摘要：在建筑設(shè)計中，消防性能化設(shè)計是一個非常重要的內(nèi)容。如果建筑設(shè)計中沒有做好消防性能化設(shè)計，就會增加火災(zāi)發(fā)生的概率，一旦發(fā)生火災(zāi)容易造成惡劣的社會影響和較大的人員傷亡。因此，文章對建筑設(shè)計中的消防重難點進行了簡要的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了建筑消防性能化設(shè)計的具體方法。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；消防性能化設(shè)計；人員疏散；結(jié)構(gòu)防火；排煙 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU998 文章編號：1009-2374（2015）24-0114-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.056

由于時代發(fā)展的需要，我國的建筑類型越來越多，在建筑設(shè)計中對傳統(tǒng)的防火規(guī)范提出了一些新的要求。這就需要用消防性能化設(shè)計來打破傳統(tǒng)防火規(guī)范的局限，進行建筑性能化的防火設(shè)計。

1 建筑設(shè)計中的消防性能化設(shè)計難點

1.1 人員安全疏散

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》對于不同建筑設(shè)計中安全疏散的出口和距離有著明確的規(guī)定。然而對于大型建設(shè)而言，其總?cè)菁{人數(shù)和規(guī)模都超過了規(guī)定的數(shù)量，需要疏散的人員數(shù)量較多，要對現(xiàn)行規(guī)范中的疏散時間、安全出口寬度和數(shù)量進行合理的調(diào)整。人員疏散也是建筑設(shè)計中消防性能化設(shè)計的一個難點，建筑內(nèi)部出現(xiàn)疏散通道的匯合和分流，疏散通道線路和出口的分布比較復(fù)雜，使用的功能也比較多樣化。

1.2 鋼屋架的結(jié)構(gòu)防火

對于一些空間跨度較大的建筑來說，一般都使用鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的屋頂設(shè)計。這就要求對屋頂?shù)匿摼W(wǎng)架結(jié)構(gòu)進行一定的防火保護。也就是要求一級和二級的耐火等級的屋頂承重構(gòu)件必須能夠保障1.5小時和1小時的耐火時間。而對鋼結(jié)構(gòu)的耐火級別進行定義也會影響到建筑設(shè)計的消防性能。在空間跨度較大的建筑中，由于具有空間敞開、建筑物高大的特點，發(fā)生火災(zāi)時屋頂很少受到火災(zāi)的威脅。因此，在選擇鋼結(jié)構(gòu)保護材料時要確定合適的保護時間。與此同時也要考慮到建筑的外觀設(shè)計，避免傳統(tǒng)的防火要求和防火保護措施對建筑物的整體外觀造成影響，也不要出現(xiàn)保護不足和過度保護的現(xiàn)象。

1.3 排煙系統(tǒng)

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》對于建筑物的中庭排煙量有著比較具體的計算方法設(shè)計，但是如果完全按照該方法進行計算，會出現(xiàn)排煙量過大的現(xiàn)象，不利于建筑物的施工和設(shè)計。因此建筑設(shè)計中的消防性能化設(shè)計在進行排煙系統(tǒng)的設(shè)計時要參照建筑設(shè)計的具體情況，對自然排煙口面積、排煙量和排煙設(shè)施的設(shè)置地點進行設(shè)計。

1.4 發(fā)揮普通消防設(shè)施的作用

一些現(xiàn)代大型建筑的設(shè)計中由于消防監(jiān)控的空間較大、頂棚的高度超過了普通探測儀器的使用高度，因此普通的消防設(shè)施很難發(fā)揮有效的作用。

2 建筑設(shè)計中消防性能化的具體設(shè)計方法

2.1 對人員安全疏散進行設(shè)計

在建筑設(shè)計中，要對人員安全疏散進行設(shè)計，就必須認真分析建筑物的特定功能、人員類型和人員荷載，并對火災(zāi)緊急逃生時的人員疏散情景進行模擬和設(shè)計，對建筑物的疏散寬度、疏散出口等指標進行定量考察。在設(shè)計時可以通過疏散模型，對人員進入安全區(qū)域所需要的時間進行模擬和計算。以此來判定該建筑是否適合使用該疏散設(shè)計方案，并分析模擬的結(jié)果，搞清楚人員疏散過程中可能出現(xiàn)的滯留點的位置，以此為依據(jù)來對人員疏散方案進行有效的調(diào)整?？梢圆扇≡黾邮枭挾然蚴枭⒊隹跀?shù)量等方法，既可以提高建筑空間設(shè)計的實用性和自由度，也可以使消防性能化設(shè)計的需求得到滿足。

大型建筑物由于人員的密集程度較高，具有比較復(fù)雜的疏散線路，在設(shè)計時不僅要保障在火災(zāi)環(huán)境中具有一個符合要求的安全疏散環(huán)境，還必須保障能夠在較短的時間內(nèi)將建筑物中的人員疏散至室外開敞環(huán)境或

地面。

2.2 對屋頂鋼結(jié)構(gòu)防火的設(shè)計

以消防性能化設(shè)計方法為依據(jù)，考察建筑物內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，考察的重點在于鋼結(jié)構(gòu)的性能變化，具體體現(xiàn)在彈性模量的變化和結(jié)構(gòu)強度的變化。當火災(zāi)發(fā)生時，隨著溫度的升高鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量和結(jié)構(gòu)強度都會隨之降低，改變鋼結(jié)構(gòu)的抗火承載能力。鋼結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下，受到的外荷載可能造成其所承受的內(nèi)力大于鋼結(jié)構(gòu)的抗火承載力。

