國(guó)外建筑性能化防火設(shè)計(jì)方法的研究進(jìn)展分析

我國(guó)從20世紀(jì)80年初期就開始了火災(zāi)模化方面的研究，此后在火災(zāi)科學(xué)、火災(zāi)動(dòng)力學(xué)演化、建筑火災(zāi)煙氣流動(dòng)等方面也開展了大量工作，但直到1995年國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“地下大型商場(chǎng)火災(zāi)研究”，我國(guó)還只有少數(shù)從事此方面研究的人員對(duì)建筑物性能化設(shè)計(jì)有所認(rèn)識(shí)。1996年，特別是從1997年FORUM會(huì)議以后，我國(guó)開始組織人員比較系統(tǒng)地搜集整理和分析研究國(guó)內(nèi)外有關(guān)建筑性能化設(shè)計(jì)與規(guī)范方面的成果與信息。目前在國(guó)內(nèi)由公安部天津消防研究所負(fù)責(zé)性能化防火設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)指南的編制，國(guó)內(nèi)也有少數(shù)高校及實(shí)驗(yàn)室開始了性能化方面的研究，并且在國(guó)內(nèi)已有少數(shù)建筑采用了性能化設(shè)計(jì)的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，但在評(píng)估模型的建立及其模擬軟件的自主開發(fā)方面的研究幾乎是空白。

自20世紀(jì)70年代起，一些發(fā)達(dá)國(guó)家就開始系統(tǒng)研究以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的建筑防火設(shè)計(jì)的新方法。目前，性能化防火設(shè)計(jì)已經(jīng)成為國(guó)際上火災(zāi)科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。許多國(guó)家在開發(fā)性能化防火設(shè)計(jì)方法及建立性能化規(guī)范方面已有了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，英國(guó)早在1985年修訂其建筑規(guī)范時(shí)，就己將性能化設(shè)計(jì)作為一種可供選擇的防火設(shè)計(jì)方法，日本和澳大利亞分別投入大量資金，在消防安全工程學(xué)領(lǐng)域開展研究，并在此基礎(chǔ)上制定了性能化設(shè)計(jì)規(guī)范。加拿大、新西蘭、法國(guó)、芬蘭、瑞典等都在積極開展性能化設(shè)計(jì)方面的研究，朝著建立性能化規(guī)范體系的目標(biāo)努力。

美國(guó)

美國(guó)在性能化設(shè)計(jì)方法研究方面做了大量工作，而且也是建造“超規(guī)范”建筑最多的國(guó)家。美國(guó)是開展性能化防火設(shè)計(jì)研究最早的國(guó)家之一，從20世紀(jì)70年代起，他們就開始了較系統(tǒng)的研究，但當(dāng)時(shí)并沒(méi)有提出以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)。

1971年，美國(guó)通用事務(wù)管理局(GSA)形成了GSA的《建筑火災(zāi)安全判據(jù)》的附錄D“以目的為基準(zhǔn)的建筑防火系統(tǒng)方法指南”。此后美國(guó)在這方面又進(jìn)行了一系列的研究，一個(gè)重要的成果是形成了美國(guó)國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NFPA)NFPA550標(biāo)準(zhǔn)《防火系統(tǒng)概念樹指南》，它成為分析建筑物火災(zāi)安全的重要工具之一；另一成果是NFPAIOIA《保證人員安全的替代性方法指南》，其中建立的防火安全評(píng)估系統(tǒng)己明顯體現(xiàn)了以火災(zāi)性能為基礎(chǔ)的思想。

20世紀(jì)80年代，在美國(guó)火災(zāi)研究基金會(huì)的組織下，實(shí)施了一個(gè)國(guó)家級(jí)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目。有美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)、NFPA等多個(gè)機(jī)構(gòu)參加，形成了FRA柵ORKS模型。該模型可將特定火災(zāi)場(chǎng)景下評(píng)估特定產(chǎn)品的量化方法與給定火災(zāi)場(chǎng)景下相關(guān)的火災(zāi)死亡人數(shù)的統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合，這樣新的或替代產(chǎn)品的影響也可以按照準(zhǔn)場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)估，從而決定有關(guān)新產(chǎn)品的改變對(duì)風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)值變化的影響。美國(guó)防火工程師協(xié)會(huì)(SFPE)于1988年編輯出版了工具書SFPE防火工程手冊(cè)。人們普遍認(rèn)為本手冊(cè)是支持性能化防火安全設(shè)計(jì)的重要文獻(xiàn)，后來(lái)又經(jīng)過(guò)再版、修增，并收錄了近年的研究成果。

