1、性能化防火报告Contents1、性能化设计方法与技术的产生与发展背景2、性能化设计技术在国内外的研究与应用现状3、性能化设计方法与传统设计方法的比较4、关于性能化设计中的几个问题5、自己今后准备从事的方向及面临的问题一、性能化设计方法与技术的产生与发展背景随着科学技术和经济的发展，各种复杂的、多功能的大型建筑迅速增多，新材料、新工艺、新技术和新的建筑结构形式不断涌现，都对建筑物的防火设计提出了新的要求。新形式下出现的新问题：建筑规模越来越大，功能越来越复杂；新的建筑形式的出现；结构形式的个性化；中庭类建筑的出现。一、性能化设计方法与技术的产生与发展背景消防安全工程学是随着火灾科学和火灾模化技
2、术的飞速发展而应运而生的，主要研究火灾理论在工程中的应用，从而催生了建筑物性能化防火设计，推动了建筑设计防火规范的变革。建筑性能化防火设计就是消防安全工程学原理和方法在建筑防火设计中的应用，产生的一种新的建筑防火设计方法以性能为基础的建筑防火设计方法，简称为性能化防火设计或性能化设计（Perfomance-based Design）。建筑物性能化防火设计研究是当前国际消防科学技术研究最为活跃的领域之一。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状2.1外国性能化防火设计的研究情况（一）英国 英国第一部有关防火的建筑规范是1666年伦敦大火后开始制订的。20世纪80年代初，1985年完成了建筑规范的
3、修订，明确提出可以将性能化设计方法作为一种可选的防火设计方法，率先实现了建筑防火设计由处方式设计规范向性能化设计规范的转变。1997年正式发布了英国标准BS DD240建筑火灾安全工程，为建筑的防火安全设计提供了一个工程解决方法的框架。（二）加拿大 1941年颁布了第一个能够被加拿大境内所有地区采用的建筑规范加拿大建筑规范(NBC)。目前加拿大以目标为基础的规范框架包括以下三个部分。一套不断明确的目标。具有明确功能和目标的强制性要求。可接受的解决方案和批准文件。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状2.1外国性能化防火设计的研究情况（三）美国 美国同时存在三种规范。其中，国家建筑规范(BOC
4、A)主要适用于美国中西部、东北部和大西洋沿岸中部；南方建筑规范(CSBC)主要适用于美国南部；统一建筑规范(UBC)，适用于美国西部。1971年，美国的通用事务管理局（GSA）形成了建筑火灾安全判据的附录D“以目的为基准的建筑防火系统方法指南”。此后，NFPA550标准防火系统概念树指南和NFPA101A保证人员安全的替代性方法指南 20世纪80年代，在美国实施了一个国家级的火灾风险评估项目，其结果形成了FRAM-WORKS模型。1988年美国防火工程师协会（SFPE）编辑出版了大型工具书SFPE防火工程手册（Handbook of Protection Engineering）。二、建筑物性
5、能化防火设计的研究与应用现状（四）日本 自20世纪50年代起日本一直采用高度指令性的建筑规范体系，即建筑基准法。1982年日本建设省(MOC)的建筑研究院(BRI)形成了“建筑物综合防火安全设计体系”。1994年翻译成中文建筑物综合防火设计。19931998年间，开展了“防火安全性能评估方法的研究”。制定了性能化建筑防火安全框架。1996年，开始修订建筑基准法，并向性能化规范转变，并于2000年6月颁布实施，在建筑基准法中提供了安全疏散和结构耐火的评估验证方法。2000年SFPE在这些人的研究基础上，编写了建筑物性能化防火分析与设计工程指南（The SFPE Guide To Performa
