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探討性能化建筑防火設計優(yōu)勢

2011-06-29 10:36    【  【打印】【我要糾錯】

  摘要:通過對性能化設計和“處方式”設計方法的比較,闡述了性能化設計的意義,分析“處方式”設計的不足,論述性能化設計的必要性,并提出了對性能化設計方法的應用和發(fā)展性能化規(guī)范的建議。

  關鍵詞:建筑防火;處方式設計;性能化設計

  我國傳統(tǒng)的建筑設計防火規(guī)范主要有《建筑設計防火規(guī)范》、《高層民用建筑設計防火規(guī)范》等。這些規(guī)范中對建筑設計的各個環(huán)節(jié)的防火要求,從技術指標到具體做法都作了具體的規(guī)定。但針對具體建筑物要達到的總的安全目標則不予要求,也不進行評估。筆者暫且將此種設計方式稱為“處方式設計”.長期以來,“處方式”設計使建筑設計人員有法可依,有章可循,對于增強建筑物的防火安全,減少火災損失發(fā)揮了巨大的作用,而且,今后一時期還會繼續(xù)發(fā)揮作用。

  但是隨著社會的進步,在現(xiàn)代建筑中,新材料不斷的開發(fā)和運用,工程技術日趨復雜化和多樣化,新的設計思想層出不窮,這種設計方法越來越難以適應現(xiàn)代建筑所表現(xiàn)出的“形式多樣、功能復雜”的特點,使建筑防火設計難以符合“適用、安全、經(jīng)濟、美觀”的方針。“性能化設計”方式的提出為設計人員提供了一種更加靈活而有效的設計選擇。

  一、“處方式”防火設計規(guī)范中存在的不足

  在“處方式”防火設計規(guī)范中,對建筑物進行了分類,并按有關消防安全的要求,對每項設計都詳細規(guī)定具體的參數(shù)和指標。例如建筑物的耐火等級、防火間距、防火分區(qū)、裝修材料的選用與控制、安全疏散、防排煙設施、火災自動報警裝置、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)及其他滅火設施的設置等。設計人員可根據(jù)建筑物的形式,結(jié)合自身的實踐經(jīng)驗,從規(guī)范中直接選定與該建筑物相應的設計參數(shù)和指標。

  然而,每座建筑的結(jié)構(gòu)、用途及內(nèi)部可燃物的數(shù)量和分布情況都不一樣,其居住者或使用者的條件也存在很大差異。

  因此按照這種統(tǒng)一給定的設計參數(shù)做出的設計方案,并不一定是最科學、最合理、最有效的方案。同時由于“處方式”設計規(guī)范對設計參數(shù)的規(guī)定過于具體,限制了設計的靈活性,使設計者的技術才能難以充分發(fā)揮?偟膩碚f,“處方式”設計規(guī)范主要存在以下不足:

  一)具體規(guī)定的技術數(shù)據(jù)與日益擴大的建筑規(guī)模不相適應以防火分區(qū)為例,其面積的劃定已明顯不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的發(fā)展對建筑防火安全工程設計的要求,F(xiàn)行消防技術規(guī)范的一個主要思路就是發(fā)生火災時,通過人為規(guī)定的防火分區(qū)把火災限制在一個較小的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)不同建筑物的性質(zhì),明確規(guī)定了劃分防火分區(qū)的面積標準。這對我國二十世紀六七十年代的小規(guī)模生產(chǎn)廠房來說是合適的,但對現(xiàn)代化的大規(guī)模生產(chǎn)已明顯不合理。事實上,傳統(tǒng)的“處方式”防火設計規(guī)范不可能覆蓋所有建筑的要求,對于“超規(guī)”建筑的設計方案,“處方式”設計規(guī)范更顯得力不從心。

  二)單獨設防,缺乏系統(tǒng)的綜合考慮不同的建設單位對投資建設的項目都有自己的特殊要求,不同的工程項目也有不同的內(nèi)部功能、使用要求和建設標準。現(xiàn)行的“處方式”防火設計規(guī)范常常要求建筑物所有者在建筑耐火結(jié)構(gòu)、防火分區(qū)、消防給水、火災監(jiān)控、防排煙等方面都付出較大投資,而未能將各個單一的防火滅火設施的作用統(tǒng)一綜合考慮,結(jié)果造成消防技術效能判定的片面性和投資的極大浪費。

  三)未能很好地考慮建筑物的環(huán)境條件和社會因素的影響盡管“處方式”設計規(guī)范是由非常詳細的條目構(gòu)成的,但是對于同一類但又不盡相同的具體建筑來說,這種規(guī)范的規(guī)定仍然過于籠統(tǒng)。因此,按照該規(guī)范的要求進行設計時,就很可能出現(xiàn)對一部分建筑物的要求過嚴而對另一部分建筑物要求過寬的情況,無論從安全上還是從經(jīng)濟上說都是不合理的。

