建筑消防工程学课件：性能化防火设计基础

1性能化防火设计基础2处方式防火设计方法的发展与局限性性能化建筑防火设计概述 性能化防火设计方法与步骤 性能化防火设计中的常用模型内容14.1处方式防火设计方法的发展与局限性3

处方式防火设计方法的发展与局限性处方式防火规范的发展1666年，英国伦敦发生了一场大火，几乎烧掉了整个城市，数十万伦敦居民逃往市北的山中避难。惨痛的火灾教训使英国人认识到应当通过制订防火技术来规范防火和用火行为。当年，英国就制订第一部有关防火的建筑规范。4

处方式防火规范的发展规范以条文的形式规定，每一个条文规定一件具体事情，要求设计人员必须遵守。大多数规定是依照建筑物的用途、规模和结构形式等提出的，通常都详细地规定了防火设计必须满足的各项设计指标或参数目前，世界各国建筑物的防火设计都是根据各自国家有关部门制定的防火规范进行的。5

处方式防火规范的发展规范认为只要完全符合建筑物的防火规定，就认为建筑物达到一个可以接受的安全水平.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，不用考虑所设计的建筑物到底达到什么样的防火水平6

处方式防火规范的发展“处方式”的设计方法依据这种规范进行防火设计，就像医生看病“照方抓药”开处方一样。这种设计方法被称为“处方式”的设计方法，源于英文的“prescriptive”一词，因此也有的人称之为“规格式的”、“规范化的”或“指令性的”设计方法，这种规范称为处方式的防火规范。现行的设计规范基本上是处方式规范

(PrescriptiveFireProtectionDesignCode)

78我国的部分主要建筑防火设计规范建筑设计防火规范，GB50016-2006高层民用建筑设计防火规范，GB50045-95(2005版)石油库设计规范，GB50074-2002人民防空工程设计防火规范，GB50098-2009石油化工企业设计防火规范，GB50160-2008原油和天然气工程设计防火规范，GB50183-1993火力发电厂与变电所设计防火规范，GB50229-2006汽车库设计防火规范，GB50067-1997……

处方式防火规范的发展9若干消防系统的设计与验收规范火灾自动报警系统设计规范，GB50116-2008自动喷水灭火系统设计规范，GB50084-2001水喷雾灭火系统设计规范，GB50129-1995低倍数泡沫灭火系统设计规范，GB50151-1992高倍数、中倍数泡沫灭火系统设计规范，GB50196-93……

处方式防火规范的发展10部分相关的行业规范与标准邮电部建筑防火设计标准，YD5002-94档案馆建筑设计规范，JGJ25-2000图书馆建筑设计规范，JGJ38-99文化馆建筑设计规范，JGJ41-87剧场建筑设计规范，JGJ57-2000电影院建筑设计规范，JGJ58-2008旅馆建筑设计规范，JGJ62-90……

处方式防火规范的发展11中华人民共和国国家标准建筑设计防火规范CodeofDesignonBuildingFireprotectionandpreventionGB50016--2006主编部门：中华人民共和国公安部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：2006年12月1日中华人民共和国建设部公告第450号12目录（摘要）第一章总则第二章建筑物的耐火等级第三章厂房(仓库)第四章甲、乙、丙类液体、气体储罐与可燃材料堆场第五章民用建筑第六章消防车道第七章建筑构造第八章消防给水和灭火设施第九章防烟和排烟第十章采暖、通风和空气调节

……13中华人民共和国国家标准高层民用建筑设计防火规范CodeforfireprotectiondesignoftallbuildingsGB50045-95（2005年版）主编部门：中华人民共和国公安部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1995年11月1日中华人民共和国建设部公告第361号14目录(摘要)1．总则2.术语3.建筑物的耐火等级4．总平面布局和平面布置5．防火、防烟分区和建筑结构5.1防火和防烟分区5.2防火墙、隔墙和楼板5.3电梯井和管道井5.4防火窗和防火卷帘5.5屋顶金属承重构件和变形缝6．安全疏散和消防楼梯7．消防给水和灭火设备8．防烟、排烟和通风、空气调节8.1一般规定8.2自然排烟8.3机械防烟8.4机械排烟8.5通风与空调……15规范的结构形式公告部分，说明该规范的编制组织部门、审核部门、批准部门和批准实施的时间。这是防火法规的基本格式建筑规范经过一定时间就会修订一次，在使用时，应当注意使用最新的版本总则，说明了制定该规范的目的、应用范围、不适用的场合、与其它规范的协调等16规范的结构形式分章论述有关规定例如，在《建规》2-5章中分别按不同的建筑形式提出了防火设计要求，第5-8章对消防设施提出了基本的设计要求。尽管规范中包括了不少条文，但对于实际设计来说仍然显得过于简略。但是通过增加条文又必然会使规范过于繁杂17规范的结构形式条文格式对设计的每个部分均提出了具体要求，做出详尽的规定为此形成了许多条，每条中又包括若干款有的条款后面还要给出说明或注释尽管规范中包括了不少条文，但对于实际设计来说仍然显得过于简略。附有条文说明18规范的结构形式又如《高规》4.1.5条为：高层建筑内观众厅、会议厅、多功能厅等人员密集场所，应设在首层或二、三层；当必须设在其它楼层时，除本规范另有规定外，尚应符合下列规定：4.1.5.1一个厅、室的建筑面积不宜超过400m3；4.1.5.2一个厅、室的安全出口不应少于两个；4.1.5.3必须设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统；4.1.5.4幕布和窗帘应采用经阻燃处理的织物。19对执行条文的要求很严格：“必须”，“严禁”严格：“应”“不应”有选择性：“宜/可”“不宜”表示一定要或绝对不要的表示建议性的用语表示正常情况下应当或不应当这样做按严格程度分类20规范的附录为了使规范的正文简洁而包括几个附录涉及一些重要的具体规定或说明如《建规》附录1：名词解释附录2：建筑构件的燃烧性能和耐火性能附录3：生产的防火危险性分类举例附录4：储存物品的火灾危险性分类举例21规范的《条文说明》应当重视阅读规范的条文说明有助于正确理解规范条文的含义规范制订（修订）部门所做的有关说明对规范中的每一条目都加以说明条文说明包括：制订该条文的依据，新条文修改或调整依据，新的与老规范的区别。22对特殊问题的的处理方法对于“超规”的特殊建筑，必须采取一定的变通处理应根据火灾性能来决定有关的防火要求。在一些规范中开始有所体现例如《高规》总则1.0.5条为：“当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑防火设计应对特殊的防火措施进行专题研究，并提交国家消防主管部门组织专题研究论证。”我国主要采取专家论证会的方式解决“超规”问题23处方式规范存在的问题处方式规范遇到的主要问题规范的条文多而繁杂规范编制的不统一规范自身存在矛盾某些条文不够明确和具体不同规范采用的判定依据不同有的规范或标准长期无法执行24处方式防火设计的局限性难以适应新型、大型、特殊建筑的防火需要

