摘"要：在分析高校實(shí)驗(yàn)室功能和火災(zāi)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從實(shí)驗(yàn)室防火總體目標(biāo)的確定、細(xì)分目標(biāo)及性能化目標(biāo)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的確定、設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景、選擇計(jì)算模擬方法、性能化防火方案評(píng)估5個(gè)方面，對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室建筑性能化防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：高校實(shí)驗(yàn)室；性能化防火；設(shè)計(jì)方法

中圖分類號(hào)：X913""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Discussion"on"Performancebased"Fire"Protection"Design"Methods"for

University"Laboratory"Buildings

Jiang"Xiaolong1"Lu"Jingjing2*

1.School"of"Mining"and"Coal"Inner"Mongolia"University"of"Science"and"Technology"Inner"MongoliaBaotou"014010；

2.Baotou"Tian"Jia"Bing"Middle"School"Inner"MongoliaBaotou"014010

Abstract：Based"on"the"analysis"of"the"functionsnbsp;and"fire"characteristics"of"university"laboratories，this"paper"explores"and"analyzes"the"performancebased"fire"prevention"design"methods"for"university"laboratory"buildings"from"five"aspects：the"determination"of"overall"laboratory"fire"prevention"goals，subdivision"goals，determination"of"performancebased"target"indicators"and"standards，design"of"fire"scenarios，selection"of"calculation"simulation"methods，and"evaluation"of"performancebased"fire"prevention"plans.Finally，several"suggestions"for"performancebased"fire"prevention"design"methods"for"laboratories"are"proposed.

Keywords：University"laboratory；Performance"based"fire"prevention；Design"method

高校實(shí)驗(yàn)室作為開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)、科學(xué)研究的重要場(chǎng)所，在高校人才培養(yǎng)的過程中發(fā)揮著重要作用。在深入實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略、人才強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下，高校創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量和科技創(chuàng)新能力不斷提升，實(shí)驗(yàn)室的種類、數(shù)量、范圍均有所增加，實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與科研活動(dòng)也更加頻繁［14］。防滅火設(shè)計(jì)是防止實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)發(fā)生的重要前提，而高校實(shí)驗(yàn)室屬于體量大、功能及個(gè)性化差異明顯的建筑，部分實(shí)驗(yàn)室屬于高層建筑，消防設(shè)計(jì)難免會(huì)有所疏忽，再加上實(shí)驗(yàn)室防火設(shè)計(jì)還可能存在防火隔離措施不合理、疏散通道設(shè)計(jì)不足、消防設(shè)施不完善、電氣設(shè)備安全性不足以及缺乏火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)等不足之處，因此，針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室防滅火設(shè)計(jì)方法的探討，特別是引入性能化防滅火設(shè)計(jì)方法，可為實(shí)驗(yàn)室防滅火設(shè)計(jì)方法的選擇提供一定參考。

1"實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)的特點(diǎn)［58］

高校實(shí)驗(yàn)室按人才培養(yǎng)和科學(xué)研究所起到的作用不同，可分為基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)型實(shí)驗(yàn)室和科研型實(shí)驗(yàn)室，按大類可分為物理、化學(xué)、生物、電工以及各專業(yè)實(shí)驗(yàn)室等。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)涉及計(jì)算機(jī)、電器設(shè)備、精密儀器儀表、化學(xué)試劑、微生物制劑、有毒易燃易爆品等，而實(shí)驗(yàn)過程中也會(huì)出現(xiàn)高溫、高壓、強(qiáng)磁、輻射等特殊環(huán)境。因此，實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)具有如下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）由于電線老化、易燃物多、用電不當(dāng)、消防設(shè)施不完善等原因，致使火災(zāi)發(fā)生概率較高；（2）比如有毒且具有燃燒爆炸危險(xiǎn)的氣瓶、化學(xué)試劑等危險(xiǎn)品使用或操作不當(dāng)?shù)仍?，易發(fā)生泄漏或化學(xué)反應(yīng)，造成火災(zāi)、爆炸事故，同時(shí)會(huì)釋放出大量有毒有害物質(zhì)；（3）實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)不僅會(huì)使精密貴重儀器、實(shí)驗(yàn)設(shè)施等蒙受損失，而且會(huì)造成人員傷亡，社會(huì)影響較大；（4）不同學(xué)科、類別實(shí)驗(yàn)室的可燃物不同，火災(zāi)類型多樣；（5）不同類型的火災(zāi)，撲救方法不同。