自1990年起，國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和國(guó)際建筑協(xié)會(huì)也積極參與了性能化設(shè)計(jì)方法的研究。1991年在伍賽斯特理工學(xué)院召開了一次關(guān)于21世紀(jì)防火安全設(shè)計(jì)研討會(huì)。這次會(huì)議對(duì)推動(dòng)美國(guó)的性能化防火設(shè)計(jì)研究起了重要作用。1997年，卡斯特(Caster)和米切姆(Meacham)等人合著的《以性能化為基礎(chǔ)的火災(zāi)安全導(dǎo)論》出版是性能化方法研究的一個(gè)重要階段成果。2000年，SFPE又在卡斯特等人的研究基礎(chǔ)上編寫了《建筑物性能化防火分析與設(shè)計(jì)工程指南(草案)》，該書對(duì)美國(guó)推薦的性能化防火設(shè)計(jì)步驟作了更清楚的概括，現(xiàn)在已成為各國(guó)開展性能化防火方法研究的重要參考資料。

日本

日本也是較早研究性能化防火設(shè)計(jì)方法的國(guó)家之一。自20世紀(jì)50年代起，日本就開始采用高度指令性的建筑規(guī)范體系。1982年日本建設(shè)省制訂了發(fā)展性能化防火設(shè)計(jì)的五年研究計(jì)劃。該計(jì)劃的目標(biāo)是發(fā)展一個(gè)建筑火災(zāi)安全方面的國(guó)家級(jí)評(píng)價(jià)方法。該方法以日本建筑基準(zhǔn)法第38條的等效條款為基礎(chǔ)，通過(guò)建設(shè)省的特殊審批體系而廣泛應(yīng)用于建筑防火設(shè)計(jì)中。

這一項(xiàng)目的研究成果形成了一套內(nèi)容廣泛、全面的文件匯編。它包括綜合防火安全、預(yù)防火災(zāi)的發(fā)展和蔓延、煙氣的控制、人員疏散和結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計(jì)5個(gè)子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)包括基本要求、工程評(píng)估的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)火災(zāi)現(xiàn)象的計(jì)算方法和測(cè)試方法等4個(gè)部分。

1998年，日本吸取了國(guó)外關(guān)于性能化設(shè)計(jì)研究的新進(jìn)展，對(duì)建筑防火設(shè)計(jì)的規(guī)范體系作了進(jìn)一步的改進(jìn)。新體系更重視以下幾個(gè)方面：

（1）煙氣控制和人員安全疏散；

（2）火災(zāi)發(fā)生與發(fā)展的預(yù)防；

（3）建筑結(jié)構(gòu)的耐火；

（4）火災(zāi)向其他建筑蔓延的預(yù)防。

英國(guó)

1973年英國(guó)對(duì)大部分建筑法規(guī)進(jìn)行了統(tǒng)一化的工作，形成了國(guó)家級(jí)的防火設(shè)計(jì)法案，該法案基本上還是處方式設(shè)計(jì)規(guī)范。規(guī)范中某些細(xì)節(jié)內(nèi)容是通過(guò)法規(guī)的形式來(lái)加以確定的，在采用“放寬規(guī)范”合理程序的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)改進(jìn)“替代方案”來(lái)滿足規(guī)范的要求，這實(shí)際上已經(jīng)開始體現(xiàn)出性能化設(shè)計(jì)的初期思想。

1985年和1991年，英國(guó)又先后兩次對(duì)建筑規(guī)范進(jìn)行了修訂，明確提出可以將性能化設(shè)計(jì)方法作為一種可選的防火設(shè)計(jì)方法，率先實(shí)現(xiàn)了建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范由處方式設(shè)計(jì)規(guī)范向性能化設(shè)計(jì)規(guī)范的轉(zhuǎn)變。

1997年，正式發(fā)布了英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BSDD240(建筑火災(zāi)安全工程)(草案)。它包括兩個(gè)部分，第一部分為《火災(zāi)安全工程學(xué)原理的應(yīng)用指南》，第二部分為《對(duì)第一部分中所列方程的評(píng)注》。第一部分是主體，它將性能化設(shè)計(jì)過(guò)程概括為四個(gè)基本步驟，即：定性設(shè)計(jì)審查、定量分析、與性能化判據(jù)的比較和編制設(shè)計(jì)報(bào)告。