主要是高层建筑、地下建筑、大空间建筑、大型工业建筑处方式防火设计的局限性单独设防，缺乏系统的综合考虑规范仅分别对构件耐火、消防给水、火灾监控、防排烟等方面做出规定，相关的安装、验收规范是分别制定的总体协调考虑不足25处方式防火设计的局限性规范中的一些内容来自于经验，缺乏科学的定量的论据。我国的规范在制定中有相当一部分的规定参考了国外的做法。由于国内外经济状况、文化背景等因素的不同，直接采用国外的做法可能不完全适合我国的情况。现行规范之间常常出现互不沟通、相互矛盾的现象，这也削弱了规范的权威性和科学性。2627处方式规范的主要缺点规范中对建筑进行了大量细致具体的规定，设计者只能在众多约束的条件下开展设计，不利于设计人员主观创造力的发挥。如防火分区，规范根据建筑物的使用性质，确定了划分防火分区面积的标准。这对我国六七十年代小型生产厂房来说是合适的，而对于现代化的大规模生产已明显不够。28处方式防火设计的局限性例如《建规》5.3.9条为：剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集的公共场所，其观众厅内的疏散走道宽度应按其通过人数每100人不小于0.6m计算，但最小净宽度不小于1.0m，边走道不宜小于0.8m。在布置疏散走道时，横走道之间的座位排数不宜超过20排。纵走道之间的座位数，剧院、电影院、礼堂等每排不宜超过22个，体育馆每排不宜超过26个，但前后排座椅的排距不小于90cm时，可增至50个，仅一侧有纵走道时座位减半。处方式防火设计的局限性规范的制定或修订过程的周期较长，现行的规范与总是滞后于建筑的发展，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展。2930当前加强我国消防规范的意义近年来我国的国民经济飞速发展，其中建筑行业成为最活跃的领域之一。随着我国计划经济向市场经济转轨，特别是加入WTO后的需要，对防火设计技术规范提出更高的要求。我国现行的消防技术规范管理体制，难以适应新世纪我国消防安全工作的要求。改进消防技术规范工作已成为实现我国消防现代化的具有战略意义的任务。对待处方式防火设计法规的态度31对处方式规范的科学客观认识处方式防火设计规范是人类与火灾斗争的宝贵经验总结。规范中有许多条文是根据火灾案例制定的，还有些是根据确定的火灾试验数据编写的。这些规范对各类建筑工程的消防安全设计、施工、验收等，对预防和减少火灾的发生，保护人身财产安全发挥着重大作用。对待处方式防火设计法规的态度14.2性能化建筑防火设计概述3233建筑防火设计作用与意义建筑物是人类生活和生产的主要场所保证建筑物安全是在其中开展各种活动的基本保证建筑防火安全是建筑总体安全的重要组成部分搞好防火设计实现建筑防火安全的关键环节

设计中存在的问题是一种本质性缺陷，可为日后火灾的发生与蔓延埋下祸根

性能化建筑防火设计的概念34国外发达国家的建筑发展遇到了与我们相同的问题。大批设计新颖、风格独特的超高、超大建筑的出现，无法继续采用处方式规范，对发展新的防火设计方法提出了迫切需求。性能化建筑防火设计的概念性能化建筑防火设计的概念性能化建筑防火设计的概念以火灾安全工程学的思想为指导，建立以火灾性能为基础的建筑防火设计规范（Performance-basedFireProtectionDesignCode）。在国内通常称这种规范为“建筑物的性能化防火设计规范”，简称“性能化防火设计规范”。近二、三十年来，性能化防火设计已经成为国际上火灾科学研究领域的一个热点。35性能化建筑防火设计的概念性能化防火设计运用消防安全工程学的原理和方法，根据建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，由设计者根据建筑的各个不同空间条件、功能条件及其他相关条件，自由选择为达到消防安全目的而应采取的各种防火措施，并将其有机地组合起来，构成该建筑物的总体防火安全设计方案，然后用已开发出的工程学方法，对建筑的火灾危险性和危害性进行定量的预测和评估，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。36性能化建筑防火设计概述区分三个概念（1）性能化防火分析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，它根据特定建筑物的火灾特性，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、消防设施的选用等方面的有效性、可靠性和经济性做出评估。由于有了量化数据，这种分析有助于克服人为经验判断的主观性，保证了评估结论的科学性和客观性。37性能化建筑防火设计的概念性能化防火分析包括以下几个方面：获取待评估建筑的相关详细资料，确定火灾场景；设定该建筑物的防火安全目的和目标选择合适的量化分析方法具体分析影响防火安全目标的因素火灾防治有效性与经济性的综合评价给出科学而客观的性能化防火分析报告38性能化建筑防火设计的概念（2）性能化防火设计性能化防火设计是以性能化防火分析为基础展开的。性能化防火分析是一个演绎、讨论的过程，而性能化设计则是具体实施的行动过程。在实际工作中，性能化防火设计和性能化防火分析是紧密地结合在一起的。39性能化建筑防火设计的概念性能化防火设计包括以下几个方面：清楚地了解对象的结构特点及可能的火灾场景；针对某些典型的火灾场景，按照设定的火灾功率进行定量的计算，进而做出一种或几种尝试性的防火设计方案，在一定范围内组织有关人员对这些方案进行评定并选择最终设计方案；完成设计报告待审查或实施时使用40性能化建筑防火设计的概念（3）性能化防火设计规范性能化防火设计规范是性能化防火设计的法律文件与传统的“处方式”防火设计规范相比，性能化防火设计规范的要求更加灵活，确定建筑物人员疏散、结构耐火、消防系统等方面的参数时更加合理。41性能化建筑防火设计的概念性能化防火分析是进行性能化防火设计的基础和制定性能化防火设计规范的技术支撑；性能化防火设计规范是保证性能化防火设计合理有效的重要前提；性能化防火设计则能为性能化防火分析和性能化防火设计规范的完善提供宝贵的经验。42性能化建筑防火设计的特点目标性四大目标保护生命安全保护财产安全保护建筑的使用功能或服务的连续性保护环境不受火灾的有害影响设计人员根据建筑物的各种不同条件，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，构成建筑物的总体防火设计方案。针对目标去确定性能设计的边界条件值是性能化设计方法的核心所在。43性能化建筑防火设计的特点针对性性能化设计是针对各个特殊建筑量体裁衣，而不是用统一的标准涵盖所有建筑。例如在确保人员安全方面，必须要设立避难区和疏散通道，以及确保人员免受热辐射、烟气及其他有毒气体的伤害;