鑒于實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)的以上特點(diǎn)，對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn)室的防火設(shè)計(jì)，應(yīng)更加注重性能化防火設(shè)計(jì)方法的探討。

2"性能化防火設(shè)計(jì)方法

傳統(tǒng)的建筑防火設(shè)計(jì)是以消防規(guī)范條文為依據(jù)進(jìn)行的“處方式”設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)思想體現(xiàn)在，按建筑物分類，對(duì)防火等級(jí)、防火分區(qū)、安全疏散、消防給水、防排煙及報(bào)警等提出具體要求，從而保障建筑的消防安全。然而，某些規(guī)定在特定環(huán)境下可能達(dá)不到。例如，容納超過10萬人的大型體育館按每百人所要求的寬度進(jìn)行疏散設(shè)計(jì)時(shí)，體育館外圍出口全部開放，也未必能達(dá)到要求。建筑的部分設(shè)計(jì)，如建筑、電氣、給排水、暖通等方面設(shè)計(jì)均獨(dú)立進(jìn)行消防設(shè)計(jì)，造成建筑物整體防火性能降低，造價(jià)也大幅提高。此外，對(duì)于傳統(tǒng)的建筑防火設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者只能按規(guī)范設(shè)計(jì)，消防技術(shù)的創(chuàng)新空間受到限制，并且無法準(zhǔn)確掌握安全指標(biāo)、安全性能與經(jīng)濟(jì)效益［910］。

20世紀(jì)80年代中期，由英國(guó)和日本首先提出的性能化防火設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在國(guó)際上受到廣泛關(guān)注并發(fā)展迅速。性能化防火設(shè)計(jì)是建立在火災(zāi)安全學(xué)原理的基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計(jì)方法，它根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況，首先，考慮火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展和蔓延的基本規(guī)律，結(jié)合設(shè)計(jì)者防滅火經(jīng)驗(yàn)，綜合分析和計(jì)算建筑物內(nèi)部可燃物火災(zāi)危險(xiǎn)性，確定性能指標(biāo)和設(shè)計(jì)指標(biāo)；其次，預(yù)設(shè)火災(zāi)場(chǎng)景，選擇相應(yīng)的消防安全技術(shù)措施，加以評(píng)估，確定消防安全目標(biāo)是否已經(jīng)達(dá)到；最后，再根據(jù)具體情況進(jìn)行方案調(diào)整與優(yōu)化。其設(shè)計(jì)步驟如圖1所示［11］。

圖1"性能化防火步驟圖

與傳統(tǒng)的防火設(shè)計(jì)方法不同，性能化防火設(shè)計(jì)具有三個(gè)特點(diǎn)：安全目標(biāo)的確定性、設(shè)計(jì)方法的靈活性和評(píng)估驗(yàn)證的必要性。性能化防火設(shè)計(jì)方法更為科學(xué)合理，具有更大的靈活性，有助于設(shè)計(jì)人員根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)出更能精準(zhǔn)達(dá)到防火目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。

3"實(shí)驗(yàn)室建筑性能化防火設(shè)計(jì)方法分析［1213］

3.1"確定防火總體目標(biāo)分析

安全目標(biāo)就是在性能化防火設(shè)計(jì)中，依據(jù)建筑物的社會(huì)目標(biāo)、功能目標(biāo)和社會(huì)期望，來制定符合相應(yīng)的性能要求的最終目標(biāo)或安全水平，如保護(hù)生命安全、保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全、保護(hù)建筑的使用功能或服務(wù)的連續(xù)性、環(huán)境不受火災(zāi)的有害影響等。根據(jù)以上描述，在確定實(shí)驗(yàn)室防火安全的社會(huì)性目標(biāo)時(shí)，應(yīng)從保證師生生命安全、保護(hù)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備不受損害、保證實(shí)驗(yàn)設(shè)施運(yùn)行、限制火災(zāi)和滅火方式對(duì)環(huán)境的影響等幾個(gè)方面來確定。在確定實(shí)驗(yàn)室防火安全的功能性目標(biāo)時(shí)，應(yīng)從避免因火災(zāi)和滅火造成的人員傷亡、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備無明顯損壞、避免較長(zhǎng)時(shí)間影響實(shí)驗(yàn)室教學(xué)和科研功能、火災(zāi)和滅火過程中產(chǎn)生的有毒有害氣體對(duì)環(huán)境造成的污染等幾個(gè)方面來確定。

3.2"明確目標(biāo)、細(xì)化目標(biāo)和性能指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)分析

