性能化防火設(shè)計文件編制

　　在性能化報告中，應(yīng)明確表述設(shè)計的消防安全目標(biāo)，充分解釋如何來滿足目標(biāo)，提出基礎(chǔ)設(shè)計標(biāo)準，明確描述火災(zāi)場景，并證明火災(zāi)場景選擇的正確性等。不得從其他國家的規(guī)范中斷章取義引用條文，而應(yīng)以我國國家標(biāo)準的規(guī)定為基礎(chǔ)進行等效性驗證。

　　由于設(shè)計報告時性能化設(shè)計能否被批準的關(guān)鍵因素，所以報告需要概括分析和設(shè)計過程中的全部步驟，并且編寫的格式和方式應(yīng)符合權(quán)威機構(gòu)的要求和用戶的需要。所以編寫的報告中應(yīng)包含以下內(nèi)容：①建筑基本情況及性能化設(shè)計的內(nèi)容。例如，建筑特征、人員特征、原有的消防措施、來自各方面的對設(shè)計的限制條件，以及需要進行性能化設(shè)計的范圍等。②分析目的及安全目標(biāo)。該部分應(yīng)包括建筑業(yè)主、建筑使用方、建筑設(shè)計單位、性能化消防設(shè)計咨詢單位和消防主管部門共同認定的總體安全目標(biāo)和性能目標(biāo)，并說明性能目標(biāo)是如何建立的。③性能判定標(biāo)準即性能指標(biāo)。該部分應(yīng)該說明對應(yīng)不同性能目標(biāo)的性能指標(biāo)是什么，是如何確定的，考慮了那些不確定因素，采用了哪些假設(shè)條件。④火災(zāi)場景設(shè)計。該部分需要說明選擇火災(zāi)場景的依據(jù)和方法，并對每一個火災(zāi)場景進行討論，列出最終需要分析的典型火災(zāi)場景。⑤所采用的分析方法及其所基于的假設(shè)。分析評估采用的工具、方法和參考資料應(yīng)科學(xué)合理，報告中列出選擇該分析方法的依據(jù)，并描述清楚計算分析模型采用的邊界條件和輸入?yún)?shù)，并說明其合理性。⑥計算分析與評估。根據(jù)計算結(jié)果與性能判定標(biāo)準的比較分析，說明設(shè)計方案是如何滿足安全判定指標(biāo)的。⑦不確定性分析。在工程分析中，通常只能從確定性的一面出發(fā)進行定量的分析。不確定性問題貫穿于性能化設(shè)計過程的始終，對建筑物性能化消防設(shè)計的質(zhì)量、安全水平等都有著重要的影響。不確定性包括偶然的不確定性、認知的不確定性和不明確的不確定性。例如：分析方法存在不確定性、人員行為存在不確定性、對風(fēng)險的理解與評價存在不確定性、與建筑物使用壽命和安全也存在不確定性等。⑧結(jié)論與總結(jié)。該部分是對前面所有工作的總結(jié)，應(yīng)包括此次設(shè)計的內(nèi)容、目標(biāo)、最終設(shè)計方案。包括防火要求、管理要求、使用中的限制條件等。⑨參考文獻。列出主要的設(shè)計圖紙，相關(guān)技術(shù)文獻等技術(shù)資料⑩設(shè)計單位和人員資質(zhì)說明。此部分包含設(shè)計單位的名稱、經(jīng)營范圍、設(shè)計資質(zhì)，參與本設(shè)計項目的消防工程師的相關(guān)工作經(jīng)歷等。

　　以撰寫某商業(yè)購物中心的消防性能化設(shè)計報告為例，對報告編寫方法進行介紹。

　　一、建筑基本情況及性能化設(shè)計的內(nèi)容

　?。ㄒ唬┙ㄖ厩闆r

　　建筑的基本情況應(yīng)對建筑的總體概況、建筑設(shè)計、常規(guī)的消防設(shè)計進行說明。

　　1.工程介紹

　　工程介紹應(yīng)對項目的建筑概況、區(qū)域位置、總平面設(shè)計、建筑設(shè)計等方面進行說明，主要由設(shè)計院提供。該部分內(nèi)容可配有相關(guān)的總平面圖、效果圖、建筑平、立、剖圖紙等。

　　2.消防設(shè)計

　　消防設(shè)計主要包括該項目常規(guī)的消防設(shè)計說明，主要根據(jù)設(shè)計院提供的消防設(shè)計專篇進行撰寫。該部分內(nèi)容可配防火分區(qū)圖紙以及其他相關(guān)的消防圖紙。

