建筑性能化设计的消防安全目标.ppt

建筑物性能化防火设计简介 1 1 n性能化防火设计，是指针对特定建筑物的 消防安全目标，综合考虑其使用功能、建 筑构造、火灾荷载、环境条件等相关因素 ，运用消防安全工程学的原理和方法，提 出具体防火设计方案；对设计方案进行消 防安全评估，验证其设计结果是否达到现 行国家工程建设消防技术标准要求的同等 消防安全水平；根据评估结论对设计方案 进行修改完善，形成相应的设计文件，是 设计与评估一体化的一个完整过程。 2 2 n 建筑物防火设计分为建筑物指令性防火设计 和建筑物性能化防火设计，建筑物指令性防火设 计又称处方式，设计者只要按照规范规定进行设 计就认为该建筑的防火安全是符合要求的。建筑 物性能化防火设计又称目标式，是社会需求和经 济技术发展的结果，具有可预见性，前瞻性。设 计者可根据设计对象，按规范许可的措施或性能 化设计和评估方法来完成可以满足最低规定安全 水平的设计。性能化适应于新型的、特殊的建筑 设计与评估；指令性适用于一般的、普遍的建筑 设计与评估。 3 3 一、建筑物性能化防火设计的 总体目标和内容 4 4 n（一）建筑物性能化防火设计的总体目标： n建筑物的消防安全目标随建筑物的使用功能和性 质及其建筑高度而有所区别，设计中应根据实际 情况确定是否应达到下述全部或部分目标。 n1保证建筑物内使用人员的生命安全以及救援人 员的人身安全； n2保证建筑物的结构不会受到严重破坏而发生垮 塌，或虽有局部垮塌，但不会发生连续垮塌而影 响建筑物结构的整体稳定性； n3保证建筑物内财产的安全，防止火灾发生或延 缓火灾增长，减少火灾损失； n4保证相邻建筑物不会被引燃，控制火灾扩散； n5保证建筑物不会因火灾而对商业运营、生产作 业产生较大损失，保护环境。 5 5 n（二）建筑物性能化防火设计的主要内容： n建筑物性能化消防设计的核心是建筑物的总体消防安全性 能评估。该评估既是为了验证其设计方法及其结果是否与 现行规定的规定等效或者是否能达到与该建筑相适应的消 防安全水平，也是为了进一步修改和完善现有设计方案。 不同功能的建筑物，其评估重点略有差异。一般应至少包 括下列全部或其中几项内容： n1确定建筑防火规范设定的评估目标及其相应的定量指 标 n2火灾场景确定和火灾设定 n3建筑物的结构特征、性能和防火分区评价 n4人员的特征、特性和安全疏散能力分析与评价 n5火灾的蔓延特性预测 n6烟气的流动特性预测 n7钢结构耐火性能评价 n8火灾探测与报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等 消防系统的可行性与可靠性分析与评价 n9危险性评价与不确定性分析 6 6 二、建筑物性能化消防设计的 程序和步骤 7 7 n（一）建筑物性能化消防设计的程序 n建筑物性能设计一般由设计师、业主、消 防工程咨询专家等共同参与实施。建筑物 性能化消防设计的一般程序为： n1确定建筑物的使用功能和用途、建筑设 计的性能设计目标； n2检查为实现建筑师的设计思想与业主的 要求，现行标准中哪些规定无法按规定要 求实施，从而确定需要采用性能化设计方 法进行设计的问题。 8 8 n确定设计标准过程示意图（1） 9 9 3进行性能化试设计和评估验证 评估结果综合分析过程示意图（2） 1010 n 4修改完善设计并进一步评估验证确定 是否满足所确定的消防安全目标 n防火性能改进决策过程示意图（3） 1111 n5提交审查与标准。 n（二）性能化设计的基本步骤： n建筑物性能化防火设计是建筑设计的一部 分，一般在建筑的方案设计或扩初设计阶 段开始。对于可能需要采用性能化防火设 计方法的建筑设计，消防工程师应尽可能 早地参与其中。