我国建筑防火性能化设计的若干看法
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我国建筑防火性能化设计的若干看法简介:如果说20世纪的建筑设计主要竞争于造型和功能要求的话,则21世纪建筑设计行业的核心竞争力将体现在预防灾害发生上。
因此,包括防火在内的防灾设计是判定建筑设计方案好、坏的重要条件之一。
关键字:建筑防火相关站中站:耐火设计防火分区建筑防火的安全水准和目标应该是明确的和高水平的,即发生火灾的概率十分小。
但确保安全水准实现的方法则是多种多样的,人们可以运用所有的现代科技手段进行有机的和创造性的组合。
性能设计是一种新型的防火系统设计思路,是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。
它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计,而是运用消防安全工程学的原理和方法,首先制定整个防火系统应该达到的性能目标,并针对各类建筑物的实际状态,应用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测与评估,以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。
性能设计是一个非常复杂的体系,它的实现需要各种社会环境和技术条件的支撑。
应该指出的是,由指令性规范向性能规范的转型不是一蹴而就的。
目前国际上所谓性能规范都只是包含部分性能规定,并没有百分之百的性能规范。
指令性规定与性能规定不是简单的替代,而是在相当长的时期内并存或互补,这样既不妨碍新技术的应用,又能够保持当前的安全程度。
笔者就我国性能化研究与实践工作,谈几点看法。
1 工作的基本方向性能规范属于柔性的法规,它适用于(1)规范规章没有规定的情况;(2)规范规章虽有标准规定,但不能或不足以应对现实情况时;(3)让设计者能在安全无虞又合乎经济利益的情形下,自由地设计合乎需求的使用空间。
从国外现行情况看,目前的性能设计规范并不复杂,但支撑这类规范的性能设计体系却是一项非常庞大的系统工程,它需要方方面面的共同努力。
从理论上讲,性能设计应体现如下一些原则:(1)性能规范的各项规定和目标应能保证不同类型建筑物的整体安全水平。
(2)性能规范应具有长期的适用性,新技术、新方法的出现和使用不会导致与规范的冲突。
建筑防火“性能化设计”浅谈传统规范是规定建筑设施的结构要求、耐火要求、机械系统、电气系统、消防系统等;也可以说,传统的建筑防火规范和设计方法,仅规定了防火设计必须满足的各项设计参数指标,而对具体建筑物要达到的总的安全目标不予要求,也不进行评估。
建筑设计者和规范执行者几乎不需要消防安全工程所要求的特殊技术能力,都是依据详细的规定开展他们的工作,对规范不能有任何偏离,即使违规设计微不足道。
这种规范的优点是清楚明了,没有为不正当的验收评估留有余地,但其缺点是它使建筑设计千篇一律,因此阻碍了新材料、新产品、新施工技术或者创新设计的采用,很难满足技术进步的要求。
而性能化规范,则是只确定建筑要达到的总体目标或设计性能,规定一系列性能目标和可以量化的性能准则及设计准则,且一般附带一个指导性的技术文件。
这种规范可以针对不同的建筑物确定不同的安全水平,使规范使用者具有很大的弹性,解决传统规范中存在的大部分问题,同时要求规范使用者需要经过专门的严格训练,并要有不同建筑物的火灾大小数据以及大量建筑材料的燃烧特性数据、专门的设计和评估工具等作为支撑。
性能化建筑防火规范是社会需求和经济技术发展的结果,传统的建筑防火规范是对某一时间以前的相关科学技术研究成果和建筑防火历史经验收教训的总结。
两者相互补充,并将可能长期共存。
