建筑消防性能化设计评估概述

1、建筑消防性能化设计评估性能化防火设计有关规定 性能化防火设计又称消防工程性能化消防设计评估是指根性能化防火设计又称消防工程性能化消防设计评估是指根据建设工程使用功能和消防安全要求，运用消防安全工程据建设工程使用功能和消防安全要求，运用消防安全工程学原理，采用先进适用的计算分析工具和方法，为建设工学原理，采用先进适用的计算分析工具和方法，为建设工程消防设计提供设计参数、方案，或对建设工程消防设计程消防设计提供设计参数、方案，或对建设工程消防设计方案进行综合分析评估，完成相关技术文件的工作过程。方案进行综合分析评估，完成相关技术文件的工作过程。 2009年中华人民共和国公安部年中华人民共和国公安部

2、 关于印发关于印发建设工程消防性建设工程消防性能化设计评估能化设计评估 应用管理暂行规定应用管理暂行规定的通知的通知 （公消（公消200952号）。号）。 该规定（该规定（23条），规定了消防性能化设计评估适用范围、条），规定了消防性能化设计评估适用范围、消防性能化设计评估申报流程、对消防性能化设计评估单消防性能化设计评估申报流程、对消防性能化设计评估单位文件要求、对参加消防性能化设计评估单位和人员条件、位文件要求、对参加消防性能化设计评估单位和人员条件、对消防性能化设计评估专家论证会要求等。对消防性能化设计评估专家论证会要求等。一、性能化防火设计评估适用范围一、性能化防火设计评估适用范围 具

3、有下列情形之一的工程项目可采用性能化设计评估方法：具有下列情形之一的工程项目可采用性能化设计评估方法： （一）超出现行国家消防技术标准适用范围的；（一）超出现行国家消防技术标准适用范围的； （二）（二） 按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟排按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项目特殊使用功能的。目特殊使用功能的。 下列情况不应采用性能化设计评估方法：下列情况不应采用性能化设计评估方法： （一）国家法律法规和现行国家消防技术标准有严禁规（一）国家法律法规和现行国家消防技术标准有严禁规

4、定的；定的； （二）现行国家消防技术标准已有明确规定，且工程项目（二）现行国家消防技术标准已有明确规定，且工程项目无特殊使用功能的。无特殊使用功能的。二、性能化防火设计评估申报及文件二、性能化防火设计评估申报及文件 1、性能化设计评估申报、性能化设计评估申报 拟进行性能化设计评估的工程项目，在进行性能化设计评拟进行性能化设计评估的工程项目，在进行性能化设计评估前，工程项目管辖地公安消防机构应当告知建设单位提估前，工程项目管辖地公安消防机构应当告知建设单位提交下列申请材料：交下列申请材料： （一）工程项目基本情况；（一）工程项目基本情况； （二）执行国家消防技术标准遇到的问题，需要进行性能（二）

5、执行国家消防技术标准遇到的问题，需要进行性能化设计评估的范围及必要性；化设计评估的范围及必要性； （三）其他相关文件材料。（三）其他相关文件材料。 2、性能化设计评估文件、性能化设计评估文件 （一）工程项目基本情况；（一）工程项目基本情况； （二）执行国家消防技术标准遇到的问题，需要进行性能化设（二）执行国家消防技术标准遇到的问题，需要进行性能化设计评估的范围及必要性；计评估的范围及必要性； （三）消防安全目标及性能判据；（三）消防安全目标及性能判据； （四）火灾场景的设定，包括火灾场景设计理由、场景描述和（四）火灾场景的设定，包括火灾场景设计理由、场景描述和火灾载荷、人员状况、设计火灾等的确

6、定过程；火灾载荷、人员状况、设计火灾等的确定过程； （五）采用的分析方法和工具的适用性分析；（五）采用的分析方法和工具的适用性分析； （六）针对各火灾场景的评估分析；（六）针对各火灾场景的评估分析； （七）分析结果与性能判据的比较；（七）分析结果与性能判据的比较； （八）优化的消防设计方案；（八）优化的消防设计方案； （九）与消防设计方案相对应的限制条件、消防安全管理要求；（九）与消防设计方案相对应的限制条件、消防安全管理要求； （十）相关技术文献；（十）相关技术文献； （十一）性能化设计评估文件主要完成人员、审核人员及批准（十一）性能化设计评估文件主要完成人员、审核人员及批准人员的签名，并加

7、盖单位印章。人员的签名，并加盖单位印章。三、对性能化消防设计评估单位和人员要求三、对性能化消防设计评估单位和人员要求 从事性能化设计评估工作的单位和人员应当具备下列条件：从事性能化设计评估工作的单位和人员应当具备下列条件： （一）具有独立法人资格，有固定的办公地点，注册资金不少（一）具有独立法人资格，有固定的办公地点，注册资金不少于于100万；万； （二）法定代表人具有大学本科以上学历、高级技术职称；（二）法定代表人具有大学本科以上学历、高级技术职称； （三）具有高级技术职称的专业人员不少于（三）具有高级技术职称的专业人员不少于8人，其中性能化人，其中性能化设计评估专业技术人员不少于设计评估专

8、业技术人员不少于4人，建筑防火、消防给水、防人，建筑防火、消防给水、防 烟排烟、消防电气专业技术人员各不少于烟排烟、消防电气专业技术人员各不少于1人；人； （四）专业技术人员具有大学本科及以上学历，且从事本专业（四）专业技术人员具有大学本科及以上学历，且从事本专业工作经历不少于工作经历不少于5年；年； （五）专业技术人员不同时在两家及以上从事性能化设计评估（五）专业技术人员不同时在两家及以上从事性能化设计评估的单位聘用；的单位聘用； （六）具有满足性能化设计评估需要的计算软件及计算设备；（六）具有满足性能化设计评估需要的计算软件及计算设备； （七）不从事影响性能化设计评估工作公正性的业务。（七