在火灾传播方面，必须要做到附近建筑物及周围空间不被引燃;对于防火分区的控制，必须要达到可控制火灾于本建筑的防火分区之内等44性能化建筑防火设计的特点综合性性能化设计思想强调建筑物消防设计的整体性，综合考虑消防设计的各个技术要素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。既考虑建筑的被动防火措施，也考虑建筑的主动防火措施既考虑火灾自动报警系统的作用，又考虑自动灭火系统和防排烟系统的作用整合消防技术的优势和作用，注重安全目标的实现，因此有助于建筑消防设计实现科学化、合理化和成本效益最优化。45性能化建筑防火设计的特点灵活性根据建筑的功能和形状，运用消防安全工程学的原理和方法，采取计算机模拟或数理推算的方法，灵活地进行消防安全设计有利于发挥设计人员的主观创造性，有利于新产品和新材料的开发研制以及新技术的推广，适应现代建筑的科技化和艺术化的要求，有利于保险部门参与建筑的消防工作。46性能化建筑防火设计的特点合理性改进现行防火设计方法中存在的局限性问题，以达到设计的合理性性能化防火设计，并不是直接提高安全标准或降低防火措施的成本，而是在满足建筑物功能和形态需要，保证防火安全水平的前提下，更合理地配置各个防火子系统。47性能化建筑防火设计的特点性能化防火设计方法和技术的发展极大地推动了建筑物性能化防火设计的广泛应用，但在一个很长的时期内还不能完全脱离处方式设计方法。处方式的设计方法虽然有局限性，但是已经形成了一条系统化的分析和设计方法，而性能化防火设计在这一方面还不够完善。人们对性能化防火设计需要一个认识和接受的过程，而且开展性能化的设计工作，对设计、审核人员要求非常高，需要培养一批具备性能化防火设计资质的设计人员。性能化的设计需要进一步的规范。虽然在性能化防火设计还有许多问题需要进一步地研究，包括火灾试验数据库的建立和适合工程应用的分析工具的开发等。4849性能化建筑防火设计的发展国际上一些主要的火灾科学学术期刊均登载了大量关于性能化设计与规范方面的讨论文章，

如：火灾安全学报(FireSafetyJournal)

火灾与材料学报(FireandMaterials)

燃烧与火焰(CombustionandFlame)

50性能化建筑防火设计的发展国际上一些主要的火灾科学学术期刊均登载了大量关于性能化设计与规范方面的讨论文章，续：火灾科学学报(JournalofFireScience)、应用火灾科学学报(JournalofAppliedFireScience)

建筑工程学报(JournalofArchitecturalEngineering)…………51性能化防火研究成果反过来促进了大型、特殊建筑的迅速发展。在积累了大量的研究成果和工程实践的基础上，一些国家开始了性能化规范编制工作，如：日本（1982）英国（1985）新西兰（1991）澳大利亚（1996）瑞典（1994）性能化建筑防火设计的发展52国际上召开了四届“性能基础规范与设计方法研讨会”：1996年加拿大，蒙特利尔1998年美国，夏威夷2000年瑞典，伦德2002年澳大利亚，墨尔本这标志着发展性能化设计方法及其相应的规范已经成为国际化的趋势。性能化建筑防火设计的发展53对性能化方法发展有影响的事件1971GSA举办关于高层建筑火灾安全国际会议（美国）1973NFPA“防火系统概念”技术委员会成立（美国）1976Harmathy发表“建筑火灾安全设计方法”（加拿大）1982－87建筑省承担关于发展火灾安全设计方法的研究项目（日本）1985建筑规范作为性能化设计正式文件第一次发行（英国）54对性能化方法发展有影响的事件1986NFPA发行NFPA550的第1版，即“火灾安全概念树指南”（美国）1988SFPE防火工程手册发行（美国）1990建筑规范评审组（BRRTF）起草和介绍国家建筑火灾安全系统规范（NBFSSC）（澳大利亚）1990国际标准化组织（ISO）建立一个下属机构，着手建筑火灾安全中的火灾安全工程准则的应用研究（国际）55对性能化方法发展有影响的事件1992性能化的建筑规范（和规定）生效（新西兰）1994CIB工作委员会14：火灾（W14）成立了一个下属机构，进行建筑火灾安全工程评估和计算机火灾模型评估（国际）1994消防工程设计指南出版（新西兰）1995澳大利亚建筑法规委员会（ABCB）起草澳大利亚性能化建筑规范（澳大利亚）56对性能化方法发展有影响的事件1995建筑省承担了关于性能化建筑规范的新项目（日本）1996正式颁布“性能化防火设计规范”（澳大利亚）1996第一届国际性能化防火设计方法研讨会在蒙特利尔召开（加拿大）2000NFPA和SFPE颁布《建筑物的性能化防火分析与设计工程指南》（美国）2002国际标准化组织的火灾安全技术委员会（ISO/TC92）召开第20届讨论会（澳大利亚）57英国1973年，对大部分建筑法规进行了统一，在“放宽规范”合理程序的基础上，可以通过“替代方案”来满足规范的要求，

----初步体现性能设计的思想。1985年和1991年，又先后两次对建筑规范进行了修订，明确提出可以将性能化设计方法作为一种可选的防火设计方法，

----率先实现了建筑防火设计由处方式规范向性能化规范的转变性能化建筑防火设计的发展58性能化建筑防火设计的发展在1994-1995年间，制订了《建筑火灾安全工程》，包括两个部分：第一部分：《火灾安全工程学原理的应用指南》，将性能化设计过程概括四个基本步骤：定性设计审查(qualitativedesignreview)定量分析(quantitativeanalysis)与性能化判据的比较(assessmentagainstcriteria)编制设计报告(reportingandpresentationofresults)

59性能化建筑防火设计的发展英国性能化设计应用指南的主要步骤开始定性设计审查（QDR）定量分析(QA)编制设计报告(RPR)结束未达到安全目标达到安全目标与性能化判据的比较(AC)60性能化建筑防火设计的发展在此草案的基础上，英国标准协会于2001年正式发布BS7974标准