6、nce-based Fire Protection Analysis and Design，Draft for Comments）。NFPA的标准也开始发展体现性能化防火分析与设计思想的标准。NFPA采用的基本上是处方式设计方法和性能化设计方法并存的双轨制。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状（五）澳大利亚 在20世纪70年代末，开始进行建筑火灾危险性评估模型的研究，澳大利亚与加拿大国家研究院合作，分别形成了澳大利亚的CESARE-RESK程序和加拿大的FIRECAM程序。澳大利亚于1989年起草了全国建筑防火系统规范草案（NBFSSC）。1996年，澳大利亚正式颁布了本国的第一部性能化建
7、筑防火设计规范Building Code of Australia1996，简称BCA96。1996年，防火规范改革中心（FCRC），推出了防火工程指南（Fire Engineering Guideline），该指南以落实性能化规范为中心，制订出一套三等级的防火工程系统评估方法。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状国外发展性能化防火设计的特点 1、在研究性能化防火设计的发展规划时，必须仔细考虑发展合理的以火灾性能为基础的建筑防火设计体系。2、性能化防火设计的关键是对建筑物的火灾危险状况做出科学的客观的恰如其分的分析。3、对每一个国家来说，在其性能化防火设计规范制订出来之前，性能化设计方法就
8、已经在建筑设计中发挥了重要作用。4、开始着手制订性能化防火设计规范体系，不仅需要发展以火灾性能为基础的设计方法，还需要制订与这种规范相配套的技术法规，如设计指南等。5、规划并实施性能基础规范体系的组建工作，除了需要建立以火灾性能为基础的建筑防火设计技术法规外，还需要建立一些必要的保证条件，如研究提出并确定建筑防火设计审查的方法与程序、相应的专业教育与专业人才培养制度、专业人员的资质认定标准和制度等。6、还需要看到，即使是性能化防火设计规范制订出来以后，性能化设计也不可能完全取代处方式的设计。在相当长的时期内，处方式设计方法仍将发挥作用。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状目前国外在建筑性能
9、化设计和评估方面的研究主要集中在：编制消防安全工程应用技术标准验证有关计算分析模型和开发基于人的心理的疏散模型研究定量分析建筑火灾风险和消防安全水平的方法隧道火灾时人员的安全疏散与隧道火灾灭火技术研究结合计算机模拟技术和实验方法开展火灾试验的方法建筑的结构整体试验与热反应分析方法和技术二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状2.2 国内的研究与应用现状 1965年前后，成立公安部四个消防科研所，标志着火灾科学和消防工程学的研究在我国正式启动。1984年中国消防协会正式成立。1985年中国人民武装警察部队学院消防工程系和消防指挥系正式成立。1986年由联合国开发计划署和中华人民共和国建设部联合投
10、资组建中国建筑科学研究院建筑防火研究所。1989年火灾科学国家重点实验室开始筹建，主要从事火灾科学的理论研究工作。1995年国家“九五”科技攻关项目“地下大型商场火灾研究”，开始关注建筑物的性能化防火设计，2000年国家“十五”科技攻关项目“重大工业事故与城市火灾防范及应急技术的研究”，标志着我国建筑物性能化防火设计的理论研究和应用研究开始进入了全面发展的阶段 目前，虽然性能化防火设计方法是防火设计的一种发展趋势，在一个很长的时期内我们还不能完全脱离处方式的设计方法。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状国家自然基金网性能化防火相关基金项目项目一：大型公共建筑性能化防火设计人员疏散评估方法研