9、）不从事影响性能化设计评估工作公正性的业务。四、对性能化消防设计评估专家论证要求四、对性能化消防设计评估专家论证要求 组织参加专家论证会的人员应当包括建设单位、设计单位、性组织参加专家论证会的人员应当包括建设单位、设计单位、性能化设计评估单位、公安消防机构、建设行政主管部门的有关能化设计评估单位、公安消防机构、建设行政主管部门的有关人员，以及相关专业的专家。人员，以及相关专业的专家。 专家论证会应当成立专家组，专家组人数不应少于专家论证会应当成立专家组，专家组人数不应少于7人，且为人，且为奇数。专家组设组长、副组长各奇数。专家组设组长、副组长各1名。专家组成员中不同专业名。专家组成员中不同专业

10、的专家比例应当均衡，且至少应有的专家比例应当均衡，且至少应有2名从事性能化设计评估工名从事性能化设计评估工作的专家，公安消防机构人员的数量不应超过总数的三分之一。作的专家，公安消防机构人员的数量不应超过总数的三分之一。 参加论证的专家不应与论证项目有利害关系，所从事工作或所参加论证的专家不应与论证项目有利害关系，所从事工作或所学专业应当与论证的内容相接近，具有高级专业技术职称，且学专业应当与论证的内容相接近，具有高级专业技术职称，且熟悉相关消防技术标准，有较高的专业理论知识和丰富的实践熟悉相关消防技术标准，有较高的专业理论知识和丰富的实践经验。经验。性能化防火设计的步骤一一、确定性能化设计的内

11、容、确定性能化设计的内容 及工程参数及工程参数 （一）性能化设计内容（一）性能化设计内容 建筑物建筑物的防火设计必须依据国家现行的防火规范进行，只有在下的防火设计必须依据国家现行的防火规范进行，只有在下列情况下才允许采用性能化的设计方法：列情况下才允许采用性能化的设计方法： 防火规范和标准没有涵盖、按现行规范和标准实施确有困难防火规范和标准没有涵盖、按现行规范和标准实施确有困难或影响建筑物使用功能的建筑工程。或影响建筑物使用功能的建筑工程。 由于采用新技术、新材料、新的建筑形式和新的施工方法，由于采用新技术、新材料、新的建筑形式和新的施工方法，在实际应用中有可能产生防火安全问题的建筑工程。在实

12、际应用中有可能产生防火安全问题的建筑工程。 重大建筑工程，安全目标超出一般要求的政治敏感度高的工重大建筑工程，安全目标超出一般要求的政治敏感度高的工程，一旦发生火灾危害严重、影响大的工程。程，一旦发生火灾危害严重、影响大的工程。 特殊工程，如地铁、隧道、地下建筑工程等。特殊工程，如地铁、隧道、地下建筑工程等。 根据具体情况可以是整座建筑物、建筑物中的某些特殊部分根据具体情况可以是整座建筑物、建筑物中的某些特殊部分或建筑物的某一特定系统。或建筑物的某一特定系统。 （二）工程参数（二）工程参数 包括包括但不限于以下内容：建筑的用途、功能、使用与管理但不限于以下内容：建筑的用途、功能、使用与管理方法

13、，建筑的规模、尺寸、结构形式和布局，特殊的需要方法，建筑的规模、尺寸、结构形式和布局，特殊的需要重点保护的区域，可燃物的分布、数量和性质，人员的数重点保护的区域，可燃物的分布、数量和性质，人员的数量、类型、精神状态、健康状况等。量、类型、精神状态、健康状况等。 二、确定消防安全总体目标、功能目标和性能目二、确定消防安全总体目标、功能目标和性能目标标 1、总体目标、总体目标 消防安全总体目标是一个范围比较广泛的概念，它表示的消防安全总体目标是一个范围比较广泛的概念，它表示的是社会所期望的安全水平。主要是用概括性的语言进行描是社会所期望的安全水平。主要是用概括性的语言进行描述，概括地说，消防安全应

14、达到的总体目标应该是保护生述，概括地说，消防安全应达到的总体目标应该是保护生命安全、保护财产安全、保护使用功能或服务的连续性、命安全、保护财产安全、保护使用功能或服务的连续性、保护环境不受火灾的有害影响。保护环境不受火灾的有害影响。 2、功能目标、功能目标 其要求其要求常常可以在性能化规范中找到。例如，常常可以在性能化规范中找到。例如，“使不临近起火位使不临近起火位置的人员有足够的时间达到一个安全的地方，而不受火灾的危置的人员有足够的时间达到一个安全的地方，而不受火灾的危害。害。”也就是说，为了达到保护生命安全的目标，建筑及其系统也就是说，为了达到保护生命安全的目标，建筑及其系统所具有的功能必

15、须能够保证人员在火灾发生时疏散到安全的地所具有的功能必须能够保证人员在火灾发生时疏散到安全的地方。一旦功能目标确定后，下一步需要确定建筑及其系统具备方。一旦功能目标确定后，下一步需要确定建筑及其系统具备上述功能应该达到的性能要求，即性能目标。上述功能应该达到的性能要求，即性能目标。 3、性能目标、性能目标 为了为了实现防火总体目标和功能目标，建筑材料、建筑构件、系实现防火总体目标和功能目标，建筑材料、建筑构件、系统组件以及建筑方法等必须满足一定性能水平的要求。性能水统组件以及建筑方法等必须满足一定性能水平的要求。性能水平是可以量化的，在性能化设计中还将对其并行计量和分析计平是可以量化的，在性能