火灾安全工程原理在建筑设计中的应用－实用规范

Applicationoffiresafetyengineeringprinciplestothedesignofbuildings-Codeofpractice61性能化建筑防火设计的发展澳大利亚澳大利亚也是开展性能化设计研究较早的国家之一澳大利亚维多利亚理工学院的V.Beck在建立火灾危险的分析模型方面做了开创性的工作该校与我实验室有密切联系62性能化建筑防火设计的发展澳大利亚在1996年澳大利亚正式颁布了本国的第一部性能化建筑防火设计规范－

《BuildingCodeofAustralia

－1996》，简称“BCA-96”，自1997年7月1日起，在各州陆续推行63性能化建筑防火设计的发展BCA-96包括A～I共九个部分,A卷总则B卷建筑结构部分C卷耐火性能部分D卷通道出口部分E卷公共设施和装配部分F卷健康和舒适部分G卷辅助部分H卷特殊用途建筑部分I卷维护部分基本上是按目标、功能说明、性能要求和解决方案这四个方面设计的64性能化建筑防火设计的发展目标功能描述性能要求建筑解决方案满足传统法规方案多种其它解决方案澳大利亚性能化设计框架65性能化建筑防火设计的发展为推广实施性能法规，澳大利亚政府经消防规范改革中心推出了《消防工程指南》（FireEngineeringGuidelines,1996）该指南以落实性能法规为中心总结出一套3级的消防工程系统评估方法第1级称为子系统对等评估（SEE）第2级评估方法称为系统性能评估（SPE）第3级评估方法是综合性的评估方法，即系统危险性评估（,SRE）66性能化建筑防火设计的发展BCA96存在的缺陷该规范是由原先的处方式设计规范修改而成，有些部分没有进行评估，不同子系统的要求不够一致有些功能描述完全是定性的对特殊构件或组件有多种说明，致使有些地方相互冲突为了显示设计方法与规范一致，只规定了一种可接受的方法，在一定程度上影响了设计的灵活性67性能化建筑防火设计的发展新西兰1991年，开始对建筑监督立法体系进行了彻底调整，首次建立了国家级的建筑规范并在1994年就采用了以性能为基础的防火安全设计规范这是世界上第一部比较完整的性能化规范该规范围绕着设计目标、性能要求、设计方法及方案的设计、评审和执行等几方面编写68性能化建筑防火设计的发展修正火灾安全特性建立性能要求确定几何参数，结构，建筑用途估计最大可能燃料荷载估计最大可能用户数和其位置假定某些火灾防护特性完成火灾工程分析可接受的性能

新西兰的性能化设计指南框图69性能化建筑防火设计的发展设计目标突出变化是从强调财产保护转变到强调生命安全保护，但对其邻近建筑的业主的财产保护没有明显改变性能要求关于人员安全疏散的措施关于消防队员安全的措施防止火灾蔓延至邻近区域保护环境安全免受邻近火灾的影响等70性能化建筑防火设计的发展设计方法达到新规范的性能要求主要有三种途径：经认可的验证方法获批准条文中规定的“可行的解决方法”用特殊消防工程的“可供选择的解决方法”方案的设计、评审和执行由具有相应资质的消防工程师进行设计和评审大部分由城市委员会的成员进行审查独立的专家顾问进行公正的审核71性能化建筑防火设计的发展美国1971年美国通用事务管理局（GSA)召开了两次高层建筑防火安全国际会议，提出在建筑火灾分析中需要采用系统方法。20世纪80年代美国实施了一个国家级的火灾风险评估项目。有NIST和NFPA等多个机构参加，最终开发出了FRAMWORKS模型。72性能化建筑防火设计的发展美国1988年美国防火工程师协会（SFPE)编辑出版了SFPE防火工程手册，并于1995年发行第二版。1995年，NFPA组织编写《NFPA性能化入门－规范与标准的准备》，

1999年，发布该文件的第2版。73性能化建筑防火设计的发展1997，SFPE组织编写《性能化火灾安全导论》。2000年，在此基础上发布了《建筑物性能化防火设计分析与设计工程指南（草案）》，它已经成为各国开展性能化防火方法研究的重要参考资料。74性能化建筑防火设计的发展由于特殊的原因，美国至今还没有形成一部适用于全国范围的建筑规范，而是并行存在三种国家层次的规范

BOCA,UBC,CSBC,

协商制订统一的规范NFPA标准具有重要的影响双轨制75性能化防火设计是一些主要的国际建筑与火灾防治的学术组织及其学术会议的主要议题，例如：国际火灾科学学会（IAFSS）国际建筑理事会（CIB）国际标准化组织（ISO）国际火灾科研合作论坛（ForumforInternationalCorporationonFireResearch）性能化建筑防火设计的发展76性能化建筑防火设计的发展有关国际组织自1990年起，国际标准化组织(ISO)开始进行性能化防火设计规范的研究，并在ISO/TC92内成立了关于“火灾安全工程”的分委员会1994年，国际建筑协会（CIB）在其负责的建筑防火问题的工作委员会(W14)中

成立两个任务组具体负责建筑火灾模型的确认，成立第11任务组（TG11）进行性能化规范研究77性能化建筑防火设计的发展有关国际组织2002年，美国SFPE、CIB和澳大利亚消防工程师协会在澳大利亚联合举办第四届国际性能化设计规范与建筑物火灾安全设计方法研讨会与此同时ISO/TC92也在澳大利亚召开了第20届讨论会对火灾危险分级方法进行了修订78性能化建筑防火设计的发展有关国际组织2003年11月，在马来西亚召开高层建筑性能化防火设计讨论会范维澄教授等与会2004年11月，在韩国汉城召开高层建筑防火设计讨论会我实验室79国外发展性能化防火设计的特点利用火灾科学和计算机技术等科学和工程的新成果来进行建筑防火设计，是对传统的“处方式”建筑防火设计体系的改革，减少其中那些僵化的经验性的条条框框。性能设计的关键是对消防安全目标进行定量化的工程计算和分析。包括对火灾的物理过程（燃料的燃烧和烟气蔓延）、人员疏散、灭火系统的功能、建筑结构的反应，乃至消防队的运作进行模拟计算。

