芻議當前性能化消防設計的問題與發展方向

黃定華

（東莞公安消防支隊厚街大隊，廣東　東莞）

摘要：性能化防火設計是社會經濟與科學技術發展的必然趨勢，它的出現與火災科學和消防安全工程學的發展是分不開的。雖然在性能化防火設計的理論和工程技術方面已經取得了巨大的發展，但是仍有許多問題需要進一步研究，其在實際工程運用中也存在著諸多問題和不足之處。本文對當前性能化消防設計的問題和不足之處進行簡要分析，并對此項技術的發展方向進行展望。

關鍵詞：性能化防火設計；處方式；火災場景

1　引言

在我國，建筑物的消防設計必須依據國家現行的工程設計規范進行。但是，隨著經濟的飛速發展，建筑物的功能越來越多樣化，設計越來越趨于概念化，大量新理論、新技術、新材料、新工藝及新設計理念在建筑消防設計中被廣泛應用，不可避免地出現了許多現行規范難以解決的消防設計問題^［1］。面臨如此現狀，公安部消防局于2009年發布的公消［2009］52號文件《建設工程消防性能化設計評估應用管理暫行規定》（以下簡稱《規定》）中，第四條明確規定“超出現行國家消防技術標準適用范圍的；按照現行國家消防技術標準進行防火分隔、防煙排煙、安全疏散、建筑構件耐火等設計時，難以滿足工程項目特殊使用功能的”，可以使用性能化防火設計。為此，我國許多地區相繼開展了性能化防火設計的理論研究及實際應用，目前主要應用在大型體育場館、展覽館、機場航站樓、商業綜合體、公路及鐵路隧道、高層建筑等工程中^［2～4］。據統計，《規定》實施以來，截止到2014年4月，全國進行性能化防火設計的工程已達379個，在2002年2月至2013年，僅中國建筑科學研究院建筑防火研究所，完成了上百項重要工程的性能化防火設計與評估工作，積累了大量工程實踐經驗，尤其在2008北京奧運會期間，采用性能化設計理念，成功解決了國家體育場、國家體育館等11個奧運會競賽場館以及國際廣播中心等4個奧運會非競賽場館，奧林匹克公園地下交通聯系通道等6個奧運會相關設施建筑功能與消防安全之間存在的矛盾，實現了建筑物的建筑功能、消防安全和經濟投資的最佳統一。

2　建筑性能化消防設計概述

討論性能化防火設計方法離不開“處方式”防火設計方法。“處方式”防火設計方法是依據相關規范條文進行建筑防火設計。而防火規范一般是依照建筑物的用途、規模和結構形式等提出的，并且詳細地規定了防火設計必須滿足的各項設計指標或參數，設計人員不需要復雜的計算和分析過程，容易理解和掌握。我國的建筑防火規范已有幾十年的歷史，自2015年5月1日期實施的《建筑設計防火規范》（GB 50016—2014）合并了《建筑設計防火規范》（GB 50016—2006）和《高層民用建筑設計防火規范》［GB 50045—95（2005版本）］，是我國當前建筑防火設計的主要依據，同時我國也形成了針對特定場所和工程的專門防火設計規范。

性能化防火設計方法是20世紀80年代中期由英國和日本首先提出的。到目前為止，性能化防火設計方法在國際上受到了廣泛關注，是以某一（某些）安全目標為設計目標，基于綜合安全性能分析和評估的一種工程方法。從目前的應用情況來看，這種設計方法主要從火災理論、人員疏散理論的角度出發，對火災情況下的風險進行客觀定量分析，主要從人員安全疏散、防火分區面積、結構耐火保護以及建筑防排煙等方面保證建筑消防設計方案的可行性和安全性。雖然在性能化防火設計的理論和工程技術方面已經取得了巨大的發展，但是仍有許多問題需要進一步研究，其在實際工程運用中也存在著諸多問題和不足之處^［5］。本文對當前性能化消防設計的問題和不足之處進行簡要分析，并對此項技術的發展方向進行展望。

3　性能化消防設計的問題與不足

3.1　性能化防火設計方法還未形成完善的系統化分析和設計方法

目前我國用于指導性能化防火設計的規范仍未出臺，針對“處方式”防火設計規范無法解決的問題，各地普遍采取專家論證會結合性能化評估報告的方式解決。應當承認，這是一種切實可行的解決方法，但是其形式需要不斷改進，由于參加論證的專家的經驗和知識面均有一定的局限性，所以不能僅靠他們以往的經驗作判據，還需要運用定量分析的手段提高火災危險性評估的科學合理性。目前亟須完善的系統化分析與設計方法指導性能化防火設計，提高消防設計方案的合理性、可行性。

3.2　未建立健全性能化消防設計資質準入制度

當前，隨著社會不斷發展，新興建筑種類和數量劇增，各大高校和科研機構對新興的建筑類型產生了濃厚興趣，紛紛對此課題展開研究，而各級公安消防部門對性能化消防設計的建筑也存在“唯評估報告”的現象，各大院校和科研機構對復雜建設工程開展性能化消防設計趨之若鶩，而性能化消防設計資質準入制度又尚未建立，導致性能化消防設計管理較為混亂。

3.3　在建筑性能化消防設計中，火災場景的設計無統一標準

性能化消防設計中，對風險的定量分析基于在設定的火災場景下建筑內部人員和財產安全的分析。所設定的火災場景是消防工作中經常提及的“最不利”火災場景，但是在實際性能化消防設計中，對風險的把握和火災場景的設定沒有統一的標準可循，導致最后風險的定量分析結果是否存在較大主觀因素，尚待考究。