16、化设计中还将对其并行计量和分析计算。该性能目标将对建筑的防火分隔、火灾探测与报警系统、算。该性能目标将对建筑的防火分隔、火灾探测与报警系统、防排烟系统，甚至自动喷水灭火系统的性能提出要求。防排烟系统，甚至自动喷水灭火系统的性能提出要求。 三、制定设计目标三、制定设计目标 指指为了实现防火总体目标，设计必须达到的性能水平，称为了实现防火总体目标，设计必须达到的性能水平，称为设计目标或性能指标，因此，设计目标是评估设计方案为设计目标或性能指标，因此，设计目标是评估设计方案是否能够达到总体安全目标的最终依据。是否能够达到总体安全目标的最终依据。 下面以保护生命安全为总体目标，举例：下面以保护生命安全

17、为总体目标，举例： 防火安全总体目标是保护生命安全。防火安全总体目标是保护生命安全。 功能目标为保证整个建筑物内的人员能够有充足的时功能目标为保证整个建筑物内的人员能够有充足的时间疏散到安全的地点，在疏散过程中必须保护人们不会受间疏散到安全的地点，在疏散过程中必须保护人们不会受到热辐射和火灾烟气的危害。到热辐射和火灾烟气的危害。 性能目标为限制着火房间火灾的蔓延。如果火灾没有性能目标为限制着火房间火灾的蔓延。如果火灾没有蔓延到着火房间以外，那么起火房间以外的人员就不会受蔓延到着火房间以外，那么起火房间以外的人员就不会受到火灾热辐射和火灾烟气的影响。到火灾热辐射和火灾烟气的影响。 为了满足上述目

18、标，应该制定防止着火房间发生轰燃为了满足上述目标，应该制定防止着火房间发生轰燃的指标，设计小组根据房间的具体情况可能会建立一个性的指标，设计小组根据房间的具体情况可能会建立一个性能指标，比如控制着火房间内烟层的温度不超过能指标，比如控制着火房间内烟层的温度不超过500。因为在这个温度下，烟层的热辐射不会点燃室内的其他物因为在这个温度下，烟层的热辐射不会点燃室内的其他物品，从而不会发生轰燃。品，从而不会发生轰燃。 四、确定火灾场景四、确定火灾场景 每个每个火灾场景都应该涉及火灾特性、建筑物特性和人员特火灾场景都应该涉及火灾特性、建筑物特性和人员特性三部分的内容。性三部分的内容。 火灾特性具体包括

19、火灾位置、起火源、可燃物特性，火灾特性具体包括火灾位置、起火源、可燃物特性，火灾增长规律等。火灾增长规律等。 建筑物特性包括建筑布局、建筑结构、建筑材料、建建筑物特性包括建筑布局、建筑结构、建筑材料、建筑的运营管理情况、门窗的状态、通风条件、消防系统的筑的运营管理情况、门窗的状态、通风条件、消防系统的状况以及其他环境条件等。状况以及其他环境条件等。 人员特性包括建筑内人员的数量、人员的分布、人员人员特性包括建筑内人员的数量、人员的分布、人员的状态（睡眠或清醒）、对环境的熟悉程度、人员的类型的状态（睡眠或清醒）、对环境的熟悉程度、人员的类型（老人、中青年、儿童、残疾）等。（老人、中青年、儿童、残

20、疾）等。 五、建立设计火灾五、建立设计火灾 设计设计火灾（火灾（Design Fire）并不是用来描述建筑内的真实的）并不是用来描述建筑内的真实的火灾是如何发生发展的，而是用来评估在该火灾条件下防火灾是如何发生发展的，而是用来评估在该火灾条件下防火设计方案的安全水平是否达到设计的要求，因此所选择火设计方案的安全水平是否达到设计的要求，因此所选择的设计火灾应具有典型性和代表性，并应该使得所采用的的设计火灾应具有典型性和代表性，并应该使得所采用的防火措施具有一定的安全裕度。防火措施具有一定的安全裕度。 概括概括设计火灾特征的最常用方法是采用火灾增长曲线。热设计火灾特征的最常用方法是采用火灾增长曲线

21、。热释放速率随时间变化的典型火灾增长曲线，一般具有火灾释放速率随时间变化的典型火灾增长曲线，一般具有火灾增长期、最高热释放速率期、稳定燃烧期和衰减期等共同增长期、最高热释放速率期、稳定燃烧期和衰减期等共同特征。特征。 六、提出和评估设计方案六、提出和评估设计方案 应应提出多个消防安全设计方案，并按照规范的规定进行评提出多个消防安全设计方案，并按照规范的规定进行评估，以确定最佳的设计方案。估，以确定最佳的设计方案。 七、编写性能化设计报告七、编写性能化设计报告 由于由于设计报告是性能化设计能否被批准的关键因素，所以设计报告是性能化设计能否被批准的关键因素，所以设计报告需要包括分析和设计过程的全部

22、步骤，并且编写设计报告需要包括分析和设计过程的全部步骤，并且编写的格式和方式应符合权威机构的要求和用户的需要。编写的格式和方式应符合权威机构的要求和用户的需要。编写的报告中应包含以下内容：的报告中应包含以下内容： 工程范围及性能化设计的内容工程范围及性能化设计的内容 例如例如，建筑特征、人员特征、原有的防火措施、来自各方，建筑特征、人员特征、原有的防火措施、来自各方面的设计的限制条件，以及需要进行性能化设计的范围等。面的设计的限制条件，以及需要进行性能化设计的范围等。 安全目标安全目标 该部分应包括建筑业主、建筑使用方、建筑设计单位、性该部分应包括建筑业主、建筑使用方、建筑设计单位、性能化防火

23、设计咨询单位会和消防主管部门共同认定的总体能化防火设计咨询单位会和消防主管部门共同认定的总体安全目标和性能目标，并说明性能目标是怎样建立的。安全目标和性能目标，并说明性能目标是怎样建立的。 设计目标（性能指标）设计目标（性能指标） 该部分应该说明对应不同性能目标的性能指标是什么，该部分应该说明对应不同性能目标的性能指标是什么，是如何确定的，考虑了那些不确定因素，采用了哪些假设是如何确定的，考虑了那些不确定因素，采用了哪些假设条件。条件。 火灾场景设计火灾场景设计 该部分需要说明选择火灾场景的依据和方法，并对每一个该部分需要说明选择火灾场景的依据和方法，并对每一个火灾场景进行讨论，列出最终需要分