二、国外开展"性能化"研究的情况英国在1985年颁布了第一部性能化防火规范后,日本、澳大利亚、美国、加拿大、新西兰以及北欧等发达国家政府先后投入大量研究经费积极开展了消防安全工程学和性能化安全设计方法理论及技术的研究。
南非、埃及、巴西等发展中国家也都纷纷开展了这方面研究工作。
目前有不少于13个国家(澳大利亚、加拿大、芬兰、法国、英国、日本、荷兰、新西兰、挪威、波兰、西班牙、瑞典和美国)以及两个国际组织-国际标准组织(ISO)和国际建筑研究与文献委员会(CIB)采用或积极发展性能化规范和基于规范结构形式下防火建筑所要求的工程工具和方法,并取得了一定成果。
对我国实行性能化防火设计工作的探讨经济高速发展,对于防火活动的关注力度也在不断的增加,文章分析了开展该项性能化防火设计活动的相关内容。
标签:建筑防火;性能化设计;防火设计现在,该项设计活动已然成了世界火灾科研领域的关键内容。
我们国家目前的消防规定和建筑的设计之间存在很大的问题,此时性能化的设计理念已经被群众所认可。
不过,该项设计活动的进展和一些先进的国家比对来看,还是存在很多的不利现象的,怎样落实好该项设计活动,就成为了当前相关机构和工作者要认真分析的事项。
1 关于一致性特征1.1 性能化防火设计与处方式防火设计规范的一致目前的处方模式的设计有很多的不利现象存在,不过许多的规定内容都是从过去的灾情中得到的,是之前的工作者长久工作而得到的,它在一定的区域中有着非常优秀的现实性特征,大体上可以合乎消防规定。
按照这种思想来开展活动的话,非常的便捷,而且时间也不长,还有效地制约了随意降低防火安全标准的问题。
相同的,现在的设计中也有很多的不利性存在,比如因为规定非常多的定量运算,导致建设时间非常久,对设计人以及使用的设备等的规定都非常的严苛。
除此之外,因为现在的专业的工作者数量不多,计算设备也不是很好,所以,该项设计工作只是开展在设定的区域之中,不会取代以前的形式而存在的,要认真的分析清楚这两个思想之间的关联。
1.2 分析结构要确保一致通常,分析结构的一致对相同的建筑来讲,各个设计机构为了确保建筑具有相同的防火规定进行的性能化防火分析结论是一致的。
性能化防火分析实际上是建筑物火灾危险分析的一种形式,与一般的经验性的、定性的火灾危险评估不同,其结合特定建筑的性质,以对火灾过程的定量计算为依据,对该建筑的人员疏散方案及消防设施的选用等方面的有效性、可靠性和经济性作出评估。
因为具备量化信息,此类分析能够防止判别出现主观色彩,确保了结论的有效性特征。
不过,进行该项活动,应该有全面而且优秀的活动步骤,选取优秀的量化措施,要不然的话,其结局不一定会是相同的。
建筑工程性能化防火设计的思考随着科学技术的快速发展,建筑工程正在朝智能化、结构化、功能多样化和形态美学化方向发展。
然而,传统的建筑工程防火设计是按照“处方式”规范来进行的,这种“处方式”规范规定了详细的设计参数和指标,因而具有设计的局限性,使设计出来的建筑工程单调而呆板。
因此,传统的“处方式”消防设计方法越来越不适合现代建筑的快速发展。
上个世纪80年代开始,美国就提出了“以性能为基础的防火设计”新概念,并开始对传统的“处方式”建筑防火安全设计法规体系进行改革,提出了制定“以性能为基础的防火规范”的新思路。
性能化设计规范为设计人员提供了很大的灵活性,也使设计更加科学合理。
由于性能化防火设计的方法与传统的“处方式”设计方法相比具有许多优越性,所以很快成为建筑防火的一种新理念,得到越来越广泛的应用。
一、基于性能的消防设计概念所谓性能化防火设计,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,是针对特定建筑对象确立消防安全目标,提出消防安全问题的解决方案,并采用被广泛认可或验证为可靠的分析工具和方法,方案设计中建筑对象火灾现场确定性和随机性的定量分析,以判断不同解决方案所体现的消防安全性能是否满足消防安全目标,从而得到最优化的防火设计方案,为建筑结构提供最合理的防火保护。
