性能化防火設計在大型公共建筑改造工程中的應用分析

陳理力

【摘要】基于性能化防火設計，實現大型公共建筑的改造，是了解實際設計中有哪些要點，討論要點的解決方案，以及改造前的基本情況，給出對應的改造方案，以在火災發生后，降低火災的影響。本文內容的闡述，是以某室內游樂場為例， 提出應用的方案。

【關鍵詞】性能化防火設計；大型公共建筑；火災場景

經濟的發展加快了城市的建設，也改變了建筑的室內布局，讓建筑結構更加復雜，這雖然增加了城市建設的趣味性，但也增加了建筑的安全隱患，特別是人員的疏散、濃煙的排放等，降低了建筑的安全，而用性能化防火設計對現有工程進行改造，可有效預防這一問題的發生。

1、性能化防火設計的概述

1.1內容

其有別于設計規范，如果是規范，是對建筑物內部整體環境的規定，包括結構、耐火等級、機械等內容，要求不同方面必須符合政策性提出的要求，可用專業術語概述，也就是，規范內沒有給出解決方法，而是給出人們接受的方法，但無論哪種方法，都有替代物，它可以概括為性能化設計。性能化設計是用術語描述后，描述的環境、物品符合規范性提出的要求，它從某方面分析，是利用火災安全工程學的有關理論，以及具體使用的方法，測評建筑，通過具體的設計與計算，給出最佳的安全措施，實現建筑物防火效果的最優。其具有的優勢是：展示建筑的獨特性，明確用途，會根據具體建筑的差異，給出具有針對性的設計方案，沒有統一的規范；根據建筑的基本情況，給出適合的設計方案，可隨時轉化思路；使用多個分析工具，保證設計的準確無誤[1]。

1.2設計要點

1.2.1火災的場景

火災場景的設計需綜合多個因素，根據建筑物室內的結構，對其進行具有針對性的描述，選擇設計參數，選擇相應的物質分解物，或是得到其他參數后，用這些參數表達場景具有的特征。火災特征的設計，是利用其增長曲線，模擬火災發生后的情景變化。同時，也要監測火災發生后的熱釋放速率，它是在既定的單位時間內，燃燒物體向外釋放出的熱量，它決定了火災發展的參數，會隨著可燃物燃燒的時間變化，而它也決定了室內煙氣的產生量。

1.2.2人員的疏散

人員的疏散會通過建筑內的消防通道，以及其他消防設施，把人帶離火災現場，疏散到室外或未起火區域，等待救援，它作為建筑物防火設計必不可少的一部分，具體設計中，因根據建筑物具有的特性，以及火災發生后人的心理變化，在恰當的位置設置設施，選擇可實現高效疏散的路徑。建筑物內會因為建筑類型的不同，有不同的安全疏散裝置，對于中高類的建筑，多以安全出口、人員疏散的樓梯為主，并在某些位置放置輔助工具，緩降器等，而如果是超高層的建筑，會在內部設置避難間，在建筑的天臺上，修建停機坪。

1.2.3明確目標與準則

為讓設計工作順利進行，設計人員必須明確防火目標，且每類建筑的目標存在差異，但不變的幾點是：保證人員安全、保護財產、控制火勢的蔓延、關鍵設施可持續運行，同時，這也是設計必須遵守的準則。比如以人員的安全為例，火災發生后，為保證人員安全，必須在安全容忍時間內全部疏散，其表式是：RSET+Ts

2、案例的應用與分析

本文選擇的是某市已經完成建設并投入使用的室內水樂場，其整體面積是35000㎡，整體高度為30米，室內共有多層，設有電梯與樓梯，樓梯分布在建筑的四面，室內水樂城被劃分成多個區域，且一些區域獨立，包括游戲區、以及供人休息的房間，其頂棚是鋼結構桁架，墻面內有穿孔吸音鋁板，建筑的基底是200×100，且消防設置分別分布在游戲區與餐飲區內等位置。