24、析的典型火灾场景。火灾场景进行讨论，列出最终需要分析的典型火灾场景。 设计方案的分析与评估设计方案的分析与评估 该该部分应包括：分析与评估中采用的工具、方法和参考部分应包括：分析与评估中采用的工具、方法和参考资料，计算中的边界条件和输入参数，并说明设计方案是资料，计算中的边界条件和输入参数，并说明设计方案是如何满足安全判定指标的如何满足安全判定指标的。 总结总结 该部分是对前面所有工作的总结，应包括此次设计的内容、该部分是对前面所有工作的总结，应包括此次设计的内容、目标、最终设计方案、相关的假设条件或要求。目标、最终设计方案、相关的假设条件或要求。 单位和人员资质说明单位和人员资质说明 此部分

25、包含设计单位的名称、经营范围、设计资质，参与此部分包含设计单位的名称、经营范围、设计资质，参与本设计项目的防火工程师的相关工作经历等本设计项目的防火工程师的相关工作经历等 。 性能化性能化防火设计评估防火设计评估重点研究内容重点研究内容火灾荷载火灾荷载烟羽流动烟羽流动辐射强度辐射强度安全疏散安全疏散事后措施事后措施设计模型计算 火灾荷载通常用火灾荷载密度火灾荷载通常用火灾荷载密度(fire load density)，也即单，也即单位建筑面积上的火灾平均荷载位建筑面积上的火灾平均荷载(Jm2)来表示。一般说，火来表示。一般说，火灾荷载越大，着火时间越长，建筑遭受破坏也越严重。灾荷载越大，着火时

26、间越长，建筑遭受破坏也越严重。 为了便于研究，在实际中常根据燃烧热值把某种材料换算为了便于研究，在实际中常根据燃烧热值把某种材料换算为等效发热量的木材。例如：建筑物火灾荷载如果为为等效发热量的木材。例如：建筑物火灾荷载如果为1kg，那么它产生的热量就相当于那么它产生的热量就相当于1kg标准木材所产生的热量，标准木材所产生的热量，约为约为188.40 Mj。显然如此之大的热值会对建筑物的基础、。显然如此之大的热值会对建筑物的基础、墙、柱、梁、楼板、屋顶、楼梯、门、窗、吊顶等构件造墙、柱、梁、楼板、屋顶、楼梯、门、窗、吊顶等构件造成极大的威胁。成极大的威胁。火灾荷载密度计算火灾荷载密度计算材料名称

27、单位发热量材料名称单位发热量无烟煤3136聚乙烯泡沫塑料3943煤、焦炭2834聚碳酸酯2830木炭2931聚丙烯塑料4243蜂窝煤、泥煤1723聚四氯乙烯塑料45煤焦油4144聚氨酯2224沥青4143聚氨酯泡沫2328纤维素1516脲醛树脂1215衣物1721脲醛泡沫1415木材1720聚氯乙烯塑料1621纤维板1720聚醋酸乙烯酯2021胶合板1720聚酰胺2930棉花1620发泡PVC壁纸1821谷物1518不发泡PVC壁纸1520面粉1518硬质PVC地板510动物油脂3740半硬质PVC地板1520皮革1619软质PVC地板1521油毯2128晴纶化纤地毯1521纸1620水泥刨花

28、板410纸板1316稻草板1417石蜡4647刨花板1720ABS塑料3440食油3842聚丙烯酸酯2729石油4042赛璐珞塑料1720汽油4344环氧树脂3335柴油4042三聚氰胺树脂1619煤油4041酚醛树脂2730甘油18 由于火灾荷载密度过大，火势燃烧猛烈，可持续燃烧时间由于火灾荷载密度过大，火势燃烧猛烈，可持续燃烧时间长。一般住宅楼的火灾荷载密度为长。一般住宅楼的火灾荷载密度为3560kg/ m2；高级宾；高级宾馆为馆为4560kg/ m2；仓储式超市会更高。根据实验（日本）；仓储式超市会更高。根据实验（日本）证明火灾荷载密度为证明火灾荷载密度为60kg/ m2时，其持续燃烧时

29、间为时，其持续燃烧时间为1.3h。 目前，国内耐火极限最高等级的甲级防火门的耐火极限为目前，国内耐火极限最高等级的甲级防火门的耐火极限为1.2h，一级耐火等级建筑防火楼板的耐火极限为，一级耐火等级建筑防火楼板的耐火极限为1.5h，很，很显然，当火灾荷载过大时，建筑物的建筑材料的耐火性能显然，当火灾荷载过大时，建筑物的建筑材料的耐火性能和主要建筑构件的耐火极限都将承受着巨大的考验。和主要建筑构件的耐火极限都将承受着巨大的考验。 对于国内火灾荷载分类、限制要求尚无相关规定，防火分对于国内火灾荷载分类、限制要求尚无相关规定，防火分区、防火分隔设施等大多都是早期建筑火灾统计后所制定区、防火分隔设施等大

30、多都是早期建筑火灾统计后所制定的建筑防火设计标准，而对于日益增多新的建筑类型，尤的建筑防火设计标准，而对于日益增多新的建筑类型，尤其是使用过程中，对于火灾荷载分类、火灾荷载限制，是其是使用过程中，对于火灾荷载分类、火灾荷载限制，是控制火灾荷载的行之有效的措施。控制火灾荷载的行之有效的措施。 英国根据建筑物的火灾荷载，将建筑物耐火等级分为低、英国根据建筑物的火灾荷载，将建筑物耐火等级分为低、中、高三个级别，值得参考借鉴。中、高三个级别，值得参考借鉴。建筑物耐火等级建筑物耐火等级火灾荷载密度（火灾荷载密度（MJm2）低低11.400.400中中11.40011.40022.800.800高高22.