根據(jù)總體目標(biāo)，考慮實(shí)驗(yàn)室類型、實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)功能等實(shí)際情況，明確防火設(shè)計(jì)目標(biāo)，按現(xiàn)行防火規(guī)范要求，進(jìn)一步細(xì)分目標(biāo)，比如對(duì)避免火災(zāi)和滅火造成的人員傷亡進(jìn)行細(xì)分目標(biāo)時(shí)，可以細(xì)分為火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)的人員疏散撤離時(shí)間目標(biāo)、火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)附近的人員疏散撤離時(shí)間目標(biāo)、樓層外人員疏散撤離時(shí)間目標(biāo)等。

細(xì)化目標(biāo)后，需要對(duì)細(xì)分目標(biāo)性能標(biāo)準(zhǔn)量化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)及內(nèi)部可燃物、實(shí)驗(yàn)人員分布等特征進(jìn)行分析，給出一些量化指標(biāo)，比如燃燒熱對(duì)人疏散影響的熱影響指標(biāo)、煙氣對(duì)人疏散影響的可視度指標(biāo)、有毒有害氣體對(duì)人疏散影響的毒性指標(biāo)、結(jié)構(gòu)物坍塌帶來的疏散影響指標(biāo)、火勢(shì)蔓延指標(biāo)等。

3.3"設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景分析

任何火災(zāi)都有獨(dú)特的火災(zāi)發(fā)展、蔓延特性，火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)決定了火災(zāi)發(fā)展的趨勢(shì)和預(yù)測(cè)目標(biāo)。有學(xué)者研究表明，火源特性決定了火災(zāi)場(chǎng)景，按不同的火源形式，可分為固定型火源的火災(zāi)場(chǎng)景、擴(kuò)展型火源的火災(zāi)場(chǎng)景、爆炸型火源的火災(zāi)場(chǎng)景三類，并給出了火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)的定義，即根據(jù)建筑物內(nèi)可燃物的分布與荷載情況，對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，描述火災(zāi)場(chǎng)景的發(fā)展以及確定火災(zāi)熱釋放速率隨時(shí)間的變化規(guī)律?；馂?zāi)場(chǎng)景的選取通常采用最不利的原則，即根據(jù)火災(zāi)危害較大與火災(zāi)最可能發(fā)生的情況來選取火災(zāi)場(chǎng)景，一般設(shè)計(jì)原則包括三個(gè)方面：一是客觀反映真實(shí)火災(zāi)；二是突出火源特性，具有代表性；三是充分考慮實(shí)驗(yàn)室建筑結(jié)構(gòu)、功能及環(huán)境等因素影響，將這些影響因素作為火災(zāi)模型的邊界條件來進(jìn)行火源特性分析，以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)發(fā)展和蔓延的特點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)樓有多層，每層有多個(gè)實(shí)驗(yàn)室，且實(shí)驗(yàn)室類型、功能等不同，可按不同類型實(shí)驗(yàn)室分區(qū)，進(jìn)行詳細(xì)的火災(zāi)荷載計(jì)算，分析火災(zāi)發(fā)展特性。火災(zāi)荷載是指涉火空間內(nèi)所有可燃物燃燒所產(chǎn)生的總熱量值，火災(zāi)荷載越大，發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性越大，不同分區(qū)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)荷載的確定需要考慮實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器設(shè)備、可燃物質(zhì)、化學(xué)試劑等實(shí)驗(yàn)相關(guān)材料和建筑內(nèi)裝飾材料等。建筑物火災(zāi)的危險(xiǎn)度包括建筑物本身的破壞以及對(duì)建筑物內(nèi)部人員和物質(zhì)的傷害兩個(gè)方面，應(yīng)針對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn)室、可燃物性能、建筑物耐火等級(jí)、實(shí)驗(yàn)室人員數(shù)量、儀器設(shè)備價(jià)值數(shù)量等條件，分別計(jì)算火災(zāi)危險(xiǎn)度并進(jìn)行分析。

3.4"選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算模擬方法分析

按照實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)場(chǎng)景分析，選擇合適的計(jì)算分析方法，包括經(jīng)典的理論計(jì)算公式、計(jì)算方法等，也包括進(jìn)行火災(zāi)分析的物理模型和數(shù)值模型。根據(jù)設(shè)定火災(zāi)場(chǎng)景利用火災(zāi)防治理論，模擬計(jì)算火災(zāi)可能或蔓延的途徑、范圍及防護(hù)措施所能達(dá)到的效果等。