80国外发展性能化防火设计的特点在制定性能基础规范的规划时，首先必须考虑的是要发展火灾性能为基础设计体系。必须进行对火灾安全工程学的研究，建立火灾基础数据库，开发实用的消防安全评估模型和方法以及可靠的计算机设计软件等。在此基础上确立性能基础设计方法和制订性能基础规范。需要制订与规范相配套的技术法规不仅需要制订以火灾性能为基础的设计方法，还需要制订与规范相配套使用的技术法规。81国外发展性能化防火设计的特点制定性能化规范之前，这种设计方法已经在建筑防火设计中发挥重要的作用在许多“超规”的设计方案的论证中，往往采用性能化方法和工具来计算。即使制订了性能化规范出来以后，目前这种设计方法不可能完全取代“处方式”的设计方法需要处理好两种规范的关系

在我国发展性能化方法和规范时，注意吸取国外经验82当前我国性能化设计的研究现状国际上对性能化建筑防火设计方法的研究与讨论，对我国的消防部门与建筑设计部门产生了重大影响从火灾安全工程方法提出的初期，我国的一些火灾科研工作者便给予了密切关注，及时介绍火灾模化、火灾风险分析及性能化设计方法本身的研究进展。加强有关的研究，并探索如何在我国发展性能化设计方法及相应的规范。83当前我国性能化设计的研究现状公安部天津消防科研所

1986年，编写了“火灾模化方法的发展”论文集，较全面介绍当时国际上几种有影响的火灾模化的计算机程序。中国科技大学火灾科学国家重点实验室

将计算燃烧学的思想用于火灾问题的研究，在火灾过程的模拟方面率先提出了场、区、网综合模拟新方法，并成功地用于建筑物火灾过程的实际计算中；建造了一些实体试验设备。84当前我国性能化设计的研究现状公安部消防局和中国消防协会

组织举办了有关火灾危险分析和性能化防火设计的专门研讨会，还邀请了多名国外专家进行学术交流。学术活动

在过去的十几年间，在我国召开了多次关于火灾科学与消防技术的国际或多边的讨论会和报告会，会上的一个重要主题就是性能化防火设计。相关学术刊物登载了大量宣传与讨论文章。85当前我国性能化设计的研究现状1996年，国家“九五”科技攻关项目设置了“重大工业事故和特殊建筑火灾预防与控制技术研究”项目。其中火灾防治部分，组织了公安部的天津、沈阳、四川、上海等四个消防研究所、中国科学技术大学火灾国家重点实验室、中国建筑科学研究院防火研究所等单位联合攻关。这种合作推进了我国性能化防火设计的研究。86当前我国性能化设计的研究现状2000年，根据第三届全国消防标准化技术委员会的决定，在公安部消防局的组织下，成立了“消防安全工程学”工作组。主要任务：收集、整理、分析国外相关资料；研究提出我国消防安全工程标准的发展规划；推进相关的火灾基础科学研究，开发建筑物消防安全性能评估方法，建立基础数据库；研究制定性能化设计方法及相关标准87当前我国性能化设计的研究现状2001年，在国家的“十五”科技攻关项目中对性能化设计方法的研究给予更有力的支持相关的基础研究工作将得到较大的加强目标提出适应我国国情的性能化设计导则目前已通过第一阶段的验收88当前我国性能化设计的研究现状性能化设计方法已在我国受到越来越多的人的重视，发展与采用性能化防火设计已成为人们的共识，是大势所趋。基本态度：推行性能化防火设计是一项庞大而复杂的系统工程，涉及的面很宽，因素很多。应当采取极其积极、慎重、稳妥的态度。了解性能化分析与设计的基本观点有助于这一工作的正常开展。14.3性能化防火设计方法与步骤89性能化防火设计方法与步骤907评估试设计1确定工程范围2确定总体目标3确定委托人和设计子目标5建立设定火灾场景6建立试设计所选设计达到性能指标吗？修改设计或子目标4建立性能判定标准8选择最终设计9编写设计文件性能化设计报告编写消防工程设计大纲性能化防火设计方法与步骤设计准备阶段第1步是确定项目的范围第2步是确定建筑物的总体防火安全目标第3步是将总体防火目标转换为工程设计目标；第4步是建立火灾危险的性能判据定量评估阶段第5步是设置火灾场景第6步是制定初步设计方案；第7步是评估初步设计方案，评估各种方案能否满足预定的性能判据，若不满足，则需要修改初步方案或损失目标；第8步是选定最终的设计方案文件编制阶段91设计准备阶段1）确定工程范围进行性能化设计所涉及的问题大多是建筑防火设计中的难点，并且涉及到多个方面的关系或利益。对于新的大型、复杂建筑的消防设计，为了顺利开展性能化设计工作，需要成立一个由相关方面人员组成的工作团队。除了承担火灾风险分析评估人员外，还应包括建筑工程甲方代表、建筑设计人员、消防安全管理人员及保险部门的代表等，组成一个人员结构合理的工作小组。92设计准备阶段2）确定总体目标减小火灾发生的可能性；在火灾条件下，保证建筑物内使用人员以及救援人员的人身安全；建筑物的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌，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；减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断；保证建筑物内财产的安全；建筑物发生火灾后，不会引燃其相邻建筑物；尽可能减少火灾对周围环境的污染。93设计准备阶段建筑物的消防安全总目标视其使用功能、性质及建筑高度而有所区别，设计时应根据实际情况在上述七个目标中确定一个或者两个目标作为主要目标，并列出其他目标的先后次序。对于人员密集的大型公共建筑，应当将保证人员安全放在首位。计算中心、通讯枢纽、博物馆、古建筑等，需要适当调整基本目的的顺序，安全目标所反映的是与将要发生的消防投入水平相一致的相对安全水平。建筑物的消防安全水平应依据现有规范的规定和建筑物的实际情况，由建设单位、设计单位、消防安全技术咨询机构、公安消防部门等共同研究确定。94设计准备阶段3）确定设计子目标将消防安全总目标进一步转化为工程上可操作的具体设计目标。总体目标为保证建筑物内使用人员的生命安全，那么为了达到该目标在工程上必须保证所有疏散通道始终保持人员可以承受的状况，直到所有室内人员疏散到安全地带。总体目标为保证建筑物内财产的安全，其设计子目标应确定为防止起火房间内发生轰燃，或者防止火灾向起火房间以外蔓延。95设计准备阶段4）建立性能判定标准火灾的发展过程是体现火灾性能的主要方面，它与建筑防火安全的各个基本目标都有密切关系。烟气是火灾中对人们生命危害最大的因素。据统计，在建筑火灾中约75%～85%的死亡人员是由烟气致死的。火灾时建筑物内影响人员安全疏散的因素有：烟气层高度、热辐射、对流热、烟气毒性、能见度。在疏散过程中，烟气层应始终保持在人群头部以上一定高度，人在疏散时不必要从烟气中穿过或受到热烟气流的辐射热威胁。人体对烟气层等火灾环境的辐射热的耐受极限为2.5kW/m2，即相当于上部烟气层的温度约为180℃～200℃。96设计准备阶段97热辐射强度<2.5kW/m22.5kW/m210kW/m2耐受时间>5min30s4s温度和湿度条件耐受时间温度和湿度条件耐受时间<60℃<，水分饱和＞30min140℃，水分含量<10%4min100℃，水分含量<10%12min160℃，水分含量<10%2min120℃，水分含量<10%7min180℃，水分含量<10%1min人体对辐射热的耐受极限人体对对流热的耐受极限设计准备阶段人体所能忍受的各种燃烧产物的最大剂量及浓度98火灾产物5min暴露时间30min暴露时间暴露剂量（浓度×时间）%min浓度最大值%暴露剂量（浓度×时间）%min浓度最大值%窒息CO1.511.51CO22561506LowO245（耗尽）9（耗尽）360（耗尽）9（耗尽）HCN0.050.010.2250.01刺激性气体HCl—0.02—0.02HBr—0.02—0.02HF—0.012—0.012SO2—0.003—0.003NO2—0.008—0.003丙烯醛—0.0002—0.0002设计准备阶段99火灾中允许的最大烟浓度及最小能见度对建筑物的熟悉程度烟浓度（减光系数）能见度（m）不熟悉0.15/m8～13熟悉0.5/m4由于烟气的减光作用，人们在有烟场合下的能见度必然有所下降，而这会对火灾中人们的安全疏散造成严重影响设计准备阶段通常在性能化火灾危险分析中，对于某个场所达到危险状态的定量判定标准为空间内的火灾环境应同时满足以下两个条件：（1）2m以上空间内的烟气平均温度大于180℃；（2）2m以下空间内的烟气温度不超过50℃且能见度小于10m。100定量计算阶段对火灾的发展做出定量分析是性能化设计的一个突出特点定量分析计算试验计算机模拟计算火灾过程已成为性能化设计的重要定量分析手段计算机模拟进行了大量假设和简化，或计算工具的局限性，其结果与实际火灾存在一定的误差。101定量计算阶段根据定量数据，可以对防火设计的初步方案的做出评价。通常可以得到若干可选用的设计方案。性能化设计的工作小组应当认真的对这些设计方案进行分类、加以比较，并从中选择一种最佳的作为最终设计方案。由于建筑防火设计的首要目的是保障人员生命安全，下面以保障人员生命安全为例对性能化定量计算阶段进行介绍。102定量计算阶段1）设定火灾场景设定火灾场景（DesignFirescenario）。在性能化防火设计中，通常假定在建筑中发生了一起火灾，并对该火灾的起火、火灾发展、轰燃以及熄灭过程进行描述，然后对发生该火灾时建筑内的火灾危险性进行定量评价。这种对未发生的火灾发展全过程的描述成为设定火灾场景（DesignFirescenario）一个火灾场景代表一组对建筑物、建筑内的人员、物品的安全性产生影响的工况。103定量计算阶段每个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。（1）火灾特性火灾位置起火源可燃物物理性参数火灾增长规律可燃物在特定的建筑物中的火焰与烟气的产生、发展、蔓延的动态过程，微观上是燃烧物质的组分的数量、动量、能量的转化过程。104定量计算阶段（2）建筑物特性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状况其他环境条件105定量计算阶段（3）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）。106定量计算阶段设定火灾热释放速率(HeatReleaseRate，HRR)是决定火灾发展的基本参数；定量计算火灾过程应以HRR的变化规律为基础展开；性能化分析中所用的HRR是人为设定的，设定得越合理，计算的结果也越可靠；定量评估阶段（续）基本设定方式是给出的HRR变化曲线称为设定火灾曲线(DesignFireCurves)；火灾发展过程可分为三种基本阶段：初期增长，稳定燃烧，逐渐减弱一种最常用的设定方式是由三个阶段简单组合而成重要的是合理确定各个阶段所占时间的长短设定火灾曲线示例0010020030040050050010001500时间(s)热释放速率(kW)稳定阶段增长阶段减弱阶段定量计算阶段定量计算阶段设定火灾中通常忽略掉火灾的减弱阶段t2-稳定模型110热释放速率时间稳定阶段初期增长阶段t2稳定模型示意图Q---火灾的热释放速率（kW）α---火灾的增长系数（kW/s2）t---火灾发展的时间（s）定量计算阶段火灾类型慢速增长中速增长快速增长超快速增长到达1055kW所需时间（s）600300150750.0029130.011720.046980.1878代表性可燃物-无棉制品聚酯床垫塑料泡沫、堆积的木板、装满邮件的邮袋甲醇快速燃烧的软垫座椅