它是传统消防设计方法的一种替代办法,描述能够达到某种规定性能水平的设计。
建筑防火设计最终应达到的安全目标是:1、防止起火及火势扩大,减少财物损失;2、保证安全疏散,确保生命安全;3、保护建筑结构不致因火灾而损失或波及邻房;4、为消防救援提供必要的设施。
为此,建筑物防火安全设计须对建筑规划、结构耐火性能、防火分区划分、内部装修、防火设备、防排烟系统及避难对策等方面做出考虑。
应该说现行的、条文式的设计方法对上述的问题都有相对独立、完整的考虑。
但存在的最大弱点是没有清晰、统一的安全水准,无法体现各消防系统间的协同功效,并导致综合经济性低下。
关于建筑消防性能化设计的几点建议摘要:随着我国城市化水平的日益提高,建筑业得到了突飞猛进的发展,不仅各种建筑物数量增加,并且出现了许多新型,大型,高层的特殊类型建筑,然而原有的设计方式规范无法合理解决这类场所的防火设计问题。
为避免和减少建筑火灾的发生,对建筑进行全面的消防安全分析和性能化设计就显得尤为重要。
本文就建筑消防性能化设计谈几点浅显的看法。
关键词:建筑消防结构防烟疏散率预警随着国民经济的不断发展,城市建设日新月异,建筑物如雨后春笋矗立于城市之中。
在人民生活水平不断提高的今天,对保障建筑消防安全提出了更高的要求。
因为我们清醒的认识到潜伏在我们身边的火灾隐患,以及灾难造成的残酷后果。
因此对于建筑消防性能的提升,被提上了日程。
一、优化建筑整体结构不同地区对建筑内结构消防的要求多种多样。
但多数建筑规范都是采用很简单的方法,所有建议都可从数据表中获得,这些建筑中真正的火灾危险等级尚未被正确认识。
在建筑分析设计中,要求结构消防要根据建筑内“真实的”火场内情景来设计,也就是设计时要考虑到可能会发生的“最坏”火灾场景。
还有一些工程工具可以用来确定“最坏可能的”火灾对建筑结构的影响。
用这种分析方法也能确定结构的消防要求建筑实际的保护能力需要试验来检验,这个试验包括按照标准ISO 温度曲线对试验单元进行加热。
ISO 温度曲线不受火灾荷载、结构材料、建筑的几何尺寸和防火分区的通风等因素的影响。
这纯粹是一个用于标准试验的通用温度曲线。
在建筑设计中,应根据建筑物不同的使用性质、采用结构类不同等因素,尽量布置环形走道、双向走道或无尽端房间的走道、“人”字型走道等。
这样布置交通的优点是:既方便使用,又能在火灾时迅速疏散人群。
现举有代表性的建筑住宅、办公建筑、旅馆实例如下:建筑住宅,一般采用无尽端房间的内廊式或外廊式走道,对于塔式住宅,它的特点是以电梯、楼梯和公共走道组成一个相对平面的核心,所有的住户都分布在这个核心的四周。
对性能化消防设计评估若干问题的探讨随着社会的发展和人们生活水平的不断提高,电气产品以及其他的一些易燃物品也逐渐增多,使得火灾现象时有发生。
火灾一旦发生,必定会造成严重的经济损失,甚至危及人身安全。
因此,防止火灾发生的消防技术得到了广泛地应用,性能化消防设计为阻止火灾的发生提供了保障。
但目前我国性能化消防设计还处于起步阶段,其中还存在许多不足之处,与发达国家相比比较落后,还无法完全满足防火的需要。
可见,加强我国性能化消防设计评估对保证人生财产安全有着非常重要的意义。
本文主要介绍了我国在性能化消防设计评估工作的重要性,并对性能化消防设计评估存在的问题进行了探讨。
标签:性能化;消防设计;评估;问题1、引言近年来,由各种原因引起的火灾数不胜数,造成了大量的经济损失和人员伤亡,对人们的正常生活和生产产生了严重的影响。
目前我国的消防技术还不够完善,因此,加强性能化消防设计评估有着非常重要的意义,但我国性能化消防设计评估中还存在一些问题亟待解决。
下面就对我国目前性能化消防设计中存在的问题进行相关的探讨。
2、建筑防火性能化设计概述建筑防火性能设计运用火灾科学和消防安全工程学的原理,根据建筑物的实际状况、性能以及防火系统应该达到的防火安全标准,采取科学合理的方法对建筑的火灾隐患和可能出现的后果进行综合预测和评估,从而得到最理想的防火设计方案,为建筑物提供最为有效的火灾预防和保护。