11、究项目负责人 武汉大学 方正教授项目二、大断面公路隧道基于性能的全尺寸防火试验研究与理论分析项目负责人 同济大学 韩新副研究员 项目三：基于安全性等价概念的水喷淋作用下防火钢构件实际耐火时间研究项目负责人 中国科学技术大学 姚斌副研究员此外，中国矿业大学、武汉大学、西安建筑科技大学、沈阳航空工程学院、同济大学、武警学院等院校也在人员疏散、相关数学模型开发、结构耐火试验与设计等不同方面开展了相关试验与研究提出了一些计算方法和模型。二、建筑物性能化防火设计的研究与应用现状 应用领域与应用情况任何建筑的消防安全都是一个复杂的系统工程，要实现其消防安全性能能够达到一定安全水平，必须根据采用性能化设计的
12、部分出发，从整体设计进行系统的分析研究。即使这样，也只能通过改善建筑环境来控制和降低其发生火灾的可能性及其火灾危害，而无法完全消除其火灾危险。不同功能的建筑物，需要采用性能化方式进行设计的问题略有差异，但从总体上看，主要有人员安全疏散设施、防火分区面积、钢结构耐火保护以及建筑防排烟四个方面的问题.应用于工业与民用建筑、隧道、地铁工程等各类建筑工程的性能化防火设计与评估、建筑设计审查、消防监督审核，也可用于既有建筑物的消防安全性能评估与改造设计。1、会议展览建筑2、大型商店建筑3、带中庭的大型多功能复杂建筑4、高火灾荷载场所4、奥林匹克运动场5、大型生产厂房5、隧道工程。三、性能化设计方法与传统
13、设计方法的比较 性能化防火设计规范的主要优点体现在以下几个方面：(1)加速技术革新，有利于新技术、新材料、新产品的开发、推广和应用。在性能规范的体系中，对设计方案不做具体规定，只要能够达到性能目标，任何方法都可以使用，这样就加快了新技术在实际设计中的应用，不必考虑应用新型设计方法会导致与规范的冲突。性能规范给防火领域的新思想、新技术提供了广阔的应用空间。(2)提高设计的经济性，可以在保证相同火灾安全的基础上减低建筑成本。性能设计的灵活性和技术的多样化为设计人员提供更多的选择，在保证安全性能的前提下，通过设计方案的选择可以采用投入效益比最优化的系统。(3)加强设计人员的责任感，设计方法更加灵活，
14、有利于充分发挥设计人员的才能和创造能力；性能设计以系统的实际工作效果为目标，要求设计人员通盘考虑系统的各个环节，减小对规范的依赖，不能以规范规定不足为理由忽视一些重要因素，这对于提高建筑防火系统的可靠性和提高设计人员的技术水平都是很重要的。(4)设计方案更加合理，能有效地保证建筑设计达到预期的防火安全目标，也利于设计规范和标准的国际化。三、性能化设计方法与传统设计方法的比较处方式防火设计规范存在着不少缺点，主要表现在：规范中有些规定过于死板，难以适应不同地区的具体要求。这种规范不利于及时运用先进的消防技术。处方式规范中不少规定不适用于许多特殊建筑，有些矛盾还相当明显。按照处方式设计规范的条文要
15、求，某些差别较大的建筑可能采取几乎一模一样的防火要求，难以做到火灾防治的科学性、有效性和投资合理性的统一。三、性能化设计方法与传统设计方法的比较 处方式设计规范也有许多突出的优点，规范的很多条文是根据大量经验教训或试验数据总结出来的，在其规定的范围内具有很强的可靠性，而且具有设计简单、便于操作的优点。现行的性能化防火设计规范也存在一定的缺点，例如要求进行大量的定量计算，设计者必须具备坚实的火灾安全的基础知识，有些计算所需要的时间较长，工作量大，设计方法不够方便。在将来相当长的一段时间内，这两种形式的规范将始终是相互补充，长期并行使用；在部分性能化设计的评价标准中还将可能采用规格式的规定要求。使
16、用者可以根据设计的具体情况采用哪一种规范及其相应的设计方法。四、关于性能化设计中的几个问题性能化防火设计步骤1).确立消防安全目标：它包括性能化目标和性能化标准两个方面。2）.分析建筑物结构及内部可燃物、人员等的特征以及参考火灾科学和材料科学等，确立性能化指标和设计的量化指标。3）.建立火灾场景和设计火灾。4）.选择合适计算分析方法，包括经典的计算公式，计算方法等，同时也包括进行火灾分析的物理模型和模拟模型。5）.借助消防工程参考性设计方法或工程经验确定设计方案。6）.进行安全评估。7）.进行方案的优化选择，确定最终的设计方案并且编写设计报告。确定项目范围确定目标定义分解目标提出性能标准确定火