建筑物性能化消防设计一 般步骤（图4）： 1212 n防火性能化设计步骤图（4） 1313 n1定性设计。确定建筑物进行性能化设计的范围和 目标，建立一个或几个设计方案,收集设计要素，性 能化设计与评估应清楚地阐明消防安全设计目标并根 据设计范围设定更为具体的安全目标。 n2量化分析。应用火灾科学原理，采用确定性研究 方法或概率性风险评估方法，评估设计方案。分析可 针对一个、几个或全部的分系统进行。分系统如下： n（1）火灾在着火部位的增长过程。目的：量化火灾 增长，为建筑消防设施和消防扑救提供设计依据。 n（2）烟气在着火部位内外蔓延过程。目的：确定场 所形成人员不可耐受条件产生的时间及火灾探测系统 的响应时间。 n（3）火灾在着火部位外的蔓延。目的：确定建筑构 件的耐火等级或抗火能力。 n（4）建筑消防设施的运作。目的：确定火灾探测和 防排烟、喷淋等相关系统的的效应。 n（5）消防救援系统。目的：消防灭火救援资源组合 效率的评估。 n（6）安全疏散系统.目的：评估建筑的疏散体系。 1414 n3目标判定：可采用确定性研究方法，对 重大项目同时应使用概率性研究方法。 n（1）确定性研究方法的判定标准是设计对 象在假设发生火灾(通常为最不利情况)的 基础上, 应该达到的消防安全指标。 n（2）概率性研究方法的判定标准是一个给 定事件的可接受的低发生概率。 n4方案产生：在完成上述程序的基础上进 行试设计，对试设计进行评估和修改完善 设计； 选择和确定最终性能化设计方案。 1515 n（三）性能化设计必须具备的设计要素： n性能化设计必须收集相关设计要素（图5），设计 要素一般分为： n1特征要素：建筑物的特征、发生火灾的规模、 人员特征、热释放速率、火焰尺寸、烟量、烟气 温度、烟密（浓）度、毒性气体浓度等。 n2环境要素：疏散策略、环境影响、构件的耐火 极限、消防队灭火能力等。 n3时间要素：轰燃时间、火在封闭空间内蔓延的 时间、报警系统动作时间、防排烟系统动作时间 、防火防烟分隔物动作时间、灭火系统动作时间 、消防队响应时间、消防扑救时间、疏散时间等 。 n4概率要素：火灾统计数据，建筑消防设施各系 统可靠性数据等。进行性能化评估，如采用概率 性研究方法需增加概率要素。 1616 n收集性能数据过程示意图 （5） 1717 人员疏散分析方法 n人员安全疏散分析是建筑物性能化消防设 计与评估的重要内容之一，其目的是通过 计算火灾发展到致使环境条件达到人体耐 受极限的时间（aset）和从火灾发生到人 员疏散到安全地点所用的时间（rset）， 从而判定人员在建筑物内的疏散过程是否 安全（图7）。判定标准为：如果 aestrset，则可认为人员的疏散过程是安 全的；否则，人员的疏散过程应视为不安 全，需要修改设计。 1818 火灾发展与人员安全疏散时间线示意图（7） 19 n（一）aset的计算 n计算aset时，通过分析火灾燃烧过程中产生的 高热毒性烟气环境对人体生理及心理的影响， 从而判定火灾发展达到人员的耐受极限的时间 。火灾时建筑物内影响人员安全疏散的主要因 素包括：着火空间内的烟气层高度、对人的热 辐射、热对流、毒性和可视度、人员的生理与 心理特征、建筑物内其他区域内的人员分布状 况和疏散条件。 n在性能化设计中，一般如果同时满足以下两个 条件，则认为能够保证人员的疏散安全： n12m以上空间的烟气平均温度不大于180； n22m以下空间内的烟气温度不超过50且可 视度不小于10m。 2020 n（二）rest的计算。 n火灾发生之后，人员疏散行动受诸多环境因素的影响 ，且不会同时、马上开始。