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1建筑設(shè)計(jì)中的消防性能化設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1.1人員安全疏散

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對于不同建筑設(shè)計(jì)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(shí)間、安全出口寬度和數(shù)量進(jìn)行合理的調(diào)整。人員疏散也是建筑設(shè)計(jì)中消防性能化設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，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(jì)。這就要求對屋頂?shù)匿摼W(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的防火保護(hù)。也就是要求一級(jí)和二級(jí)的耐火等級(jí)的屋頂承重構(gòu)件必須能夠保障1.5小時(shí)和1小時(shí)的耐火時(shí)間。而對鋼結(jié)構(gòu)的耐火級(jí)別進(jìn)行定義也會(huì)影響到建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)屋頂很少受到火災(zāi)的威脅。因此，在選擇鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)材料時(shí)要確定合適的保護(hù)時(shí)間。與此同時(shí)也要考慮到建筑的外觀設(shè)計(jì)，避免傳統(tǒng)的防火要求和防火保護(hù)措施對建筑物的整體外觀造成影響，也不要出現(xiàn)保護(hù)不足和過度保護(hù)的現(xiàn)象。

1.3排煙系統(tǒng)

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對于建筑物的中庭排煙量有著比較具體的計(jì)算方法設(shè)計(jì)，但是如果完全按照該方法進(jìn)行計(jì)算，會(huì)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(jì)。因此建筑設(shè)計(jì)中的消防性能化設(shè)計(jì)在進(jìn)行排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)要參照建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

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(jì)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(jì)中消防性能化的具體設(shè)計(jì)方法

2.1對人員安全疏散進(jìn)行設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中，要對人員安全疏散進(jìn)行設(shè)計(jì)，就必須認(rèn)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(shí)的人員疏散情景進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)，對建筑物的疏散寬度、疏散出口等指標(biāo)進(jìn)行定量考察。在設(shè)計(jì)時(shí)可以通過疏散模型，對人員進(jìn)入安全區(qū)域所需要的時(shí)間進(jìn)行模擬和計(jì)算。以此來判定該建筑是否適合使用該疏散設(shè)計(jì)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(diǎn)的位置，以此為依據(jù)來對人員疏散方案進(jìn)行有效的調(diào)整。可以采取增加疏散寬度或疏散出口數(shù)量等方法，既可以提高建筑空間設(shè)計(jì)的實(shí)用性和自由度，也可以使消防性能化設(shè)計(jì)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(jì)時(shí)不僅要保障在火災(zāi)環(huán)境中具有一個(gè)符合要求的安全疏散環(huán)境，還必須保障能夠在較短的時(shí)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(jì)

以消防性能化設(shè)計(jì)方法為依據(jù)，考察建筑物內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)，考察的重點(diǎn)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(qiáng)度的變化。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隨著溫度的升高鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度都會(huì)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(dāng)出現(xiàn)以下任意一個(gè)條件時(shí)，說明鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到了抗火承載能力的極限狀態(tài)。（1）鋼結(jié)構(gòu)的變形達(dá)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(jī)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(jì)的消防性能化設(shè)計(jì)中，要進(jìn)行科學(xué)的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)，在溫度要求、時(shí)間要求和受力要求三個(gè)要求中，鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)必須滿足其中的一個(gè)，也就是將其中的一個(gè)作為鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的判定標(biāo)準(zhǔn)。

2.3對防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在建筑設(shè)計(jì)中要進(jìn)行相應(yīng)的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要的設(shè)計(jì)目的在于能夠安全地疏散人員。也就是當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，通過排煙口和通風(fēng)口的設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)中，對防排煙性能化的設(shè)計(jì)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(jìn)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(jì)火災(zāi)探測系統(tǒng)

如果在建筑設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)用的火災(zāi)報(bào)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(dòng)滅火設(shè)施主要有自動(dòng)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(jì)

我國的《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對于建筑防火分區(qū)中的消防性能化設(shè)計(jì)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(dòng)滅火系統(tǒng)，防火分區(qū)的面積可以達(dá)到5000m2。高層建筑的地上部分如果具備了自動(dòng)滅火系統(tǒng)和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)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(dá)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(jí)裝修營業(yè)廳如果具備了自動(dòng)滅火系統(tǒng)和自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，分區(qū)的最大面積可以達(dá)到2000m2。然而在具體的建筑設(shè)計(jì)中，一些會(huì)展倉庫、倉庫式超市、商場、大型展覽館的面積往往要達(dá)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(jìn)行分割，必然會(huì)影響建筑的空間藝術(shù)和功能。因此通過性能化設(shè)計(jì)，可以采取“主動(dòng)、動(dòng)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(dòng)力學(xué)原理來計(jì)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(shí)體分隔數(shù)量。

4結(jié)語

在建筑設(shè)計(jì)中，消防性能化設(shè)計(jì)起到了重要的作用，建筑設(shè)計(jì)和消防安全本身就是一個(gè)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(jì)有著重要的指導(dǎo)作用，而性能化設(shè)計(jì)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(jì)和防火功能之間的統(tǒng)一。

作者：張春紅 單位：清華大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司