火灾增长速率表α值的确定定量计算阶段060120180240300360420480540600246810热释放速率(MW)时间(s)

模型的四种基本类型超快速快速中速慢速图14.3

定量计算阶段考虑实际建筑物的可燃物荷载密度以及墙和吊顶的影响，故火灾增长因子：αf为可燃物载荷密度影响因子，其大小由建筑内可燃荷载密度决定：q为火灾荷载密度，其表达式为：定量计算阶段式中Mv为单个可燃物的质量，Δhc为单个可燃物的燃烧热，Af为建筑地板面积。αm则由建筑内装修材料可燃等级确定我国GB8624中对其燃烧等级提出了划分标准，将其划分为A、B两大类共四级：A（不燃）、B1（难燃）、B2（可燃）和B3（易燃）。

αm与建筑物装修材料可燃等级墙面装修材料等级

αm（kW/s2）墙面装修材料等级

αm（kW/s2）A0.0035B20.056B10.014B30.35定量计算阶段火灾稳定阶段的热释放速率值的确定（1）按规范取值上海市地方标准《民用建筑防排烟技术规程》（DGJ08-88-2000）中对特定场所热释放速率峰值的典型值。场所热释放速率峰值（MW）场所热释放速率峰值（MW）设有喷淋的商场3设有喷淋的办公室、客房1.5设有喷淋的公共场所2.5设有喷淋的汽车库1.5设有喷淋的超市、仓库4设有喷淋的中庭1无喷淋的办公室、客房6无喷淋的汽车库3无喷淋的中庭4无喷淋的公共场所8无喷淋的超市、仓库20无喷淋的厂房8表14.7特定场所热释放速率峰值的典型值

