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在過去幾年間,反映這種情況的變化終于發生了。在英國,“認可文獻B”通常指的是“建筑物條例”,好像它就是一切。但事實上,它當時只是支持和符合建筑物條例的一個指南———你不必非得遵守。結果,隨著建筑發展趨勢的變化,采用消防安全工程的設計者越來越多。建筑師都想設計標志性建筑,但這通常不在常規條例和規范的框架之內。常規所要求安裝的消防設備有可能與上述建筑設計或功能要求不太一致。
1消防設計型建筑物的作用
大多數消防安全設計者都認識到消防安全工程所具有的價值和所起的作用。我總是把蓋房子比作建橋。例如,我們要告訴設計師橋梁要承擔的荷載、河面的寬度以及土壤的條件,然后讓他去設計。但是,我們不用告訴他建橋必須使用磚拱以及最大跨度不能超過10m等內容。
然而,這些內容正是消防安全的指令型法規所嚴格規定的。它限制了設計師的自由。如果真的是這樣,勢必導致一條河上出現好幾座雷同的橋梁,而不是我們今天看到的多種式樣。利用工程原則設計橋梁的自由可使設計師在多種橋梁中進行選擇。這一原則也適用于消防設施。消防安全設計師通常利用一系列建筑規程和消防技術來確?;疽螅簿褪钦f,使建筑物在足夠長的時間內保持穩固(不坍塌),以實現居民的安全疏散和消防隊的有效干預。
2消防設計型建筑物的增加
因此,利用靈活方法進行建筑物消防安全設計的事例越來越多。BS9999《建筑物設計、管理和使用的消防安全實施規程》即體現了這種方法。不過,BS9999只是“認可文獻B”與基于BS7974的消防安全工程之間的“折中方案”。它仍是一個消防安全設計的指令型實施規程,不過,它超出了“認可文獻B”的范圍。盡管它利用消防工程原理系統地表達相關的指導原則,但畢竟不是一個消防工程指南。它可替代大多數建筑消防安全設計用的BS5588實施規程。BS9999可為設計者提供建筑物設計的相關指導,使其充分考慮下述因素:
(1)風險概述(建筑風險類別,火災荷載密度和火災增長潛力)。
(2)疏散手段的設計(疏散距離和居民人數等)。
(3)滅火通道和設施。
(4)建筑結構的設計(承重和非承重構件、通風效果以及滅火系統等)。
(5)特殊風險的保護。
(6)住人建筑物的管理。但是,另一方面,目前仍然存在著不少問題,即在我們匆忙利用消防設計型建筑物所給我們的自由時,我們并沒有考慮到現有建筑物的問題。我們也沒有考慮到,如果把這些問題放到消防設計型建筑物上,它們會以什么方式產生無法接受的風險?,F有建筑物的設計可能比較保守,但它們仍可能出現缺陷和為彌補缺陷所產生的問題。
現有建筑物的問題包括:
(1)消防設施規格有誤(產品類型和/或產品數量有誤,所用產品的性能未經過試驗、評估或第3方認證予以適當的核查)。
(2)消防設施安裝不當(產品和系統部件或有缺失或安裝有誤,所雇工人技術不佳,安裝未根據“建筑物控制”等文件進行核查)。
(3)用戶采用了導致消防設備失靈或失效的行動(關閉火災報警器、用楔子使防火門處于開啟狀、破壞結構并把管線穿過隔墻或樓板而不恢復其耐火結構)。
所以,一些建筑物雖然可能被超要求設計,但是,相關條例的苛刻卻把上述許多問題消除或抵消了。我們現在要做的就是消除超要求設計(也可以叫苛刻),而不用任何東西替代它。因此,如果被簡化的規定消防設施性能不佳,安裝不當,或遭到破壞,則消防設計型建筑物仍可能出現問題。
是否有證據支持這種擔心?由于消防設計型建筑物中的火災事故很少,這類建筑物仍然較新,而且數量也不太多,因此,目前不可能有足夠的證據。然而,最近的一些事件表明,在傳統建筑物中簡化消防設備確實導致了一些悲劇。因此,在采取某些緩解措施之前,簡化已設計的消防設施必須謹慎。
3最佳實施指南
繼為期3年的政府出資項目完成后,專家消防協會(ASFP)的最佳實施文件終于出版了。該文件收集了有關各類建筑物消防安全條款的獨立研究論文。這些研究論文反復指出,錯誤依賴防火分區的防火墻和其他防火隔板是一個非常實際的問題。在一些復雜建筑物中,由于缺少詳圖,用戶不知道主要防火設施(例如防火墻)的位置。很多防火墻或者因管線系統貫穿后縫隙堵塞不嚴而出現缺陷,或者因維護不當而失效。
4拉卡耐爾(Lakanal)大廈
去年,英國政府首席消防與救援顧問肯爵士發表了Lakanal大廈火災應急問題的初期報告。Lakanal宮位于倫敦的坎伯威爾區。該報告使我們想起有關大型建筑物建造的一些基本原則,即:“由于高層建筑物設計和施工的特點,只有緊靠著火區域的居民才需要疏散到安全地點,其他處的居民則可繼續安全停留在自己家里———這是一個確立已久的原則。這個原則要求,所安裝和維護的主動和被動消防系統都具有令人滿意的性能?!痹撛瓌t還說:“與建筑物設計和結構相結合的消防設施是減少火勢蔓延和生命損失的基礎……。”“對這類建筑物進行更新和改造時,必須清楚規定被動消防設施的意義,并讓主要承包商以及消防設施的安裝者或改造者都清楚了解。”