2.1具體應用

火災場景模擬：考慮到游樂場內部消防設置的分布，以及設置的消防通道，確定了可能出現火災荷載的區域，這一區域內有大量的游戲設備，且這些設備后有復雜的電線，位于二層的游戲區，在排煙情況的不同的情況下（如表1所示），構建不同的火災場景[2]。

由三種排煙方式，構建了整個室內空間的基本模型，選擇的參數貨源的具體位置，建筑的實際高度、室內的溫度，可燃物、排煙系統等，設定時間為1600s，得到其中三種火災場景的結果是：場景一，如果建筑內沒有排煙，室內的所有人必須根據建筑蓄煙能力的高低，決定人員疏散的時間，但因為室內火災發生的區域有大量電線，游戲工具的表面中有易燃燒的物體，所以，在設定的時間內，煙氣的高度最低下降到為2m；場景二，自然排煙后，會用建筑內部與外部空氣的壓差，調整補風口的大小，以讓足量的空氣進入室內，所以這個場景中，其他因素不變，補風口大小的改變是唯一需要參考的變量，最終得到的結果是，如果排煙量是105.4m3，煙氣的高度最低下降到2.5米，但如果是132.5m3，煙氣的高度最低下降到3.5米處；場景三，用機械排煙，不會受外界風力的影響，但需要花費較多的成本，會受人為操作與設備的性能影響，而有些場所也會在室內加入補風系統，機械排煙開始運行后，如果按照規范操作，室內煙氣可良好的排出，為人員疏散提供充足的時間，但如果調整速度后，需要足量的補風量，才能保證人員的安全疏散。

人員安全疏散：室內人員安全疏散需要滿足的條件是，火焰、煙氣對人造成的輻射。其一，如果人體接受的火焰、煙氣輻射在0.25W/cm2以上，會在皮膚表面出現灼傷，其二，如果煙氣的高度降低，低于人員可看見的特征，即可判斷煙氣是否在臨界點以下，所以，提出的疏散模擬方案如下；根據上一段中假設的著火點，待起火后東側的樓梯不可以使用，只能通過北側與西側、南側的樓梯疏散，其使用的公式是：

公式中，N及Ni對應的是出口的人流量，n是出口數量，V是人流量。假設節假日進入游樂城的人數為2500人，出口門的寬度是2m，總寬度是6m，共有三個出口，每人的面積是1.5m，Ks是75m，計算過程是Te=2500/（1.5×6）+75/2，計算出所需的時間是314.5s，同時因為著火層游戲區棚的高度為5.5米，所以，必須在高度下降到2.3m以下后，讓所有人員全部撤出，才能避免給人員造成危害。

由此，提出的分析是，當時間在314.5s以內，煙氣下降到高度依然在安全范圍內，不會給人體造成傷害，同時，根據火災場景的模擬，也證明了建筑內的煙氣在自然與機械的排風下，可順利排出，只要在安全時間內，不會對人體造成傷害。所以，該室內游樂場有良好的疏散能力，并在噴淋系統的配合下，可保證人員在短時間內快速疏散，且煙氣下降的速度也在可控的范圍內，表明室內的蓄煙能力較高[3]。由此，提出的設計思路是，在現有工程的基礎上，調整排風口的設置，并適當增加補風量，與現有噴淋系統配合，滿足室內整體環境的消防要求。

結語：

性能化防火設計在應用，是根據現有大型建筑工程的基本情況，在室內進行火災情景的分析，并根據分析得出人員的安全容忍時間，模擬計算人員安全疏散所需的時間，以此給出設計的思路，體現性能化防火設計的優勢。

參考文獻：

[1]李一波.基于性能化設計的某大型綜合觀演建筑人員安全疏散研究[J].安徽建筑大學學報，2017，25（05）：21-25.

[2]李英輝，郭勇義，杜紅兵.人員安全疏散性能化設計方法的實例研究[J].太原理工大學學報，2012（06）：474-476+480.

[3]劉慶恩.模糊綜合評判模型在大型公共建筑消防安全評估中的應用[J].有色礦冶，2013（01）：43-45.