它是一种新的理性化的防火消防设计方法。
建筑防火性能设计具有目标的确定性、方法选择的灵活性以及评估的必要性等特征。
目标的确定性是指根据建筑物的性能当火灾发生时能将其危害减到最小,达到人们对建筑物要求的安全标准。
方法选择的灵活性是指设计人员在做方案设计的时候,根据确定的防火目标,不必拘泥于固定的模式,可以灵活自由地选择有效的方法保证目标的实现。
评估的必要性是指防火性能化设计方案和其他方案一样,必须经过实践和理论的检验,以定性和定量的方法进行综合评估能够达到损失最小化的目标时方可采用,对建筑物的总体消防安全性能评估是性能化消防设计的核心。
建筑防火性能化设计分析摘要:本文将从当前建筑防火的需求出发,阐述性能化设计的基本要求,对防火性能化设计的具体策略进行分析与探究,希望为相关人员提供一些帮助和建议,更好地开展防火性能化设计,提高建、构筑物的防火性能,减少或避免火灾带来的经济损失与人员伤亡。
关键词:性能化;建筑防火;防火设计引言:伴随社会经济发展水平的提高,我国建、构筑物出现了多种结构形式与设计思想,多样化的建筑物层出不穷,形成了城市发展过程中的标志和特色。
然而,建筑行业的快速发展在一定程度上增加了防火设计难度。
因此,研究建筑防火性能化设计具有一定现实意义。
一、当前建筑防火设计需求城市快速发展,各类功能繁多的综合性建、构筑物越来越多,新材料和新工艺的更新应用越来越快,当下建筑防火标准规范的修改受制定程序的影响,无法随时快速与之相适应,一些超大、超高、功能性要求高的建筑防火设计问题随之而来,这就需要通过性能化防火设计来解决。
性能化设计可以按照建、构筑物的空间深度、空间高度、通风条件以及用途结构等多种环境特点与建筑状况,定量评估、科学预测建、构筑物存在的火灾危害性,以此为基础制定防火设计,为建、构筑物提供有效的保护[1]。
二、防火性能化设计的具体策略(一)性能化设计思路开展防火安全性能化设计时,应深入研究和探索火灾特点与规律,尤其是建、构筑物的火灾特点与规律,了解处于火灾现场的人们将会采取的行为、控制烟气技术、烟气流向规律、燃烧蔓延特点等内容,对人员疏散模型、烟气流动模型、火灾模型进行评估和计算,构建全面的性能化基础数据库。
(二)构建性能化模型性能化设计在西方发达国家已经得到很好的发展,在我国仍处于起步阶段。
其最大的特点就是突出个体特性,量身定做。
目前现行的规范标准是建立在部分火灾案例和局部小比例模拟实验基础上的规范,采用确定的方法解决工程的防火问题,适用于一些普通建筑,对一些特殊功能建筑则很难设计。
性能化设计不以一成不变的模式进行设计,而是运用消防安全工程学的原理和方法,首先设计火灾——即建立火灾场景模型。
建筑性能化防火设计探讨【摘要】随着城市建筑的发展,性能化防火设计在现代建筑消防工作中扮演着非常重要的角色。
本文针对建筑性能化设计的必要性、理论基础和未来趋势,进行了积极探讨。
【关键词】消防性能化设计【正文】1.前言目前,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”的方法。
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,本文将对此进行积极的探索。
2.建筑性能化防火设计的应用背景目前,建筑防火设计采用的方法有两种,一种是建筑性能化防火设计。
另一种就是处方式防火设计,它是一种以处方式防火设计规范为依据,以传统的工程技术为手段,以强制性、指令性参数、指标或技术措施为判定标准的工程设计方法。
但是由于传统消防设计缺乏对现代建筑结构特征、人员活动特性、火灾发展规律、火灾危害后果及其控制措施等方面科学合理的分析,未考虑消防投入的有效性和经济性,对技术参数、指标和技术要求设定缺乏弹性,限制了新产品、新材料、新技术的推广使用,决定了其在面对现代建筑错综复杂的变化和发展过程中,出现了诸多不适之处。
