二級(jí)消防工程師備考：性能化防火設(shè)計(jì)文件編制

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在性能化報(bào)告中，應(yīng)明確表述設(shè)計(jì)的消防安全目標(biāo)，充分解釋如何來(lái)滿(mǎn)足目標(biāo)，提出基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，明確描述火災(zāi)場(chǎng)景，并證明火災(zāi)場(chǎng)景選擇的正確性等。不得從其他國(guó)家的規(guī)范中斷章取義引用條文，而應(yīng)以我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定為基礎(chǔ)進(jìn)行等效性驗(yàn)證。

由于設(shè)計(jì)報(bào)告時(shí)性能化設(shè)計(jì)能否被批準(zhǔn)的關(guān)鍵因素，所以報(bào)告需要概括分析和設(shè)計(jì)過(guò)程中的全部步驟，并且編寫(xiě)的格式和方式應(yīng)符合權(quán)威機(jī)構(gòu)的要求和用戶(hù)的需要。所以編寫(xiě)的報(bào)告中應(yīng)包含以下內(nèi)容：①建筑基本情況及性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容。例如，建筑特征、人員特征、原有的消防措施、來(lái)自各方面的對(duì)設(shè)計(jì)的限制條件，以及需要進(jìn)行性能化設(shè)計(jì)的范圍等。②分析目的及安全目標(biāo)。該部分應(yīng)包括建筑業(yè)主、建筑使用方、建筑設(shè)計(jì)單位、性能化消防設(shè)計(jì)咨詢(xún)單位和消防主管部門(mén)共同認(rèn)定的總體安全目標(biāo)和性能目標(biāo)，并說(shuō)明性能目標(biāo)是如何建立的。③性能判定標(biāo)準(zhǔn)即性能指標(biāo)。該部分應(yīng)該說(shuō)明對(duì)應(yīng)不同性能目標(biāo)的性能指標(biāo)是什么，是如何確定的，考慮了那些不確定因素，采用了哪些假設(shè)條件。④火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)。該部分需要說(shuō)明選擇火災(zāi)場(chǎng)景的依據(jù)和方法，并對(duì)每一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行討論，列出最終需要分析的典型火災(zāi)場(chǎng)景。⑤所采用的分析方法及其所基于的假設(shè)。分析評(píng)估采用的工具、方法和參考資料應(yīng)科學(xué)合理，報(bào)告中列出選擇該分析方法的依據(jù)，并描述清楚計(jì)算分析模型采用的邊界條件和輸入?yún)?shù)，并說(shuō)明其合理性。⑥計(jì)算分析與評(píng)估。根據(jù)計(jì)算結(jié)果與性能判定標(biāo)準(zhǔn)的比較分析，說(shuō)明設(shè)計(jì)方案是如何滿(mǎn)足安全判定指標(biāo)的。⑦不確定性分析。在工程分析中，通常只能從確定性的一面出發(fā)進(jìn)行定量的分析。不確定性問(wèn)題貫穿于性能化設(shè)計(jì)過(guò)程的始終，對(duì)建筑物性能化消防設(shè)計(jì)的質(zhì)量、安全水平等都有著重要的影響。不確定性包括偶然的不確定性、認(rèn)知的不確定性和不明確的不確定性。例如：分析方法存在不確定性、人員行為存在不確定性、對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的理解與評(píng)價(jià)存在不確定性、與建筑物使用壽命和安全也存在不確定性等。⑧結(jié)論與總結(jié)。該部分是對(duì)前面所有工作的總結(jié)，應(yīng)包括此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容、目標(biāo)、最終設(shè)計(jì)方案。包括防火要求、管理要求、使用中的限制條件等。⑨參考文獻(xiàn)。列出主要的設(shè)計(jì)圖紙，相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)等技術(shù)資料⑩設(shè)計(jì)單位和人員資質(zhì)說(shuō)明。此部分包含設(shè)計(jì)單位的名稱(chēng)、經(jīng)營(yíng)范圍、設(shè)計(jì)資質(zhì)，參與本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的消防工程師的相關(guān)工作經(jīng)歷等。

以撰寫(xiě)某商業(yè)購(gòu)物中心的消防性能化設(shè)計(jì)報(bào)告為例，對(duì)報(bào)告編寫(xiě)方法進(jìn)行介紹。