顯而易見,設計者應負責建筑物的安全設計,建筑物應由了解其工作意義的合格人員妥善維護,這包括主動和被動消防設施的安裝和改造。然而,對最佳實施規程的研究告訴我們,這絕非易事。建筑師,工程師和某些消防安全顧問的所作所為很可能是削弱消防安全措施。
我在這里是否漏說了什么?先做應該妥善做好的工作,然后再設計消防設施。記住,應對消防設施進行妥善的安裝、檢查和維護。
5規章修改(消防安全)協議2005
英國規章修改(消防安全)協議2005明確規定了一個責任,即消防風險評估必須由“可靠的人”(負責的人)進行,即在正常條件下應由建筑物業主、地主或做房地產生意的人進行。
然而,BBC在Lakanal大廈火災前所做的調查披露,數百座塔樓都沒有消防安全評估。地方當局似乎是最惡劣的違法者,他們只對112座塔樓中的兩座樓做過風險評估?,F在的形勢比以前好多了,但這也只是因為火災的負面報道起了作用。
后來,Lakanal大廈的火災風險評估被認為存有缺陷。這或許是因為對火災風險評估員沒有資格限制或要求。我們從已進行的火災風險評估得知,許多評估員(指的是“消防安全協議中的勝任者)連被動消防措施都不十分清楚。ASFP正在起草火災風險評估員指南,以確保他們在承擔火災風險評估時能對被動消防措施進行既精確又符合實際的評估。
6現在需要做什么?
消防設計型建筑物,不管是根據BS7974還是根據BS9999設計的,都會繼續存在。其存在的目的并不是為實現ASFP的倡導。消防設計型建筑物的實際好處已為人們所認識。然而,大量使用這種建筑設計技術可能會導致被動消防設施的簡化,因此,必須格外謹慎。使用前應該采取適當緩解或補救措施。
這些措施包括:
(1)強制使用第三方認證的產品,并由第三方認可的安裝者安裝,或者……
(2)強制檢查已安裝的全部被動消防設施。(3)不得采用所謂的被動消防設施安裝人員“合格者”計劃,除非這種計劃是每個人都根據EN17024予以認證的個人認證計劃,或者是根據EN45011認證的公司計劃。在這兩種情況下,任何計劃都應得到UKAS(英國認可服務公司)的授權。
關鍵詞:性能化設計;處方式設計;消防設計;火災模型
1前言
如果說納米技術使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設計方法將開創消防科技的新局面。
消防設計目前有兩種設計思想,一種是傳統的“處方式設計方法”,其基于場所類型進行設計考慮;另一種是“性能化設計方法”,它立足于危害分析及火災假想,對于解決超越法規或現行法規無法解決的復雜建筑的消防設計具有很大意義。
由于性能化防火設計的方法與傳統的設計方法相比具有許多優越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發展成為建筑防火技術領域里一個全球性發展潮流,受到許多發達國家和發展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應用。
2性能化消防設計的概念
性能化消防設計是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理與方法,根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等方面的具體情況,由設計者根據建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關條件,自由選擇為達到消防安全目的而應采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構成該建筑物的總體防火安全設計方案,然后用已開發出的工程學方法,對建筑的火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得到最優化的防火設計方案,為建筑結構提供最合理的防火保護。
與“處方式”設計相比較,性能化設計方案更關注是否能夠實現“保證人員疏散和滅火救援不受火災煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規范要求的最低排煙量。性能化的消防設計方案通過科學的論證,能夠提供比之處方式的消防規范更為安全的設計表現效果,比較起來,性能化設計方案具有設計成本有效性,設計選擇多樣性及設計效果更為優化性的特點。
性能化消防設計的兩個關鍵點,第一是確認危害,第二是明確設計目標。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內人員特點,建筑物內部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設計區域選擇設計方法及評估方法。這種設計方法突破了傳統設計針對建筑物結構類型、相應的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設計選擇性。