现代建筑高度不断增高,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。
3.性能化设计的应用基础3.1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:3.1.1.防火安全目标。
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。
性能标准所提供的临界值可以在设计方案中作为计算数据使用。
3.1.2.建筑物内部的可燃物、人员等的具体特征,并确定设计指标。
我国建筑防火性能化设计的若干看法简介:如果说20世纪的建筑设计主要竞争于造型和功能要求的话,则21世纪建筑设计行业的核心竞争力将体现在预防灾害发生上。
因此,包括防火在内的防灾设计是判定建筑设计方案好、坏的重要条件之一。
关键字:建筑防火相关站中站:耐火设计防火分区建筑防火的安全水准和目标应该是明确的和高水平的,即发生火灾的概率十分小。
但确保安全水准实现的方法则是多种多样的,人们可以运用所有的现代科技手段进行有机的和创造性的组合。
性能设计是一种新型的防火系统设计思路,是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。
它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计,而是运用消防安全工程学的原理和方法,首先制定整个防火系统应该达到的性能目标,并针对各类建筑物的实际状态,应用所有可能的方法对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量地预测与评估,以期得到最佳的防火设计方案和最好的防火保护。
性能设计是一个非常复杂的体系,它的实现需要各种社会环境和技术条件的支撑。
应该指出的是,由指令性规范向性能规范的转型不是一蹴而就的。
目前国际上所谓性能规范都只是包含部分性能规定,并没有百分之百的性能规范。
指令性规定与性能规定不是简单的替代,而是在相当长的时期内并存或互补,这样既不妨碍新技术的应用,又能够保持当前的安全程度。
笔者就我国性能化研究与实践工作,谈几点看法。
1 工作的基本方向性能规范属于柔性的法规,它适用于(1)规范规章没有规定的情况;(2)规范规章虽有标准规定,但不能或不足以应对现实情况时;(3)让设计者能在安全无虞又合乎经济利益的情形下,自由地设计合乎需求的使用空间。
从国外现行情况看,目前的性能设计规范并不复杂,但支撑这类规范的性能设计体系却是一项非常庞大的系统工程,它需要方方面面的共同努力。
从理论上讲,性能设计应体现如下一些原则:(1)性能规范的各项规定和目标应能保证不同类型建筑物的整体安全水平。
(2)性能规范应具有长期的适用性,新技术、新方法的出现和使用不会导致与规范的冲突。
(3)可以使用可变式的计算模式去内插计算结果。
采用模拟的办法去检验计算结果的正确与否。
(4)所有的性能设计计算均可在微机上实现,并且要保证一般的设计人员都可以非常容易地操作这些人工智能计算系统。
一个成功的性能化设计不仅可以更符合建筑物本身的要求,而且在同样符合安全的要求下,可以为业主节省不必要的消防设备费用,这是性能化设计所应体现的优点以及发展的动力。
在我国实现上述目标还需要走相当长的一段路。
目前,无论是在人们的观念上,理论水平上,历史资料的存储上,以及经济支撑条件上,都是十分薄弱的。
但从发展看,开展此项工作又是一种必然,并且越早开始越主动。
2 火灾发展模式及预期损害度的分析评估性能设计的核心就是运用大量的定量分析去解决工程安全的评估。