　　（二）性能化設(shè)計的內(nèi)容

　　性能化設(shè)計的內(nèi)容應(yīng)包括該項目主要的消防問題、消防性能化的范圍及主要內(nèi)容、消防性能化原則等幾個方面。

　　1.主要消防安全問題

　　對項目存在的消防問題進行匯總，其主要的消防設(shè)計難題和問題可按下表整理。

　　表4-3-7-1 本工程主要消防設(shè)計難題和問題

　　序號 消防設(shè)計問題 規(guī)范要求

　　1 防火分區(qū)問題 購物中心內(nèi)步行街區(qū)域（即中庭及回廊組成的交通空間）總面積約為超過4萬平米，難以按照規(guī)范進行防火分區(qū)劃分。 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016第5.1.7條、第5.1.11條、第5.1.12條規(guī)定

　　2 人員疏散問題 部分樓梯間在首層不能直接對外，且其出口距直通室外的安全出口大于15m。 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016第5.3.13條規(guī)定

　　各層均有距安全出口直線距離超出37.5m的問題。 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016第5.3.17條對商業(yè)疏散寬度確定進行了規(guī)定：

　　2.性能化設(shè)計評估范圍及內(nèi)容

　　通過對項目消防問題的總結(jié)，以解決不滿足規(guī)范的消防問題為目的，制定相應(yīng)的性能化設(shè)計評估范圍及內(nèi)容，對于可應(yīng)用現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范展開設(shè)計的區(qū)域應(yīng)遵照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。

　　3.性能化設(shè)計評估原則

　　對于項目存在的特殊消防設(shè)計問題，將本著安全適用、技術(shù)先進的原則，采用合理的消防設(shè)計理念和方法，通過對消防設(shè)計方案的分析和安全評估，使得制定的解決方案能更好的滿足本項目的消防安全要求，并最大限度地滿足業(yè)主商業(yè)功能需求。

　　二、分析目的及安全目標(biāo)

　　分析目的及安全目標(biāo)應(yīng)包括建筑業(yè)主、建筑使用方、建筑設(shè)計單位、性能化消防設(shè)計咨詢單位和消防主管部門共同認定的總體安全目標(biāo)和性能目標(biāo)，并說明性能目標(biāo)是如何建立的。

　　（一）分析目的

　　一般地，消防設(shè)計的目的在于：防止火災(zāi)發(fā)生；及時發(fā)現(xiàn)火情；通過適當(dāng)?shù)膱缶到y(tǒng)及時發(fā)布火災(zāi)警報；有組織、有計劃地將樓內(nèi)人員撤出；采取正確方法撲滅和/或控制大火；將商業(yè)損失控制在一定范圍之內(nèi)。

　　（二）分析目的安全目標(biāo)

　　結(jié)合項目消防設(shè)計遇到的問題和難題，確定項目消防安全目標(biāo)，主要有以下幾個方面：

　?、贋槭褂谜咛峁┌踩Ｕ?；

　?、趯⒒馂?zāi)控制在一定范圍，盡量減少財產(chǎn)損失；

　　③為消防人員提供消防條件并保障其生命安全；

　?、鼙M量減少對運營的干擾；

　?、荼ＷC結(jié)構(gòu)的安全。

　　三、性能判定標(biāo)準即性能指標(biāo)

　　性能判定標(biāo)準應(yīng)該說明對應(yīng)不同性能目標(biāo)的性能指標(biāo)是什么，是如何確定的，考慮了那些不確定因素，采用了哪些假設(shè)條件。

　?。ㄒ唬┬阅芑踩耘卸蕜t及判據(jù)

　　1.人員疏散安全性判定準則、判據(jù)

　　保證人員安全疏散是建筑防火設(shè)計中的一個重要的安全目標(biāo)，人員安全疏散即建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時整個建筑系統(tǒng)（包括消防系統(tǒng)）能夠為建筑中的所有人員提供足夠的時間疏散到安全的地點，整個疏散過程中不應(yīng)受到火災(zāi)的危害。

　　通常情況下人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)如下表所示：

　　表4-3-7-2 人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)

　　項 目 人體可耐受的極限

　　能見度 當(dāng)熱煙層降到2m下時，對于大空間其能見度臨界指標(biāo)為10m

　　使用者在煙氣中疏散的溫度 2m以上空間內(nèi)的煙氣平均溫度不大于180℃；當(dāng)熱煙層降到2.0m下時，持續(xù)30分鐘的臨界溫度為60℃

　　煙氣的毒性 一般認為在可接受的能見度的范圍內(nèi)，毒性都很低，不會對人員疏散造成影響（一般CO判定指標(biāo)為500ppm）。

　　2.防止火災(zāi)蔓延擴大判定準則

　　根據(jù)澳大利亞建筑規(guī)范協(xié)會《防火安全工程指南》提供的資料，保守的選取被引燃物是很薄很輕的窗簾、松散堆放的報紙等非常容易被點燃的物品時的臨界輻射強度10kW/m2；

