第四章 建筑性能化防火设计评估

　　4.1 概述

　　性能化防火设计产生的背景

　　各种大型、复杂、多功能的建筑迅速增多，新材料、新工艺、新技术和新的建筑结构形式不断涌现，出现了许多规范难以解决的消防设计问题。

　　性能化防火设计与传统的规范做法对比传统的规范对设计过程的各个方面做了具体规定，但难以定量确定设计方案所能达到的安全水平。传统规范具有以下的特点：

　　1)没有细化的设计目标;

　　2)所使用的方法是确定的;

　　3)不需要再对设计的结果进行评估确认。

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　　性能化防火设计核心内容

　　1)整体评估：任何一项性能化防火设计均必须在设计后经过相应的消防安全性能评估程序。

　　2)专业人员：从业人员不仅应该熟悉消防技术法规，掌握火灾科学与消防工程专业知识，熟悉建筑各类消防系统。

　　3)程序控制：必须遵循一定设计程序以保证设计质量，特别是在进行性能化试设计和评估验证阶段。

　　性能化防火设计主要内容

　　1)确定设计火灾场景与设定火灾;

　　2)不同类型建筑的火灾荷载密度确定;

　　3)烟气运动的分析方法;

　　4)人员安全疏散分析;

　　5)主动消防设施的对火反应特性分析;

　　6)火灾危害和火灾风险的分析与评估;

　　7)性能化设计与评估中所用方法的有效性分析。

　　4.2 火灾场景设计

　　火灾场景

　　火灾场景是对一次火灾整个发展过程的定性描述，通常要定义引燃、火灾增长阶段、完全发展阶段、衰退阶段以及影响火灾发展的各种消防措施和环境条件。

　　火灾场景的确定应根据最不利原则确定，选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景。

　　设定火灾：需分析和确定建筑物的基本情况，包括：建筑物内的可燃物、建筑结构、平面布置、建筑物的自救能力与外部救援力量等。

　　1)可燃物：类型、分布、荷载、可能的引火源。

　　2)建筑的结构和平面布置：外形尺寸和内部空间;通风口形状及分布;与相邻房间、相邻楼层及疏散通道的相互关系;房间的围护结构构件和材料性能。

　　3)建筑物的自救能力与外部救援力量：消防供水和消火栓灭火系统;自喷系统和其他自动灭火系统;火灾报警系统;烟气控制系统;消防队的技术装备、到达火场的时间和灭火控火能力。

　　4)确定火灾发展模型：

　　初始可燃物对相邻可燃物的引燃特征值和蔓延过程;

　　多个可燃物同时燃烧时热释放速率的叠加关系;

　　火灾的发展时间和火灾达到轰燃所需时间;

　　灭火系统和消防队对火灾发展的控制能力;

　　通风情况对火灾发展的影响;

　　烟气控制系统对火灾发展蔓延的影响;

　　火灾发展对建筑构件的热作用。

　　设定火灾：

　　一般不考虑火灾引燃阶段和衰退阶段，主要考虑火灾的增长阶段及充分发展阶段。

　　设定火灾：

　　一般不考虑火灾引燃阶段和衰退阶段，主要考虑火灾的增长阶段及充分发展阶段。

　　对于初期火灾可以采用：

　　实验火灾模型：实验确定

　　t2 火灾模型：随时间平方增长

　　MRFC 火灾模型：由火蔓延估算

　　按叠加原理确定火灾增长的模型

　　充分发展阶段：

　　对于面积较小的着火空间，可用下式判断达到轰燃时的临界热释放速率。

　　灭火系统的灭火效果可以考虑为灭火、控火、失败三种情况，对于有效控火时间，自喷系统，可用喷头动作时间乘以安全系数;水炮和自动定位灭火系统，可用探测时间与动作时间之和乘以安全系数;消防队控火，一般按 15 分钟考虑。

　　火灾增长分析

　　1)可燃物的状况及火灾荷载密度：

　　火灾荷载密度用室内单位地板面积的燃烧热值表示

　　最大火源面积可用下式描述

　　Af=X▪Y 或 Af=π▪R2

　　X=a0+vx▪t，Y=b0+vy▪t，R=R0+v▪t

　　热释放速率

　　1)实际火灾实验：通过实际火灾实验获得 HRR 曲线。

　　2)类似实验：采用具有类似的燃料类型、燃料布置及引燃场景的火灾实验数据。

　　3)稳态火灾：火灾发展过程中的充分发展阶段可以近似看成是稳态火灾，稳态火灾的热释放速率应该对应预期火灾增长的最大规模。

　　4)t2 模型：火灾过程中火源热释放速率正比于时间平方

　　Q=αt2

　　5)MRFC 模型：通过运用可燃物火焰蔓延速度及其燃烧特性参数计算热释放速率：

　　6)热释放速率曲线叠加模型：