當出現(xiàn)以下任意一個條件時，說明鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到了抗火承載能力的極限狀態(tài)。（1）鋼結(jié)構(gòu)的變形達到了不適于繼續(xù)承載的狀態(tài)；（2）鋼結(jié)構(gòu)喪失了整體的穩(wěn)定性；（3）鋼結(jié)構(gòu)的受彎構(gòu)件產(chǎn)生了足夠的塑性鉸，造成了結(jié)構(gòu)的可變機構(gòu)；（4）鋼結(jié)構(gòu)的軸心受力構(gòu)件截面出現(xiàn)屈服。

在建筑設(shè)計的消防性能化設(shè)計中，要進行科學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計，在溫度要求、時間要求和受力要求三個要求中，鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計必須滿足其中的一個，也就是將其中的一個作為鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計的判定標準。

2.3 對防排煙系統(tǒng)的設(shè)計

在建筑設(shè)計中要進行相應(yīng)的防排煙系統(tǒng)設(shè)計，主要的設(shè)計目的在于能夠安全地疏散人員。也就是當火災(zāi)發(fā)生時，通過排煙口和通風(fēng)口的設(shè)計，能夠避免建筑物內(nèi)的人員被火災(zāi)的煙氣所阻礙。一般情況下人員可能停留的最高高度為1.8m，建筑的防排煙設(shè)計要保障煙塵高度高于1.8m，則可以有效地保障建筑物內(nèi)的人員安全。

在消防性能化設(shè)計中，對防排煙性能化的設(shè)計主要是以涉及區(qū)域內(nèi)可能發(fā)生的火災(zāi)規(guī)模為根據(jù)來對煙層高度等參數(shù)進行確定，從而確定合適的排煙口位置和必須的排煙量。

2.4 設(shè)計火災(zāi)探測系統(tǒng)

如果在建筑設(shè)計中，常規(guī)的防火設(shè)施無法發(fā)揮有效的作用，可以根據(jù)建筑物的具體尺寸和空間結(jié)構(gòu)來設(shè)計相應(yīng)的滅火系統(tǒng)和火災(zāi)探測系統(tǒng)。對于大空間場所而言，比較實用的火災(zāi)報警探測器主要有空氣采樣探測器、雙波段火災(zāi)探測器、紅外光束感煙探測器等，可以選擇的自動滅火設(shè)施主要有自動水炮系統(tǒng)和雨淋系

統(tǒng)等。

3 建筑防火分區(qū)中的性能化防火設(shè)計

我國的《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《高層建筑設(shè)計防火規(guī)范》《人民防空工程設(shè)計防火規(guī)范》對于建筑防火分區(qū)中的消防性能化設(shè)計有著明確的規(guī)定。根據(jù)規(guī)定，低層民用建筑的地上部分如果具備了自動滅火系統(tǒng)，防火分區(qū)的面積可以達到5000m2。高層建筑的地上部分如果具備了自動滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，裝修材料為難燃燒材料或不燃燒材料，防火分區(qū)的最大面積可以達到4000m2，一般為展覽廳或營業(yè)廳。對于人防工程，展覽廳和高級裝修營業(yè)廳如果具備了自動滅火系統(tǒng)和自動報警系統(tǒng)，分區(qū)的最大面積可以達到2000m2。

然而在具體的建筑設(shè)計中，一些會展倉庫、倉庫式超市、商場、大型展覽館的面積往往要達到上萬甚至十多萬m2。而且要求上下通透、物流通暢、交通便利，如果按照規(guī)定，使用防火系統(tǒng)將其空間進行分割，必然會影響建筑的空間藝術(shù)和功能。因此通過性能化設(shè)計，可以采取“主動、動態(tài)”的建筑防火分區(qū)辦法，也就是建立數(shù)學(xué)模型，通過火災(zāi)動力學(xué)原理來計算火災(zāi)發(fā)展和蔓延的各種因素，例如燃燒空間的狀態(tài)、起火點的環(huán)境、氧氣的供給、可燃物的種類和數(shù)量等，從而對防火措施的具體作用進行證明，科學(xué)地劃分相應(yīng)的防火分區(qū)。這樣一來不僅能對火源進行控制，也能夠根據(jù)建筑物的規(guī)模、性質(zhì)和功能的不同，以及空間、時間、物流和人流的差異來科學(xué)地布置消防設(shè)施，更好地發(fā)揮消防措施的作用，也減少了對空間的實體分隔數(shù)量。

4 結(jié)語

在建筑設(shè)計中，消防性能化設(shè)計起到了重要的作用，建筑設(shè)計和消防安全本身就是一個統(tǒng)一的整體，現(xiàn)行的防火規(guī)范對于一般的建筑設(shè)計有著重要的指導(dǎo)作用，而性能化設(shè)計技術(shù)則可以打破傳統(tǒng)防火規(guī)范的局限，使建筑師擁有更大的創(chuàng)作空間，追求建筑設(shè)計和防火功能之間的統(tǒng)一。

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作者簡介：張春紅（1979-），女，河北石家莊人，供職于清華大學(xué)建筑設(shè)計研究院有限公司，中級職稱，研究方向：建筑設(shè)計。

（責任編輯：黃銀芳）