一、建筑基本情況及性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

（一）建筑基本情況

建筑的基本情況應(yīng)對(duì)建筑的總體概況、建筑設(shè)計(jì)、常規(guī)的消防設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。

1.工程介紹

工程介紹應(yīng)對(duì)項(xiàng)目的建筑概況、區(qū)域位置、總平面設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行說(shuō)明，主要由設(shè)計(jì)院提供。該部分內(nèi)容可配有相關(guān)的總平面圖、效果圖、建筑平、立、剖圖紙等。

2.消防設(shè)計(jì)

消防設(shè)計(jì)主要包括該項(xiàng)目常規(guī)的消防設(shè)計(jì)說(shuō)明，主要根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的消防設(shè)計(jì)專(zhuān)篇進(jìn)行撰寫(xiě)。該部分內(nèi)容可配防火分區(qū)圖紙以及其他相關(guān)的消防圖紙。

（二）性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容

性能化設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)包括該項(xiàng)目主要的消防問(wèn)題、消防性能化的范圍及主要內(nèi)容、消防性能化原則等幾個(gè)方面。

1.主要消防安全問(wèn)題

對(duì)項(xiàng)目存在的消防問(wèn)題進(jìn)行匯總，其主要的消防設(shè)計(jì)難題和問(wèn)題可按下表整理。

表4-3-7-1 本工程主要消防設(shè)計(jì)難題和問(wèn)題

序號(hào) 消防設(shè)計(jì)問(wèn)題 規(guī)范要求

1 防火分區(qū)問(wèn)題 購(gòu)物中心內(nèi)步行街區(qū)域（即中庭及回廊組成的交通空間）總面積約為超過(guò)4萬(wàn)平米，難以按照規(guī)范進(jìn)行防火分區(qū)劃分。 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016第5.1.7條、第5.1.11條、第5.1.12條規(guī)定

2 人員疏散問(wèn)題 部分樓梯間在首層不能直接對(duì)外，且其出口距直通室外的安全出口大于15m。 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016第5.3.13條規(guī)定

各層均有距安全出口直線距離超出37.5m的問(wèn)題。 《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016第5.3.17條對(duì)商業(yè)疏散寬度確定進(jìn)行了規(guī)定：

2.性能化設(shè)計(jì)評(píng)估范圍及內(nèi)容

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目消防問(wèn)題的總結(jié)，以解決不滿(mǎn)足規(guī)范的消防問(wèn)題為目的，制定相應(yīng)的性能化設(shè)計(jì)評(píng)估范圍及內(nèi)容，對(duì)于可應(yīng)用現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范展開(kāi)設(shè)計(jì)的區(qū)域應(yīng)遵照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行。

3.性能化設(shè)計(jì)評(píng)估原則

對(duì)于項(xiàng)目存在的特殊消防設(shè)計(jì)問(wèn)題，將本著安全適用、技術(shù)先進(jìn)的原則，采用合理的消防設(shè)計(jì)理念和方法，通過(guò)對(duì)消防設(shè)計(jì)方案的分析和安全評(píng)估，使得制定的解決方案能更好的滿(mǎn)足本項(xiàng)目的消防安全要求，并最大限度地滿(mǎn)足業(yè)主商業(yè)功能需求。

二、分析目的及安全目標(biāo)

分析目的及安全目標(biāo)應(yīng)包括建筑業(yè)主、建筑使用方、建筑設(shè)計(jì)單位、性能化消防設(shè)計(jì)咨詢(xún)單位和消防主管部門(mén)共同認(rèn)定的總體安全目標(biāo)和性能目標(biāo)，并說(shuō)明性能目標(biāo)是如何建立的。

（一）分析目的

一般地，消防設(shè)計(jì)的目的在于：防止火災(zāi)發(fā)生；及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情；通過(guò)適當(dāng)?shù)膱?bào)警系統(tǒng)及時(shí)發(fā)布火災(zāi)警報(bào)；有組織、有計(jì)劃地將樓內(nèi)人員撤出；采取正確方法撲滅和/或控制大火；將商業(yè)損失控制在一定范圍之內(nèi)。

（二）分析目的安全目標(biāo)

結(jié)合項(xiàng)目消防設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題和難題，確定項(xiàng)目消防安全目標(biāo)，主要有以下幾個(gè)方面：