性能化消防設計包括確立消防安全目標,建立可量化的性能要求,分析建筑物及內部情況,設定性能設計指標,建立火災場景和設計火災,選擇工程分析計算方法和工具,對設計方案進行安全評估,制定設計方案并編寫設計報告等步驟。在設計過程中,需要對建筑物可能發生的火災進行量化分析,并對典型火災場景下火災及煙氣的發展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎數據的需要量非常大,往往需要采用計算機火災模擬軟件等分析和計算工具。建筑物性能化消防設計方法及其應用情況澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設計規范的《澳大利亞建筑設計規范》(《BuildingCodeofAustralia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結構防火設計》和《對建筑構件耐火極限的要求》兩部標準。這是南美首次制定的建筑標準,由SaoPaulo大學、Mi—nasGerais大學和OuroPreto大學編制。標準中引入了如時間計算方法與風險評估方法以及其他消防安全工程設計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災安全根據其火災荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準法》進行了修訂,引入了一些有關性能化設計的內容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規范和防火規范,其要求將以不同層次的目標形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規范》和《國際防火性能規范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發展性能化規范和基于規范結構形式下建筑防火設計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設計方法的研究和性能化設計規范的制定。公安部所屬消防研究所承擔了幾項有關性能化設計的國家十五科技攻關課題,如公安部天津消防研究所承擔的“建筑物性能化防火設計技術導則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔的“高層建筑性能化防火設計安全評估技術研究”等。
6推行性能化設計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設計方法有很多優點,作為性能化設計技術的基礎一“火災模型”在性能化設計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設計和處方式設計在能否保證建筑消防安全,以及火災模型是否足以支持性能化設計的態度進行了一個調查,并進行了比較。發現半數以上的管理人員認為性能化設計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災模型不足以支持性能化設計。調查結果參見表1。建筑物性能化消防設計方法及其應用情況性能化設計利用火災科學和消防安全工程建立設計指標,評估設計方案;并利用火災危害分析和火災風險評估建立從總體目標和功能目標到火災場景等領域內所需要的參數。性能化的消防安全設計是一種可以對諸如非工程參數(如人在火災中的行為和反應)進行定義的工程過程。
4建筑物性能化消防設計的內容
建筑物的性能化消防設計主要包括兩個方面的設計內容:一是保證建筑內人員安全疏散的性能設計,二是保證建筑構件耐火的性能設計。
人員安全疏散的性能設計是從建筑內人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災因素對人員逃生的影響,采用性能化的設計方法來保證建筑物內人員的火災安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設計準則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構件耐火的性能化設計是從建筑物的穩定性方面進行考慮的,通過分析建筑構件在火災中的反應,采用性能化的設計方法來保證建筑物結構的火災穩定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設計準則是:火災持續時間小于構件的耐火時間。
5國內外性能化設計應用概況