31、800.800根据美国国家标准和技术协会根据美国国家标准和技术协会NFPA92B规定：规定：热辐射强度计算：热辐射强度计算：热辐射强度计算：热辐射强度计算：临界烟层计算：临界烟层计算：引火源计算 绝热压缩火源可根据绝热压缩公式计算：绝热压缩火源可根据绝热压缩公式计算： 据计算，体积为据计算，体积为10升，压力为升，压力为1atm（0.1MPa），温度为，温度为20的空气，经绝热压缩使体积压缩成的空气，经绝热压缩使体积压缩成1升，这时的压力升，这时的压力可达可达21.1atm（2.1MPa），温度会升高到，温度会升高到463。如果压缩。如果压缩的程度再大的程度再大，则温度上升会更高则温度上升会更

32、高。当周围有可燃物（气体、。当周围有可燃物（气体、液体）达到自燃点就会引起自燃。液体）达到自燃点就会引起自燃。T2T1（P2P1）K-1K 静电火源静电火源计算方法计算方法 静电火源引爆能量静电火源引爆能量 E 可根据公式计算：可根据公式计算： 式中：式中： E最小引爆能量（最小引爆能量（J） C静电电容静电电容（F） U静电电压静电电压（V）最小点火能量（mj）（汽油0.02、氢气0.019、乙炔0.019等）E 12C U2安全疏散计算 安全区域安全区域 指建筑物火灾时，凡能确保避难人员安全的场所，都是发生安全区域。指建筑物火灾时，凡能确保避难人员安全的场所，都是发生安全区域。 1、安全区

33、域的条件：、安全区域的条件： （1）提供足够的避难空间；）提供足够的避难空间； （2）保证不受烟火威胁，封闭安全区域还要求有一些通风、照明、）保证不受烟火威胁，封闭安全区域还要求有一些通风、照明、通讯联络设施。通讯联络设施。 2、安全区域的类型：、安全区域的类型： （1）建筑物以外的空旷场所；）建筑物以外的空旷场所； （2）封闭楼梯间、防烟楼梯间；）封闭楼梯间、防烟楼梯间； （3）建筑物中的阳台和屋顶平台；）建筑物中的阳台和屋顶平台； （4）高层建筑中起火楼层下面两层以下的楼层；）高层建筑中起火楼层下面两层以下的楼层； （5）超高层建筑中的避难层、避难间。）超高层建筑中的避难层、避难间。 例如

34、：某大型商场，属老城改造工程项目，总用地面积近例如：某大型商场，属老城改造工程项目，总用地面积近三万平方米，商场占地三万平方米，商场占地140m110m=15400m2，将两条东，将两条东西走向的主要街道南北贯通。地下层为汽车库和设备用房，西走向的主要街道南北贯通。地下层为汽车库和设备用房，地上三层精品商店。为满足原使用单位的需要，三层屋顶地上三层精品商店。为满足原使用单位的需要，三层屋顶设有六跑道设有六跑道400m标准运动场。标准运动场。 根据防火分区和功能分区的需要，中部中庭在首层向南北根据防火分区和功能分区的需要，中部中庭在首层向南北方向延伸设置一条方向延伸设置一条7.7米宽、贯穿建筑的

35、安全疏散通道，米宽、贯穿建筑的安全疏散通道，单独划分为一个防火分区，每层围绕中庭各划分为单独划分为一个防火分区，每层围绕中庭各划分为4个防个防火分区。火分区。 因该商场处于山坡地带，南北室外地坪高差为因该商场处于山坡地带，南北室外地坪高差为5m，一层、，一层、二层均可开设直通室外的安全疏散门，三层垂直疏散人数二层均可开设直通室外的安全疏散门，三层垂直疏散人数最多，楼梯宽度计算以三层为标准。最多，楼梯宽度计算以三层为标准。 三层营业厅建筑面积为三层营业厅建筑面积为140m110m15400m2，其中空，其中空调机房、配电室、货物整理等辅助用房、办公室（采取了调机房、配电室、货物整理等辅助用房、办

36、公室（采取了防火分隔措施并单独设置了疏散出口防火分隔措施并单独设置了疏散出口）所占面积为所占面积为14000m2。 面积折算值选择面积折算值选择50，疏散人数换算系数为，疏散人数换算系数为0.77，每百人，每百人疏散宽度指标为疏散宽度指标为0.75m，将相邻防火分区间相互借用的安，将相邻防火分区间相互借用的安全出口宽度限制在总疏散宽度的全出口宽度限制在总疏散宽度的30以内，则三层所需疏以内，则三层所需疏散楼梯净宽度为散楼梯净宽度为14000500.770.750.728.29m。 每个安全出口疏散人数按每个安全出口疏散人数按4 4股人流控制，即每个安全出口股人流控制，即每个安全出口的净宽度为的

37、净宽度为0.55m0.55m4 42.2m2.2m。 由此可以确定三层应至少设置梯段净宽不小于由此可以确定三层应至少设置梯段净宽不小于2.2m2.2m的楼梯的楼梯数量为数量为28.2928.292.22.212.861312.8613个。个。 该商场沿外墙设置了该商场沿外墙设置了1111部楼梯，在中部防火分区的分隔处部楼梯，在中部防火分区的分隔处设置了两部剪刀楼梯间，剪刀楼梯间的两个前室分别处于设置了两部剪刀楼梯间，剪刀楼梯间的两个前室分别处于不同的防火分区内，并分别设置加压送风设施，每个剪刀不同的防火分区内，并分别设置加压送风设施，每个剪刀楼梯间完全可以作为两个独立的安全出口，所以，该商场楼

