浅析性能化消防设计的主要优势

代学峰

摘要：处方式设计方法和性能化设计方法是当前消防设计中存在的两种主要设计思路。文章从概念出发，通过对两种设计思想进行深入细致的比较，归纳出了性能化设计的主要优势。为性能化设计在消防工作中的合理应用提供了理论依据。

关键词：消防设计；性能化设计；处方式设计

中图分类号：TU972

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)04-0139-02

随着世界建筑业的飞速发展和火灾科学研究的不断深入，性能化消防设计正在一些国家迅速兴起，我国也陆续在传统设计中引进了一些性能化设计的思想，且此设计思想正越来越广泛地被人们所接受和采用。21世纪，随着我国现代化进程的不断深入，一些大规模、超大规模结构的建设项目越来越多，其功能也更趋复杂，现行的“规格化”规范逐渐暴露出其不适应性。因此，本文通过详细比较。得出了性能化设计在消防设计应用中的优越性，为使其合理应用后更有效地保证建筑物的消防安全，为现代化建设创造良好的消防安全环境，及促进我国建筑防火水平提高提供了理论依据。

一、两种设计思想的概念

(一)处方式设计

处方式设计是指通过对建规、高规、石油库设计、汽车库设计、喷淋、报警等40余部消防技术规范及标准的运用，在对建筑物进行分类的基础上，按照有关防火安全的要求，对每项设计都详细规定具体参数和指标的设计方法。设计人员需根据所设计的建筑物的形式，结合本人的实践经验，从规范中直接选定与该建筑物相应的设计参数和指标，整个设计方法像医生开单抓药，所以被形象地称为“处方式”设计方法。

(二)性能化设计

性能化设计是建立在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、用途和内部可燃物质等方面的具体情况，设计者根据建筑物的各个不同空间条件、功能条件及其相关条件，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向，继之用已开发的工程学办法，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。

二、性能化设计的优势

建筑物性能化防火设计是伴随建筑创新和新技术、新材料的应用而产生的一种全新的设计理念，主要用于解决一些功能复杂或建筑空间超大或建筑高度超高等特殊建筑的设计，其研究是当前国际消防科学技术研究最为活跃的领域之一。

(一)性能化设计能更大限度地发挥设计者的创造性

传统的设计方法是以条文的形式规定出各种设计参考和技术标准，根据建筑物分类，通过对建筑物的防火等级、防火分区、安全疏散、消防给水、防排烟以及报警系统和喷淋系统等各个方面提出要求，来保障建筑物的消防安全。设计者根据这些消防技术规范和标准，结合个人的实践，制定出设计方案。这样一来，只要按照设计规范去做就被认为是符合防火安全的要求，同时设计者只能根据消防技术规范和标准的具体条文来进行设计，毫无创造空间，于是设计师被形象地称为“药剂师”。

而性能化设计是以建筑在火灾中的性能为基础的防火设计，确定建筑要达到的总体目标或设计性能。规定一系列性能目标和可以量化的性能准则及设计准则，且一般附带一个指导性的技术文件。这可以针对不同的建筑物确定不同的安全水平，而不是单独对建筑物的某一方面进行强制规定，使设计有更大的弹性，也使设计者有更多的创造空间，有利于发挥设计者的主观创造性。于是设计师也被形象地称为“医生”。

(二)性能化设计更易于满足有特殊要求的工程设计

随着科技的发展，采用新材料、新产品和新技术进行修建和装修的建筑越来越多，如纳米材料、超导技术和计算机技术，等等；同时出现了一些国家和本地现行的消防技术规范和标准未能涵盖，按技术标准实施确实有困难或影响建筑物使用功能的建筑工程，如地铁、隧道、大型体育场馆、机场、货流中心，等等。如果按照原来的设计方法就会造成某些方面的疏漏。如我国目前要进行大型体育馆的设计，许多场馆的设计人数要超过10万人，若按照传统的每百人所要求的宽度来进行疏散设计，那么即使体育馆所有的外围全部开放也未必能满足要求。

性能化设计则可以避免这样的情况出现，它针对建筑的特点，充分考虑每一座建筑物的结构、用途、内部可燃物的数量和分布情况、建筑内人员的情况以及消防灭火组织的特点，不一定按照现行规范给定的参数去设计。这样的设计方案既有利于新产品、新材料的使用。又可以满足特殊工程的防火安全要求。我国在2008年举行的奥运会之主场馆的建设就应用了大量的新材料和新产品，其独特的外形和内部结构也不是以往的标准所能涵盖的。比如五棵松文化体育中心建成后地下是篮球馆，地面上是一座6层的大商场，这种体育场馆与商场相结合的模式不仅在国内是首创，在国际上也没有先例可循，被称之为“鸟巢”的奥运会主场馆其内部结构更是新颖独特。假如参照现有的常规体育场馆消防设计标准来对这些新型建筑进行防火设计，其结果将完全不能适应新型场馆的需要。性能化设计通过电脑模拟，采集各种火灾数据制定出最合理的应对措施。这样设计出来的建筑物才能满足社会的需求的同时满足建筑防火的要求。