自20世紀80年代英國提出了“以性能為基礎的消防安全設計方法”(performance——basedfiresafetydesignmethod,以下簡稱性能化防火設計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發達國家政府先后投入大量研究經費積極開展了消防性能化設計技術和方法的研究,南非、埃及、巴西等發展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設計方法的應用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規范,包括防火規范的性能化修改,新規范規定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應如何實現這一目標。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監督立法體系進了徹底調整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規范》,新規范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設計方法,于1993年強制執行。1993~1998年,繼續開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災的發生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎設施和通道要求以及防止火災相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化設計內容的建筑防火設計規范。建筑物性能化消防設計方法及其應用情況世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內,建筑設計師和建筑管理人員對性能化設計技術還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉變過程。
另外,對于采用性能化方法設計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術上的難題有待解決。
7展望
性能化消防設計已成為世界性建筑消防設計發展的必然趨勢,它的發展將大大促進消防安全設計的科學化、合理化和成本效益的最優化,并將產生十分重大的社會效益和經濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有越來越多的人加入到肯定性能化設計方法的行列中來。據日本方面的統計,采用性能化方法進行消防設計的建筑正在逐年增加。
我國也應該加快性能化規范及配套技術的研究步伐,充分發揮性能設計的優越性。今后應從以下幾個方面人手,促進性能化設計技術的發展:
(1)加強各種火災預測模型和火災風險評估模型的研究,拓展性能化設計方法的應用空間。
(2)加強新材料、新技術研究,規范材料性能參數,建立和完善消防數據庫,提供準確的性能化指標,為性能化應用積累基礎性數據。
(3)深入研究火災規律、火災情況下建筑內人員逃生規律和構件變化規律,為各種火災模型的建立提供堅實的理論依據,并拓展計算機技術在消防中的應用。
(4)積極向建筑設計師和建筑管理人員介紹性能化設計方法,使他們從認識、理解并自覺接受性能化設計方法。
[關鍵詞]性能化;防火設計;
中圖分類號:S762.3+3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)06-0162-01
1.性能化防火設計的基礎知識
消防安全工程學原理和方法在建筑防火設計中的應用,產生了一種新的建筑防火設計方法一以性能為基礎的建筑防火設計方法,簡稱為性能化防火設計或性能化設計(Perfomance-based Design)。
(1)處方式的防火設計(Prescriptive Design)
詳細地規定了防火設計必須滿足的各項設計指標或參數,設計人員只需要按照規范條文的要求按部就班地進行設計,不用考慮所設計的建筑物具體達到什么樣的安全水平,有些像醫生看病開處方一樣,這種設計方法被稱為“處方式”的設計方法,也有的人稱之為“規格式的”、“規范化的”或“指令性的”設計方法。
優點:處方式的防火設計規范,是長期以來人們與火災斗爭過程中總結出來的防火滅火經驗的體現,同時也綜合考慮了當時的科技水平、社會經濟水平以及國外的相關經驗,這種規范清楚明了、簡單易行,對設計和驗收評估人員的要求不高,能夠滿足大多數規?;蚬δ艿纫筝^簡單建筑的設計與監督需要。因此,處方式的防火設計規范,在規范建筑物的防火設計、減少火災造成的損失方面起到了重要作用。
