性能化回顧與展望

性能化研究回顧與展望性能化研究回顧近二十年來，之所以在世界范圍內(nèi)興起了一場以發(fā)展性能為基礎(chǔ)的建筑規(guī)范的運動，主要是基于三個方面的原因[1]：（1）加快技術(shù)革新;（2）節(jié)省建筑防火設(shè)計和其他方面的投資;（3）促進國際貿(mào)易和技術(shù)交流，提高本國產(chǎn)品的競爭力。如美國每年在新建和改建建筑上的花費高達700億美元，其中20%是用在確保建筑消防安全上，不能不說這是一個巨大而缺乏理性的投資，而這在一些還沒有實行性能化規(guī)范的國家更是司空見慣。另一方面，世界范圍內(nèi)一些發(fā)展中國家建筑市場的蓬勃發(fā)展也為消防新產(chǎn)品和新技術(shù)的開發(fā)提供了機遇和動力。為此，英國等國家從20世紀80年代就開始以建筑規(guī)范和建筑消防安全為研究對象，對其規(guī)范模式和規(guī)定內(nèi)容進行革新和修改，建立性能化規(guī)范體系，開發(fā)相關(guān)的設(shè)計指南和評估方法。同樣，我國的防火設(shè)計規(guī)范與目前特殊建筑設(shè)計之間的矛盾在上個世紀90年代就已經(jīng)引起了人們的關(guān)注，而最近幾年隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人們觀念的更新，性能化建筑防火設(shè)計正引起越來越多人的興趣和參與，這無疑會推動我國的性能化研究向深入方向發(fā)展。1.1國外性能化研究回顧實際上，性能化消防設(shè)計思想的最初萌芽可以追溯到20世紀70年代，短短的三十多年，這種思想已經(jīng)成為國際火災(zāi)科學(xué)研究的一個熱點。英國在1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范后，緊接著日本、加拿大、澳大利亞、新西蘭、美國以及北歐等發(fā)達國家先后投入大量研究經(jīng)費積極開展了消防安全工程學(xué)和性能化安全設(shè)計方法理論和技術(shù)的研究。1996年，第一屆國際性能化規(guī)范與建筑防火安全設(shè)計方法會議在加拿大蒙特利爾舉行；1998年，第二屆國際性能化規(guī)范與建筑防火安全設(shè)計方法會議在美國夏威夷舉行；2000年，第三屆國際性能化規(guī)范與建筑防火安全設(shè)計方法會議在瑞典龍德大學(xué)舉行；2002年，第四屆國際性能化規(guī)范與建筑防火安全設(shè)計方法會議在加拿大的墨爾本舉行，這極大地推動了性能化研究的發(fā)展。目前有不少與13個國家（澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國）以及兩個國際組織一國際標準組織（ISO）和國際建筑研究與改革委員會（CIB）采用或積極發(fā)展性能規(guī)范和基于建結(jié)構(gòu)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，表1為國外性能化設(shè)計研究進展[3]。企性前能利化責設(shè)賊計讓是狀建汁立獅在眼消溜防壇安債全欣工牢程呈學(xué)產(chǎn)基洗礎(chǔ)茂上目的懇一廢種離新褲的劃建巡筑逝防蓬火講設(shè)被計吼方烤法側(cè)[抓2涌]水，點它犬運元用盤消屆防誓安養(yǎng)全霜工皆程儉學(xué)察的鑼原檢理慎與遇方貍法遇，祝根端據(jù)裝建統(tǒng)筑鴿物碼的胸結(jié)普構(gòu)雪、己用中途菌、刮和崖內(nèi)怠部但可螺燃嚇物衡等似方朽面拿的賊具聲體買情匪況哈，游由沫設(shè)繪計壽者虛根翠據(jù)衛(wèi)建叼筑斯的榜各云個秘不萬同宇空瑞間風條跡件情、宅功貝能懶條惹件沙及秀其永它侮相哲關(guān)篩條狼件患，淋自索由枕選輪擇焦為域達惕到活消椅防錯安沫全菠目林的祖而呆應(yīng)亂采胃用粘的譜各體種現(xiàn)防糊火雅措嫌施焰，浴并另將紋其粗有罰機脾的錄結(jié)董合記起磚來妥，雹構(gòu)響成貌該賞建純筑渴物符的糖總翠體答防組火使安撈全騙設(shè)戴計凈方豆案泥，奧然巡后搖用遠已道開深發(fā)映的隊工物程俗學(xué)蒸方頃法勝，堪對遭建等筑它的威火夾災(zāi)亦危冤險夸性負和益危對害案性鄭進驕行佳定議量鞠的掏預(yù)揭測汽和照評所估申，贈從凳而扒得薪出衡最慰優(yōu)腰化愛的巴防虹火湖設(shè)膏計漏方墨案額，史為上建桶筑梢物樣提熔供關(guān)最斯合篩理擠的午防杰火魚保卸護河。