目前，在英國(guó)性能化防火設(shè)計(jì)與處方式防火設(shè)計(jì)是并行使用的。性能化設(shè)計(jì)應(yīng)按照BSDD240《建筑火災(zāi)安全工程》進(jìn)行，處方式設(shè)計(jì)按照被批準(zhǔn)文件進(jìn)行。在這一體系中，僅建筑規(guī)范本身是強(qiáng)制性的，對(duì)具體的設(shè)計(jì)方法不作強(qiáng)行規(guī)定，可由設(shè)計(jì)者選擇。

澳大利亞

澳大利亞也是開展性能化設(shè)計(jì)研究較早的國(guó)家之一。在20世紀(jì)70年代末，該國(guó)就開始進(jìn)行建筑火災(zāi)危險(xiǎn)評(píng)估模型的研究，以便進(jìn)行建筑物的火災(zāi)安全功能和防火費(fèi)用分析。此后，澳大利亞主要研究單位維多利亞理工大學(xué)與加拿大國(guó)家研究院合作，進(jìn)一步開發(fā)了這一模型，最后形成了澳大利亞的CESARE—RISK程序和加拿大的FIRECAm程序。

為了使建筑設(shè)計(jì)方案能采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，既在性能上符合規(guī)范要求，又經(jīng)濟(jì)合理，澳大利亞于1989年成立了建筑規(guī)范審查工作組，起草了‘全國(guó)建筑防火系統(tǒng)規(guī)范草案》(NBFSsc)。1996年頒布了第一都性能化建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范《澳大利亞建筑規(guī)范一1996》，并自1997年7月1日起陸續(xù)被各州政府采用。

為推廣實(shí)施性能化設(shè)計(jì)規(guī)范，澳大利亞的“建筑規(guī)范委員會(huì)”(ABCB)與工業(yè)及研究部分聯(lián)合會(huì)組成了一個(gè)新的機(jī)構(gòu)一防火規(guī)范改革中心(FcRc)，其任務(wù)是為開展性能化防火安全設(shè)計(jì)并改革現(xiàn)行規(guī)范開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)有效的工程方法。1996年，該中心推出了《防火工程指南》(Fire Engineering Guidelines)。該指南以落實(shí)性能化設(shè)計(jì)規(guī)范為中心，制訂出一套三等級(jí)的防火工程系統(tǒng)評(píng)估方法。

雖然各國(guó)在發(fā)展性能化規(guī)范體系的進(jìn)度和一些具體問(wèn)題上不盡一致，但總體上具有若干相同點(diǎn)。

(1)在制定性能化規(guī)范的發(fā)展規(guī)時(shí)，首先必須考慮的一個(gè)方面就是發(fā)展性能化設(shè)計(jì)方法。為此，必須開展對(duì)消防安全工程學(xué)的研究，建立火災(zāi)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，開發(fā)實(shí)用的消防安全評(píng)估摸型和方法以及可靠的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件等。只有在這些工作有了足夠的基礎(chǔ)后，才能著手確立性能化設(shè)計(jì)方法和制定性能化規(guī)范。

(2)除了制定性能化規(guī)范外，還需要制定與規(guī)范配套的技術(shù)法規(guī)，如設(shè)計(jì)指南、設(shè)計(jì)方法的驗(yàn)證審核方法、設(shè)計(jì)工具的審查認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)等。

(3)在每個(gè)國(guó)家，性能化設(shè)計(jì)方法幾乎都在性能化規(guī)范制定出來(lái)以前就已經(jīng)在建筑防火設(shè)計(jì)中發(fā)揮著重要的作用，性能化的設(shè)計(jì)分析方法和工具被開發(fā)出來(lái)以后，對(duì)于“超規(guī)”的設(shè)計(jì)方案就往往采用這些分析方法和工具來(lái)計(jì)算和驗(yàn)證。另一方面，即使性能化規(guī)范制定出來(lái)以后，性能化設(shè)計(jì)方法不可能、也沒(méi)有必要完全取代“處方式”的設(shè)計(jì)方法。

(4)除了建立性能化建筑防火規(guī)范體系外，還需建立一些必要的條件，如建審的方法與程序、相應(yīng)的專業(yè)教育與專業(yè)人才培養(yǎng)等。

這些問(wèn)題目前己引起許多國(guó)家的關(guān)注，并成為共同關(guān)心的研究課題。不少國(guó)家在己有的研究成果基礎(chǔ)上，初步建立起性能化設(shè)計(jì)體系和性能化設(shè)計(jì)規(guī)范。但是，國(guó)際上在所有上述幾個(gè)方面的研究都還只是處在初級(jí)階段，在科研成果的科學(xué)性和實(shí)用性方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到完善的程度，必須進(jìn)行更加深人、廣泛的研究。

（作者單位：河南省第五建筑安裝工程（集團(tuán)）有限公司）