①為使用者提供安全保障；

②將火災(zāi)控制在一定范圍，盡量減少財(cái)產(chǎn)損失；

③為消防人員提供消防條件并保障其生命安全；

④盡量減少對(duì)運(yùn)營(yíng)的干擾；

⑤保證結(jié)構(gòu)的安全。

三、性能判定標(biāo)準(zhǔn)即性能指標(biāo)

性能判定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該說(shuō)明對(duì)應(yīng)不同性能目標(biāo)的性能指標(biāo)是什么，是如何確定的，考慮了那些不確定因素，采用了哪些假設(shè)條件。

（一）性能化安全性判定準(zhǔn)則及判據(jù)

1.人員疏散安全性判定準(zhǔn)則、判據(jù)

保證人員安全疏散是建筑防火設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的安全目標(biāo)，人員安全疏散即建筑物內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)整個(gè)建筑系統(tǒng)（包括消防系統(tǒng)）能夠?yàn)榻ㄖ械乃腥藛T提供足夠的時(shí)間疏散到安全的地點(diǎn)，整個(gè)疏散過(guò)程中不應(yīng)受到火災(zāi)的危害。

通常情況下人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)如下表所示：

表4-3-7-2 人員疏散安全判據(jù)指標(biāo)

項(xiàng) 目 人體可耐受的極限

能見(jiàn)度 當(dāng)熱煙層降到2m下時(shí)，對(duì)于大空間其能見(jiàn)度臨界指標(biāo)為10m

使用者在煙氣中疏散的溫度 2m以上空間內(nèi)的煙氣平均溫度不大于180℃；當(dāng)熱煙層降到2.0m下時(shí)，持續(xù)30分鐘的臨界溫度為60℃

煙氣的毒性 一般認(rèn)為在可接受的能見(jiàn)度的范圍內(nèi)，毒性都很低，不會(huì)對(duì)人員疏散造成影響（一般CO判定指標(biāo)為500ppm）。

2.防止火災(zāi)蔓延擴(kuò)大判定準(zhǔn)則

根據(jù)澳大利亞建筑規(guī)范協(xié)會(huì)《防火安全工程指南》提供的資料，保守的選取被引燃物是很薄很輕的窗簾、松散堆放的報(bào)紙等非常容易被點(diǎn)燃的物品時(shí)的臨界輻射強(qiáng)度10kW/m2；

四、火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)

火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)需要說(shuō)明選擇火災(zāi)場(chǎng)景的依據(jù)和方法，并對(duì)每一個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行討論，列出最終需要分析的典型火災(zāi)場(chǎng)景。

五、所采用的分析方法及其所基于的假設(shè)

分析評(píng)估采用的工具、方法和參考資料應(yīng)科學(xué)合理，報(bào)告中列出選擇該分析方法的依據(jù)，并描述清楚計(jì)算分析模型采用的邊界條件和輸入?yún)?shù)，并說(shuō)明其合理。

（一） 疏散設(shè)計(jì)分析方法

疏散設(shè)計(jì)分析，即根據(jù)設(shè)定的人員類(lèi)型和數(shù)量，對(duì)疏散人員疏散所需時(shí)間的分析。疏散時(shí)間（RSET）包括疏散開(kāi)始時(shí)間（tstart）和疏散行動(dòng)時(shí)間（taction）兩部分。

1.疏散行動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)分析方法

疏散行動(dòng)時(shí)間（taction）是指從疏散開(kāi)始至疏散結(jié)束的時(shí)間。疏散行動(dòng)時(shí)間預(yù)測(cè)模型主要有水力模型和行為模型兩種。本項(xiàng)目以行為模型來(lái)預(yù)測(cè)疏散行動(dòng)時(shí)間，采用模擬分析工具Pathfinder進(jìn)行計(jì)算。

2.疏散設(shè)計(jì)分析主要參數(shù)確定

1）疏散路徑有效寬度確定:各疏散路線邊界層寬度。

2）人數(shù)確定方法:分析所使用的疏散人數(shù)應(yīng)根據(jù)不同建筑場(chǎng)所功能不同，分別按密度或座位數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)本項(xiàng)目的特點(diǎn)和定位，依據(jù)現(xiàn)行防火設(shè)計(jì)規(guī)范和權(quán)威文獻(xiàn)資料，對(duì)于消防性能化區(qū)域的主要功能區(qū)域人員荷載確定，應(yīng)附有人員荷載計(jì)算參數(shù)。

