性能化防火報告

1、性能化防火報告Contents1、性能化設(shè)計方法與技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展背景2、性能化設(shè)計技術(shù)在國內(nèi)外的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀3、性能化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較4、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題5、自己今后準備從事的方向及面臨的問題一、性能化設(shè)計方法與技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展背景隨著科學技術(shù)和經(jīng)濟的發(fā)展，各種復(fù)雜的、多功能的大型建筑迅速增多，新材料、新工藝、新技術(shù)和新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷涌現(xiàn)，都對建筑物的防火設(shè)計提出了新的要求。新形式下出現(xiàn)的新問題： 建筑規(guī)模越來越大，功能越來越復(fù)雜； 新的建筑形式的出現(xiàn) ； 結(jié)構(gòu)形式的個性化； 中庭類建筑的出現(xiàn)。一、性能化設(shè)計方法與技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展背景消防安全工程學是隨著火災(zāi)科學和

2、火災(zāi)模化技術(shù)的飛速發(fā)展而應(yīng)運而生的，主要研究火災(zāi)理論在工程中的應(yīng)用，從而催生了建筑物性能化防火設(shè)計，推動了建筑設(shè)計防火規(guī)范的變革。建筑性能化防火設(shè)計就是消防安全工程學原理和方法在建筑防火設(shè)計中的應(yīng)用，產(chǎn)生的一種新的建筑防火設(shè)計方法以性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計方法，簡稱為性能化防火設(shè)計或性能化設(shè)計（Perfomance-based Design）。建筑物性能化防火設(shè)計研究是當前國際消防科學技術(shù)研究最為活躍的領(lǐng)域之一。二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀2.1外國性能化防火設(shè)計的研究情況（一）英國 英國第一部有關(guān)防火的建筑規(guī)范是1666年倫敦大火后開始制訂的。 20世紀80年代初，1985年完成

3、了建筑規(guī)范的修訂，明確提出可以將性能化設(shè)計方法作為一種可選的防火設(shè)計方法，率先實現(xiàn)了建筑防火設(shè)計由處方式設(shè)計規(guī)范向性能化設(shè)計規(guī)范的轉(zhuǎn)變。 1997年正式發(fā)布了英國標準BS DD240建筑火災(zāi)安全工程，為建筑的防火安全設(shè)計提供了一個工程解決方法的框架。 （二）加拿大 1941年頒布了第一個能夠被加拿大境內(nèi)所有地區(qū)采用的建筑規(guī)范加拿大建筑規(guī)范(NBC)。 目前加拿大以目標為基礎(chǔ)的規(guī)范框架包括以下三個部分。 一套不斷明確的目標。 具有明確功能和目標的強制性要求。 可接受的解決方案和批準文件。二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀2.1外國性能化防火設(shè)計的研究情況（三）美國 美國同時存在三種規(guī)范。其

4、中，國家建筑規(guī)范(BOCA)主要適用于美國中西部、東北部和大西洋沿岸中部；南方建筑規(guī)范(CSBC)主要適用于美國南部；統(tǒng)一建筑規(guī)范(UBC)，適用于美國西部。 1971年，美國的通用事務(wù)管理局（GSA）形成了建筑火災(zāi)安全判據(jù)的附錄D“以目的為基準的建筑防火系統(tǒng)方法指南”。此后，NFPA550標準防火系統(tǒng)概念樹指南和NFPA101A保證人員安全的替代性方法指南 20世紀80年代，在美國實施了一個國家級的火災(zāi)風險評估項目，其結(jié)果形成了FRAM-WORKS模型。 1988年美國防火工程師協(xié)會（SFPE）編輯出版了大型工具書SFPE防火工程手冊（Handbook of Protection Engin

5、eering）。 二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 （四）日本 自20世紀50年代起日本一直采用高度指令性的建筑規(guī)范體系，即建筑基準法。 1982年日本建設(shè)省(MOC)的建筑研究院(BRI)形成了“建筑物綜合防火安全設(shè)計體系”。 1994年翻譯成中文建筑物綜合防火設(shè)計。 19931998年間，開展了“防火安全性能評估方法的研究”。制定了性能化建筑防火安全框架。 1996年，開始修訂建筑基準法，并向性能化規(guī)范轉(zhuǎn)變，并于2000年6月頒布實施，在建筑基準法中提供了安全疏散和結(jié)構(gòu)耐火的評估驗證方法。2000年SFPE在這些人的研究基礎(chǔ)上，編寫了建筑物性能化防火分析與設(shè)計工程指南（The SF