38、梯间完全可以作为两个独立的安全出口，所以，该商场共设置疏散楼梯共设置疏散楼梯1515部。部。商场疏散出口计算商场疏散出口计算疏散人数疏散人数=建筑面积建筑面积面积折算比例（表面积折算比例（表1）换算系数（表换算系数（表2）净宽净宽度度=疏散人数疏散人数百人宽度指标（表百人宽度指标（表3）楼层位置楼层位置地下二层地下二层地下一层、地下一层、地上第一、地上第一、二层二层地上第三层地上第三层地上第四层地上第四层及四层以上及四层以上各层各层换算系数换算系数0.800.850.770.60楼楼 层层 位位 置置耐耐 火火 等等 级级一、二级一、二级三级三级四级四级地上一、二层地上一、二层0.650.75

39、1.00地上三层地上三层0.751.00地上四层及四层以上各层地上四层及四层以上各层1.001.25与地面出入口地面的高差不超过的地下建筑与地面出入口地面的高差不超过的地下建筑0.75与地面出入口地面的高差超过的地下建筑与地面出入口地面的高差超过的地下建筑1.00地上商店的面积折算值宜地上商店的面积折算值宜为为50%70%，地下商店的，地下商店的面积折算值不应小于面积折算值不应小于70%。（表（表1）（表（表2）（表（表3）建筑防火间距计算防火间距定义防火间距定义防火间距是指相邻两栋建筑物之间，保防火间距是指相邻两栋建筑物之间，保持适应火灾扑救、人员安全疏散和降低火持适应火灾扑救、人员安全疏散

40、和降低火灾时热辐射的必要间距。也就是指一幢建灾时热辐射的必要间距。也就是指一幢建筑物起火，其相邻建筑物在热辐射的作用筑物起火，其相邻建筑物在热辐射的作用下，在一定时间内没有任何保护措施情况下，在一定时间内没有任何保护措施情况下，也不会起火的最小安全距离。建筑防下，也不会起火的最小安全距离。建筑防火间距一般为消防车能顺利通行的距离，火间距一般为消防车能顺利通行的距离，一般为一般为7米。米。防火间距类型防火间距类型建筑防火间距类型：建筑之间的防火间建筑防火间距类型：建筑之间的防火间距；储罐之间的防火间距；堆场之间的防距；储罐之间的防火间距；堆场之间的防火间距；建筑设施与火源之间的防火间距火间距；建

41、筑设施与火源之间的防火间距等。防火间距等。防火间距是以长度是以长度“米米”（m）为计）为计算单位算单位。防火间距的确定防火间距的确定由于由于影响防火间距的因素较多，条件也不同，从火灾蔓延影响防火间距的因素较多，条件也不同，从火灾蔓延角度来看，主要有飞火、热对流、热辐射，其他还与建筑物角度来看，主要有飞火、热对流、热辐射，其他还与建筑物外墙开口面积、建筑物内火灾荷载、建筑物内消防设施水平外墙开口面积、建筑物内火灾荷载、建筑物内消防设施水平和灭火时间的影响等有关。其中的飞火又与风力有关，在大和灭火时间的影响等有关。其中的飞火又与风力有关，在大风情况下，从火场飞出的风情况下，从火场飞出的 “火团火团

42、”可达数十米、数百米，显可达数十米、数百米，显然要考虑飞火因素，要求距离就会太大，难以做到。至于热然要考虑飞火因素，要求距离就会太大，难以做到。至于热对流，主要是热气流喷出窗口后就向上升腾，对相邻建筑的对流，主要是热气流喷出窗口后就向上升腾，对相邻建筑的火灾蔓延影响较热辐射为小，可以不考虑火灾蔓延影响较热辐射为小，可以不考虑。考虑考虑防火间距的主要因素是热辐射的强度。建筑防火间距防火间距的主要因素是热辐射的强度。建筑防火间距可以通过理论计算得出。其防火间距理论计算公式如下可以通过理论计算得出。其防火间距理论计算公式如下：Q Q C C （T1/100T1/100）4 4（T2/100T2/10

43、0）4 4 F1 F1F2 F2 cosa1cosa1cosa2/cosa2/r r2 2式中：式中：Q Q辐射传递热量，辐射传递热量，w w；F1F1起火建筑辐射面的面积，起火建筑辐射面的面积，m m2 2F2F2相邻建筑辐射面的面积，相邻建筑辐射面的面积，m m2 2r r辐射面中心引出的辐射击线长度，辐射面中心引出的辐射击线长度，m m；T1T1着火建筑物的最高温度，一般取着火建筑物的最高温度，一般取13001300；T2T2可燃物可能被点着起火的温度，一般取可燃物可能被点着起火的温度，一般取220220；C C辐射系数，辐射系数，W/(m2 k4) W/(m2 k4) ；假定建筑物为非

44、全黑体；假定建筑物为非全黑体， 则则C1C1C2C23.82(3.82(相当于普通木材的吸收系数相当于普通木材的吸收系数) )；C CC1 C1 C2/C0C2/C03.823.823.82/4.93.82/4.92.982.98C0C0全黑体时的吸收系数为全黑体时的吸收系数为4.94.9；Cosa1Cosa1cosa2cosa2（辐射方向和辐射面法线间的角度）。（辐射方向和辐射面法线间的角度）。目 录1、性能化防火设计的概述2、性能化防火设计的规定3、性能化防火设计的步骤4、性能化防火设计的现状5、性能化防火设计的规范6、建筑火灾的计算机模型7、建筑火灾疏散模型建立8、性能化防火设计的计算第

