高层建筑防火对性能化设计方法的应用

张杰

摘 要：我国目前高层建筑防火设计中有许多不足，防火设计对保证高层建筑内的人民生命财产安全具有重要意义。性能化设计方法是建筑防火设计的新趋势，有效减少了火灾损害。本文对性能化设计方法进行研究，推动性能化设计方法在高层建筑中广泛应用。

关键词：高层建筑；性能化设计方法；防火

随着经济快速发展，我国高层建筑总量不断增长并且速度较快。高层建筑节省建筑空间，功能复杂、用途广，人员相对密集，这些特点给火灾预防和扑灭带来较大难度，使高层建筑面临严峻的防火形势。防火一直是高层建筑的设计难题，也是高层建筑发展中亟待解决的问题。

一、 性能化设计方法

性能化防火设计是一种新兴的高层建筑防火规范体系，这种防火设计站在理性角度，要求建筑系统防火设计必须深入了解高层建筑内部构造并重视最终防火效果。运用先进技术对发生火灾造成的损失进行事先估算，把详细数据作为防火设计的重要依据，对可能发生火灾的重点区域进行严密布控，统筹兼顾，高层建筑达到全面防火的目标。对建筑防火性能进行准确消防评估是性能化防火设计方法的核心。消防设计是否满足建筑需求，消防设施是否在防火规范的要求下进行布置、分配是消防评估的重要方面。通过对高层建筑消防设计和消防设施的消防评估，可以有效发现高层建筑防火设计中的不足，督促高层建筑进行整改，完善防火设计，消除火灾隐患。高层建筑内的消防设施和建筑结构是消防评估的重点。高层建筑设计、消防评估和整改是性能化设计方法的三个重要组成部分，这三个部分互相联系，缺失不可，共同组成性能化设计，可以说性能化设计时一个有机统一的整体。消防安全工程学是建立性能化设计方法的基础，性能化设计方法對消防安全工程学具有反作用，因此必须建立一个完整的性能化规范体系。这个体系的目标应当是满足高层建筑防火安全需要，同时建立规范体系应当采用先进技术和方法，加强科学实验，达到消防评估对高层建筑防火的要求，性能化设计应当具备完整严密的运行体系。

图1 性能化设计运行体系

二、 高层建筑防火对性能化设计方法的应用

现行高层建筑安全尺度波动较大，运用性能化设计方法完善解决因指令性规范造成的安全尺度波动。

（一） 实例

对甲建筑：A是根据第a条规范提出的要求；B是根据第b条规范提出的要求；C是根据第c条规范提出的要求。建筑的实际消防安全性能是E；建筑应当达到的消防安全性能是E0；安全性允许波动的范围是Φ。根据上述条件可得性能化规范设计要求：E=E0+Φ。

对于指令性规范而言：建筑实际消防安全性E随着第a条规范提出的要求A变化，呈现一致性，如果建筑实际安全消防性能E超出第a条规范提出的要求，就会增加消防成本。对于性能化规范：提高第a条规范提出的要求A，降低第b条规范提出的要求B，建筑实际消防性能E完全能够满足高层建筑对消防安全性和经济性的要求，同时可以节省成本，增加效益。

（二） 高层建筑大空间防火分区对性能化设计的应用

对高层建筑大空间进行分区，能够有效地控制、减缓火势蔓延速度，为火灾扑灭争取时间，减少财产损失。目前在我国的传统设计防火规范对民用建筑、高层建筑等的最大面积防火分区做了规定。性能化防火设计站在理性角度，要求建筑系统防火设计必须深入了解高层建筑内部构造并重视最终防火效果。运用先进技术对发生火灾造成的损失进行事先估算，把详细数据作为防火设计的重要依据，性能化防火设计可以对消防成本和经济效益进行调和。安全疏散、降低损失，有效控制火情是性能化设计方法的基本目标，达到这些基本目标具体可做到以下方面：首先，提高建筑结构的耐火极限，采用不可燃化材料进行装修。其次，有效控制建筑内部单位面积的火灾载荷。第三，装配自动喷水灭火系统，建议采用高灵敏度，强喷洒度的喷头，在火灾发生时能够有效控制火势。第四，运用先进消防技术，提高火灾预警能力，保证安全通道随时处于畅通状态，开辟专门消防车道，禁止占用。

（三） 中庭防排烟设计中性能设计的应用

建筑物内部的庭院空间即中庭，中庭是建筑物人流量最集中的部位，由于中庭的地位特殊，如果建筑物发生火灾，中庭很大可能会充当"烟囱"的角色，这势必威胁大量人员的人身安全，因此，建筑物中庭的消防设计对保证高层建筑消防安全举足轻重，中庭顶部排烟是传统高层建筑的中庭排烟方法，这种排烟方法有很大的局限性，它忽略了中庭的具体参数以及中庭热释放率对火灾产生的影响。性能化设计方法的首要目标就是对大量人员进行安全疏散，因此其对中庭有特殊的设计步骤

图2 性能化设计安全疏散构架

烟界面计算公式：

岩层界面与地面之间的垂直距离是：Zm；中庭顶棚与地面垂直距离是：Hm；中庭水平横截面积是：Am2；火灾稳定放热量是：Qkw，Z处接触烟层截面时间是：ts。

最不利点疏散时间计算公式：

最不利点疏散时间是：Ts；楼梯间至最不利点时间是：t1s；楼体内的疏散时间是：t2s；首层楼梯间到安全出口疏散时间是：t3s。

根据烟界面计算公式可以计算出烟气安全高度与烟气接触的时间t；根据最不利点疏散时间计算公式可以计算出逃生时间：T；t大于T，说明自然排烟系统能够满足消防需要；如果t

性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是一种科学的设计方法，是当前高层建筑防火的最前沿。性能化消防设计对高层建筑的消防管理要求较高。性能化设计的指导思想是火灾安全工程学，建筑防火设计以火灾性能为基础。

结语：当前中国高层建筑正在迅速发展，高层建筑的消防能力必须引起重视。高层建筑防火对性能化设计的应用可以达到高层建筑全面防火的目标。把性能化设计方法与高层建筑消防建设紧密结合，运用先进技术对发生火灾造成的损失进行事先估算，把详细数据作为防火设计的重要依据，对可能发生火灾的重点区域进行严密布控，统筹兼顾，可以完善防火设计，有效消除火灾隐患。目前性能化设计方法还处于不断发展之中，必须把性能化设计方法同高层建筑消防的结合起来，深入研究性能化设计方法，才能不断提高高层建筑的防火能力。

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