3.5"性能化防火方案及評(píng)估分析

實(shí)驗(yàn)室性能化防火方案初步確定后，需要對(duì)方案是否能實(shí)現(xiàn)安全性能目標(biāo)進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)和評(píng)估，以便最終確定是否采用該方案。當(dāng)所提供的防火設(shè)計(jì)方案不能滿足性能化目標(biāo)要求時(shí)，則必須進(jìn)行修改完善，在此過程中，通常會(huì)提出多個(gè)性能化防火設(shè)計(jì)方案，分別進(jìn)行評(píng)估，以確定最佳的設(shè)計(jì)方案。目前常用的評(píng)估方法包括等式分析、相關(guān)分析、實(shí)驗(yàn)以及利用工程分析和計(jì)算機(jī)火災(zāi)預(yù)測(cè)模型和程序。

4"對(duì)實(shí)驗(yàn)室性能化防火設(shè)計(jì)方法的幾點(diǎn)建議

高校實(shí)驗(yàn)室空間大小各異，有的屬于大空間建筑物，有的屬于高層建筑物，還有的屬于普通建筑物，因此，在對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)分類考慮。如果符合性能化防火設(shè)計(jì)時(shí)，則應(yīng)充分結(jié)合實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以獲得較好的防火效果，因此提出以下幾點(diǎn)建議：

（1）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)基礎(chǔ)研究。由于實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的復(fù)雜性，對(duì)不同類型實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)發(fā)展蔓延過程以及相互影響關(guān)系，還需要進(jìn)一步從定性和定量方面，建立符合實(shí)際的火災(zāi)模型并深入分析，為性能化防滅火設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

（2）基于物理原理和火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模型，考慮實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣流動(dòng)、熱傳導(dǎo)、燃燒反應(yīng)等因素，選擇合適的火災(zāi)模擬軟件，模擬實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)在發(fā)生、蔓延和滅火過程中的溫度分布、煙氣擴(kuò)散、火焰蔓延等信息，以評(píng)估實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)和火災(zāi)應(yīng)對(duì)措施的有效性。通過實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)模擬，評(píng)估不同火災(zāi)場(chǎng)景下的火災(zāi)發(fā)展情況，分析火災(zāi)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的影響，優(yōu)化防滅火措施和應(yīng)對(duì)策略，有助于提高實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)安全性，減少潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

（3）建立合理的性能化設(shè)計(jì)評(píng)估方法。性能化防火設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全面的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，包括識(shí)別潛在的火災(zāi)危險(xiǎn)源、評(píng)估火災(zāi)可能性和嚴(yán)重程度等，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的防滅火策略和措施。另外，評(píng)估過程需要較多時(shí)間，需要設(shè)計(jì)人員和審核人員應(yīng)具備扎實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)，給出科學(xué)合理的說明和評(píng)估意見。

（4）明確設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)室防火設(shè)計(jì)應(yīng)認(rèn)真研究國(guó)家、地區(qū)或行業(yè)相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，了解其中關(guān)于實(shí)驗(yàn)室性能化防火設(shè)計(jì)的要求和指導(dǎo)，參考國(guó)際通用的實(shí)驗(yàn)室防火設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和指南，咨詢相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)和專家，明確規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮并制定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部性能化防火設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)章制度和操作規(guī)程，以確保實(shí)驗(yàn)室防火安全性能設(shè)計(jì)符合要求，提高實(shí)驗(yàn)室的防火安全水平。

結(jié)語(yǔ)

利用性能化防火設(shè)計(jì)方法的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合高校實(shí)驗(yàn)室火災(zāi)特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室性能化防火設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了初步探討，對(duì)實(shí)驗(yàn)室防火總體目標(biāo)的確定、細(xì)分目標(biāo)及性能化目標(biāo)指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的確定、設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景、選擇計(jì)算模擬方法、性能化防火方案的評(píng)估5個(gè)方面，給出了一定的設(shè)計(jì)思路，并對(duì)實(shí)驗(yàn)室性能化防火設(shè)計(jì)方法提出了幾點(diǎn)建議，以期為實(shí)驗(yàn)室防滅火設(shè)計(jì)方法的應(yīng)用提供一定參考。

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作者簡(jiǎn)介：姜小龍（1988—"），男，漢族，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，碩士，講師，研究方向：礦山開采、火災(zāi)防治。

*通訊作者：盧晶晶（1987—"），女，蒙古族，內(nèi)蒙古興安盟人，教育碩士，中學(xué)一級(jí)教師，研究方向：化學(xué)教育。