45、一节 性能化防火设计的概述 消防消防安全工程学原理和方法在建筑防火设计中的应用，产生安全工程学原理和方法在建筑防火设计中的应用，产生了一种新的建筑防火设计了一种新的建筑防火设计方法方法，即，即以以性能为基础的建筑防火性能为基础的建筑防火设计设计方法方法。一、处方式的一、处方式的防火设计防火设计 详细详细地规定了防火设计必须满足的各项设计指标或参数，设地规定了防火设计必须满足的各项设计指标或参数，设计人员只需要按照规范条文的要求按部就班地进行设计，不计人员只需要按照规范条文的要求按部就班地进行设计，不用考虑所设计的建筑物具体达到什么样的安全水平用考虑所设计的建筑物具体达到什么样的安全水平 ，有些

46、像，有些像医生看病开处方一样，这种设计方法被称为医生看病开处方一样，这种设计方法被称为“处方式处方式”的设计的设计方法，也有的人称之为方法，也有的人称之为“规格式的规格式的”、“规范化的规范化的”或或“指令性的指令性的”设计方法。设计方法。 优点：优点： 处方处方式的防火设计规范，是长期以来人们与火灾斗争过程中式的防火设计规范，是长期以来人们与火灾斗争过程中总结出来的防火灭火经验的体现，同时也综合考虑了当时的总结出来的防火灭火经验的体现，同时也综合考虑了当时的科技水平、社会经济水平以及国外的相关经验，这种规范清科技水平、社会经济水平以及国外的相关经验，这种规范清楚明了、简单易行，对设计和验收评

47、估人员的要求不高，能楚明了、简单易行，对设计和验收评估人员的要求不高，能够满足大多数规模或功能等要求较简单建筑的设计与监督需够满足大多数规模或功能等要求较简单建筑的设计与监督需要要。 因此因此，处方式的防火设计规范，在规范建筑物的防火设计、，处方式的防火设计规范，在规范建筑物的防火设计、减少火灾造成的损失方面起到了重要作用。减少火灾造成的损失方面起到了重要作用。 随着科学技术和经济的发展，各种复杂的、多功能的大随着科学技术和经济的发展，各种复杂的、多功能的大型建筑迅速增多，新材料、新工艺、新技术和新的建筑结型建筑迅速增多，新材料、新工艺、新技术和新的建筑结构形式不断涌现，都对建筑物的防火设计提

48、出了新的要求。构形式不断涌现，都对建筑物的防火设计提出了新的要求。新形式下出现的新问题：新形式下出现的新问题： 建筑规模越来越大，功能越来越复杂；建筑规模越来越大，功能越来越复杂； 新的建筑形式的出现新的建筑形式的出现 ； 结构形式的个性化；结构形式的个性化； 中庭类建筑的出现。中庭类建筑的出现。 处方式防火设计存在的问题：处方式防火设计存在的问题： 处方式的防火设计规范，通常都详细地规定了设计必处方式的防火设计规范，通常都详细地规定了设计必须满足的各项设计指标或参数，这严重束缚了建筑师和设须满足的各项设计指标或参数，这严重束缚了建筑师和设计人员的创造性，限制了新技术的应用，往往导致设计千计人

49、员的创造性，限制了新技术的应用，往往导致设计千篇一律。篇一律。 尽管规范的规定是按照建筑的用途、规模、结构形式尽管规范的规定是按照建筑的用途、规模、结构形式等进行划分的，但是不能否认这只是在某一范围内对各个等进行划分的，但是不能否认这只是在某一范围内对各个不同的建筑物比较粗的划分。这使得在规范应用中会出现不同的建筑物比较粗的划分。这使得在规范应用中会出现一些不应有的偏差，对一些建筑物要求过严，而对另一些一些不应有的偏差，对一些建筑物要求过严，而对另一些建筑物则过松。建筑物则过松。 规范中的一些内容来自于经验，缺乏科学的定量的论规范中的一些内容来自于经验，缺乏科学的定量的论据。另外，参考国外的做

50、法可能不完全适合我国的情况，据。另外，参考国外的做法可能不完全适合我国的情况，更何况我国幅员辽阔，各地区具有较大的差异。更何况我国幅员辽阔，各地区具有较大的差异。 规范的制定或修订过程的周期较长，因此执行的规范规范的制定或修订过程的周期较长，因此执行的规范与实际的设计需要之间存在时间上的滞后，在一定程度上与实际的设计需要之间存在时间上的滞后，在一定程度上限制了新技术、新材料、新工艺、新建筑形式的应用和发限制了新技术、新材料、新工艺、新建筑形式的应用和发展。展。 难以达到难以达到“安全性安全性”和和“经济性经济性”的合理匹配。处方式防的合理匹配。处方式防火设计规范一般不明确指出合理的安全目标或标

51、准是什么，火设计规范一般不明确指出合理的安全目标或标准是什么，而是给出设计的最低标准。因此，这种设计很难做到既经而是给出设计的最低标准。因此，这种设计很难做到既经济又合理。济又合理。 二、性能化防火设计二、性能化防火设计 “性能化设计性能化设计”源于英文词汇源于英文词汇“performance-based design”，它是以某些安全目标为设计目标，基于综合安全性能分析它是以某些安全目标为设计目标，基于综合安全性能分析和评估的一种工程方法。性能化的防火设计是建立在火灾和评估的一种工程方法。性能化的防火设计是建立在火灾科学和消防工程学基础之上的。科学和消防工程学基础之上的。 性能性能化防火设计

52、方法是建立在火灾科学和消防工程（消防化防火设计方法是建立在火灾科学和消防工程（消防安全工程学）基础上的一种新的建筑防火设计方法，它运安全工程学）基础上的一种新的建筑防火设计方法，它运用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用用消防安全工程学的原理与方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑物的火灾危险途和内部可燃物等方面的具体情况，对建筑物的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防性和危害性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的防火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。火设计方案，为建筑物提供最合理的防火保护。 性能化防火设计与处方式的防火设计

