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建筑消防性能化设计方法与技术要求

通过本章的学习，了解建筑消防性能化设计方法及具体技术要求，包括哪些情形可以进行消防性能化设计以及哪些情形严禁采用该方法，熟悉消防性能化设计的基本程序、安全目标，了解建筑消防性能化设计软件选择、火灾场景及疏散场景设定、计算结果分析及应用和消防性能化设计文件编制等内容。

建筑防火设计以防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全为目标。消防性能化设计以消防安全工程学为基础，采用的防火设计方法区别于传统的按照建筑规范标准进行设计，但其防火设计目标具有一致性。因此，不能以消防性能化设计为由任意突破现行的国家标准规范，必须确保采用消防性能化设计的建筑的消防安全水平不低于按照现行国家标准规范进行防火设计的消防安全水平。有关性能化防火设计评估的基本概念、火灾场景、烟气及人员安全疏散计算模拟分析的内容见《消防安全技术实务》。

第一节消防性能化设计的适应范围

一、概述

二、设计范围

目前，具有下列情形之一的工程项目，可对其全部或部分进行消防性能化设计：

1)超出现行国家消防技术标准适用范围的。

2)按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟与排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项目特殊使用功能的。

下列情况不应采用性能化设计评估方法：

1)国家法律法规和现行国家消防技术标准强制性条文规定的。

2)国家现行消防技术标准已有明确规定，且无特殊使用功能的建筑。

3)居住建筑。

4)医疗建筑、教学建筑、幼儿园、托儿所、老年人建筑、歌舞娱乐游艺场所。

5)室内净高小于8.0m的丙、丁、戊类厂房和丙、丁、戊类仓库。

6)甲、乙类厂房，甲、乙类仓库，可燃液体、气体储存设施及其他易燃易爆工程或场所。

1.标准规范没有规定

建筑防火设计的目的，在于优化建筑耐火、防火和灭火等各部分的设防要求，从而确保建筑的防火安全性能达到一定的标准。我国现行的防火规范总结了历史上各类火灾的经验与教训以及科研成果，综合考虑了当前国家的整体经济技术和管理水平、产品质量等状况。

作为成熟经验及科研成果的总结，规范往往不会覆盖突破传统的建筑做法和工艺。例如，对于某些新技术、新设备的应用，如果现行标准规范没有相关的防火设计要求，此时就可采用消防性能化设计的方法，根据国家有关规定在使用前提出相应的使用和设计方案与报告，并进行必要的论证或试验，以切实保证这些技术、方法、设备或材料在消防安全方面的可行性与应用的可靠性。

2.防火分隔

就建筑火灾而言，主要有被外部邻近建筑或其他室外火灾引燃和在内部发生燃烧并蔓延扩大两种可能方式。实际上，绝大多数建筑火灾是由其内部失火引起的。当建筑内某一空间发生火灾时，火便会由于燃烧过程中的热辐射、对流和传导，或通过着火室的楼板、墙壁内部的烧损处或门窗洞口向其他空间蔓延，若此时无有效的灭火、控火干预且可燃物数量足够，则最终将可能发展成为整座建筑的火灾。因此，采取一定措施将建筑内某些火灾危险性较大的空间或重要设备或不能中断工作的场所与其他部位分隔开来，并在一定时间内把火势控制在规定的区域里是非常重要的。

防火分区是指根据建筑的特点，在建筑内部采取规定要求的防火墙、楼板及其他等效的防火分隔措施分隔，用以控制和防止火灾向其他邻近区域蔓延的封闭空间，是控制建筑火灾的基本空间单元，包括水平防火分区和竖向防火分区。水平防火分区用以防止火灾在水平方向扩大蔓延;竖向防火分区用以防止多层或高层建筑层与层之间竖向火灾蔓延，电梯井、楼梯间等竖井的分区即属此类。防火分区的划分既要从限制火势蔓延、减少损失方面考虑，又要顾及日常的使用和管理。在建筑内部不同使用用途或功能空间之间进行防火分隔可以有效地阻止火灾在建筑内部向水平方向和竖直方向扩展，而将其限制在特定的局部空间内。