3.4　火災理論及人員安全疏散理論的多元化，各種分析技術各有側重，評估基礎模型選定方面自由度偏大

當前火災模型主要分為兩類：區域模型和場模型。區域模型將每個房間分為有限多各控制體，并假設每個區域內有一致的參數，該模型在不要求具體某個點的參數變化時模擬具有一定優勢。場模型將給定空間劃分為許多個小體積網格，模型將計算每個網格的任意時刻的參數變化情況，因此場模型相對區域模型更為精確，但是場模型不能絕對準確預測真實情況，且計算量相當龐大，適用性受較大限制。同樣，人員疏散的元胞自動機模型、格子氣模型、水流模型等也是各有優缺點。每一類模型根據側重點不同又有若干個不同具體模型，而在具體建筑的性能化消防設計時，根據實際情況選擇合理的分析模型和方法就顯得尤為重要，但當前性能化消防設計中，模型選擇的自由度偏大，導致較多性能化消防設計和風險評估并不能真實客觀反應建筑的火災風險。

3.5　基礎數據的匱乏導致火災及人員安全疏散分析存在一定程度上的失實

從筆者自身曾常用的火災及疏散分析來看，基于火災動力學的火災模擬中，借助了火災模擬軟件進行計算機模擬，而無論是場模型還是區域模型，安全臨界條件最后結果很大程度上取決于模型搭建過程中發煙量、熱值等關鍵參數的設置，FDS、CFAST等常用火災模擬軟件均是如此。在人員安全疏散中，人行速度、路徑選擇函數等參數的設定，在常用的Building EXODUS等疏散軟件模擬中也是直接影響到疏散結果的。火災和人員安全疏散這些關鍵參數的設定是基于大量火災實驗和實踐調研數據的，而當前我國在這些基礎性工作上還欠缺較多，很多都是直接沿用國外的數據進行分析計算，不同國家建筑風格各有不同，人員受宗教、文化、教育不同，在火災情況下逃生行為也必定有不同表現，所以開展大量工作完善此類數據庫顯得尤為重要。

3.6　建筑性能化消防設計后，消防部門對該單位的日常監管存在問題

性能化防火設計一經通過，就無形中默認“安全水平保持穩態達標”。可事實并非如此，性能化防火設計方法一般是在建筑工程設計階段，特別要指出的是，“性能化”防火設計往往附帶有一定的限制條件，如：限制建筑的使用功能、限制火災荷載、限制建筑內的人員類型或者特定的消防設施等等。但是建筑投入實際使用后，往往會有一些變化，突出表現在一些建筑工程在通過設計審查后，后續經營管理往往與設計目的、設計限制條件脫節，原設計與現狀“兩重天”，致使“性能化”防火設計科學合理、系統安全的理念得不到保障，一旦發生危險，無法發揮消防系統的設計功能，安全度不升反降，后果難以想象，更直接影響了性能化防火設計方法本身的可靠性。

4　建筑性能化消防設計的發展方向

建筑性能化消防設計雖然存在諸多問題和不足，但是不能就此對其全盤否定。任何事物的發展都是揚棄的過程，只有解決了存在的問題，才能得到進一步完善和發展，建筑性能化消防設計也是如此。下面筆者根據自身工作經歷簡單闡述建筑性能化消防設計的發展方向。

首先，從健全制度著手，約束建筑性能化消防設計。建立健全做建筑性能化消防設計的資質準入制度，完善公安消防部門審批建筑性能化設計的工作流程，并完善性能化設計建筑的后期管理規章制度。讓建設單位、設計單位、審批部門、監管部門都有章可循。

其次，從技術角度著手，參考借鑒美國NFPA等技術機構的性能化消防設計規范，結合大量火災實驗和實踐調研數據，建立適用于我國的建筑性能化消防設計規范，使性能化消防設計在技術上有標準，避免火災場景設定、分析模型選定、關鍵參數設定等重要環節上的隨意性和主觀性。

最后，從把關審批著手，杜絕以性能化消防設計為借口不按照技術規范設計。當前，性能化消防設計作為一種新的技術，但是它僅僅適用于超高層建筑、超大空間建筑、特殊多功能建筑在按照規范設計時，無法滿足建筑使用功能，或造成極大的資源浪費的情況。它絕不可作為一些建筑不按照消防標準設計的理由。

總之，建筑性能化消防設計是城市建筑繁榮和發展的必然要求，也是確保城市建筑安全的有力手段，但是它仍需要從制度、技術等方面對其不斷完善，以起到它對城市發展中消防安全的最大作用。

參考文獻

［1］　李引擎，張向陽，等.建筑防火安全的新思維——我國建筑防火性能化設計的發展歷程.建筑科學，2013，29（11）：70-79.

［2］　程彩霞.建筑性能化消防設計方法理論及示范工程研究.武漢：武漢大學，2004.

［3］　張麗娟，張立業.某大型廣場商業區域消防設計性能化評估.武警學院學報，2012，28（6）：45-47.

［4］　崔靜.某建筑工程消防安全性能化設計研究.天津：天津大學，2010.

［5］　倪照鵬，闞強.正確認識建筑物性能化消防設計與評估.消防科學與技術，2004，23（4）：323-327.