53、相比较具有以下特点：性能化防火设计与处方式的防火设计相比较具有以下特点： （一）基于目标的设计一）基于目标的设计 在在性能化防火设计中，安全目标却是设计人员必须关心的性能化防火设计中，安全目标却是设计人员必须关心的内容之一。安全目标是防火设计应该达到的最终目标或安内容之一。安全目标是防火设计应该达到的最终目标或安全水平，除非规范中有明确的规定，一般应该同消防主管全水平，除非规范中有明确的规定，一般应该同消防主管部门、建筑业主、建筑使用方共同协商确定。安全目标确部门、建筑业主、建筑使用方共同协商确定。安全目标确定后，设计人员应根据建筑物的各种不同空间条件、功能定后，设计人员应根据建筑物的各种不同

54、空间条件、功能要求、及其他相关条件，自由选择达到防火安全目标而应要求、及其他相关条件，自由选择达到防火安全目标而应采取的各种防火措施并将其有机地结合起来，构成建筑物采取的各种防火措施并将其有机地结合起来，构成建筑物的总体防火设计方案。的总体防火设计方案。 （二）综合的设计（二）综合的设计 在在性能化设计中，应该综合考虑各个防火子系统在整个设性能化设计中，应该综合考虑各个防火子系统在整个设计方案中的作用，而不是将各个子系统单纯地叠加。计方案中的作用，而不是将各个子系统单纯地叠加。 其次其次，只考虑建筑物的设计是不够的，而必须同时考虑，只考虑建筑物的设计是不够的，而必须同时考虑在施工阶段应该体现设

55、计中所要求的性能，防止在维护管在施工阶段应该体现设计中所要求的性能，防止在维护管理时功能下降，并要正确合理地使用。理时功能下降，并要正确合理地使用。 （三）合理的设计三）合理的设计 保证保证建筑物需要满足的防火安全水平的前提下，更合理的建筑物需要满足的防火安全水平的前提下，更合理的配置各个防火子系统。既安全又经济。配置各个防火子系统。既安全又经济。 一一、性能设计的、性能设计的运行流程运行流程 性能化设计的支撑体性能化设计的支撑体系和基本内容系和基本内容二、性能化设计的三个支撑要素二、性能化设计的三个支撑要素 实现实现性能设计首先必须要有三个必要的支撑要素：性能设计首先必须要有三个必要的支撑要

56、素： 性能规范、技术指南、评估模型。性能规范、技术指南、评估模型。 （一）性能规范一）性能规范 规范规范的作用是制定防火安全的系统目标。其条文非常的作用是制定防火安全的系统目标。其条文非常简洁，性能规范的制定必须有配套科研项目的配合，简洁，性能规范的制定必须有配套科研项目的配合，需要来自科研、工程及管理等各个领域的专家共同进需要来自科研、工程及管理等各个领域的专家共同进行。行。 由由指令性规范向性能规范的转型不是一蹴而就的。目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

57、将逐步被性能没有百分之百的性能规范。指令性规定将逐步被性能规定替代，在相当长时期内二者可以并存。规定替代，在相当长时期内二者可以并存。 （二）技术指南（二）技术指南 与与性能规范相配套的技术指南提供了一些较成熟的设计方性能规范相配套的技术指南提供了一些较成熟的设计方法供设计人员参考，并对建筑物内消防系统整体的有效性法供设计人员参考，并对建筑物内消防系统整体的有效性进行评估。还给出为实现规范中的性能目标所应达到的性进行评估。还给出为实现规范中的性能目标所应达到的性能参数的取值范围。能参数的取值范围。 美国消防工程师协会出台的设计美国消防工程师协会出台的设计指南的指南的三个基本功能：三个基本功能：

58、 1、为消防工程师和消防审核部门提供指导，以帮助他们、为消防工程师和消防审核部门提供指导，以帮助他们确定并验证某个建筑项目达到了消防安全目标；确定并验证某个建筑项目达到了消防安全目标； 2、对性能化设计过程中应予考虑的参数进行明确说明；、对性能化设计过程中应予考虑的参数进行明确说明； 3、为消防工程师提供一种设计方法，使他们能够制定出、为消防工程师提供一种设计方法，使他们能够制定出既达到消防安全要求，又不受其他不必要的限制，同时又既达到消防安全要求，又不受其他不必要的限制，同时又能被各有关方面所接受的消防安全设计方案。能被各有关方面所接受的消防安全设计方案。 （三）评估模型（三）评估模型 建立

59、建立在科学实验、计算模型和概率分析基础上的评估模型在科学实验、计算模型和概率分析基础上的评估模型可对设计方案在建筑火灾中的实际应用效果进行测算和模可对设计方案在建筑火灾中的实际应用效果进行测算和模拟，并判断其是否能实现既定的性能目标。在火灾安全评拟，并判断其是否能实现既定的性能目标。在火灾安全评估中有许多评估模型，其中有两种较复杂的评估模型被认估中有许多评估模型，其中有两种较复杂的评估模型被认为是评价性能设计的最重要的评估模型。为是评价性能设计的最重要的评估模型。 1、区域模型、区域模型 区域模型区域模型通常把房间分为两个控制体，即上部热烟气层与通常把房间分为两个控制体，即上部热烟气层与下部冷

60、空气层。目前使用的比较多的、有典型作用的区域下部冷空气层。目前使用的比较多的、有典型作用的区域模型是由美国标准与技术研究所（模型是由美国标准与技术研究所（NIST）开发的计算多室）开发的计算多室火灾与烟气蔓延的火灾与烟气蔓延的CFAST模型。模型。CFAST可以用来预测用户设可以用来预测用户设定火源条件下建筑内的火灾环境。定火源条件下建筑内的火灾环境。 2、场模型、场模型 场场模型也称作模型也称作CFD（Computational Fluid-Dynamics ）模型，）模型，即计算流体动态模型。是用数学方法，通过求解代表物理即计算流体动态模型。是用数学方法，通过求解代表物理定律的数学方程，来