6、PE Guide To Performance-based Fire Protection Analysis and Design，Draft for Comments）。 NFPA的標準也開始發(fā)展體現(xiàn)性能化防火分析與設(shè)計思想的標準。NFPA采用的基本上是處方式設(shè)計方法和性能化設(shè)計方法并存的雙軌制。二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀（五）澳大利亞 在20世紀70年代末，開始進行建筑火災(zāi)危險性評估模型的研究，澳大利亞與加拿大國家研究院合作，分別形成了澳大利亞的CESARE-RESK程序和加拿大的FIRECAM程序。 澳大利亞于1989年起草了全國建筑防火系統(tǒng)規(guī)范草案（NBFSSC）。199

7、6年，澳大利亞正式頒布了本國的第一部性能化建筑防火設(shè)計規(guī)范Building Code of Australia1996，簡稱BCA96。 1996年，防火規(guī)范改革中心（FCRC），推出了防火工程指南（Fire Engineering Guideline），該指南以落實性能化規(guī)范為中心，制訂出一套三等級的防火工程系統(tǒng)評估方法。 二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀國外發(fā)展性能化防火設(shè)計的特點 1、在研究性能化防火設(shè)計的發(fā)展規(guī)劃時，必須仔細考慮發(fā)展合理的以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計體系。 2、性能化防火設(shè)計的關(guān)鍵是對建筑物的火災(zāi)危險狀況做出科學的客觀的恰如其分的分析。 3、對每一個國家來說，

8、在其性能化防火設(shè)計規(guī)范制訂出來之前，性能化設(shè)計方法就已經(jīng)在建筑設(shè)計中發(fā)揮了重要作用。 4、開始著手制訂性能化防火設(shè)計規(guī)范體系，不僅需要發(fā)展以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的設(shè)計方法，還需要制訂與這種規(guī)范相配套的技術(shù)法規(guī)，如設(shè)計指南等。 5、規(guī)劃并實施性能基礎(chǔ)規(guī)范體系的組建工作，除了需要建立以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計技術(shù)法規(guī)外，還需要建立一些必要的保證條件，如研究提出并確定建筑防火設(shè)計審查的方法與程序、相應(yīng)的專業(yè)教育與專業(yè)人才培養(yǎng)制度、專業(yè)人員的資質(zhì)認定標準和制度等。 6、還需要看到，即使是性能化防火設(shè)計規(guī)范制訂出來以后，性能化設(shè)計也不可能完全取代處方式的設(shè)計。在相當長的時期內(nèi)，處方式設(shè)計方法仍將發(fā)揮作用。

9、二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀目前國外在建筑性能化設(shè)計和評估方面的研究主要集中在：編制消防安全工程應(yīng)用技術(shù)標準驗證有關(guān)計算分析模型和開發(fā)基于人的心理的疏散模型研究定量分析建筑火災(zāi)風險和消防安全水平的方法隧道火災(zāi)時人員的安全疏散與隧道火災(zāi)滅火技術(shù)研究結(jié)合計算機模擬技術(shù)和實驗方法開展火災(zāi)試驗的方法建筑的結(jié)構(gòu)整體試驗與熱反應(yīng)分析方法和技術(shù)二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀2.2 國內(nèi)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 1965年前后，成立公安部四個消防科研所，標志著火災(zāi)科學和消防工程學的研究在我國正式啟動。 1984年中國消防協(xié)會正式成立。 1985年中國人民武裝警察部隊學院消防工程系和消防指揮系正式

10、成立。 1986年由聯(lián)合國開發(fā)計劃署和中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合投資組建中國建筑科學研究院建筑防火研究所。 1989年火災(zāi)科學國家重點實驗室開始籌建，主要從事火災(zāi)科學的理論研究工作。 1995年國家“九五”科技攻關(guān)項目“地下大型商場火災(zāi)研究”，開始關(guān)注建筑物的性能化防火設(shè)計， 2000年國家“十五”科技攻關(guān)項目“重大工業(yè)事故與城市火災(zāi)防范及應(yīng)急技術(shù)的研究”，標志著我國建筑物性能化防火設(shè)計的理論研究和應(yīng)用研究開始進入了全面發(fā)展的階段 目前，雖然性能化防火設(shè)計方法是防火設(shè)計的一種發(fā)展趨勢，在一個很長的時期內(nèi)我們還不能完全脫離處方式的設(shè)計方法。二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀國家自然基金網(wǎng)性能