隨著科學技術和經濟的發展,各種復雜的、多功能的大型建筑迅速增多,新材料、新工藝、新技術和新的建筑Y構形式不斷涌現,都對建筑物的防火設計提出了新的要求。新形式下出現的新問題:
①建筑規模越來越大,功能越來越復雜;
②新的建筑形式的出現;
③結構形式的個性化;
④中庭類建筑的出現。
(2)性能化防火設計
“性能化設計”源于英文詞匯“performance-based design",它是以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。性能化的防火設計是建立在火災科學和消防工程學基礎之上的。
性能化防火設計方法是建立在火災科學和消防工程(消防安全工程學)基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理與方法,根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等方面的具體情況,對建筑物的火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得出最優化的防火設計方案,為建筑物提供最合理的防火保護。
性能化防火設計與處方式的防火設計相比較具有以下特點:
①基于目標的設計
在性能化防火設計中,安全目標卻是設計人員必須關心的內容之一。安全目標是防火設計應該達到的最終目標或安全水平,除非規范中有明確的規定,一般應該同消防主管部門、建筑業主、建筑使用方共同協商確定。安全目標確定后,設計人員應根據建筑物的各種不同空間條件、功能要求、及其他相關條件,自由選擇達到防火安全目標而應采取的各種防火措施并將其有機地結合起來,構成建筑物的總體防火設計方案。
②綜合的設計
在性能化設計中,應該綜合考慮各個防火子系統在整個設計方案中的作用,而不是將各個子系統單純地疊加。
其次,只考慮建筑物的設計是不夠的,而必須同時考慮在施工階段應該體現設計中所要求的性能,防止在維護管理時功能下降,并要正確合理地使用。
③合理的設計
保證建筑物需要滿足的防火安全水平的前提下,更合理的配置各個防火子系統,既安全又經濟。
2.性能化防火設計安全目標設定原則
建筑工程性能化防火設計是建立在消防安全工程學理論和相關應用技術基礎上,實現建筑工程的消防安全目標,對火災現場進行定性分析和火災風險分析,利用國家權威部門認可的工程工具、方法和性能判定標準,對設計方案進行量化優選評估的建筑設計新方法,性能化防火設計就是以火災危險性和經濟適用性為手段,根據建筑火災發生發展的條件、特點、規律、危害特性以及建筑特征、使用人員狀況來確定建筑防火設計。發展性能化防火設計裝飾使我國消防安全水平更加科學合理。
建筑防火的控制目標總體上有兩個方面,一是建立主動的火災防御體系,二是建立被動的火災防御體系。
被動的火災防御體系主要包括以下幾個方面的內容:
(1)通過提高建筑物的耐火等級,增強建筑材料的抗燃燒性能,實現降低建筑工程火災危險性的目標。
(2)通過防火間距及最優化地設置防火分隔設施來劃分防火分區,將火災控制在預期的范圍內,最大限度地減少火災損失。
(3)最優化地設置消防安全疏散出口、通道及緊急避難與逃生設施,最大限度地減少人員傷亡。
(4)設置最優化的消防車通道、消防電梯,保證滅火救援車輛、設施及滅火救援人員能夠及時到達現場搶救生命財產和撲救火災。
5)設置完善可靠的火災供電和滅火設施,充足供應滅火物資。保障滅火物資及設施能夠最優化地滿足火災撲救的需要,實現盡快地撲滅火災的目標。
(6)設置科學合理的防排煙設施,實現對煙氣蔓延及危害實施有效控制。
在建筑防火體系中,除了被動的防御體系外,還有兩個方面的主動防御體系。
(1)最優化地設置火災自動探測、報警系統,實現隨時監控火情和及時報警的目標,使火情時刻處于被監控之中。
(2)優化設置經濟適用的火災自動滅火系統,保證火災在初起階段就能夠通過自動滅火系統實現有效滅火。
3.性能化防火設計的框架和支撐體系
實現性能設計首先必須要有三個必要的支撐要素:
(1)性能規范
規范的作用是制定防火安全的系統目標。其條文非常簡潔,性能規范的制定必須有配套科研項目的配合,需要來自科研、工程及管理等各個領域的專家共同進行。
(2)技術指南
與性能規范相配套的技術指南提供了一些較成熟的設計方法供設計人員參考,并對建筑物內消防系統整體的有效性進行評估。還給出為實現規范中的性能目標所應達到的性能參數的取值范圍。
美國消防工程師協會出臺的設計指南明確表明了它的三個基本功能:
①為消防工程師和消防審核部門提供指導,以幫助他們確定并驗證某個建筑項目達到了消防安全目標;
②對性能化設計過程中應予考慮的參數M行明確說明;
③為消防工程師提供一種設計方法,使他們能夠制定出既達到消防安全要求,又不受其他不必要的限制,同時又能被各有關方面所接受的消防安全設計方案。
(3)評估模型
