重要作用的重點構件的承溫上限、耐火極限等。c.環境安全判據。煙氣的濃度上限、腐蝕性燃燒生成物的濃度上限等。
(4)確定火災場景。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。在建立火災場景時,應考慮的因素包括:建筑的平面布局;火災荷載及分布狀態;火災可能發生的位置;室內人員的分布與狀態;火災可能發生時的環境因素等。
(5)建立設計火災“熱釋放速率-時間”變化曲線。綜合考慮火災場景中燃料、點火源、通風狀況、空間分布、火災發生時主動式消防系統的動作情況等因素,確定火災載荷、火災規模的大小和增長趨勢、以及發生轟燃的可能性,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。
(6)提出和評估設計方案。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設計火災曲線和設計目標進行的。像增加報警裝置和自動噴淋裝置、對通風特征的修改、變更建筑材料、內裝修和建筑內部擺設等因素,都在該步驟進行評估。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。在性能化設計評估過程中一些基本因素通常需要被充分考慮,即:起火和發展;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場救助等。
(7)編制報告和說明。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審查機構和建筑業主的要求。
三、性能化消防安全設計與處方式消防安全設計的比較
傳統的建筑消防安全設計被國外稱為“處方式”設計,將傳統的建筑防火規范稱為“處方式”規范。“處方式”規范簡單明了,便于設計方案的制定。“處方式”規范中給出的設計參數和指標是在總結過去的實踐經驗和火災教訓的基礎上確定的,具有一定的實用性。應該說,“處方式”規范為社會的發展和進步做出了十分巨大的貢獻,但從社會發展看,現形的“處方式”規范也存在著以下一些突出的問題:a、規范中有關條文之間常常出現互不溝通,相互矛盾的現象,條文與條文之間無法解釋清楚;b、傳統的設計只能給出局部保障,無法給出一個統一、清晰的整體安全度水準;c、部分技術問題國家消防技術標準尚未規定或未能涵蓋,跟不上新技術、新工藝和新材料的發展;d、限制了設計人員主觀創造力的發展,無法充分體現人的因素對整體安全度的影響。
因此,“處方式”規范和設計方法在客觀上存在著相當大的局限性。而性能化消防安全設計是運用消防安全工程學的原理和方法,考慮火災本身發生、發展和蔓延的基本規律,結合實際火災中積累的經驗,通過對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算,從而確定性能指標和設計指標;然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應的消防安全工程措施并評估、核定預定的消防安全目標是否已達到;最后再視具體情況對設計方案作調整、優化。其主要思想是在消防設計時僅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指標,而不直接要求設計人員為此而必須采用某些特定的解決方法。如何達到這一指標要求,采取什么樣的工程措施則由設計人員自己確定,但是設計人員最終要向審核人員證明其所選擇的工程解決方法是安全可靠的,所采用的設計計算方法是得到公認的,審核人員也要利用相應的評估工具檢驗設計方案是否達到了安全目標。
與傳統的消防安全設計相比,性能化消防安全設計具有以下優點
(1)性能化設計體現了一座建筑的獨特性能或用途、某個特定風險承擔者的需要;