定量分析包含两类程序:(1)决定性程序(Deterministic Procedure):将火灾成长、扩展、烟移动及对人员影响予以定量化(从理论分析、经验关系推论、使用方程式及火灾模拟方法)。
(2)概率性程序(Probabilistic Procedure):估算发生某种不预期火灾情景(Fire Scenario)的可能性(利用火灾发生频率的统计数据、系统可靠度、建筑背景资料及决定性程序所获得资料)。
火灾模式的影响因子应考虑模式的输出量(例如:温度、速度、热通量)及合格标准(例如:侦测所需时间、达到人类无法承受的时间)。
火灾模式也为概率模式,主要进行火灾风险评估,分析事件树(Event Tree)与概率,而使人们因火灾丧的风险降低。
火灾场景的设定对消防安全性能设计十分重要,即在消防安全设计之前,需先输入火灾场景的参数资料,再依假想场景去执行消防安全设计。
为能达到上述目标,火灾场景的设计应予以合理的量化分析。
如今火灾发展模式不论是在工程计算、计算机评估或是概率统计等方面,已具有较合理的推算与评估,使得火灾燃烧的成长速度、热释放率、衰退期等较复杂的状态均能被较接近真实的模拟,因而可以较正确的推算出危险状况发生的时间,以寻求确保人员生命安全的避难对策。
火灾场景的假想,应以实际工程为基础,即针对实际使用空间的避难路径、出口设置、楼梯设置、建筑物装修材料及内含物的发热量、避难人员数、避难人员属性等实际状况设定。
我国在今后的若干年中,要实现对火灾的定量评估,至少要建立下述6个分析子系统:(1)起火空间内火灾发生与发展的过程模拟;(2)烟及有毒气体蔓延规律的模拟;(3)火势沿起火间之外空间的蔓延;(4)火灾报警、灭火及防排烟系统综合工况的模拟;(5)消防救援行为介入状况的模拟;(6)人员安全疏散的路径与行为的模拟。
为了正确地给定性能规范的安全原则,最基础的一项工作是建立科学系统的火灾发生及损失的概率统计方法,包括:(1)对建筑物进行合理的类别划分,并统计各类建筑物实际存在的平方米数量和火灾发生时损失的数量。
(2)确定火灾损失率的概率分布模型,并确定火灾损失率的数学期望和方差值。
(3)从概率的角度,对“同型”和“非同型”的火灾事件进行计算处理,并最终给出各类建筑火灾危险性的概率度。
3建立各类建筑物的火灾荷载数据库在从事性能化设计时,最重要的一步是确立火灾载荷的大小与位置,一个错误的火源设计可能导致整个性能设计的失败。
火灾载荷密度与设计火灾发展过程密切相关,而后者正是防火设计中最基本的输人参数之一,因而火灾载荷数据的确定对防火系统的性能设计具有至关重要的影响。
我国目前基本上没有火灾载荷的相关统计方法和确定的数值。
因此,应通过试验和统计的方法尽快建立适合中国国情的火灾荷载密度的数据库。
同时,应考虑国际通用的方式和计算单位,以便信息的交流和共享。
具体工作包括:(1)通过实际调查和实验确定各类建筑材料和设施的燃烧热值。
(2)用概率统计的方法处理火灾荷载的分布型式。
统计表明火灾荷载的分布不服从正态分布,而表现为极值I型分布。
因此将楼层火灾荷载作为随机现象,将其概型化、抽象化为统计数学模型,并根据调查数据寻其统计规律,应该是可行的途径之一。
(3)鉴于建筑结构的可变荷载与火灾荷载的统计分布均服从极值I型分布,因此可以探讨在这两者之间建立某种逻辑联系,进而确定两者间的比值关系。
这将会使规范编制和设计选用工作大大简化。
4 性能计算方式的选择在以往,所谓的性能化设计似乎只是空谈,要真正的落实几乎是一项不可能的任务。
但近年来世界许多发达国家实现这个梦想实现,并应用在现实社会当中。
我国也感受到性能化设计的发展确实有其必要性。
性能设计的关键是如何建立计算模型和采用适合的计算方法。
目前流行的做法有两类,一是以日本为主的简算预测法,二是以欧美为主的电算模拟法。
在日本,目前性能化防火设计尚未单独立法,而且其偏好使用火灾预测简单公式进行计算,所以在个别火灾项目中有大量的简单公式完整的介绍,其中当然也还有可以加强之处,主要是关于火灾进程、闪燃现象的发生以及火灾探测与抑制方面的预测公式尚未出现,当此部分也完成的时候,日本简算公式将会成为相当好的整体火灾预测模式。