建立在科學實驗、計算模型和概率分析基礎上的評估模型可對設計方案在建筑火災中的實際應用效果進行測算和模擬,并判斷其是否能實現既定的性能目標。
在火災安全評估中有許多評估模型,其中有兩種較復雜的評估模型被認為是評價性能設計的最重要的評估模型。
①區域模型
區域模型通常把房間分為兩個控制體,即上部熱煙氣層與下部冷空氣層。目前使用的比較多的、有典型作用的區域模型是由美國標準與技術研究所(NIST )開發的計算多室火災與煙氣蔓延的CFAST模型。CFAST可以用來預測用戶設定火源條件下建筑內的火災環境。
②場模型
場模型也稱作CFD (Computational Fluid-Dynamics)模型,即計算流體動態模型。是用數學方法,通過求解代表物理定律的數學方程,來預測流體流動、熱傳輸、質量傳輸、化學反應和相關現象的學科。
4.結語
性能化設計方法是建立在消防安全工程學基礎上的一種新的建筑防火設計方法,它運用消防安全工程學的原理與方法,根據建筑物的結構、用途和內部可燃物等方面的具體情況,對建筑的火災危險性和危害性進行定量的預測和評估,從而得出最優化的防火設計方案,為建筑物提供最合理的防火保護。
參考文獻
關鍵詞:性能化消防設計;評估;問題;探討
中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A
1 引言
隨著建筑業的快速發展和建筑防災技術的深入研究和應用,建筑火災風險控制和預防火災發生的技術手段在建筑設計中的重要性日益凸顯。現階段,通過消防技術標準規范、約束建筑防火設計行為,控制建筑物致災因素是保證建筑物抵御火災的主要手段。因此,建筑消防設計賴以實施的依據--消防技術標準和規范的合理性、科學性、先進性及其與現實發展需要的適應性,將對建筑消防安全功能和安全目標產生直接而重要的影響。近年來,性能化消防設計評估以明確消防安全目標、最大限度地滿足建筑物的使用功能和節約建設成本等優點被越來越廣泛地運用于我國的特殊建設工程項目中,解決了一些工程實際問題。但也逐步暴露出利用性能化消防設計評估規避消防技術規范中的關鍵技術問題、放寬國家規范要求、偏離消防安全目標等突出問題,尤其是與現行消防技術體系之間的法律地位問題凸顯。為此,本文從我國消防技術體系層面分析、探討性能化消防設計評估。
2 現行消防技術體系的特點
現行消防技術體系是在總結長期與火災作斗爭的經驗和教訓基礎上,借鑒世界各國的相關規定和理念,通過大量實驗分析和實際工作總結而成,用于強制規范建筑物消防設計達到一定安全水平的體系。消防技術標準在對建筑物進行分類的基礎上,對每項設計都詳細規定了具體的參數和指標,具有普遍性、可靠性和經濟性的特點,對預防建筑火災的發生、保證建筑消防安全,有效實施各類建設工程的消防設計管理,發揮了非常重要的作用,已成為世界各國建筑防火設計消防管理的主要方式和手段。與世界大多數國家一樣,我國廣泛采用消防技術體系進行建筑消防設計管理,但在面臨性能化消防設計等突破體系范疇的新型技術手段時,體系自身的合理性被提到一個特別重要的位置。
2.1 從體系構架看
現行消防技術體系主要由通用類標準、專業建筑類標準和設備類標準組成。這些標準適用于大多數建設工程的消防設計,但標準之間由于技術側重點不同而有所區分,缺乏整體性和系統性,各類技術措施之間缺乏相互協調、相互補充的統一標準,而且沒有從體系上設置統一的母規范來規范和約束整個技術體系,標準之間所要達到的安全水準和目標沒有最終統一的指向,只在不同的標準里整理一些局部的規律,就好比化學里還沒有找到元素周期表一樣,現行消防技術體系還沒形成統一的思路和研究方向,只是將有效性作為衡量其科學合理性的唯一判據,因此導致出現對設計中出現的同一個技術問題不同的規范有不同的參數和指標,設計目標指向不統一,設計結果差異很大等現象。
2.2 從消防安全目標看
建筑物的消防設計控制是一個系統工程,建筑設計應在設定明確的消防安全目標的基礎上,針對工程特性選取參數進行設計的工程過程,但現行技術標準僅規定了消防設計必須滿足的各項設計參數指標,沒有設定具體的、有針對性的消防安全控制目標,也不進行評估,更沒有從系統的觀點考慮各種安全措施的整合,從而導致建筑消防設計綜合功效和整體經濟性低下,消防安全目標不明確,這也是現行消防技術體系不能較好適應現實發展需要的原因之一。
2.3 從適應性看
現行消防技術體系是多年實踐經驗的總結,經驗性強,長期以來對指導建設工程消防設計發揮了巨大作用。但缺乏對建筑結構特征、人員活動特性、火災發展規律、火災危害后果及其控制措施等方面科學合理的分析,技術參數、指標和技術要求設定缺乏彈性,在適應發展要求方面的局限性難以對任何建設工程都一言以蔽之,當遇到突破技術標準的具有特殊結構形式、使用功能和工藝要求的建筑時難以執行。同時,技術參數方面過多地限制增加了新材料、新產品、新技術在實際工程中的應用難度,在一定程度上阻礙了工程新技術的推廣應用。