霞圖緊1瑞為寇性未能練化抖消關(guān)防釣設(shè)尊計績流株程尾圖掛。確定工程位置確定消防安全總體目標確定功能目標確定性能指標設(shè)計火災(zāi)場景進行實驗設(shè)計評估實驗設(shè)計選擇最后的方案選擇的設(shè)計是否滿足性能要求性能化設(shè)計報告說明、圖紙和使用、維護手冊消防工程設(shè)計簡介NoYes校正設(shè)計目標碼圖旱1耳歐艦咐性康能妨化渡消確定工程位置確定消防安全總體目標確定功能目標確定性能指標設(shè)計火災(zāi)場景進行實驗設(shè)計評估實驗設(shè)計選擇最后的方案選擇的設(shè)計是否滿足性能要求性能化設(shè)計報告說明、圖紙和使用、維護手冊消防工程設(shè)計簡介NoYes校正設(shè)計目標嚴表奴1索脾鴨國背外框性生能傳化祝研液究仿的晌發(fā)療展渠歷芹程隔[缸3狗]時間國家與進展1971美國綜合服務(wù)行政管理署(GSA)舉辦關(guān)于高層建筑消防安全的國際會議1972美國GSA出版建筑安全標準附錄D，并將其作為以建筑消防安全為目標設(shè)計的指南1973美國國家消防協(xié)會研究消防系統(tǒng)觀念的技術(shù)委員會成立1974美國的Fitzgerald開始建筑消防安全的分析研究1975美國國家科學(xué)院發(fā)表“發(fā)展和實施一種建筑消防安全設(shè)計新方法的計劃”1976加拿大的Harmathy出版《建筑火災(zāi)安全設(shè)計方法》1979澳大利亞的VaughanBeck開始火災(zāi)危險評估模型的研究1979日本的Kobayshi發(fā)表“高層建筑火災(zāi)和生命安全的評估方法”1980美國舉辦了關(guān)于系統(tǒng)方法及其應(yīng)用的消防工程師論壇1980美國關(guān)于消防技術(shù)工程學(xué)應(yīng)用的SFPE/NBS工作室成立1981研究生命安全的SFPE技術(shù)委員會發(fā)表了《關(guān)于生命安全的火災(zāi)安全評估系統(tǒng)》1982-87日本建設(shè)部開始消防安全設(shè)計方法發(fā)展的研究計劃1985首屆國際火災(zāi)科學(xué)會議在美國召開1985英國出版第一部以性能為基礎(chǔ)的建筑規(guī)范1986SFPE舉辦“生命安全的定量分析方法的論壇”1986美國消防研究中心與國家標準署開始火災(zāi)危險性評估的研究1987Beck與加拿大國家研究院合作開發(fā)火災(zāi)危險評估模型1987SFPE舉辦關(guān)于“火災(zāi)危害定量分析工具”的論壇1988消防工程SFPE手冊出版1989沃倫中心發(fā)表推進工程工具在火災(zāi)安全和建筑項目中應(yīng)用的報告1990加拿大國家建筑火災(zāi)安全系統(tǒng)規(guī)范獲起草并被TheBuildingRegulationReviewTaskFore（BRRTF）采納1990ISO用來研究火災(zāi)安全工程方法在建筑消防安全中應(yīng)用的一個分組織成立1991伍斯特工藝學(xué)院、美國國家科學(xué)基金會和消防工程師學(xué)會舉辦“21世紀火災(zāi)安全設(shè)計”的會議1991-93Custer和Meacham為SFPE開設(shè)關(guān)于火災(zāi)探測系統(tǒng)性能化設(shè)計方法的課程1992新西蘭建筑性能化規(guī)范開始生效1992美國1992聯(lián)邦消防法案開始生效1992美國電力研究所基于他們在FIVE方法研究方面取得的進展出版“火災(zāi)危害定量分析方法”的文件1992-93英國“應(yīng)用于建筑火災(zāi)的消防安全工程原理標準規(guī)范草案”出臺1993CIB成立了一個研究性能化建筑規(guī)范的工作組1