　　四、火災(zāi)場景設(shè)計

　　火災(zāi)場景設(shè)計需要說明選擇火災(zāi)場景的依據(jù)和方法，并對每一個火災(zāi)場景進行討論，列出最終需要分析的典型火災(zāi)場景。

　　火災(zāi)場景如下表所示：

　　表4-3-7-3 火災(zāi)場景設(shè)置一覽表

　　位置編號 火災(zāi)位置 自動滅火

　　系統(tǒng) 排煙系統(tǒng) 最大火災(zāi)規(guī)模

　　（MW）

　　A 商業(yè)步行街 有效 有效 2.2

　　B 商業(yè)步行街 有效 有效 2.2

　　C 商業(yè)步行街 有效 有效 2.2

　　五、所采用的分析方法及其所基于的假設(shè)

　　分析評估采用的工具、方法和參考資料應(yīng)科學(xué)合理，報告中列出選擇該分析方法的依據(jù)，并描述清楚計算分析模型采用的邊界條件和輸入?yún)?shù)，并說明其合理。

　?。ㄒ唬?疏散設(shè)計分析方法

　　疏散設(shè)計分析，即根據(jù)設(shè)定的人員類型和數(shù)量，對疏散人員疏散所需時間的分析。疏散時間（RSET）包括疏散開始時間（tstart）和疏散行動時間（taction）兩部分。

　　1.疏散行動時間預(yù)測分析方法

　　疏散行動時間（taction）是指從疏散開始至疏散結(jié)束的時間。疏散行動時間預(yù)測模型主要有水力模型和行為模型兩種。本項目以行為模型來預(yù)測疏散行動時間，采用模擬分析工具Pathfinder進行計算。

　　2.疏散設(shè)計分析主要參數(shù)確定

　　1）有效流出系數(shù)和人員步行速度:有效流出系數(shù)和步行速度同人員密度緊密相關(guān)，常用的數(shù)據(jù)資料如下表。

　　表4-3-7-4 有效流出系數(shù)和步行速度數(shù)據(jù)表

　　疏散設(shè)施 擁擠狀態(tài) 《SFPE消防工程手冊》 日本避難安全檢證法

　　密度 速度 流出系數(shù) 速度 流出系數(shù)

　　人/m2 m/min 人/min/m m/min 人/min/m

　　樓梯 最小 0.5 45.7 16.4 27（上）

　　36（下） 60（樓梯有足夠容量時，其他情況應(yīng)通過計算獲得）

　　中等 1.1 36.6 45.9

　　最優(yōu) 2.0 29.0 59.1

　　大 3.2 12.2 39.4

　　走廊 最小 0.5 77.2 39.4 60

　　（一般） 80（走廊有足夠容量時，其他情況應(yīng)通過計算獲得）

　　中等 1.1 61.0 65.6

　　最優(yōu) 2.2 36.6 78.7

　　大 3.2 18.3 59.1

　　對外出口 —— —— —— —— 60（一般） 90

　　2）疏散路徑有效寬度確定:各疏散路線邊界層寬度如表4-3-7-5所示。

　　表4-3-7-5 邊界層寬度

　　疏散路線因素 邊界層（mm）

　　樓梯梯級的墻壁或面 15

　　欄桿，扶手 9

　　走道，斜坡墻 20

　　障礙物 10

　　寬闊的場所，過道 46

　　門，拱門 15

　　3）人數(shù)確定方法:分析所使用的疏散人數(shù)應(yīng)根據(jù)不同建筑場所功能不同，分別按密度或座位數(shù)進行計算。

　　根據(jù)本項目的特點和定位，依據(jù)現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范和權(quán)威文獻資料，對于消防性能化區(qū)域的主要功能區(qū)域人員荷載確定，應(yīng)附有人員荷載計算參數(shù)。

　?。ǘ熆叵到y(tǒng)設(shè)計與分析

　　防排煙系統(tǒng)設(shè)計的主要目的是為了保證人員的疏散安全，即保證人員在疏散過程中不會受到火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣的危害。此外應(yīng)為消防救援提供一個救援和展開滅火戰(zhàn)斗的安全通道和區(qū)域，免受火災(zāi)的影響，及時排除火災(zāi)中產(chǎn)生的大量熱量，減少熱煙氣對建筑結(jié)構(gòu)的損傷。