3 性能化消防設計評估問題分析
3.1 性能化消防設計評估的法律地位
當出現建設工程由于使用性能、特殊造型、采用新技術、新材料的特殊建筑無法滿足現行消防技術標準規定,或者現行消防技術標準沒有相應的規定,但可能影響建設工程質量和安全的情況,采用性能化消防設計評估去解決出現的技術問題。但類似的設計評估結果有可能會出現無法滿足現行消防技術標準的強制性條文的問題,最關鍵的是性能化消防設計評估在實踐中突破了整個體系的管理框架,與現行消防技術體系之間形成一種不可言說的尷尬關系,用一個毫不夸張的比喻,好比一個是"無法無天的兒子",一個是"稀里糊涂的父親",性能化消防設計評估的法律地位存在極大不合理性。筆者認為,性能化消防設計評估與現行消防技術體系之間,不應該是一種突破技術標準的簡單的替代關系,也不是如有的專家認為是在相當長的時期內并存或互補的狀態,而應作為現行消防技術體系下將其作為一種新的工具去論證并加以有限制、有約束地應用的設計方法。
3.2 性能化消防設計評估的技術問題
支撐性能化消防設計評估的技術體系是一項非常龐大的系統工程,需要方方面面的共同努力。我國的性能化消防設計評估工作由于起步晚,基礎數據庫不完善,對火災場景的分析能力有限,加之某些設計草案缺乏足夠參數,隨意引用國外標準和技術參數,大大增加了設計中的不確定因素和可變條件。同時,在火災風險性和危害后果預測分析過程中,需要做出一些假設,而這些假設的可靠性和由此導致的不確定性,如果分析、處理不得當,會使性能化消防設計評估與消防安全目標之間產生很大偏差。筆者認為,性能化消防設計評估作為一種有效的設計手段,應該在消防技術體系的框架下為建設工程消防設計提供支持,設計要達成的安全目標與結論,應指向技術體系范圍內無法解決的關鍵技術問題。
3.3 性能化消防設計評估的管理問題
首先是適用范圍問題。近年來,進行性能化消防設計評估的對象幾乎全是性質重要或投資巨大的重要工程,涉及的幾乎都是安全疏散、防火分隔、防煙排煙、建筑構件耐火極限等關鍵技術問題。有關資料表明,國外建設工程消防設計主要依靠規格式規范進行,只有一些特殊的、確實難以采用規格式設計方法實施的工程才采用性能化設計評估,但都嚴格控制在建設工程數量的5%以內,并明確其消防安全水平不應低于規格式設計的安全水準。因此,性能化消防設計評估在我國應在一定范圍內有制約地得到應用。
其次是性能化消防設計評估行為的合法性問題。性能化消防設計評估的單位和人員從事的是建筑設計活動,按《建筑法》的規定必須取得國家統一頒發的資格證,而目前情況下從事性能化消防設計評估的單位、個人及其設計行為都缺乏法律、法規、技術標準的約束,性能化消防設計評估的自由度和靈活性被濫用、歪用甚至誤用,成為規避技術標準的看似科學的理由,在安全目標的設定、邊界條件和設計參數的選取等方面,與工程實際情況有較大差異,所得出的評估結論偏離消防安全基本要求,這就有可能使性能化消防設計評估演變成為一種純粹為突破強制性技術標準限制的商業行為。同時,目前公安消防機構普遍缺乏精通性能化設計評估技術的人員,對于性能化消防設計評估過程和結論難以提出關鍵問題,也缺乏統一審查要求和方法,難以保證性能化消防設計評估結果的審查質量,如果不對防火分區、建筑構造、安全疏散、人員密度、火災荷載、煙氣分析等進行嚴格的控制,將直接導致性能化消防設計評估安全水準的偏離和安全目標的失效。
4 幾個觀點
綜上所述,筆者認為,性能化消防設計評估應屬于現行消防技術體系中的一部分,而形成完整的支撐性能化消防設計評估的技術體系是一個復雜的系統工程,目前處于性能化消防設計技術尚未成熟時期,應在現行消防技術體系的大框架下慎重實施性能化消防設計評估。
4.1 觀點一:明確法律地位
應該看到,規格式設計方法具有強大的生命力,在很長一個時期內仍將是適合我國國情的、較為切實可行的設計手段。但應以實事求是、積極開放的姿態對待體系自身存在的不足,對現行消防技術體系在應用中出現的種種問題進行深入、迅速的修訂完善。而性能化消防設計評估作為一種新型的工程設計方法以定量計算為基礎去解決特定建筑的消防設計問題,在實踐中全面實施需要具備諸多的條件,其中消防技術體系對其認可和相應的配套制度是推進實施的先決條件,應該看到,性能化設計評估不可能取代傳統設計方法,而應該成為現行消防技術體系下得以合理利用的一項新技術。
4.2 觀點二:控制適用范圍
在適用范圍方面,不應把性能化消防設計評估只作為論證突破強制性技術標準規定的一種工具,應成為工程總體設計中為解決突破消防技術體系的具體問題的一種技術手段,并嚴格把握性能化消防設計評估結論和消防設計文件內容的銜接,否則將無限擴大其適用范圍。基于現階段技術上存在的不成熟,也可以從監督審批程序等方面提出更高的要求來加于限制。當出現超出現行消防技術標準適用范圍或按照現行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情形時加以應用[1]。從而避免將性能化消防設計作為規避執行技術標準的一種手段,尤其對強制性條文應嚴格執行。