特定场所热释放速率峰值的典型值定量计算阶段（2）大空间中的局部火灾考虑火灾蔓延L为t时刻火焰前端位置，v

为火焰蔓延速率取0.006m/s；t

为时间起火区域面积采用等效直径的方法折算：DEq为等效直径W和D为起火区域的长和宽定量计算阶段（3）水喷淋控制下的火灾英国CIBSEGUIDEE、TM19等指出了水喷淋动作时火灾规模不再增长，因此根据水喷淋启动时间可以用来衡量水喷淋控制型火灾的规模。美国国家标准技术研究院（NIST）开发的工具DETACT-T2、丹麦火灾研究中心开发的Argos等模型均可以用来计算t2增长火灾下喷头的动作时间。根据计算的喷头动作时间就可以计算出热释放速率曲线的峰值。定量计算阶段（4）轰燃后的火灾轰燃发生后，火灾由燃料控制转变为通风控制，此时火灾热释放速率基本达到稳定值，且热释放速率峰值由该建筑的通风状态控制。Thomas提出的一种预测轰燃的计算方法，火灾发生轰燃时的临界热释放速率计算式为：式中AF为室内所有表面的总面积AW为通风口面积HW为通风口高度为该房间的通风因子定量计算阶段2）人员疏散分析人员安全疏散的基本条件保证人员安全疏散的关键是楼内所有人员疏散完毕所需的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间可用安全疏散时间（AvailableSafetyEgressTime，ASET），人员疏散到达安全区域所需要的时间，或称所需安全疏散时间（RequiredSafetyEgressTime，RSET）119定量计算阶段120起火报警(td)达到危险状况(th)充分发展火势减弱火灾发展：人员活动：RSETASETtbtc初期增长熄灭火灾发展与人员疏散的时间线典型时刻：ts定量计算阶段RSET的计算方法考虑以下三种情况：如果能够将火灾和烟气控制在着火房间内，则可只计算着火房间内人员的RSET；如果火灾及其产生的烟气只在着火楼层蔓延，则可只计算着火楼层内人员的RSET；如果火灾及其产生的烟气可能在垂直方向向其他楼层蔓延（例如，建筑内存在连通上下层的中庭），则需计算整个建筑内人员的RSET。当建筑存在坍塌的危险时，也需要计算整个建筑内人员的RSET。121定量计算阶段人员疏散时间按火灾报警时间、人员的疏散预动时间和人员从开始疏散到到达安全地点的行动时间之和计算：122Td为报警时间；Tpre为人员的疏散准备时间；Tt为人员疏散行动时间；k为安全系数，一般取为1.5~2，采用水力模型计算时的安全系数取值宜比采用人员行为模型计算时的安全系数取值要大。定量计算阶段报警时间根据建筑内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、着火空间的高度等条件，考虑设计火灾场景下，建筑内人员的密度及人员的安全意识与清醒状态等因素综合确定。人员的疏散准备时间为人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始之前的这段时间间隔包括识别时间和反应时间。人员的疏散行动时间计算方法以后介绍。123定量计算阶段各种用途的建筑物采用不同报警系统时的人员识别时间统计结果表识别时间建筑物用途及特性人员响应时间（min）报警系统类型W1W2W3办公楼、商业或工业厂房、学校（居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉）<13>4商店、展览馆、博物馆、休闲中心等（居民处于清醒状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉）<23>6旅馆或寄宿学校（居民可能处于睡眠状态，但对建筑物、报警系统和疏散措施熟悉）<24>5旅馆、公寓（居民可能处于睡眠状态，对建筑物、报警系统和疏散措施不熟悉）<24>6医院、疗养院及其他社会公共机构（有相当数量的人员需要帮助）<35>8表中的报警系统类型为：W1－实况转播指示，采用声音广播系统，例如从闭路电视设施的控制室；W2－非直播（预录）声音系统、和/或视觉信息警告播放；W3－采用警铃、警笛或其他类似报警装置的报警系统。定量计算阶段反应时间为从人员识别报警或信号并开始做出反应至开始直接朝出口方向疏散之间的时间。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。在反应时间内人员可能会采取的行动有：确定火源、火警的实际情况或火警与其他警报的重要性；停止机器或生产过程，保护重要文件或贵重物品等；寻找和召集儿童及其他家庭成员；灭火；决定合适的出口路径；警告其他人员以及其他疏散行为。125文件编制阶段性能化设计的最终报告报告应当对性能化设计的目的和目标、火灾场景设置的依据、计算工具的功能概述及计算结果的适用性等方面做出说明，给出充足的科学依据，力求给设计方案的审查人员形成清晰、明确、合理的认识。同时还应当提供相关的参考文献、基础数据、设备说明等，以便设计报告能够易于他人审核和检验。126文件编制阶段性能化设计的最终报告一般都应该包括以下几个方面：（1）分析和设计过程的参加者；（2）分析或设计的目的；（3）所用的设计方法；（4）工程背景资料；（5）防火目的和损失目标；（6）性能判据；（7）火灾场景；（8）设定火灾曲线；（9）所用的计算工具和方法；（10）设计改进方案；（11）其它相关资料等。12714.4性能化防火设计中的常用模型128性能化防火设计中的常用模型火灾发展过程的计算机模拟CFASTFDSFLUENT人员疏散的模拟计算公式计算软件模拟129火灾发展过程的计算机模拟运用数学手段模拟火灾的发展过程是认识火灾特点和开展有关分析的重要手段，尤其对建筑物的性能化设计和评估来说尤为重要。经过二三十年的研究，现在已发展出了多种分析火灾的数学模型，一般简称火灾模型。据统计，现在有60～70种比较完善的火灾模型可供选用。有的模型适用于计算火灾产生的环境，主要是室内温度随时间的变化、火灾中的烟气运动；有的模型适用于计算材料的耐火性、火灾探测器和洒水喷头的响应时间等。130火灾发展过程的计算机模拟总的来说，火灾模型可分为确定性和不确定性模型两大类确定性模型是根据质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律建立的。如果给定有关空间的几何尺寸、热物性参数、相应的边界条件和初始条件，利用这种模型可以得到相当准确的计算结果。不确定性模型也有多种形式，如统计模型和随机模型在讨论火灾发展过程时，主要涉及随机模型，这种模型把火灾的发展看成一系列连续出现的状态（或条件），而由一种状态转变到另一种状态有一定的概率。通过这种概率的分布计算，可以得到出现某种结果状态的概率分布。131火灾发展过程的计算机模拟火灾过程是十分复杂的，完全依靠基本定律来计算火灾发展是不可能的，实际计算中还需要采用一些必要的简化和假设，或使用不甚准确的测量数据。因此，火灾模型的计算结果是实际火灾的一定程度的近似。目前常用的火灾模型主要有经验模型（ExperientialModel）、区域模型（ZoneModel）、场模型（FieldModel）和网络模型（Networks）等。经验模型主要有FPETOOL（由“FireProtectionEngineeringTools”缩写）、ARGOS模型；区域模型主要有CFAST、ASET、ASET-B、FIRST、HARVARD等模型；场模型主要有FDS、SMARTFIRE等模型。此外人们常用PHOENICS、FLUENT、CFX、STARCD等大型流体力学分析软件进行火灾方面的计算。132火灾发展过程的计算机模拟火灾过程模拟研究通常使用区域模拟，在一定程度上兼顾了可靠性和经济性。由于区域模拟自身的局限性，它很难处理强通风、强火源等源点附近梯度变化剧烈区域的精细结构以及辐射传热造成室内火灾能量重新分布从而影响流动状态等现象。场模拟是利用计算机求解火灾过程中状态参数的空间分布及其随时间变化的模拟方式。场是指状态参数如速度、温度、各组分浓度等的空间分布。场模拟的理论依据是自然界普遍成立的质量守恒、动量守恒、能量守恒以及化学反应定律等。火灾过程中状态参数的变化也遵循这些规律。场模拟可以给出火灾过程的细节，但它对计算机的能力以及火灾分过程理论模型的要求限制了其使用范围。133134火灾发展过程的计算机模拟CFAST模型是美国NIST开发的区域式计算多室火灾与烟气蔓延的程序。主要是由早期的FAST模型发展而来，它还融合了NIST开发的另一个火灾模型CCFM中先进的数值计算方法，从而使程序运行更加快速、稳定。CFAST可以用来预测用户设定火源条件下建筑内的火灾环境。用户需要输入建筑内多个房间的几何尺寸和连接各房间的门窗等开口情况、壁面结构的热物性参数、火源的热释放速率或质量燃烧速率以及燃烧产物的生成速率。该模型可以预测各有关房间内上部烟气层和下部空气层的温度、烟气层界面位置以及代表性气体浓度随时间的变化。135火灾发展过程的计算机模拟