(2)性能化設計注重安全目標的達到,而不考慮采取什么樣的途徑,有利于發揮防火設計人員的主觀創造性;
(3)性能化設計根據工程需要,為開發和選擇替代消防方案提供了方法;
(4)性能化設計可在安全水平方面與替代設計方案進行比較,通過這種對比機制,可確定安全等級與成本之間的最佳點;
(5)性能化設計要求在分析中使用多種分析工具,從而提高了工程精度,并可產生更具有革新性的設計;
(6)性能化設計體現了一種新的消防戰略,即消防系統是作為一個整體考慮的,而不是孤立地進行設計;
(7)性能化設計能夠為保險部門提供可靠的建筑安全評估報告,有利于保險部門參與建筑的消防工作。
四、性能化消防安全設計時應注意的問題
從總體看,性能化設計是一個發展的方向,但就目前的技術支撐條件看,也存在一些問題。首先,社會各界對它的接受程度不一;另外,與“處方式”設計相比,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。增加了工程設計的人力投入,帶來了較高的設計成本。綜合起來看,目前使用性能化方法還存在一些技術問題:如性能判斷標準不一致;對火災中人員的行為假設的成分過多或預測性火災模型中存在未得到很好證明或者沒有廣泛理解的局限性;火災模型沒有將不確定性因素考慮進去;設計過程常常要求專業人員在超出他們專業之外的領域工作。
五、性能化設計的未來展望
由于性能化消防安全設計的目的是以最有效、最經濟的方法從系統安全的角度將火災的損失控制在最低限度。從而保證總體消防安全目標的實現,其設計方法具有靈活性和科學性,比傳統“處方式”消防設計具有更多的優點。因此,目前這種設計已成為世界各國建筑消防設計的發展趨勢,是不可抗拒的潮流。隨著消防安全工程的快速發展,消防安全工程學已隨著其潛力、復雜性以及應用性而在基礎理論、方法學和實用工具領域得到較大的發展,性能化設計方法將會越來越完善。
參考文獻:
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3霍然,袁宏永.《性能化建筑防火分析與設計》安徽科學技術出版社,2003,9
【關鍵詞】建筑消防 監督 法制化 社會化 對策
前言:我國消防工作堅持預防為主,防消結合的原則。重點將預防火災事故發生作為首要工作,而建筑工程消防是整個消防工作的初始,是整個社會進行工程了解的主要途徑,在整個消防管理中作用重大,也是有效避免建筑物自身消防隱患和不足的主要屏障,能夠對整個社會全面預防和抵制火災起到極大的推動作用。為了提升建筑工程消防監督工作的水平,要與時俱進,實現法制與社會化的有機結合。對于建筑工程消防監督工作,要突破消防部門的限制,依靠全社會的努力,全面規范,避免操作的隨意性,降低人為因素產生的不良影響,力求工作效果的法制性和科學性。
1.提倡實行建筑工程法人負責的制度
為了防止施工企業盲目進行未經審核或者審核不達標的工程,抑或是在建筑消防方面設計標準和要求不達標,忽略消防技術標準、私自進行更改的現象的發生,要遵循相關法律和法規,對企業的責任和義務確定,實行工程法人負責制度,在根本上保證建筑工程消防工作的安全性,增強質量保證。
2.將消防設計項目責任制和工程中負責制進行有機結合
隨著市場經濟的不斷發展,消防監督逐漸轉變為依法進行監督的類型。對于工程項目而言,主要是實行項目經理責任制和經理制度,設計者需要對整個工程的消防設計承擔責任。相關的消防設計人員要具備進行消防設計的資質,經過系統考核,只有通過評審,獲取資質文憑,才能從事消防設計工作。也就是說,任何消防設計方案,都需要出資具備專業資質的人完成,否則,消防部門不應給予批準。在當前的消防設計工作,設置了相關的資質開始,但是受到專業的限制,主要針對設備而言,對專業的建筑設計缺乏相關規定。不利于建筑行業專業的統一性和協調性,在根本上無法保證建筑消防的品質。維系,要將建筑設計人員消防資質考試提升到一定的地位,進行相關評審,保證制度上的審計。