4.3 觀點三:規范設計評估程序
為確保性能化消防設計評估的合法性,在性能化消防設計評估的過程中,應遵循嚴格的設計審核程序,實行全程監控,確保設計能達到確定的消防安全目標。對于現行消防技術標準有嚴禁規定的或現行消防技術標準已有明確規定,且工程項目無特殊使用功能的建設工程[1],可以在現行消防技術體系下推行性能化消防設計評估,當采用性能化消防設計評估的結果突破現行消防技術標準和規范的規定時,為保證體系之間的協調一致,又彌補現階段性能化消防設計評估技術上存在不成熟可能帶來的問題,建議由另一家性能化消防設計評估單位進行復核評估,保證設計的安全目標和水準。
結語
現行消防技術體系內各標準之間的整體性、系統性以及應達到的安全水準是性能化消防設計評估能得到有效應用的核心和關鍵,因此,性能化消防設計評估應作為消防技術體系的框架下的一種科學有效的設計方法有限制地加以應用,設計要達成的安全目標與結論應指向現行消防技術體系內的安全水準,從而為建設工程消防設計提供支持,而不僅僅是對規格式消防設計方法的替代或補充,只有這樣,性能化消防設計評估才能適應現實發展的需要,在特殊建設工程中得到合理應用,其合法性、科學性及技術可靠性才能得到保證。
可持續發展建筑的概念是根據不同地區的具體情況定義。一般情況下,綠色建筑是指提高建筑物所使用資源(能量、水、及材料)的效率,同時減低建筑對人體健康與環境的影響,從更好的選址、設計、建設、操作、維修及拆除,為整個完整的建筑生命周期。有對綠色建筑的概念應用范圍的爭論,即爭論哪些是真正的綠色建筑與綠色技術。然而,這里我們研究目標是探討綠色建筑在消防中存在的風險。當前綠色建筑認證情況。在韓國,由國土資源部授權,運輸和海洋事務和環境部負責,組建“韓國綠色建筑評價委員會”,頒布了綠色建筑認證標準。從2002年到2009年,有專門人員負責注冊和預注冊工作。認證的數量一開始很低,但從2005開始大幅上升。認證的學校設施的數量核算約占總數的43%,認證初始階段比例較低,但強制收購在招投標中的設計準則認證(BTL)已被列入法律。從2005年以后,寫字樓占總數以12%的速率不斷上升。新建商品房和學校中有的綠色建筑,從2005年開始迅速增加。2005年商品房和學校符合綠色建筑標準的總量不到200,可是到2008年已達300多所,到2012年已達600多所,到2014年底已達800多所。
二、高火險綠色建筑技術
綠色建筑的最終目標是實現可持續發展的建設,為居民提供一個舒適的生態環境。為實現綠色建筑,已在各個領域開展了各種技術的研發。綠色建筑的技術可分為以下部分:能量減載技術;高效低污染的技術設備;資源回收技術。實際案例的技術應用情況包括:場館侵蝕和風暴的響應;景觀的熱島防治和土地利用的改進;能源負荷減少、高效率的設備、熱和余熱回收、室內舒適的實現;空氣的清潔空氣的采用、室內空氣品質的改善、減少廢氣污染和在施工中減少污染;建筑設計中的降低噪聲技術和建設中降低噪音;水質改善、水供應還原技術和水的回收利用技術;環保材料;資源回收;廢物處置。技術系統的數據是由韓國綠色建筑委員會提供,是韓國權威的綠色建筑認證機構。綠色建筑技術標準分類包括目的、人、技術、環境等范圍的影響、建筑設計、維護和拆除等。綠色建筑技術系統有不同的劃分標準。
評價綠色建筑在火災中存在的風險,最可靠的分析是以綠色建筑的火災實例做分析,但在實際上沒有綠色建筑發生過火災;所以不容易在參考實際案例的基礎上來設置因素進行分析。因此,根據以往對現有建筑物進行火災特點研究,對比綠色建筑和現有建筑物之間的差異,來發現問題。另外,建筑物的消防安全和火災標準手冊由NEMA(國家應急管理機構)提供,針對消防安全標準提出了關于綠色建筑的關鍵點。第一是消防員進入的途徑。挽救生命的使命需要消防隊員在火災中迅速行動,所以,為了搶救在建筑物中的人們,任何阻止救援的障礙都會對消防隊員構成困難。因此,在消防員進入之前應做保存建筑的考慮。
第二是煙道。煙霧是建筑物發生火災時阻止人們撤離建筑物的主要因素之一,所以排煙很重要。由于在火災煙霧中的死亡比例很高,韓國的45%,日本的40%,英國的50%,在美國80%,顯然排煙道是影響建筑物火災的重要因素,綠化時要保留。第三是逃生安全裝置。防火設計根據現行法律規定不能因為結構的改變,就影響逃生安全,必須保證足夠的安全。保護人民的生命安全為重,這可能影響相關結構和設備。第四是結構穩定性的維護。鋼筋混凝土結構在火災中保持更好電阻,比鋼框架結構的建筑物,但它們也容易著火,嚴重會導致建筑物倒塌。第五是遏制火災。早期火災的遏制對于減少火災損失非常重要,而后來遏制火災必將導致更多的死亡和財產損失。因此,阻礙消防對于遏制火災構成了很大的威脅。
三、高火險綠色建筑技術