  現(xiàn)行“處方式”防火設計規(guī)范的另一弊端是:將建筑物按照其使用性質(zhì)和高度進行劃分,并分別設防,而沒有考慮該建筑物周圍的環(huán)境因素(如距離消防站的遠近)和該地區(qū)乃至該建筑物內(nèi)部人員的生理、體能和是否經(jīng)過專業(yè)消防培訓等素質(zhì)的差異。對于建筑物的不同的周圍環(huán)境,所采用的對策應該是不一樣的。即便是同樣的周圍環(huán)境,也要考慮建筑物所在地的社會因素帶來的影響。我國幅員遼闊,各地條件可謂“參差不齊”,采用“處方式”防火設計規(guī)范是很難達到全面、可靠、安全的效果的,而采取性能化的設計方法,則可靈活地確定各項規(guī)定,從而實現(xiàn)更可靠的防火安全。

  四)不利于新技術、新工藝、新設備、新材料的推廣使用現(xiàn)代科學技術飛速發(fā)展,新技術、新材料、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),尤其是計算機技術和通信技術的發(fā)展,在很大程度上推動著消防技術的發(fā)展,但也表現(xiàn)出它們的很多正常要求與現(xiàn)行的“處方式”設計規(guī)范之間存在沖突。隨著建筑技術的進步和建筑藝術的發(fā)展,在建筑物的結(jié)構(gòu)、形式、造型等方面都對傳統(tǒng)的模式進行了大的突破和創(chuàng)新,建筑物的功能越來越復雜和綜合化。在這種情況下,“處方式”的防火設計規(guī)范已很難滿足建筑防火設計的需要。以明細表的方式規(guī)定建筑的設計要求,容易造成設計方法的千篇一律,限制了建筑物的功能,也限制了設計人員創(chuàng)作的自由度。另外,新型大型建筑物的火災風險性和火災危害性均有所增大,從而對建筑的防火設計提出了新的要求。消防技術與產(chǎn)品的發(fā)展為現(xiàn)代建筑設計提供了新的防火手段。新型防火建筑材料、構(gòu)件以及消防設備和系統(tǒng)的出現(xiàn),為建筑防火設計提供了新思路。這些都為增加建筑防火設計方案選擇的靈活性和多樣性提供了條件,而這些方面的實現(xiàn)在某種程度上仍受到現(xiàn)行的“處方式”

  設計規(guī)范的制約。因此,依據(jù)現(xiàn)行的“處方式”設計規(guī)范進行防火安全設計已不能滿足時代發(fā)展的要求。

  二、推行性能化設計的必要性

  建筑防火性能化設計是通過對隨機建筑的綜合防火性能評定,設計出特定的符合該建筑的防火安全系統(tǒng)模式,以實現(xiàn)火災時,保證該建筑物內(nèi)的人員生命安全和有效控制財產(chǎn)損失的總目標。建筑防火性能化設計方法是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理和方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途、內(nèi)部裝修、火災荷載等的具體情況,南設計者根據(jù)建筑物的各個不同的空間條件、功能條件及其他相關條件,自由選擇為達到消防安全目的而采取的各種防火措施,并將其有機地組織起來,構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設計方案,然后對建筑火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得出最優(yōu)化的防火設計方案,為建筑物提供最合理的防火保護。

  一)推行建筑防火性能化設計是適應社會發(fā)展的客觀需要隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展,超高層建筑、大型商場、地下建筑、大型娛樂游藝場所等大量涌現(xiàn),火災形勢越來越嚴峻,群死群傷重、特大惡性火災事故時有發(fā)生,現(xiàn)行消防技術規(guī)范不能涵蓋上述建筑的所有消防安全要求,已不適應社會經(jīng)濟快速發(fā)展的要求。雖然《高層民用建筑設計防火規(guī)范》(以下簡稱《高規(guī)》)第1.0.5條提出“當高層建筑的建筑高度超過250m時,建筑設計采取的特殊的防火措施,應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”的應對方法,但由于研究、論證、審批周期長,不適應現(xiàn)代社會高效率、快節(jié)奏的發(fā)展要求,難以滿足我國加入WTO以后市場經(jīng)濟發(fā)展的需要,不符合WTO國際規(guī)則。所以,推行完善、高效、適應建筑發(fā)展需求的防火性能化設計規(guī)范或性能化設計方法是解決前述規(guī)范中存在的不合理現(xiàn)象和上述類似問題的根本出路。

  二)推行建筑防火性能化設計是豐富建筑藝術、推廣新技術的最佳途徑采用現(xiàn)行規(guī)范進行建筑設計禁錮了建筑師的創(chuàng)新思維。

  而防火性能化設計則只需要規(guī)定該建筑物應達到的安全性規(guī)定的性能要求,建筑物應具備的性能要求的特征參數(shù)或者指標,建筑師在設計時擺脫了規(guī)范條條框框的禁錮,更能充分施展設計才能,大膽進行創(chuàng)新,設計出更有人情味、更富理性的優(yōu)秀建筑藝術作品。同時,在建筑設計中,也可大力推廣應用技術成熟的消防新技術、新工藝、新設備、新材料,從而進一步推動科學進步和技術革新的步伐。