994CIB研究建筑消防工程評估和計算機火災(zāi)模型評估的一個下屬工作組成立1994瑞典建筑、房屋計劃署引進了帶有性能尺度的建筑規(guī)范1994新西蘭出版消防工程設(shè)計指南1994澳大利亞消防規(guī)范改革中心成立1994-95Custer和Meacham為SFPE開設(shè)關(guān)于幫助指導(dǎo)防火工程師進行性能化設(shè)計的課程1995澳大利亞建筑規(guī)范委員會起草澳大利亞性能化建筑規(guī)范1995加拿大建筑規(guī)范委員會開始制定由處方式建筑規(guī)范向性能化規(guī)范轉(zhuǎn)變的計劃1995北歐建筑委員會發(fā)表“通過計算驗證消防安全和技術(shù)指南所要求達到的性能要求”1995澳大利亞建筑規(guī)范委員會出版過度時期的消防工程指南1995美國NFPA開始由處方式建筑規(guī)范向性能化規(guī)范的轉(zhuǎn)變1995日本建設(shè)部開始性能化規(guī)范研究的新項目1995美國SFPE開始性能化規(guī)范框架的研究1996澳大利亞于頒布了性能化《澳大利亞建筑規(guī)范-1996》(BCA96)2001美國發(fā)布了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》2002美國建議對其2001年ICC性能化規(guī)范進行修改貪1忠.言2魂鑼國丙內(nèi)柄性炸能勻化先研妄究嫁進震展癥目愁前同，誰我蕩國燙的善建置筑龜防仿火擁設(shè)芝計姿主散要裹依匙據(jù)燭各天類惠消絮防使技僑術(shù)縫管堤理鉤規(guī)鵲范岸。攔這春些示規(guī)芒范花是大參娛照只世傲界些上血發(fā)竊達波國灶家槍的坐消決防因技霧術(shù)膊規(guī)配范階并沾吸渾收蛇一門定玉的菊實偏驗雪成保果渣，躁結(jié)甘合召我折國恰的廁具削體躁國巷情圖制權(quán)定司出江來館的蛙。嘉規(guī)未范匆中鉛給坐出者的攜設(shè)線計項參消數(shù)哭和省指票標虧是地在薦總?cè)鼋Y(jié)研過些去迎的壇實導(dǎo)踐單經(jīng)凱驗雄和宗火軍災(zāi)棉教馬訓(xùn)脊的辦基邁礎(chǔ)次上圈確末定堡的肌，粉具稻有米一狂定應(yīng)的納科俱學(xué)慎性存和鼠合興理束性肺。越我傘國幸自嘉1獄9默9錦6妥年亂開蒼展逃性亞能唯化惜研猶究劍以唉來格，宅在呼大渡空銅間逢建繡筑污火盤災(zāi)肌蔓燦延留研父究畜、救火誓災(zāi)獵早腫期范特粉性棍研診究釘以慶及巾可固燃逐材想料柏火土災(zāi)咽性塞能洋的齊研洪究簽等吃方對面先取追得顛了梅一智定勞的辦成飯就稱。循1刮9校9鏟8勞年冰，幣公椒安臺部軋消膽防櫻局碑參匠加濤了鑼第澆二鄭屆奇國疊際害性耐能正化修規(guī)挺范筍與勉建職筑匪防怕火其安掠全蝴設(shè)報計象方急法或會派議錘后員，拾組愧織耀有飄關(guān)瓶人絨員喜進么行宴了伴深殼入絨討漁論李。割2退0錦0舞0男年遼8降月骨，臭國奴家太還朱開獅展準了吃國紋家嚇科謊技稻基仙礎(chǔ)師性侮專之項聰資刷金蘿項象目精“爭性安能迷化昌規(guī)愉范點體獻系跨和猴火罰災(zāi)懷特遍性或參樣數(shù)構(gòu)數(shù)及據(jù)溪庫世的吩研保究增”滋[榮4慚]模等橋工常作輔。孟目躍前沸，渾針瞞對搭有右些靠用圾性貌能護化緒思頁想樂設(shè)吸計曬的待建跳筑娘，屢國婦內(nèi)垮普燙遍渴采蒼用排的雀方吵法回就濤是弟專勸家克論耀證薄，嘴利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P=ρRT式中：m是流入每個區(qū)域的質(zhì)量流率；Q是傳到控制容積的熱流率；h是相對于初始溫度的焓差；A是每個區(qū)域的截面積；Z是區(qū)域厚度。方程右邊帶下標“i”的各項代表建筑火災(zāi)分過程引起的所研究區(qū)域的質(zhì)量和能量變化，ρ是氣體濃度；f是來自外力的作用；u是輻射強度；τ是粘力張量。區(qū)域模型通常采用半物理的處理方法，給出關(guān)于這些分過程的經(jīng)驗公式，依據(jù)一定的假設(shè)，結(jié)合具體研究對象的初始條件和其它參數(shù)，用數(shù)值方法求解常微分方程組，就得到熱氣層狀態(tài)和高度隨時間的變化規(guī)律。