（二）煙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析

防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是為了保證人員的疏散安全，即保證人員在疏散過(guò)程中不會(huì)受到火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣的危害。此外應(yīng)為消防救援提供一個(gè)救援和展開(kāi)滅火戰(zhàn)斗的安全通道和區(qū)域，免受火災(zāi)的影響，及時(shí)排除火災(zāi)中產(chǎn)生的大量熱量，減少熱煙氣對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的損傷。

1.煙氣層臨界高度

防排煙設(shè)計(jì)應(yīng)使煙層維持在距離有人地面至少1.8m以上的高度，對(duì)于高大空間，臨界高度應(yīng)根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算確定。

z’= 1.6 + 0.1（H - h） （4-3-7-1）

式中：z’—煙層距離疏散人員所在地面的臨界高度（m）

H—空間頂棚距離火源位置的高度（m）

h—疏散地面高于火源位置的高度（m）

2.火焰高度、煙氣生成量及煙羽流軸線溫度分析

本項(xiàng)目采用NFPA 92B和NFPA 204中提供的有關(guān)軸對(duì)稱(chēng)羽流的分析方法進(jìn)行計(jì)算。

六、計(jì)算分析與評(píng)估

根據(jù)計(jì)算結(jié)果與性能判定標(biāo)準(zhǔn)的比較分析，說(shuō)明設(shè)計(jì)方案是如何滿(mǎn)足安全判定指標(biāo)的。

（一）煙氣模擬分析與評(píng)估

煙氣模擬分析與評(píng)估部分應(yīng)主要包括每個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況介紹，計(jì)算參數(shù)的設(shè)置，溫度、能見(jiàn)度等參數(shù)在關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的模擬結(jié)果以及計(jì)算結(jié)果小結(jié)。

（二）疏散模擬分析與評(píng)估

煙氣模擬分析與評(píng)估部分應(yīng)主要包括對(duì)應(yīng)每個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的疏散場(chǎng)景，每個(gè)場(chǎng)景的疏散策略，疏散模擬在關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)的人員分布示意圖以及計(jì)算結(jié)果小結(jié)。

（三）計(jì)算結(jié)果與性能判定標(biāo)準(zhǔn)的比較

將各火災(zāi)場(chǎng)景的危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間（ASET）與相對(duì)應(yīng)的疏散場(chǎng)景下人員疏散時(shí)間（RSET）進(jìn)行對(duì)比，判定人員疏散的安全性。 七、不確定性分析

（一）疏散過(guò)程中的人員不確定性分析

采用行為模型來(lái)計(jì)算人員的疏散時(shí)間時(shí)，其假設(shè)為：疏散人員都具有足夠的身體條件自行疏散到安全地點(diǎn)，人員疏散行走同時(shí)且井然有序，這與實(shí)際發(fā)生火災(zāi)時(shí)的情況有一定差距。因此，本報(bào)告在計(jì)算疏散行動(dòng)時(shí)間時(shí)考慮了一定的安全系數(shù)（安全系數(shù)＝1.5），以彌補(bǔ)這些不確定性因素所帶來(lái)的影響。

在預(yù)測(cè)疏散時(shí)間時(shí)，重要之處在于人員的特性參數(shù)，包括對(duì)建筑物的熟悉程度、人員的身體條件及行為特征、人員的數(shù)量及分布等。

（二）火災(zāi)蔓延的不確定性分析

火災(zāi)蔓延區(qū)域和面積的大小受到多種不確定因素的影響，如：

①可燃材料和可燃物本身的對(duì)火反應(yīng)特性等；

②可燃物的形狀、擺放方式和堆積形式等；

③可燃物之間的相對(duì)空間位置；

④火災(zāi)時(shí)的通風(fēng)狀況；

⑤其它燃燒物體以及高溫體、熱煙氣層的熱反饋；

⑥滅火救援和消防系統(tǒng)的作用效果；

⑦空間內(nèi)的防火分隔方式與面積大小。

火災(zāi)蔓延不僅受眾多不確定因素的影響，而且火災(zāi)蔓延的全過(guò)程機(jī)理尚未完全研究透徹，目前還缺乏準(zhǔn)確預(yù)測(cè)火災(zāi)蔓延的數(shù)學(xué)模型，火災(zāi)模擬計(jì)算所需參數(shù)還不豐富。因此，項(xiàng)目中對(duì)火災(zāi)蔓延的分析僅針對(duì)典型可燃物及常規(guī)情況下的火災(zāi)蔓延情形。基于上述原因，為了使消防設(shè)計(jì)更加安全，一般采取較保守的分析方法，如考慮了最不利的起火位置和引燃條件，確定最大火災(zāi)熱釋放速率和排煙量時(shí)均考慮了1.5倍的安全系數(shù)。