  三)推行建筑防火性能化設計是建筑設計方法發(fā)展的必然趨勢以火災性能為基礎的性能化設計方法已成為世界各國建筑界與消防界的共識,目前,已有不少國家實行了防火性能化設計規(guī)范。如澳大利亞于1996年頒布了性能化建筑防火設計規(guī)范《Building Code of Australia)(BCA一96),該規(guī)范于年7月1日起在該國各洲推行。美國于2001年發(fā)布了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。目前,英國、法國、日本、加拿大、新西蘭、瑞典、荷蘭、西班牙、國際標準組織(ISO)、國際建筑研究與文獻研究委員會(CIB)等多個國家和國際組織采用了性能化規(guī)范或性能化設計方法。我國也于年開始了相關研究,但發(fā)展較慢,目前已遠遠落后于部分發(fā)達國家。

  三、推行建筑防火性能化設計過程中需要解決的問題

  一)建立火災場景模型進行建筑防火性能化設計,首先必須對要進行設計的建筑的防火性能進行評估,評估的主要內(nèi)容包括:

  (1)起火原因分析;

  (2)火焰/熱分析(建筑物通過主動和被動保護措施限制火災在其空間和隔件中);

  (3)煙/氣分析(建筑物維持選定空間可生存條件規(guī)定時間的能力);

 。4)結(jié)構(gòu)框架分析(結(jié)構(gòu)框架針對未受限制火災避免不可接受的變形或倒塌);

 。5)人員流動分析(人員在建筑物內(nèi)流動或到達安全地點所需時間)。而這些評估的準確性依賴于火災場景模型的科學性與相關參數(shù)的精確程度,只有建立了科學、精確的火災場景模 型,才能保證建筑防火性能化設計的客觀、科學,才能脫離人為主觀因素的影響。

  二)不得隨意改變建筑物的用途用性能化防火設計的建筑物是根據(jù)其使用性質(zhì)和功能,在保證其防火安全的前提下通過模擬計算得出的,所以其使用性質(zhì)和功能應是特定的。如果要改變建筑物用途,則必須對該建筑物的防火性能嚴格按新功能要求進行復核,如果不能達到新功能應有的防火性能要求,則應通過增設消防設施或改變設計等方法來提高其防火性能,直到符合消防安全要求為止。若仍達不到新功能所應有的防火性能要求,則該建筑物的用途改造不能成立。

  三)加強對建審人員的培訓與考核我國現(xiàn)有建筑防火審核人員的文化素質(zhì)、技術水平參差不齊,而防火性能化設計規(guī)范技術性強,推行性能化設計,要求建審人員具備更高的技術水平和業(yè)務素質(zhì),這就要求對現(xiàn)有建審人員進行培訓和考核,嚴格落實崗位責任制,并建立健全優(yōu)勝劣汰的競爭激勵機制,讓他們樹立一種憂患意識、職責意識,督促他們不斷學習,了解、掌握消防新技術、新工藝、新設備、新材料,不斷充實和提高業(yè)務能力和技術水平,以更好地投入到建筑火災預防工作之中,為社會主義經(jīng)濟建設保駕護航。

  四、結(jié)束語

  性能化消防設計已成為世界建筑消防設計發(fā)展的必然趨勢,它的發(fā)展將大大促進消防安全設計的科學化、合理化和成本效益的最優(yōu)化,并將產(chǎn)生十分重大的社會效益和經(jīng)濟效益。

  據(jù)日本方面的統(tǒng)計,采用性能化方法進行消防設計的建筑正在逐年增加。我國也應該加快性能化規(guī)范及配套技術的研究步伐,充分發(fā)揮性能化設計的優(yōu)越性。今后應從以下幾個方面入手,促進性能化設計技術的發(fā)展:(1)加強各種火災預測模型和火災風險評估模型的研究,拓展性能化設計方法的應用空間。(2)加強新材料、新技術的研究,規(guī)范材料性能參數(shù),建立和完善消防數(shù)據(jù)庫,提供準確的性能化指標,為性能化應用積累基礎性數(shù)據(jù)。(3)深入研究火災規(guī)律、火災情況下建筑內(nèi)人員逃生規(guī)律和構(gòu)件變化規(guī)律,為各種火災模型的建立提供堅實的理論依據(jù),并拓展計算機技術在消防中的應用。(4)積極向建筑設計師和建筑管理人員介紹性能化設計方法,使他們認識、理解并自覺接受性能化設計方法。(5)出臺可操作性強的性能化設計指南,使建筑設計師能盡快地掌握性能化設計方法。(6)制定性能化消防設計規(guī)范,為性能化設計方法的應用提供法律依據(jù)。

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