2.3火災(zāi)模型的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景火災(zāi)模型的建立離不開三大守恒定律，并通過一系列的數(shù)學(xué)計算來達到對火災(zāi)的近似模擬，所以模型的使用人員必須了解這些假設(shè)條件。同時也要知道無論是真實的還是模擬的火災(zāi)，火災(zāi)的蔓延與周圍可燃物的性質(zhì)密切相關(guān)，另外由于模型計算方法本身的限制，一些比較重要的物理現(xiàn)象可能無法模擬出來，這也是需要注意的方面。火災(zāi)模型方法出現(xiàn)的時間還不長，但已經(jīng)為人們廣為應(yīng)用。從目前火災(zāi)模型發(fā)展的現(xiàn)狀來說，區(qū)域模型的發(fā)展已相當成熟，國外已開發(fā)出來的實用性較強的火災(zāi)模型主要是區(qū)域模型。隨著計算機輔助工具的發(fā)展，場模型、網(wǎng)絡(luò)模型、混合模型也將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。我國對火災(zāi)的數(shù)學(xué)模化的研究近幾年才剛剛開始，主要是研究國外模型的應(yīng)用，同時也研究開發(fā)出了可以計算和分析消防安全疏散等的專用模型。目前火災(zāi)模型最快的應(yīng)用是火災(zāi)再現(xiàn)，這在火災(zāi)調(diào)查或案例訴訟中具有重要作用。許多人已注意到在很多情況下，單靠專家的判斷往往是不夠的，人們需要更為直接可靠的計算結(jié)果?；馂?zāi)模型應(yīng)用發(fā)展較快的另一方面方面是幫助制定防火設(shè)計規(guī)范。規(guī)范中任何條款的制定或修改應(yīng)當有根據(jù)，有使人們相信的證據(jù)。因此規(guī)范的制定人員希望用模型計算來支持所進行的修改，來證明這些內(nèi)容的修改是有根據(jù)的。在一些發(fā)達國家和地區(qū)，規(guī)范的修改正是參考了火災(zāi)的模擬計算結(jié)果?；馂?zāi)模型也是建筑物火災(zāi)安全分析的重要工具。根據(jù)計算得到的火災(zāi)和煙氣在建筑物內(nèi)的發(fā)展，從而確定建筑物的火災(zāi)安全狀況，并分析有關(guān)消防設(shè)施的功能、建筑結(jié)構(gòu)的耐火性能、人員的安全疏散等。以目前的火災(zāi)模型計算向防滅火實踐轉(zhuǎn)移的速度看，在不久的將來它就可能成為消防技術(shù)的一部分，并向規(guī)范化方向發(fā)展?；馂?zāi)模型將為建筑物防火設(shè)計、建筑材料的選擇、消防教育、火災(zāi)安全咨詢服務(wù)的基本工具之一。同時，隨著計算機仿真技術(shù)的發(fā)展，將會出現(xiàn)更為可靠的火災(zāi)模型。3人員疏散的性能化分析安全疏散是建筑防火設(shè)計的關(guān)鍵和主要的防范目標，如果能做好這方面的設(shè)計，就從根本上解決了火場內(nèi)的人們生命安全問題。在我國現(xiàn)行的防火規(guī)范中，對安全疏散的防火設(shè)計有專門的要求。幾年來，我們的設(shè)計、審核遵循的是通過疏散距離、疏散樓梯形式和位置、安全出口的數(shù)量和寬度等一系列指標的核算，最終達到合理布置疏散路線的目的。但我們卻往往忽視影響疏散的其它因素，比如對4米高和6米高同樣用途的建筑，就沒有必要要求兩者具有同樣的疏散距離，因為很明顯對6米高的建筑來說，煙層下降到對人構(gòu)成傷害所需要的時間就長，這樣就有更多的時間供人員疏散。下面文章將結(jié)合實際具體討論影響人員疏散的多種因素。一般認為火災(zāi)過程大體分為起火、火災(zāi)增大、充分發(fā)展、火勢減弱、熄滅等階段，而人員疏散主要考慮前兩個階段，因為一旦轟燃發(fā)生人員的疏散就已經(jīng)非常困難。人員的疏散一般經(jīng)歷覺察到火災(zāi)、行動準備、疏散行動、疏散到安全場所等階段。