八、結(jié)論與總結(jié)

結(jié)論與總結(jié)部分應(yīng)包括防火要求、管理要求、使用中的限制條件等。

（一）模擬結(jié)果總結(jié)

對(duì)各場(chǎng)景下煙氣及疏散模擬結(jié)果進(jìn)行分析，并得出結(jié)論。

（二）消防策略總結(jié)

針對(duì)項(xiàng)目存在的消防問(wèn)題提出相應(yīng)的解決措施，對(duì)采取的消防策略進(jìn)行總結(jié)。

（三）注意事項(xiàng)及建議

對(duì)實(shí)施消防策略時(shí)設(shè)計(jì)方、管理方應(yīng)注意的內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明，并提出相應(yīng)的建議。

九、參考文獻(xiàn)

應(yīng)包括主要的設(shè)計(jì)規(guī)范，相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)等技術(shù)資料

十、設(shè)計(jì)單位和人員資質(zhì)說(shuō)明

此部分包含設(shè)計(jì)單位的名稱(chēng)、經(jīng)營(yíng)范圍、設(shè)計(jì)資質(zhì)，參與本設(shè)計(jì)項(xiàng)目的消防工程師的相關(guān)工作經(jīng)歷等。

（一）專(zhuān)家評(píng)議

由于設(shè)計(jì)過(guò)程中存在許多非規(guī)范化的內(nèi)容，如性能指標(biāo)的確定、火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)、一些邊界條件的設(shè)定等等，同時(shí)也為了保證設(shè)計(jì)過(guò)程的正確性，減少設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的失誤，一般有必要對(duì)設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行第三方的復(fù)核或再評(píng)估，最終還需要組織專(zhuān)家論證會(huì)，對(duì)性能化設(shè)計(jì)報(bào)告與復(fù)核報(bào)告進(jìn)行論證，接受專(zhuān)家的評(píng)審和質(zhì)疑，最后以論證會(huì)上形成的專(zhuān)家組意見(jiàn)作為調(diào)整性能化設(shè)計(jì)與評(píng)估報(bào)告與設(shè)計(jì)方案的依據(jù)。

（二）深化調(diào)整設(shè)計(jì)報(bào)告

性能化消防設(shè)計(jì)一般開(kāi)始于建筑設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)與初步設(shè)計(jì)階段。在初步設(shè)計(jì)中，有些條件和參數(shù)是不明確或未知的，這些信息可能只有在后續(xù)的施工設(shè)計(jì)階段才能確定下來(lái)，而這些條件或參數(shù)卻是性能化設(shè)計(jì)所需要的。例如，性能化設(shè)計(jì)在確定排煙量的同時(shí)會(huì)對(duì)排煙口的布置、每個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量等提出要求，而排煙口的數(shù)量、排煙口的布置以及每個(gè)風(fēng)口的風(fēng)量一般要等到施工設(shè)計(jì)時(shí)才能完全確定。另外，性能化設(shè)計(jì)中提出的假設(shè)和邊界條件，在施工設(shè)計(jì)階段也可能會(huì)被改變。諸如此類(lèi)的問(wèn)題都需要在后續(xù)的設(shè)計(jì)工作中不斷深化。所以性能化設(shè)計(jì)應(yīng)該存在于建筑設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中。

（三）性能化消防設(shè)計(jì)的實(shí)體驗(yàn)證

為了加強(qiáng)對(duì)進(jìn)行了性能化消防設(shè)計(jì)工程的消防監(jiān)督管理，在性能化設(shè)計(jì)開(kāi)展較多的一些城市，已陸續(xù)在工程消防驗(yàn)收過(guò)程中增加了實(shí)體驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的工作步驟，對(duì)性能化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行綜合驗(yàn)證。性能化設(shè)計(jì)單位應(yīng)配合建設(shè)單位完成驗(yàn)證工作，并對(duì)驗(yàn)證結(jié)果是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求提供書(shū)面意見(jiàn)，該意見(jiàn)應(yīng)作為性能化設(shè)計(jì)報(bào)告的補(bǔ)充資料。