而且,其简算公式中每一个参数的选择都是非常严谨的。
而在英、美、澳三国(澳洲的法规源自于英国),计算体系中的同质性相当高,目前已经有完整详细的规范提供给防火设计人员参考。
欧美国家普遍习惯采用计算机模拟软件进行火灾预测与火场重建的工作,因此对于火灾预测公式的发展不像日本那样完善。
但是对于计算机模拟软件的开发不遗余力,模式也发展得越来越成熟,同时由于目前计算机的效能越来越高,进行火灾模拟的时间与精确度都大幅的提升,因此采用计算机进行模拟也是性能法规验证的方法之一。
鉴于我国目前的实际情况,笔者认为可以采取简算预测与计算机模拟相结合的方法。
5 安全疏散模拟消防安全系统的目的不外乎是确保人身安全和减少财产损失两个方面。
而人身安全则有赖于安全疏散系统的可靠,因此各国的性能法规中,安全疏散设计都占有重要的地位。
避难安全设计的最终要求为验证实际所需的避难时间应低于避难容许时间。
所以避难安全设计时,需先分析建筑物特性(楼板面积、走道、步行距离、出口宽度、楼梯宽度、数量及分布、建筑物高度、排烟设备等)及人员特性(人数、步行速度、反应能力、分布情形、环境熟悉度等)资料后,设计火源及火灾场景,推算避难所需时间和避难容许时间,验算合理后,完成设计。
避难安全性能设计主要目的为确保人身安全,然而人的属性却是非常复杂的,如年龄、身高、体重、反应能力、敏捷度、耐心、行动能力等个人的特质因人而异,因此对于人口密度高、人数多的场所,在避难评估时若针对每一个人去评估避难结果,则相当费时费力,非人力采用公式验算所能及。
因此,许多国家纷纷建立计算机模拟模式,以验算公式及相关观察实验结果为基础,评估分析各种建筑的模拟结果,以验证设计结果是否可以确保人的生命安全。
随着性能法规发展,英国、美国、日本、澳洲、新西兰等发达国家已提出许多计算机模式、验算模式、概率模式等避难安全检验方法。
这些验算模式是以长时间的观察、实验结果为基础,再结合工程方法,进而编写成复杂的计算机软件,其花费是巨大的。
在我国,目前为止尚未自行研发相关避难验算模式,因此建立避难安全设计法时,建议采用现有已成熟、开发的评估模式,分析评估各项检验模式理论框架,探讨其输入、输出的诸多使用参数,分析其假设条件及使用特性,判断其对我国国情特色(建筑物空间规划、使用特性、人员活动)是否适用可行等,并进而以引用国外技术为主,而不需再重复花费庞大的人力、物力重新建立避难安全检验模式。
6 烟气控制系统在火场中,由于能见度低所引起的人们心理恐慌会加大安全疏散的难度,而烟气中所包含的烟粒子、刺激物及毒性物质可以快速地窒息人的生命。
因此,防排烟系统的设计与评估是性能设计的另一支柱。
对烟气蔓延过程评估时,常常综合考虑烟气固有的浮力特性、体积变化、夹带作用及天花板喷流等效应。
对烟气蔓延规律模拟的目的在于从设计上提高烟层的流动高度,稀释烟团的浓度,降低烟流的温度和阻止烟气进入特定的区域空间。
烟气模拟要设定火源模式,即考虑燃烧的状态与火势的发展、质量容积的流速等,继而要估算烟流量值、温度值、烟层沉降速度等,要确定排烟系统的工作时机(同时考虑风机、通风口、阀门等),以及综合考虑自动灭火系统开始工作后对烟气过程的影响等。
国外在烟气模拟计算程序开发方面进展的最快、最成熟。
一些商业软件已可在特定的工程中应用。
目前流行的模拟计算有区域模拟和场模拟两种,二者都出发于连续介质流动、传热传质和化学反应动力学的基本方程。
场模拟能够以足够的空间分辨率揭示物理过程的细节,但计算量大,对火焰区的湍流和化学反应的处理较为困难,主要用于咨询和评估过程的计算模拟;区域模拟注重整体效果,以适当的工程近似描述各个物理过程,简化了方程组,大幅度地减小了计算的复杂程度和计算时间,是工程设计主要采用的计算方法。