一般，人员疏散时间可由 报警时间、人员的疏散预动时间和从开始疏散到到达 安全地点的行动时间组成，即： nrset=td+tpre+tt n式中：td报警时间 n tpre人员的疏散预动时间 n tt人员疏散行动时间 n1报警时间。火灾发展到一定阶段，可燃物燃烧产 生的火焰、热烟气或辐射热将触发火灾探测与报警装 置而发出报警信号，使人们意识到有异常情况发生， 或者人员通过本身的味觉、嗅觉及视觉察觉到火灾征 兆并且报警。这个过程所耗时间一般视为报警时间。 n报警时间的长短取决于所采用的火灾探测与报警装置 的类型及其布置、火灾的发展速度及其规模、着火空 间的高度等因素，还应考虑当时建筑内人员的密度及 人员的安全意识与清醒状态等。 2121 n2人员的疏散预动时间。人员的疏散预动时 间为人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始 之前的之段时间间隔，包括识别时间和反应时 间。识别时间为从火灾警报发出后到人员还未 开始反应的这一时间段。反应时间为从人员识 别警报并开始做出反应至开始直接朝出口方向 疏散的时间。与识别阶段类似，反应阶段的时 间长短也与建筑空间的环境状况有密切关系， 从数秒钟到数分钟不等。 n 3人员疏散行动时间。人员疏散计算主 要有水力模型和人员行为模型两种方法。在设 计中涉及到人员密度、疏散速度、建筑的有效 疏散宽度、建筑的功能与用途、平面布置等参 数。 2222 n建筑结构耐火安全分析 n建筑火灾是一种损失较大的多发性灾害，火灾后往往 会对建筑结构造成一定的破坏和损伤。通过建筑构件 的耐火设计，合理确定构件的耐火能力，以限制火灾 蔓延，保证建筑结构构件的完整，减轻建筑物的火灾 损害是建筑防火设计中必须考虑的重要内容。 n（一）结构耐火设计的目标 n结构耐火一般通过对结构构件采取防火保护措施，使 其在火灾中承载力基本不下降。因此，建筑物结构耐 火设计的总目标可描述为：建筑物中主要受力构件的 耐火性能应能在合理的基础上保持建筑结构在火灾条 件下的安全性和整体稳定性，力求实现结构安全与消 防投入的高效统一。结构耐火设计的具体目标可描述 为： n1减轻结构在火灾中的破坏，避免结构在火灾中局 部倒塌影响内部人员安全疏散和造成外部灭火救援困 难。 n2预防因构件破坏而加剧火灾中的热对流和热辐射 ，使火灾蔓延至其它防火分隔空间或相信建筑物。 n3能为灾后修复提供条件、减少灾后结构的修复费 用和难度。 2323 n三、建筑物性能化防火设计的使用范围和 社会条件 n建筑物性能化消防设计是建筑物设计的一 种可供选择工程设计方法之一,它可以完全 按照性能化消防规范或火灾数学模拟与数 值分析方法进行,也可以与现行规格式规范 一起使用.但在实际工程设计中,并不是所 有的建筑物都应该或有必要完全按照性能 化的工程方法进行设计。 2424 n（一）建筑物性能化防火设计的适用范围 n建筑物的消防设计必须依据国家现行的防火规范 及相关的工程建筑规范进行.只有对于现行国家和 地方消防技术规范和标准未明确规定的、或按规 范和标准实施确有困难，并影响建筑使用功能的 一些特殊、大型的项目可以就整座建筑物或建筑 物中的某些特殊部位进行全部或部分系统的性能 化设计与评估。即使如此，所设计的建筑物的消 防安全性能仍不低于现行规范规定的安全水平。 一般为： n1大型的车站、机场、展览馆、体育馆、剧院； n2空间高大的商场、超市、物资仓库、物流中心 ； n3中庭等共享空间 n4医药、电子等洁净厂房 n5其他性质重要、火灾危险性大、发生火灾后影 响大的建筑。 2525 n对于现行国家工程建设消防技术标准未作 规定的、或执行现行国家工程建设消防技 术标准确有困难的功能复杂