3.1人員安全疏散的判定條件圖3為人員安全疏散時間判據(jù)[8]，其中指從火災(zāi)發(fā)生到火災(zāi)達到危險狀態(tài)的時間間隔，指從火災(zāi)發(fā)生到建筑物內(nèi)人員全部疏散的時間間隔，人員安全得到保證的條件：>達危險狀態(tài)的時間人員疏散完畢的時間達危險狀態(tài)的時間人員疏散完畢的時間探測報警時間準備疏散時間疏散運動時間人員全部疏散完畢的時間由火災(zāi)探測報警時間、人員準備疏散時間和人員疏散運動時間三者之和確定，即=++這樣就可以通過降低其中任一階段時間來提高人員疏散的效率，以有利于人員的安全疏散。國外對前兩個時間進行了詳細的研究，表2、表3分別為影響人員疏散的因素[10]以及人在火災(zāi)中的意識、行為和反應(yīng)時間[10]。活動決定因素需要獲得的信息意識到火災(zāi)煙氣擴散煙氣生成、著火房間、建筑物內(nèi)時的行為的開口位置活動決定因素需要獲得的信息意識到火災(zāi)煙氣擴散煙氣生成、著火房間、建筑物內(nèi)時的行為的開口位置報警系統(tǒng)自動火災(zāi)報警系統(tǒng)、感煙探測系統(tǒng)、疏散報警系統(tǒng)人員特征年齡、性別、聽覺、視覺、清醒狀態(tài)、意識、身體條件在火災(zāi)中和人員特征年齡、性別、經(jīng)驗、精神狀態(tài)、疏散前的行教育、與他人的社會關(guān)系為建筑特征疏散報警類型、疏散標志、建筑員工的素質(zhì)、照明狀況火災(zāi)特征可見度、毒性、熱輻射疏散時的行為人員特征身體條件、與身邊他人的社會關(guān)系、是否需要幫助建筑特征疏散通道的數(shù)量、距離、寬度、疏散標志、照明狀況火災(zāi)特征可見度、毒性、熱輻射表3人在火災(zāi)中的意識、行為和反應(yīng)時間[10]房間類型意識到火災(zāi)時間(min)行為和反應(yīng)時間(min)自動報警系統(tǒng)疏散報警系統(tǒng)有沒有沒有警鈴廣播人員告知商店31.55322飯店2.51.532.522夜總會525433劇院5422電影院55422醫(yī)院23221旅館24433通常按以下情況確定火災(zāi)危險狀態(tài)：（1）當煙層界面高于人眼特征高度時，若上部煙層的熱輻射強度能夠?qū)θ藰?gòu)成傷害，就可以認為達到危險狀態(tài)。有資料表明，煙層溫度超過180℃時便可構(gòu)成這種這種危險。（2）如果煙層界面低于人眼特征高度，對人的危害將是直接燒傷或吸入熱氣體引起的。根據(jù)某些實驗，煙氣溫度約為100℃~120℃，現(xiàn)取為100℃。（3）當煙氣層界面低于人眼特征高度時，還可以根據(jù)根據(jù)某種有害燃燒產(chǎn)物的臨界濃度判定是否達到了危險狀態(tài)，例如當CO濃度達到0.25%，就可以對人構(gòu)成嚴重危害。在火災(zāi)中，這三種危險條件哪一個先達到就采取哪一個作為判斷依據(jù)。當然有些研究人員也提出其他一些判據(jù)。這里根據(jù)普遍為人們所接受的火災(zāi)煙氣濃度和溫度的變化來判斷人員的安全狀態(tài)，只要其中有一個超出要求就認為人員是不安全的。人們通常認為當煙層高度下降到2.1米或溫度達到100℃時人員是不安全的。3.2人員安全疏散性能化分析舉例下面以一個科技館的環(huán)形立體電影院的安全疏散為例進行簡單的定量分析。3.2.1建筑基本情況圖4為該環(huán)行立體電影院的示意圖。其直徑為12米，內(nèi)部環(huán)行通道寬0.9米，有兩個向?qū)Φ陌踩隹冢隹趯?.5米，高2米，連接兩個安全出口的通道足夠?qū)?，里面?51個座位。經(jīng)計算這個電影院的人員密度為1.4人/m2，超過1.2人/m2，不符合規(guī)范的要求。其中一個有一個設(shè)計方案，即在此電影院環(huán)形走道周圍安裝比較敏感的感煙和感溫探測裝置來縮短和，以有利于人員進行疏散；同時，由于此電影院離其轄區(qū)內(nèi)的一個消防隊比較近，這樣也有利于火災(zāi)及時得到控制。為了評價該方案，下面用第四屆國際性能化規(guī)范與建筑防火安全設(shè)計方法會議日本案例所提供的計算方法[9]對該電影院的人員疏散進行定量分析。