FDS模型(FireDynamicsSimulator)NIST开发，计算火灾中的烟气流动和热传递过程。可用于烟气控制与水喷淋系统的设计计算和建筑火灾过程的再现研究。该模型中包括两大部分。第一部分简称为FDS-x，是求解微分方程的主程序，它所需要的描述火灾场景的参数需要用户创建的文本文件提供；第二部分称SMOKEVIEW，绘图程序，用于查看计算结果火灾发展过程的计算机模拟FDS建立的某中庭式建筑模型136137火灾发展过程的计算机模拟FLUENTFLUENT软件是商业化的软件。采用有限体积方法，提供了丰富的物理模型，包括理想气体、真实气体模型，多种燃烧模型、各种物性参数，旋转系统模型，传热模型，针对外流场与内流的特定边界条件等。FLUENT具有强大的后置处理功能，能够完成CFD计算所要求的功能，包括速度矢量图、等值线图、等值面图、流动轨迹图，并具有积分功能，可以求得力、力矩及其对应的力矩系数、流量等。对用户所关心的参数和计算中的误差可以随时进行动态显示。火灾发展过程的计算机模拟

FLUENT对某体育馆火灾的模拟138人员疏散的模拟计算单个房间人员疏散Togawa经验公式（Togawa,1955）：139Ntol表示功能区内待疏散总人数（人）；Weff表示疏散出口的有效总宽度（m）；C表示疏散出口的疏散能力（人/（ms））；Lmin表示疏散人员中距离疏散出口的最近距离（m）；V表示疏散时人员的平均速度（m/s）；人员疏散的模拟计算以上公式疏散时间计算假设疏散人员的身体情况相似，具有足够好的身体条件疏散到安全地点；疏散人员在空间内是均匀分布的；起火后，人员疏散是同时开始的；疏散人员按预先设定的路线进行；疏散过程中，人员的步行速度是一定的，没有超越和返回的反向行走现象；群集人流受楼梯间出入口等宽度限制（流动系数）；有两个以上出入口时，有良好的疏散诱导，人员基本均分到所有出入口进行疏散。140人员疏散的模拟计算在火灾等灾害事件过程中，人员行为是相当复杂的，难以加以准确的计算。随着计算机技术的进步，人们开始发展一些人员疏散模型，利用计算机进行量化分析。这种计算结果对于改进人员疏散设计具有重要的参考意义。公认有约20种发展比较成熟，例如EVACNET、EXIT89、EGRESS、CRISP、SIMULEX等。根据对人员疏散的空间的划分形式，人员疏散模型可分为网络模型和网格模型两种。141人员疏散的模拟计算网络模型按照建筑结构的实际分隔状况来确定其节点，每个节点都可以表示一个房间或一段走廊，不过与该区域的实际大小无关。按照各区域的实际位置，用连接线将有关节点连接起来。这类模型只能表示建筑物内的人员从一个房间移到另一个房间的情况，因此无法合理表现人员避开障碍物的运动和移动时的状况。EVACNET模型比较有代表性。142人员疏散的模拟计算网格模型将整个建筑物划分为许多小的网格，这样一个包括几个防烟分区的大区域可能需要划分出成千上万的网络。这种方法可以比较准确地表示空间的几何形状及其内部障碍物的位置，并在人员疏散的任意时刻都能将每个人置于准确的位置。在每个人只能占据一个网格，于是人员的疏散便被表示为他们从一个网格向另一个网格的移动，而不同个体之间的相互影响也可通过一定的模型反映出来。143人员疏散的模拟计算EVACNETEVACNET是美国佛罗里达大学开发的一种模拟建筑火灾中人员逃生的网络疏散模型。本程序根据建筑的结构将建筑的各个功能间（例如工作间、走廊、楼梯、大厅等）作为节点（node），网络节点根据各功能间的实际位置用弧（arc）连接。建筑本身的结构布置关系决定每个节点中人员疏散的方向，模拟人员从一个节点运动到另一个节点的情况，最终获得人员疏散到安全区域需要的时间。144人员疏散的模拟计算EVACNET模型可用数表的形式给出计算结果，包括不同节点的人员通过不同通道的疏散时间、某段通道出现瓶颈现象的时间及人员全部疏散完毕所用的时间等。该模型可以进行多种类型建筑物内的人员疏散模拟，包括办公楼、饭店、礼堂、体育馆、零售商店和学校等，可以模拟部分楼层，也可以模拟全部楼层，最多可以模拟255层，每层99个房间的建筑