11、化防火相關(guān)基金項目項目一：大型公共建筑性能化防火設(shè)計人員疏散評估方法研究項目負責人 武漢大學 方正教授項目二、大斷面公路隧道基于性能的全尺寸防火試驗研究與理論分析項目負責人 同濟大學 韓新副研究員 項目三：基于安全性等價概念的水噴淋作用下防火鋼構(gòu)件實際耐火時間研究項目負責人 中國科學技術(shù)大學 姚斌副研究員此外，中國礦業(yè)大學、武漢大學、西安建筑科技大學、沈陽航空工程學院、同濟大學、武警學院等院校也在人員疏散、相關(guān)數(shù)學模型開發(fā)、結(jié)構(gòu)耐火試驗與設(shè)計等不同方面開展了相關(guān)試驗與研究提出了一些計算方法和模型。二、建筑物性能化防火設(shè)計的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 應(yīng)用領(lǐng)域與應(yīng)用情況任何建筑的消防安全都是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工

12、程，要實現(xiàn)其消防安全性能能夠達到一定安全水平，必須根據(jù)采用性能化設(shè)計的部分出發(fā)，從整體設(shè)計進行系統(tǒng)的分析研究。即使這樣，也只能通過改善建筑環(huán)境來控制和降低其發(fā)生火災(zāi)的可能性及其火災(zāi)危害，而無法完全消除其火災(zāi)危險。不同功能的建筑物，需要采用性能化方式進行設(shè)計的問題略有差異，但從總體上看，主要有人員安全疏散設(shè)施、防火分區(qū)面積、鋼結(jié)構(gòu)耐火保護以及建筑防排煙四個方面的問題.應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑、隧道、地鐵工程等各類建筑工程的性能化防火設(shè)計與評估、建筑設(shè)計審查、消防監(jiān)督審核，也可用于既有建筑物的消防安全性能評估與改造設(shè)計。1、會議展覽建筑2、大型商店建筑3、帶中庭的大型多功能復(fù)雜建筑4、高火災(zāi)荷載場所4

13、、奧林匹克運動場5、大型生產(chǎn)廠房5、隧道工程。三、性能化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較 性能化防火設(shè)計規(guī)范的主要優(yōu)點體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 加速技術(shù)革新，有利于新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品的開發(fā)、推廣和應(yīng)用。在性能規(guī)范的體系中，對設(shè)計方案不做具體規(guī)定，只要能夠達到性能目標，任何方法都可以使用，這樣就加快了新技術(shù)在實際設(shè)計中的應(yīng)用，不必考慮應(yīng)用新型設(shè)計方法會導(dǎo)致與規(guī)范的沖突。性能規(guī)范給防火領(lǐng)域的新思想、新技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用空間。(2) 提高設(shè)計的經(jīng)濟性，可以在保證相同火災(zāi)安全的基礎(chǔ)上減低建筑成本。性能設(shè)計的靈活性和技術(shù)的多樣化為設(shè)計人員提供更多的選擇，在保證安全性能的前提下，通過設(shè)計方案的選擇可以

14、采用投入效益比最優(yōu)化的系統(tǒng)。(3) 加強設(shè)計人員的責任感，設(shè)計方法更加靈活，有利于充分發(fā)揮設(shè)計人員的才能和創(chuàng)造能力；性能設(shè)計以系統(tǒng)的實際工作效果為目標，要求設(shè)計人員通盤考慮系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，減小對規(guī)范的依賴，不能以規(guī)范規(guī)定不足為理由忽視一些重要因素，這對于提高建筑防火系統(tǒng)的可靠性和提高設(shè)計人員的技術(shù)水平都是很重要的。(4) 設(shè)計方案更加合理，能有效地保證建筑設(shè)計達到預(yù)期的防火安全目標，也利于設(shè)計規(guī)范和標準的國際化。三、性能化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較處方式防火設(shè)計規(guī)范存在著不少缺點，主要表現(xiàn)在： 規(guī)范中有些規(guī)定過于死板，難以適應(yīng)不同地區(qū)的具體要求。 這種規(guī)范不利于及時運用先進的消防技術(shù)。 處方

15、式規(guī)范中不少規(guī)定不適用于許多特殊建筑，有些矛盾還相當明顯。 按照處方式設(shè)計規(guī)范的條文要求，某些差別較大的建筑可能采取幾乎一模一樣的防火要求，難以做到火災(zāi)防治的科學性、有效性和投資合理性的統(tǒng)一。 三、性能化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法的比較 處方式設(shè)計規(guī)范也有許多突出的優(yōu)點，規(guī)范的很多條文是根據(jù)大量經(jīng)驗教訓(xùn)或試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，在其規(guī)定的范圍內(nèi)具有很強的可靠性，而且具有設(shè)計簡單、便于操作的優(yōu)點。 現(xiàn)行的性能化防火設(shè)計規(guī)范也存在一定的缺點，例如要求進行大量的定量計算，設(shè)計者必須具備堅實的火災(zāi)安全的基礎(chǔ)知識，有些計算所需要的時間較長，工作量大，設(shè)計方法不夠方便。在將來相當長的一段時間內(nèi)，這兩種形式的規(guī)范將