圖4環(huán)形立體電影院示意圖3.2.2人員疏散運動所需要時間為了方便計算，不妨將這個半球體空間等效為一個柱體的空間，其高度為，則由得=4米。那么（1）其中P人群密度；是地板面積m2；N是通行系數(shù)1.01p/m·s；B是門的寬度m；v人員的步行速度0.2~0.5m/s；是最大行走距離m=6+=15.42m，=·62=113.04m2考慮到有兩個安全出口，假設(shè)里面加上工作人員共有160人，那么每個門可供疏散80人，經(jīng)計算130.4s3.3.3煙層高度的計算根據(jù)煙層高度計算公式（2）式中為著火房間的地板面積m2，為著火房間的高度m，，查表=400MJ/m2代入式（2）中，令S（t）=2.1m,得t=493.2s3.2.4煙層溫度的計算由上面的計算知當煙氣下降到距地面2.1米時所需要的時間是493.2秒，下面計算此時煙層的溫度是否已經(jīng)達到100℃，對人員造成傷害。根據(jù)煙氣穿透煙層的質(zhì)量流速率公式（3）（4）此時煙層的溫度為：（5）其中是特征時間（取為1000秒）；是煙層接觸的墻和天花板的表面積m2；是表面材料的熱慣性，S是煙層的高度，m。經(jīng)計算，==263.76m2，=1.75，=1000秒，根據(jù)方程（5），可得<373K，也就是說此時煙層的溫度不足以對人員造成傷害。經(jīng)過以上的計算可以看出，人員疏散運動所需要的時間比煙層下降到2.1米所需要的時間少了360秒。當然這并不是說里面的人員絕對都能安全疏散，因為從表2可以看出，影響人員疏散有多種因素，而上面計算的人員疏散是在一種非常理想化狀態(tài)下進行的，特別是不同群體對火災(zāi)的不同反應(yīng)會影響人員的疏散行動。針對火災(zāi)狀態(tài)下影響人員疏散的多種因素，研究人員做了大量的研究。從表2和表3的研究結(jié)果可以看出，對于著火房間來說，人員在進行疏散前有一定的準備時間，會影響人員的安全疏散。但對這樣一個小型的電影院來說，一旦有火情發(fā)生，人們就會很快發(fā)現(xiàn)，因此疏散也就會在很短的時間內(nèi)展開，而且根據(jù)了解電影院平時來的人員基本上是小孩和家長，有6分鐘的準備時間應(yīng)該是足夠的，因此可以認為此電影院是安全的。在此有兩點需要說明：一是即使都是電影院，但由于日本是發(fā)達國家，所以在內(nèi)部材料的使用上與我國可能會有不同，因此所涉及的參數(shù)僅是一種參考；二是此方法是用來計算高層賓館房間內(nèi)的煙氣濃度和溫度變化的，這里假設(shè)二者的平均荷載是一樣的。當然像這樣簡單的建筑，運用火災(zāi)模型進行分析更會一目了然。4建筑火災(zāi)的風險評價與以往相比，隨著許多建筑新材料的應(yīng)用以及人們對建筑物內(nèi)部環(huán)境的要求越來越高，現(xiàn)代建筑的火災(zāi)危險性也隨之大大增加。“以性能為基礎(chǔ)的”的建筑防火設(shè)計和建筑規(guī)范的發(fā)展為工程界提出的最大挑戰(zhàn)就是為某一工程設(shè)計與社會對所建建筑的符合程度尋找可信的評估方法，同時，對一定場合的火災(zāi)風險作出客觀評估也是提高火災(zāi)防治科學(xué)性的基礎(chǔ)。火災(zāi)風險分析，是火災(zāi)安全科學(xué)中一個非常有用而又不同尋常的分支。這種分析可以全面考查某些對象的火災(zāi)危險狀況，研究該對象的火災(zāi)危險如何隨假設(shè)條件的改變而改變，分析不同消防措施對控制火災(zāi)的影響，并評價這些措施的經(jīng)濟性和有效性等。就消防安全而言，社會希望火災(zāi)造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失應(yīng)保持在可以接受的風險水平上；當然還有另外一個方面，就是火災(zāi)發(fā)生的可能性的大小，人們需要承受多大的風險。可以說，火災(zāi)風險評價已經(jīng)引起建筑使用人員、相關(guān)研究人員及其它部門人員的興趣，在計算機廣為應(yīng)用的今天，人們希望用更為直接、科學(xué)的方法來縮小評價結(jié)果與實際情況的距離。進行火災(zāi)風險評估，需要研究火源的形成，建立火災(zāi)的成因、識別、評價與控制的理論與模型。