(三)性能化设计更容易得到更合理的方案

传统的处方式设计方法是通过满足各种技术规范和标准上的具体条文来确保建筑的总防火安全目的的，各种规范和标准是借鉴了世界各国的相关规定和理念，建立在大量实验分析和实际工作的基础上，是消防工作经验的集成，是火灾事故经验教训的总结，已经比较完备。但是随着社会科技的发展，一些规范和标准条文已经彰显出其与社会的不适应性。如两幢单层面积不超过1000平方米，高度分别为25米和49米的办公楼，它们在建设规模、标准、资金投入上区别将是非常大的。但根据《高规》，这两幢建筑均属二类高层，规范对其内部防火要求几乎一样，这种一致的消防设计方案不可能是最符合各自要求的科学合理方案。同时，通过传统的“处方式”设计方法设计的建筑到底能不能满足要求，在火灾中的消防设施能不能发挥作用，发挥多大的作用，没有评估的手段和模拟火灾的技术。

而性能化防火设计则由七个步骤组成：(1)确定消防安全目标。特指性能化目标和性能化标准两个方面，性能化目标是根据不同建筑本身的社会目标、功能目标和公众对建筑物所能提供的安全水平的社会期望，来制订出相应的性能要求；性能化标准是社会公众或建筑业主针对一些具体的消防设备或消防系统提出的具体技术指标和设计指标；(2)分析建筑物结构及内部人员等的特征及参考火灾科学和材料科学等，确立性能化指标和设计指标，它们是进行具体的建筑物防火设计的前提，多为量化指标；(3)建立火灾场景和设计火灾，这部分涉及建筑物防火设计的一些重要方面如着火源、火灾荷载及可燃物种类等，它是防火设计的技术条件；(4)选择合适的计算分析方法，再根据设定的火灾场景利用火灾工程学成熟的理论，分析或模拟计算火灾可能性或蔓延的程度；(5)借助消防工程参考设计方法或工程经验确定设计方案；(6)开展安全评估，这是对设计者所采用的设计方案进行分析、评估并证明其方法有效性及合理性的环节。从而确定设计方案所达到的安全等级。当发现所提供的消防设计满足不了要求时，则必须返回修改设计；(7)再进行方案的优化选择，以最终确定设计方案。编写报告。通过这七个步骤得到的设计方案就会更科学、更合理、更有效。

(四)性能化设计更利于各项防火技术的优化和发挥

现行的防火设计规范对各项设计都详细的规定了具体的参数和指标，要求建筑物在各个方面都做出较大投资，而未将各自单一的防火灭火措施作用统一考虑，在现实设计中经常出现这样的情况，建筑物结构耐火性能根本不考虑水喷淋系统，水喷淋系统不考虑烟控系统，烟控系统也不考虑建筑材料和装修材料等。这样的设计既达不到有效的防火和灭火效果，又容易造成消防投资的片面和浪费。

性能化防火设计特别注意建筑物的特殊方面、用途以及业主的特殊要求，考虑了那些适当的、更广泛的一致性，运用多种设计工具进行火灾风险分析，使工程设计的精确性和可靠性大大增加，能够导致一种综合的防火战略的形成，在这种战略中所有的消防设施都被有机地组合起来运用，而不是单独地进行设计，这种综合的工程设计方法通过对火灾损失可能性认识的改进，可以提供更节省而有效的防火系统。

三、结语

建筑物性能化防火设计就是应用消防安全工程学的原理和方法进行的建筑防火设计。建筑物性能化防火设计主要利用消防工程学的手段，量化火灾危险性、火灾危害性和可能发生的火灾，并分析评价为将火灾造成的后果限定在预定的规模和危害所必须采取的经济有效的消防安全措施。与传统设计方法相比，其特点在于能根据具体建筑的火灾发展特性来决定其消防需要。性能化防火设计是一个正处在探索和发展阶段的新生设计思想，与“处方式”防火设计相比有很大优势，也有些有待改进的地方。切实加强对性能化设计的研究和探讨，推进实施性能化防火设计具有积极的社会意义和经济价值。