建筑設計中的消防性能化設計

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

關鍵詞：建筑設計；消防性能化設計；人員疏散；結構防火；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

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

1 建筑設計中的消防性能化設計難點

1.1 人員安全疏散

《建筑設計防火規范》對于不同建筑設計中安全疏散的出口和距離有著明確的規定。然而對于大型建設而言，其總容納人數和規模都超過了規定的數量，需要疏散的人員數量較多，要對現行規范中的疏散時間、安全出口寬度和數量進行合理的調整。人員疏散也是建筑設計中消防性能化設計的一個難點，建筑內部出現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雜，使用的功能也比較多樣化。

1.2 鋼屋架的結構防火

對于一些空間跨度較大的建筑來說，一般都使用鋼網架結構的屋頂設計。這就要求對屋頂的鋼網架結構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件必須能夠保障1.5小時和1小時的耐火時間。而對鋼結構的耐火級別進行定義也會影響到建筑設計的消防性能。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，發生火災時屋頂很少受到火災的威脅。因此，在選擇鋼結構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計，避免傳統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，也不要出現保護不足和過度保護的現象。

1.3 排煙系統

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

1.4 發揮普通消防設施的作用

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

2 建筑設計中消防性能化的具體設計方法

2.1 對人員安全疏散進行設計

在建筑設計中，要對人員安全疏散進行設計，就必須認真分析建筑物的特定功能、人員類型和人員荷載，并對火災緊急逃生時的人員疏散情景進行模擬和設計，對建筑物的疏散寬度、疏散出口等指標進行定量考察。在設計時可以通過疏散模型，對人員進入安全區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計方案，并分析模擬的結果，搞清楚人員疏散過程中可能出現的滯留點的位置，以此為依據來對人員疏散方案進行有效的調整?？梢圆扇≡黾邮枭挾然蚴枭⒊隹跀盗康确椒?，既可以提高建筑空間設計的實用性和自由度，也可以使消防性能化設計的需求得到滿足。

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

地面。

2.2 對屋頂鋼結構防火的設計

以消防性能化設計方法為依據，考察建筑物內的鋼結構，考察的重點在于鋼結構的性能變化，具體體現在彈性模量的變化和結構強度的變化。當火災發生時，隨著溫度的升高鋼結構的彈性模量和結構強度都會隨之降低，改變鋼結構的抗火承載能力。鋼結構在高溫環境下，受到的外荷載可能造成其所承受的內力大于鋼結構的抗火承載力。

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

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

2.3 對防排煙系統的設計

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

在消防性能化設計中，對防排煙性能化的設計主要是以涉及區域內可能發生的火災規模為根據來對煙層高度等參數進行確定，從而確定合適的排煙口位置和必須的排煙量。

2.4 設計火災探測系統

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

統等。

3 建筑防火分區中的性能化防火設計

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

然而在具體的建筑設計中，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，如果按照規定，使用防火系統將其空間進行分割，必然會影響建筑的空間藝術和功能。因此通過性能化設計，可以采取“主動、動態”的建筑防火分區辦法，也就是建立數學模型，通過火災動力學原理來計算火災發展和蔓延的各種因素，例如燃燒空間的狀態、起火點的環境、氧氣的供給、可燃物的種類和數量等，從而對防火措施的具體作用進行證明，科學地劃分相應的防火分區。這樣一來不僅能對火源進行控制，也能夠根據建筑物的規模、性質和功能的不同，以及空間、時間、物流和人流的差異來科學地布置消防設施，更好地發揮消防措施的作用，也減少了對空間的實體分隔數量。

4 結語

在建筑設計中，消防性能化設計起到了重要的作用，建筑設計和消防安全本身就是一個統一的整體，現行的防火規范對于一般的建筑設計有著重要的指導作用，而性能化設計技術則可以打破傳統防火規范的局限，使建筑師擁有更大的創作空間，追求建筑設計和防火功能之間的統一。

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

（責任編輯：黃銀芳）