随着我国经济的快速发展，近年来出现了城市综合体、大型展览建筑、候机车船楼等大型交通枢纽，这些建筑因使用功能的需要，具有体量及空间巨大等特点，往往难以按照现行规范进行防火分区的划分。如果强行按照标准规范进行防火分隔，又与使用功能相冲突。对于此类项目的消防性能化设计，国内已开展了一系列的实践活动，总结了一定的经验。

3.防烟与排烟

建筑火灾表明，火灾中产生的高温有毒烟气蔓延较快、蔓延通道多样，因此建筑内的烟气将阻碍人们逃生和灭火行动，是导致人员死亡的主要原因。建筑的防烟设计，对于建筑内人员的安全和防止烟气的扩散十分重要。在建筑防火设计中，应充分考虑建筑的防烟与排烟性能。

防烟与排烟设计的基本原则是，要防止烟气进入人员的疏散通道，保证疏散安全，为消防救援提供必要的有利条件。防烟与排烟系统的设计，需根据室内火灾的烟气及其运动规律，在平面布置中研究可能起火房间的烟气流向，通过不同的合理假设，确定更经济有效的防烟设计方案和控制烟气的流动路线，选用适当的防排烟设备，布置进、排风口，确定合理的管道和进、排风口尺寸。

建筑内的防烟或排烟功能，均可通过自然排烟和机械加压送风或机械排烟方式实现。具体采用哪种方式，可根据建筑的平面布置、通风条件、空间高度和建筑内部的火灾荷载及其类型、形态、分布等综合确定。

大剧院、体育馆、电影院的观众厅等部位因空间较大，无论是按照地面面积计算排烟量还是按照空间体积计算排烟量，往往计算得出的机械排烟量会很大而难以实现。此外，现行防火规范对自然排烟系统的使用有严格的限制，在部分工程中出于美观以及与建筑方案相结合考虑，要求在高大空间内采用自然排烟系统。如果能够将自然排烟技术成功应用于具体工程中，不但可以解决机械排烟量过大难以实现的难题，平时还可以实现自然通风，达到节能降耗的目的。这些均需要通过性能化的设计方法来实现优化其防烟与排烟设计。

4.安全疏散

在传统的人员安全疏散设计中，设计人员主要依照规范要求保证一定的安全出口个数、安全出口宽度和疏散距离等。例如，对于体育场馆来说，规范对场馆内走道及座椅数量、疏散走道宽度和出口宽度、观众厅出口数量等都提出了相应的要求。这对于普通的体育场馆而言，一般没有什么问题。但对于规模巨大的体育场，如国家游泳中心赛时看台设计观众席为17000座，国家体育馆为19000座，而国家体育场则达到91000座。当达到这种规模时，无论是安全出口宽度还是疏散距离，往往难以按照规范要求进行安全疏散设计。此外，体育设施与餐饮、娱乐设施相融合，建筑使用功能多样，在建筑内部形成不同消防分隔和受保护区域，对于如此复杂的建筑环境，如何安全可靠地组织和引导大量的人员在尽可能短的时间内疏散到室外安全区域，也可以通过采用性能化的设计方法来进行定量确定。

5.结构耐火

钢结构、钢管混凝土等结构形式的应用越来越普遍，对于大型公共建筑而言，往往通过钢结构来表现其建筑艺术特点。在这些钢结构中，有些结构形式较为特殊，例如国家体育场外围护钢结构等，有些由于功能方面的特殊需求，难以按照我国现行防火规范的要求采用喷涂防火涂料等措施进行防火保护。因此，有必要对采用钢结构的建筑进行危险性分析，根据不同的情况提出相应的防火保护措施。

综上所述，如果在我国现行防火设计规范的框架下难以解决，而又允许采用消防性能化设计方法的项目，可以采用该方法，但必须确保建筑能够达到可以接受的消防安全水平。