3.注重專家設計組織的減建立
針對一些大型的建筑,尤其是消防法規存在疏漏的工程,要成立專業人士、專家及消防技術權威組成的審查組,對工程進行消防審核,這樣做的好處是有助于消防設計的有序開展,協助建審工作,尤其做好對重點項目的消防安全的保障。
4.發揮監理機構對消防設施施工安裝品質的控制
在當前的消防設施安裝工程中,存在監理機構對品質監督不到位的情況,工作缺乏全面性,也存在監督不作為的現象。為了有效避免這種情況的發生,尤其是針對一些隱蔽性的工程,一定要強化監理企業的監督、指導和控制的作用,將對工程的管控納入監理工作中,全面進行施工的過程控制,及時反饋相應的消防審核意見書。這樣做的目的是實現對效果安裝品質的有效管控,執行相應的消防標準,使其得到有效貫徹,防止消防安全硬件建設出現任何隱患,保證建筑工程消防設施施工安裝的根本質量【1】。
5.成立專業的消防咨詢機構
隨著經濟的高速發展,消防安全備受關注。為了在根本上滿足消防安全的要求,強化消防的社會化功能,要建立相應的消防安全管理咨詢機構,強化咨詢服務的價值。這樣,使得整個消防工作的透明度得以增強,社會地位得以提升,消防制度、法規和安全知識得到全面推廣,有利于建筑設計和施工水平的全面提高。
6.對相關消防工程的設計、施工和驗收的技術規范和標準進行健全和完善
當前,建審人員進行審核的標準是行業內的各種技術規范,但是,這些規范只是關注建筑物自身功能的多樣性和作用,形成不同的要求,是處理模式的一種,是靜態的一種標準,彰顯死板和機械系,但是,對建筑消防造成影響的因素較多,如設計人員的自身素質和能力、管理水準、安全設施的設置等,缺乏相應的技術設計和標準,但是這些問題卻突出體現在所有建筑中,對消防安全產生較大的影響。為此,在建審工作的時候,要全面、綜合地考慮各種因素,分析各項指標,實現合理化和科學化。
7.對消防環境進行不斷優化
對于消防法規而言,要強化透明程度,對消防法規進行全面宣傳,發揮網站和媒體的作用,形成完善的監督制度,加強執法力度。與此同時,要避免行政干預,對消防執法環境進行積極改善,需要管理者具有長遠目光,要以身作則,還要促使各個部門進行嚴格執法,防的法操作。積極發揮消防行政執法監督制度的作用,保證操作的規范化和制度化。
8.不斷提升消防社會化科技水平
在任何管理行為中,創新至關重要,尤其是隨著技術的發展,創新作用日益明顯。因此,消防管理也要進行全面創新,引進先進的科技成果,只有將消防管理推向社會化,才能真正促進生產力的發展,為整個社會的安全提供保障。消防管理是社會系統的重要構成,與整個環境發生著信息等方面的交流,同時,社會環境處于一直的變化中,消防管理也要隨之發生變化,與時俱進,因此,要重視消防關鍵性環節,強化技術支持,推進積極合作,提高消防現代化水平。
8.1提高防火設計規范體系的性能
首先,要建立完善的性能規范系統;其次,引進先進的國際標準,實現消防技術體系的規范化和標準;再次,明確體系中的層次和類別,分清關系,彰顯結構化,避免矛盾產生,以求最小投入獲取最好效果;第四,在體系中,要促進技術的進步性和市場的規范化,提升工程品質,強化消防安全;第五,形成標準的技術法規體系,形成國家統一模式,強化標準的作用【2】。
8.2重視消防安全評估制度的建設
首先,做好組織管理工作。為了切實做好安全評估制度,也為了防止出現因為某一因素的缺失而出現的技術新難題,需要對評估制度進行全面、綜合地管理,明確原則和相關的流程;其次,對技術責任進行明確。對于安全評估而言,其基礎為基數標準,要對整個設計和檢查中的問題進行全面評價和審核,目的是為方案的形成提供足夠的信息依據。為此,對于評估工作,要對技術責任進行全面評估,對技術規范進行突破,對于缺乏明確的,要遵循相應的規律,形成行之有效的技術手段;再次,全面提升評估人員的能力和素質。人員素質與評估的效果密不可分,為此,要形成評估制度的時候,要對人員資質進行審核,實現整個評估隊伍的水平的提升,增強評估質量。