但火災(zāi)的發(fā)生帶有很大的偶然性，加上有關(guān)的信息資料不完整和所依托的理論知識不夠完備，使得火災(zāi)風險評估既具有隨即的不確定性，又具有模糊的不確定性，因此要對它進行以量化和動態(tài)為特征的火災(zāi)風險評估就相當困難。因此，目前人們只能以統(tǒng)計學(xué)的風險評估作基礎(chǔ)，再結(jié)合對照火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律，形成特定的火災(zāi)風險綜合評估方法。4.1火災(zāi)危險分析和風險分析風險大小是通過減少危險而投入的費用與危險的減低程度進行比較而得出的，也就是說，是不是投入的資金越多，建筑物就越安全；確保建筑物安全所需的投資極限是多少，業(yè)主有多大承受能力。就火災(zāi)的預(yù)防來說，針對火災(zāi)發(fā)生的可能性，人們要采取許多防治手段和措施，比如安裝放火滅火設(shè)備、建立消防機構(gòu)等，需要投入大量的費用。于是人們就思考這些費用能否有效地防治火災(zāi)。所謂的最經(jīng)濟的投資能否發(fā)揮作用、需要冒多大的風險，這種風險能否為業(yè)主及相關(guān)人員所接受，是否有不必要的投資等等，這都需要找出可信的風險評估方法。也就是說，衡量建筑火災(zāi)風險的核心就是火災(zāi)發(fā)生的可能性和火災(zāi)損失的準確性兩個方面。4.2火災(zāi)風險的評估方法（1）定量風險分析方法在瑞士越來越多的人已開始用定量風險分析（QRA）方法來評價各個領(lǐng)域與安全有關(guān)的問題。研究發(fā)現(xiàn)有兩種不確定性：偶然的不確定性和認識上的不確定性，這兩者之間最大的不同就是對于認識上的不確定性可以通過進一步的研究來降低，而偶然的不確定性是不能降低的。針對不同類型的不確定性，也提出了不同的評估方法，不確定性分析有三個目標：做出的決定要基于我們所了解的情況、確定有多大不確定性、降低可接受水平內(nèi)的不確定性。設(shè)定消防安全目標設(shè)定潛在的火災(zāi)場景設(shè)定消防安全目標設(shè)定潛在的火災(zāi)場景評估火災(zāi)危害估計潛在火災(zāi)的頻率評估火災(zāi)風險采取措施降低風險圖4QRA分析方法示意圖[11]（2）概率風險分析方法概率風險分析法PRA可用來考察整個系統(tǒng)所有可能發(fā)生的危險事件及其發(fā)生的概率，然后再分析各個危險事件所造成的危害，從而得出整個系統(tǒng)的危險度。其表達式為：火災(zāi)風險[5]=式中：∑代表所有可能發(fā)生的火災(zāi)；為某火災(zāi)發(fā)生的概率；為該火災(zāi)所造成的危險數(shù)值。進行概率分析時，一方面要確定各種可能發(fā)生火災(zāi)的概率，這主要是參考有關(guān)火災(zāi)發(fā)生頻率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得到；另一方面還要通過應(yīng)用確定性分析方法得到一次火災(zāi)所造成的危害數(shù)值。最后綜合各個火災(zāi)的概率及其所造成的危害后，便得到整個系統(tǒng)的火災(zāi)風險。概率風險分析法還常用來分析并計算得到某一個危險事件發(fā)生的概率。如英國的Basbash在1984年對英國的火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，得出了有關(guān)一人及多人火災(zāi)死亡的風險值。4.3風險評估進一步的研究工作要建立合理的量化評價指標體系，需要研究火災(zāi)的各種數(shù)據(jù)的收集、整理和分析方法?，F(xiàn)在，人們已經(jīng)認識到火災(zāi)與多種因素有關(guān)，其中有不少因素還沒有仔細分析過，例如環(huán)境條件、生產(chǎn)狀況、居民類型對城市火災(zāi)的影響，年份、季節(jié)乃至全球氣候?qū)τ诖笠?guī)模森林火災(zāi)的影響等。另外，由于火災(zāi)的多樣性，人們對很多場合的火災(zāi)也沒有足夠的認識?