　　1.煙氣層臨界高度

　　防排煙設(shè)計應(yīng)使煙層維持在距離有人地面至少1.8m以上的高度，對于高大空間，臨界高度應(yīng)根據(jù)下式進行計算確定。

　　 z’= 1.6 + 0.1（H - h） （4-3-7-1）

　　式中：z’—煙層距離疏散人員所在地面的臨界高度（m）

　　H—空間頂棚距離火源位置的高度（m）

　　h—疏散地面高于火源位置的高度（m）

　　2.火焰高度、煙氣生成量及煙羽流軸線溫度分析

　　本項目采用NFPA 92B和NFPA 204中提供的有關(guān)軸對稱羽流的分析方法進行計算。

　　六、計算分析與評估

　　根據(jù)計算結(jié)果與性能判定標(biāo)準的比較分析，說明設(shè)計方案是如何滿足安全判定指標(biāo)的。

　　（一）煙氣模擬分析與評估

　　煙氣模擬分析與評估部分應(yīng)主要包括每個火災(zāi)場景的防排煙系統(tǒng)設(shè)計情況介紹，計算參數(shù)的設(shè)置，溫度、能見度等參數(shù)在關(guān)鍵時間點的模擬結(jié)果以及計算結(jié)果小結(jié)。

　　各區(qū)域危險來臨時間（ASET）可以表格形式匯總，如下表所示：

　　表4-3-7-6 火災(zāi)危險來臨時間分析

　　序號 場景編號 假設(shè)條件 樓層 ASET（s）

　　1 A 排煙有效 自動滅火有效 一層步行街 >1800

　　二層步行街 >1800

　　2 B 排煙有效 自動滅火有效 一層步行街 >1800

　　二層步行街 >1800

　　3 C 排煙有效 自動滅火有效 一層步行街 >1800

　　二層步行街 >1800

　?。ǘ┦枭⒛M分析與評估

　　煙氣模擬分析與評估部分應(yīng)主要包括對應(yīng)每個火災(zāi)場景設(shè)計的疏散場景，每個場景的疏散策略，疏散模擬在關(guān)鍵時間點的人員分布示意圖以及計算結(jié)果小結(jié)。

　　各區(qū)域疏散所需時間（RSET）可以表格形式匯總，如下表所示：

　　表4-3-7-7 人員疏散所需時間分析結(jié)果匯總表

　　區(qū)域 疏散路徑 開始時間（s） 行動時間（s） REST（s）

　　首層區(qū)域 首層人員直接疏散到室外 270 293 710

　　二層區(qū)域 二層店鋪人員離開著火店鋪 63 95 206

　　中庭人員離開本層步行街區(qū)域 270 547 1091

　　本層所有人員全部疏散至樓梯間 270 559 1109

　　所有人員疏散到室外 270 665 1268

　　注：行動時間計入所需疏散時間時考慮1.5倍安全系數(shù)。

　?。ㄈ┯嬎憬Y(jié)果與性能判定標(biāo)準的比較

　　將各火災(zāi)場景的危險來臨時間（ASET）與相對應(yīng)的疏散場景下人員疏散時間（RSET）進行對比，判定人員疏散的安全性。可采用下表表示：

　　表4-3-7-8 人員疏散安全判定結(jié)果

　　序號 場景編號 火災(zāi)位置 監(jiān)測位置 AEST（s） REST（s） 是否滿足安全要求

　　1 A 步行街（中庭）底部 一層步行街 >1800 1121 是

　　二層步行街 >1800 1091 是

　　2 B 步行街（中庭）底部 一層步行街 >1800 1121 是

　　二層步行街 >1800 1091 是

　　3 C 步行街（中庭）底部 一層步行街 >1800 1121 是

　　二層步行街 >1800 1091 是

　　七、不確定性分析

　　（一）疏散過程中的人員不確定性分析

　　采用行為模型來計算人員的疏散時間時，其假設(shè)為：疏散人員都具有足夠的身體條件自行疏散到安全地點，人員疏散行走同時且井然有序，這與實際發(fā)生火災(zāi)時的情況有一定差距。因此，本報告在計算疏散行動時間時考慮了一定的安全系數(shù)（安全系數(shù)＝1.5），以彌補這些不確定性因素所帶來的影響。