8.3對消防安全教育和培訓制度進行完善
首先,要提高公民的消防觀念。重視對廣大學生等進行的消防教育和培訓工作,形成具有時代特征的消防安全文化。
結束語:綜上,隨著整個社會的不斷發展,消防管理彰顯社會化和法制化,對于推動整個社會的發展具有積極的作用。為了社會的穩定和人民生活品質的提升,一個穩定、健康的環境至關重要。對于消防管理的社會化有助于優化社會環境,降低火災影響。但是,傳統的管理方式與社會發展不相適應,要對消防管理進行社會化改革,形成良好的消防管理環境,促進制度建設,為建立更加科學、完善的消防管理模式而努力。
參考文獻:
關鍵詞:建筑工程;性能化;防火設計;消防措施
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
0 引言
近年來隨著經濟的發展和科技的進步,我國建筑工程的規模不斷擴大,結構形式越來越復雜,新工藝、新材料的應用也越來越多,因此建筑工程的防火要求也越來越高,以往的經驗式、處方式防火設計方法已不能滿足現代建筑工程的設計要求,因此急需發展一種新型的防火設計方法。性能化防火設計方法近年來在火災科學和消防安全工程學的基礎上發展起來的一種新的防火設計方法,它能夠根據建筑工程的結構形式、性能用途以及內部可燃物情況等情況,對建筑物的火災危害性和危險性進行預測和評估,從而得出最優化、最合理的防火設計方案和措施,從而科學有效的保護建筑工程的安全。本文將主要對性能化防火的設計方法進行介紹,并討論相關的消防措施。
1 建筑工程的性能化防火設計
1.1 性能化防火設計的主要內容
建筑工程的性能化防火設計涉及到建筑工程消防領域的各個方面,具體包括以下幾個方面。
(1)、建筑工程消防安全目標的確定
建筑工程消防安全目標的確定就是依據建筑物及其內部設施的功能要求、性能要求以及公眾的安全社會期望,確定建筑工程及其內部設施的防火等級及防火目標。
(2)、確定防火指標和參考依據
通過分析建筑工程及其內部設施、人員的特征、可燃情況,并參考火災科學、材料科學、消防安全學等理論,確定消防安全目標的防火指標和參考依據。比如消防安全通道、防火材料、自動報警系統的具體防火要求。
(3)、構建建筑工程的火災場景
構建火災場景就是根據相關的火災數據,假定建筑工程發生如何發生火災及發生火災后可能發生的情況,主要包括建筑工程的火災來源、火災危害大小、火災蔓延情況等。構建建筑工程的火災場景是性能化防火設計的關鍵一步,需要可靠的火災數據支持。
(4)、計算及分析方法的確定
建筑工程火災的計算及分析方法不僅包括火災的計算公式、計算方法,還包括火災分析的模擬模型。根據建筑工程的相關火災數據設定火災場景之后,需要利用火災工程學等理論,選擇合適的火災模擬模型和計算分析方法,然后進行分析計算,確定火災的發生可能、蔓延情況及防火設施的防火效果等。
(5)、設計建筑工程防火方案
建筑工程防火方案的設計一般是根據以往經驗或相關規范、指南確定的,比如火災安全工程指南。參考以往的防火技術手段和經驗,選擇適合建筑工程的防火技術措施,比如防火卷簾、水幕、自動噴水系統等,以滿足建筑工程及各分區的防火要求。
(6)、防火方案的安全性評價
防火方案的安全性評價就是綜合利用等式分析、試驗分析、相關分析等方法,并借助相關模擬計算分析結果,對建筑工程的若干防火方案進行火災發生、演變情況、防排煙系統、人員疏散情況、自動報警系統、火災撲救方式等內容進行綜合評估,驗證防火方案是否安全、有效,對于不能滿足建筑工程整體安全的方案需要修改,甚至重新設計。
(7)、防火方案的優選與缺點