；馂?zāi)防治要從有效性和經(jīng)濟性出發(fā)，需要根據(jù)經(jīng)濟學(xué)原理，研究恰當?shù)娘L險指標和分析模型，分別對不同場合的火災(zāi)危險狀況作出評估。火災(zāi)風險分析也可為新建設(shè)項目的立項與規(guī)劃及老項目的改造提供指導(dǎo)意見。5在我國開展性能化研究的展望和啟示目前，隨著我國建筑市場的蓬勃發(fā)展，性能化研究已經(jīng)引起越來越多人的關(guān)注和參與，這無疑會推動我國的性能化研究向深入方向發(fā)展，進而建立體現(xiàn)我國國情的性能化防火規(guī)范體系。事實上，真正制定一部有我國特色的性能化規(guī)范、完善的性能化設(shè)計仍需要做大量的工作。5.1完善相應(yīng)的法規(guī)制度不可否認，以性能為基礎(chǔ)的建筑規(guī)范在為業(yè)主及相關(guān)使用人員提供更好的保護措施及減少投資外，也會給執(zhí)法人員在審核和驗收時留有一定的“彈性”。尤其是當一些完善并被廣為應(yīng)用的火災(zāi)模型還沒有被開發(fā)出來以及執(zhí)法人員還不具備應(yīng)有的資質(zhì)水平時；另一方面，性能化的應(yīng)用將會節(jié)省建筑防火設(shè)計和維護的投資，給業(yè)主帶來巨大的經(jīng)濟利益，所謂的最優(yōu)化的防火設(shè)計是否有很高的可信度、經(jīng)得起考驗，是否有人為的因素等。所以，在我國目前的情況下，相關(guān)人員的責任要明確，性能化規(guī)范的推廣必須要有法制的保障。5.2完善現(xiàn)有的火災(zāi)統(tǒng)計和調(diào)查機制當前，我國在火災(zāi)統(tǒng)計方面存在的主要問題是火災(zāi)發(fā)生后，除了公安火調(diào)人員和受邀專家參與外，其他一些科研人員無法參與到其中，因此收集信息的渠道也就不暢通，這包括火災(zāi)信息的收集如火災(zāi)發(fā)生時的基本現(xiàn)象及出現(xiàn)的條件、出現(xiàn)的規(guī)律，主要控制參數(shù)以及火災(zāi)個分過程之間的相互作用，進而建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫的更新與完善以更好的了解火災(zāi)等方面[12]，我們做的工作遠沒有國外細致。而且，目前國內(nèi)研究人員所收集的數(shù)據(jù)基本上也都是借鑒國外的研究成果。5.3大力發(fā)展消防安全工程學(xué)，加強計算機?；夹g(shù)研究和人員培訓(xùn)消防安全工程學(xué)是當前消防科研中的一個最前沿、最活躍和最具發(fā)展?jié)摿Φ难芯款I(lǐng)域。消防安全工程學(xué)主要研究火災(zāi)科學(xué)理論以及工程技術(shù)原理在建筑防火中的應(yīng)用，為建筑防火設(shè)計和消防安全評估提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。它的研究內(nèi)容主要包括火災(zāi)現(xiàn)象、人在火災(zāi)中的行為，消防系統(tǒng)對火的反應(yīng)、消防安全設(shè)計與評估等許多方面。在人才培養(yǎng)這個方面，英國的經(jīng)驗值得借鑒，他們將建筑設(shè)計者、規(guī)范執(zhí)行官員、標準和法規(guī)的編制人員視為教育的對象。在1993-1994年編寫了《國家FSE基礎(chǔ)課程》，并隨后在蘭開夏大學(xué)，SouthBank大學(xué)和利茲大學(xué)推廣，同時愛丁堡大學(xué)在1973年就設(shè)立了消防安全工程碩士課程[4]。1994-1995年，英國政府組織有關(guān)部門國內(nèi)十幾位消防科學(xué)家研究制定了一個“消防安全學(xué)戰(zhàn)略研究計劃”，將消防安全工程學(xué)歸納為9個方面：火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展、燃燒產(chǎn)物及煙氣流動、被動防火、火災(zāi)探測、主動防