　　在預(yù)測疏散時間時，重要之處在于人員的特性參數(shù)，包括對建筑物的熟悉程度、人員的身體條件及行為特征、人員的數(shù)量及分布等。

　?。ǘ┗馂?zāi)蔓延的不確定性分析

　　火災(zāi)蔓延區(qū)域和面積的大小受到多種不確定因素的影響，如：

　?、倏扇疾牧虾涂扇嘉锉旧淼膶鸱磻?yīng)特性等；

　　②可燃物的形狀、擺放方式和堆積形式等；

　　③可燃物之間的相對空間位置；

　?、芑馂?zāi)時的通風(fēng)狀況；

　?、萜渌紵矬w以及高溫體、熱煙氣層的熱反饋；

　?、逌缁鹁仍拖老到y(tǒng)的作用效果；

　?、呖臻g內(nèi)的防火分隔方式與面積大小。

　　火災(zāi)蔓延不僅受眾多不確定因素的影響，而且火災(zāi)蔓延的全過程機理尚未完全研究透徹，目前還缺乏準確預(yù)測火災(zāi)蔓延的數(shù)學(xué)模型，火災(zāi)模擬計算所需參數(shù)還不豐富。因此，項目中對火災(zāi)蔓延的分析僅針對典型可燃物及常規(guī)情況下的火災(zāi)蔓延情形。基于上述原因，為了使消防設(shè)計更加安全，一般采取較保守的分析方法，如考慮了最不利的起火位置和引燃條件，確定最大火災(zāi)熱釋放速率和排煙量時均考慮了1.5倍的安全系數(shù)。

　　八、結(jié)論與總結(jié)

　　結(jié)論與總結(jié)部分應(yīng)包括防火要求、管理要求、使用中的限制條件等。

　?。ㄒ唬┠M結(jié)果總結(jié)

　　對各場景下煙氣及疏散模擬結(jié)果進行分析，并得出結(jié)論。

　　（二）消防策略總結(jié)

　　針對項目存在的消防問題提出相應(yīng)的解決措施，對采取的消防策略進行總結(jié)。

　?。ㄈ┳⒁馐马椉敖ㄗh

　　對實施消防策略時設(shè)計方、管理方應(yīng)注意的內(nèi)容進行說明，并提出相應(yīng)的建議。

　　九、參考文獻

　　應(yīng)包括主要的設(shè)計規(guī)范，相關(guān)技術(shù)文獻等技術(shù)資料

　　十、設(shè)計單位和人員資質(zhì)說明

　　此部分包含設(shè)計單位的名稱、經(jīng)營范圍、設(shè)計資質(zhì)，參與本設(shè)計項目的消防工程師的相關(guān)工作經(jīng)歷等。

　?。ㄒ唬＜以u議

　　由于設(shè)計過程中存在許多非規(guī)范化的內(nèi)容，如性能指標(biāo)的確定、火災(zāi)場景的設(shè)計、一些邊界條件的設(shè)定等等，同時也為了保證設(shè)計過程的正確性，減少設(shè)計中可能出現(xiàn)的失誤，一般有必要對設(shè)計報告進行第三方的復(fù)核或再評估，最終還需要組織專家論證會，對性能化設(shè)計報告與復(fù)核報告進行論證，接受專家的評審和質(zhì)疑，最后以論證會上形成的專家組意見作為調(diào)整性能化設(shè)計與評估報告與設(shè)計方案的依據(jù)。

　　（二）深化調(diào)整設(shè)計報告

　　性能化消防設(shè)計一般開始于建筑設(shè)計的方案設(shè)計與初步設(shè)計階段。在初步設(shè)計中，有些條件和參數(shù)是不明確或未知的，這些信息可能只有在后續(xù)的施工設(shè)計階段才能確定下來，而這些條件或參數(shù)卻是性能化設(shè)計所需要的。例如，性能化設(shè)計在確定排煙量的同時會對排煙口的布置、每個風(fēng)口的風(fēng)量等提出要求，而排煙口的數(shù)量、排煙口的布置以及每個風(fēng)口的風(fēng)量一般要等到施工設(shè)計時才能完全確定。另外，性能化設(shè)計中提出的假設(shè)和邊界條件，在施工設(shè)計階段也可能會被改變。諸如此類的問題都需要在后續(xù)的設(shè)計工作中不斷深化。所以性能化設(shè)計應(yīng)該存在于建筑設(shè)計的整個過程中。

　?。ㄈ┬阅芑涝O(shè)計的實體驗證

　　為了加強對進行了性能化消防設(shè)計工程的消防監(jiān)督管理，在性能化設(shè)計開展較多的一些城市，已陸續(xù)在工程消防驗收過程中增加了實體驗證實驗的工作步驟，對性能化設(shè)計設(shè)計方案進行綜合驗證。性能化設(shè)計單位應(yīng)配合建設(shè)單位完成驗證工作，并對驗證結(jié)果是否滿足設(shè)計要求提供書面意見，該意見應(yīng)作為性能化設(shè)計報告的補充資料。