17、灾场景及规模提出设计方案评估设计方案选择最终设计选择可达到性能标准的设计准备设计文件设计简介调整设计或目的性能化表现设计报告制定操作保养手册及应急计划和说明否是四、关于性能化设计中的几个问题性能化消防设计应完成的主要内容1、根据建筑防火规范设定评估的目标及其相应的定量指标；2、火灾场景的确定和火灾的设定；3、建筑物的结构特征、性能和防火分区；4、人员的特征和安全疏散；5、火灾蔓延特性；6、烟气流动和控制系统；7、钢结构耐火评价；8、火灾探测与报警系统、自动灭火系统、防排烟系统等消防系统的可靠性；9、危险性评价与不确定性分析。四、关于性能化设计中的几个问题性能化消防设计文件或评估报告中应当提交的
18、主要内容1、对工程项目的描述；2、工程参与人员的资格；3、消防安全目标；4、火灾风险分析结果；5、性能化的消防安全设计；6、火灾场景及假设；7、计算程序及所采用方法的有效性；8、设计的局限性及消防安全管理建议；9、参考文献。四、关于性能化设计中的几个问题国际上常用的火灾模型 1、经验模型：本模型主要使用一些成熟的经验公式来描述建筑火灾的多个分过程 2、区域模型：（1）ASET与ASET-B模型 ASET（有效安全疏散时间计算程序）该模型是一个用于计算门窗关闭的单个房间内热烟气层温度和高度的模型。ASET-B模型是ASET模型的简化版本，它具有与ASET基本相同的功能。该模型可以用来预测起火房间
19、内人员生命和财产损失开始受到伤害的时间。（2）HARVARD-V和FIRST模型 HARVARD-V单室区域模型；FIRST模型它可以计算在用户设定的引燃条件或设定的火源条件下，单个房间内火灾的发展情况，可以预测多达3个物体被火源加热和引燃的过程。（3）CFAST与HAZARD1模型 CFAST模型是区域式计算多室火灾与烟气蔓延的程序。四、关于性能化设计中的几个问题3、场模型（1）JASMINE模型 在计算流体动力学模型PHOENICS的基础上开发出来的、专用于火灾过程场模拟计算的模型，它采用了湍流双方程模型和简单的辐射模型。（2）FDS模型 FDS（Fire Dynamics Simulat
20、or）是美国NIST开发的一种场模拟程序，FDS采用数值方法求解一组描述热驱动的低速流动的Navier-Stokes方程，重点计算火灾中的烟气流动和热传递过程。4、其他模型 BFSM模型、COMPF2模型、DETACT-QS模型、ASCOS模型、FASBUS模型 等四、关于性能化设计中的几个问题常用的疏散模型1、Simulex 用来模拟大量人员在多层建筑物中的疏散。该软件可以模拟大型、复杂几何形状、带有多个楼层和楼梯的建筑物，可以接受CAD生成的定义单个楼层的文件。2、STEPS 该软件是三维疏散软件，专门用于分析建筑物中人员在正常及紧急状态下的疏散状况。适用建筑物包括：大型综合商场，办公大楼
21、，体育馆，地铁站等。3、EXIT89 用以模拟大型的、有高密度人员的建筑的疏散，例如高层建筑，它可以跟踪个体在建筑物内的行动轨迹。也可以模拟烟气对疏散的影响，通过用户定义的烟气阻塞或者从CFAST输出 4、building Exodus 是一个模拟个人、行为、和封闭区间的细节的计算机疏散模型。模型包括了人与人之间、人与结构之间和人与环境之间互相作用。它可以模拟大建筑物中的上千人并且包括火灾数据。模型跟踪每一个人在建筑物中的移动轨迹，他们或者走出建筑物，或者被火灾，例如热、烟、和有毒气体所伤害。五、自己今后准备从事的方向及面临的问题考虑到自己以前的专业，决定将从事性能化防火设计方向学习一个软件-FDS目前的问题就是FDS不会，看了许多关于FDS的课件，但是具体怎么操作还是不会