16、始終是相互補充，長期并行使用；在部分性能化設(shè)計的評價標準中還將可能采用規(guī)格式的規(guī)定要求。使用者可以根據(jù)設(shè)計的具體情況采用哪一種規(guī)范及其相應(yīng)的設(shè)計方法。四、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題性能化防火設(shè)計步驟1).確立消防安全目標：它包括性能化目標和性能化標準兩個方面。2）.分析建筑物結(jié)構(gòu)及內(nèi)部可燃物、人員等的特征以及參考火災(zāi)科學和材料科學等，確立性能化指標和設(shè)計的量化指標。3）.建立火災(zāi)場景和設(shè)計火災(zāi)。4）.選擇合適計算分析方法，包括經(jīng)典的計算公式，計算方法等，同時也包括進行火災(zāi)分析的物理模型和模擬模型。5）.借助消防工程參考性設(shè)計方法或工程經(jīng)驗確定設(shè)計方案。6）.進行安全評估。7）.進行方案的優(yōu)化選

17、擇，確定最終的設(shè)計方案并且編寫設(shè)計報告。確定項目范圍確定目標定義分解目標提出性能標準確定火災(zāi)場景及規(guī)模提出設(shè)計方案評估設(shè)計方案選擇最終設(shè)計選擇可達到性能標準的設(shè)計準備設(shè)計文件設(shè)計簡介調(diào)整設(shè)計或目的性能化表現(xiàn)設(shè)計報告制定操作保養(yǎng)手冊及應(yīng)急計劃和說明否是四、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題性能化消防設(shè)計應(yīng)完成的主要內(nèi)容1、根據(jù)建筑防火規(guī)范設(shè)定評估的目標及其相應(yīng)的定量指標；2、火災(zāi)場景的確定和火災(zāi)的設(shè)定；3、建筑物的結(jié)構(gòu)特征、性能和防火分區(qū)；4、人員的特征和安全疏散；5、火災(zāi)蔓延特性；6、煙氣流動和控制系統(tǒng)；7、鋼結(jié)構(gòu)耐火評價；8、火災(zāi)探測與報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)等消防系統(tǒng)的可靠性；9、危險性

18、評價與不確定性分析。四、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題性能化消防設(shè)計文件或評估報告中應(yīng)當提交的主要內(nèi)容1、對工程項目的描述；2、工程參與人員的資格；3、消防安全目標；4、火災(zāi)風險分析結(jié)果；5、性能化的消防安全設(shè)計；6、火災(zāi)場景及假設(shè)；7、計算程序及所采用方法的有效性；8、設(shè)計的局限性及消防安全管理建議；9、參考文獻。四、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題國際上常用的火災(zāi)模型 1、經(jīng)驗?zāi)Ｐ?： 本模型主要使用一些成熟的經(jīng)驗公式來描述建筑火災(zāi)的多個分過程 2、區(qū)域模型 ：（1）ASET與ASET-B模型 ASET（有效安全疏散時間計算程序）該模型是一個用于計算門窗關(guān)閉的單個房間內(nèi)熱煙氣層溫度和高度的模型。AS

19、ET-B模型是ASET模型的簡化版本，它具有與ASET基本相同的功能。該模型可以用來預(yù)測起火房間內(nèi)人員生命和財產(chǎn)損失開始受到傷害的時間。（2）HARVARD-V和FIRST模型 HARVARD-V單室區(qū)域模型；FIRST模型它可以計算在用戶設(shè)定的引燃條件或設(shè)定的火源條件下，單個房間內(nèi)火災(zāi)的發(fā)展情況，可以預(yù)測多達3個物體被火源加熱和引燃的過程。 （3）CFAST與HAZARD1模型 CFAST模型是區(qū)域式計算多室火災(zāi)與煙氣蔓延的程序。四、關(guān)于性能化設(shè)計中的幾個問題3、場模型（1）JASMINE模型 在計算流體動力學模型PHOENICS的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的、專用于火災(zāi)過程場模擬計算的模型，它采用了湍流雙方程模型和簡單的輻射模型。（2）FDS模型 FDS（Fire Dynamics Simulator）是美