??? 3 性能化建筑火災風險分析方法的基本框架

??? 建筑防火風險評估以性能化防火設計方法為背景, 綜合考慮建筑安全性能的各個方面(包括火災及其燃燒產物的產生與發(fā)展, 火災產物的流動, 火向起火房間外部的蔓延、消防設施對火災的探測, 啟動滅火, 疏散與救援等環(huán)節(jié)) , 通過設定火災場景, 對人員生命安全、建筑結構耐火性能及財產損失等情況目標結果進行預測, 并以性能化安全標準為主, 規(guī)格指令安全標準為輔, 對建筑物所具備的安全性能水平進行綜合評估, 從而為建筑設計決策提供依據。
??? 3. 1 性能化建筑防火風險分析方法的基本框架
??? 性能化建筑防火風險評估方法的基本框架由三部分組成。分別為: (1) 綜合評估; (2) 數據集成; (3) 性狀預測。
??? 3. 1. 1 綜合評估
??? (1) 確定評估目標和功能要求。根據建筑物的具體特點, 以現(xiàn)階段消防安全工程學的實際發(fā)展水平和現(xiàn)行“處方式”建筑防火設計規(guī)范為基本出發(fā)點, 確立相應的評估目標和功能要求。
??? (2) 處方式與性能化預測結構進行比較分析。根據模塊2 確定的現(xiàn)行處方式建筑防火設計規(guī)范的性能的要求, 評估由模塊3 提供的建筑防火安全性能預測結果所具有的消防安全水平, 并與性能化評估結果進行對比分析。
??? (3) 確定防火安全主要薄弱環(huán)節(jié)。在比較上述兩類評估結果的基礎上, 采用已被標準化的成本—效益分析方法確定改進建筑防火安全性能的關鍵環(huán)節(jié), 為具體防火安全措施的制定提供決策依據。
??? 3. 1. 2 數據集成
??? (1) 火災場景選擇。根據模塊1 確定的評估目標和功能要求, 根據火災統(tǒng)計數據, 選擇全部火災場景。
??? (2) 確定預測計算參數和性能化判定標準。依模塊3確定的性狀預測火災模型和計算方法所要求的各類輸入參數, 選擇并集成相關基礎數據和性能判定標準。
??? (3) 確立指令性判定標準。根據模塊1 確定評估目標和功能要求, 建立現(xiàn)行建筑防火設計規(guī)范的性能要求和規(guī)格標準。
??? 3. 1. 3 性狀預測
??? (1) 確定火災性狀預測模型與方法。根據模塊1確定的評估目標和功能要求以及由模塊2 設定的火災場景, 確立建筑防火危險性性能化評估所涉及的系統(tǒng)范圍, 并選擇相應的火災模型和計算方法。
??? (2) 分析火災性狀預測各環(huán)節(jié)相關影響。對于可能影響建筑物消防安全性能的眾多因素應進行全面分析, 以火災發(fā)生直至人員疏散完畢整個過程為研究對象。在性狀預測過程中, 既要研究火災模型、消防安全措施、人員疏散行動、火災撲救過程所具有的性能特點, 又要注重分析子系統(tǒng)之間存在的相互作用。
??? (3) 綜合確定預測結果。根據模塊2 的火災統(tǒng)計數據, 對性狀預測結果及其出現(xiàn)概率進行統(tǒng)計分析, 在此基礎上, 確定建筑防火安全性能預測結果。
??? 3. 2 性能化建筑防火風險分析方法的基本內容
??? 3. 2. 1 火災場景選擇
??? 建筑防火性能化評估目標主要包括人員生命安全、建筑結構耐火性能以及財產損失情況三個方面。一旦目標結果確定, 就需要在識別潛在火災危害的基礎上, 選擇可能導致這些最不希望發(fā)生結果的全部火災場景。在此, 應根據火災統(tǒng)計資料, 從“對象、資源、活動”三個方面入手, 較為系統(tǒng)地確定各類火災場景, 并建立相應分析中必須的各類參量。其中, 對象是有關火災本體的信息結構, 包括火災發(fā)生的區(qū)域、單位等級、火災種類、起火時間分布、起火部位、起火源、起火物、
??? 氣象狀況、火場情況等; 資源是指對火災進行控制的有關消防力量, 包括消防車、滅火器材、消防供水等情況;活動是指與火災撲救過程中有關各個階段, 包括接警、出動、到場、撲救等環(huán)節(jié)。
??? 3. 2. 2 火災性狀預測
??? 為了能夠對可能影響建筑消防安全性能的眾多因素進行系統(tǒng)、全面、合理地分析, 必須以火災發(fā)生直至人員疏散完畢整個過程為研究對象, 分別考慮起火空間內部火災的發(fā)生與發(fā)展階段, 煙與有毒氣體在起火空間內部及外部蔓延階段, 火災在起火空間之外蔓延階段, 火災探測與自動消防系統(tǒng)啟動階段, 消防隊到場滅火階段以及人員疏散階段的火災性狀特點。
??? 3. 2. 3 建筑結構耐火安全性預測
??? 建筑結構性能預測需要對建筑結構進行耐火安全性分析。在分析時根據火災場景, 確定火災荷載、通風、分隔物材料熱物性參數等基本數據, 預測計算火災溫度——時間關系, 即升溫曲線, 也可采用標準升溫曲線作為受火條件。在此基礎上, 建立構件導熱微分方程,并輸入材料熱物性參數和定解條件, 計算構件截面溫度場, 溫度場計算結果確定相應的材料力學參數, 建立結構和構件抗力計算模型, 計算構件抗力。同時, 確定相應火災場景下構件可能承受的重力荷載即有效荷載, 采用力學分析方法計算構件在有效荷載和溫度共同作用下的荷載效應。最后, 通過分析構件抗力和荷載效應的相關特性,對建筑結構和耐火安全性進行預測。
??? 3. 2. 4 人員安全疏散預測
??? 對于建筑物內人員疏散到安全地區(qū)的時間的預測結果將與火災場景中有關火災發(fā)展與煙氣流動性狀分析所得到的時間進行比較。對于人員安全疏散時間計算, 必須確定一些關鍵因素。首先, 除非位于起火空間內人員發(fā)現(xiàn)了起火, 在疏散開始前需要人們做出決定疏散行動所需要的時間; 最后, 疏散行動開始。所有這些環(huán)節(jié)都需要時間, 并且這些環(huán)節(jié)都是影響安全疏散行動的關鍵因素。
??? 3. 2. 5 安全標準
??? 為了使建筑物火災危險性評估性能化方法具有較強的適應性, 應制定以性能化準則為主, 處方式準則為輔的安全評估標準體系。同時, 針對特殊情況也可制定相應的補充性準則。
??? 3. 2. 6 評估結果綜合分析
??? 對建筑火災危險性進行性能化評估, 其評估目標是確定現(xiàn)有建筑物的防火安全性是否達到了性能要求的安全水平。

??? 4 結束語

??? 目前世界各國建筑設計防火規(guī)范正在向性能化規(guī)范方向發(fā)展, 性能化規(guī)范的發(fā)展方向——既滿足消防安全要求, 又能實現(xiàn)建筑物的功能要求, 建立在人們對建筑物火災風險滿意的基礎上, 評判性能化建筑設計水平。