綜合建筑工程各個防火方案的防火效果及經濟指標等依據,對預先準備的各種設計方案進行優選或修改,以確定最優的防火方案,最后編寫設計方案報告。
1.2 建筑工程性能化防火設計的主要設計要點
性能化防火設計是一種全新的設計方法,在設計時需要注意以下幾點。
(1)、性能化設計與處方式設計的結合運用
性能化防火設計方法是近年來新發展起來的設計方法,對于建筑結構、功能復雜的大、高型甚至超大、高型建筑應用極為方便,但是對于一些簡單型建筑則顯得較為復雜,這時可以使用處方式設計方法。雖然處方式設計方法較為落后,但也有其特有的優點,不能被完全淘汰和棄用,因此現階段在進行建筑工程的防火設計時,需要根據建筑工程的形式特點,注意性能化與處方式防火設計方法的結合運用,已達到使用簡單方法,達到設計目的的效果。
(2)、性能化設計的消防安全評估的處理
性能化防火設計方法是針對防火標準不系統、不完善的情況提出來的,但是對其進行安全性評估不僅要參考試驗、模擬計算結構,還要參考現行的規范、標準等指標,因此建筑工程的性能化防火設計的安全性評估不能與現行規范、標準脫離,而是要以現行規范、標準為基礎,并相互適應。
(3)、性能化防火設計的推廣
性能化防火設計方法對于高大型建筑工程應用極為有效和方便,近年來逐漸被人們所接受和推廣,但是不能盲目應用和推廣,避免性能化防火設計方法的亂用和濫用,而是要依據建筑工程的結構、功能特點,選擇性應用。
1.3 建筑工程性能化防火設計的優缺點分析
(1)、建筑工程性能化防火設計的優點
建筑工程的性能化防火設計是目前最有效、最經濟的防火設計方法,可以在較短時間內將建筑工程火災控制在最低限度,對于保證建筑工程及人員安全具有重要作用。
目標性。性能化防火設計的安全目標是根據建筑工程的特有條件,由消防主管部門、業主共同協商確定的,因此目標明確。
綜合性。性能化防火設計能夠綜合設計和評價各防火子系統,它評價的是建筑工程的整體防火性能,因此綜合性好。
合理性。性能化防火設計方法是嚴格根據建筑工程的獨特條件進行防火方案設計和優選的,因此性能化防火設計方法得到的防火方案更為合理。
(2)、建筑工程性能化防火設計的缺點
性能化防火設計由于起步不久,在應用中也存在一定的缺陷。
局限性。性能化防火設計并不適用于一切形式的建筑工程,而且一旦設計實施之后就不能隨意做出更改。
難度性。性能化防火設計方法需要綜合利用統計學、計算機技術、火災學、心理學等學科,方案的設計與評估過程復雜,與處方式設計方法相比難度較大。
耗時性。性能化防火設計方法需要對設計方案進行反復的修改與評估,因此耗時長。
2 建筑工程的性能化消防措施探討
近年來隨著計算機技術的發展以及新工藝、新材料在建筑工程中的應用,性能化防火設計方法在建筑工程的防火方案設計中應用越來越廣泛,因此現階段需要討論建筑工程性能化防火設計的主要消防措施,以保證防火方案的安全可靠。
(1)、加強新技術、新材料在建筑工程中的應用性研究,完善建筑材料的性能參數和消防數據,為性能化防火設計方案提供數據支持。
(2)、做好建筑工程的火災、人員逃生以及構件變化規律,從而為建筑工程火災模型的構建提供理論依據。
(3)、加強建筑工程設計及管理人員的性能化防火設計意識,讓他們熟悉、了解并能熟練的將性能化設計方法應用于建筑工程中。
(4)、制定并出臺性能化防火設計規劃或指南,為性能化防火設計方法提供法律支持和技術指南。
3 結束語
性能化防火設計對于科學合理的保證建筑工程消防安全,降低消防成本意義重大。未來隨著計算機技術的發展,新工藝、新材料的應用,以及可靠數據的積累,性能化防火設計方法將逐步取代處方式設計方法,成為建筑工程防火設計的主要發展趨勢。
參考文獻
[1] 方正,程彩霞,盧兆明. 性能化防火設計方法的發展及其實施建議. 自然災害學報,2003,12(1):63-68