高層建筑防火中性能化設計方法的運用

耿 亭 亭

(臨汾市建筑規(guī)劃設計院，山西 臨汾 041000)

性能化設計是較為先進的防火研究方向，能提升防火設計的靈活性和適用性，一定程度上解決了防火設計中的難點，實現(xiàn)建筑結構功能化、安全性以及經(jīng)濟效益的最優(yōu)化設計。

1 高層建筑防火中性能化設計的安全性判定依據(jù)

1.1 時間判定依據(jù)

在高層建筑防火中性能設計工作中，保證人員安全是第一要則，就是要保證建筑中的所有人在火災危險蔓延前及時撤離到安全區(qū)域，利用人員生命安全判定量化火災發(fā)展和逃生時間，從而借助時間線有效對人員耐受極限ASET和人員安全輸送時間REST進行對比。若是RESTASET，則不能保證安全逃生[1]。并且，利用ts.表示安全剩余量，則為REST+(ts.)≤ASET，具體評估關系見圖1。

結合圖1中的相關信息可知，要想提升防火設計實效性，就要從以下兩個方面進行處理：

第一，要增加可用的ASET，合理性控制火災的實際規(guī)模，并且有效阻止火災繼續(xù)蔓延，確保能為人員疏散提供充足的時間，這就需要相關設計人員在高層建筑防火設計中要對防火分區(qū)進行分隔設計，并且要整合防、排煙系統(tǒng)設置處理方式，有效選取最優(yōu)材料，完成控火和快速滅火，一定程度上提高建筑安全性能。

第二，要盡量縮短所需時間，最大化保證人員能逃離危險區(qū)域，因此，要對報警系統(tǒng)和靈敏度、疏散過程中建筑空間設計等予以重視，確保疏導策略的完整性和合理性。按照標準化要求對具體參數(shù)和設計流程予以規(guī)范。

1.2 環(huán)境判定依據(jù)

在人員逃生過程中，ASET的參數(shù)結構和火災時逃生環(huán)境息息相關，建筑內(nèi)的火災逃生環(huán)境若是達到人員的耐受極限，則會對人員的生命安全造成影響，因此，要從煙氣層輻射、對流熱度、能見度等基礎條件進行綜合判定。一般而言，人體在火災發(fā)生后無法忍受超過2.5 kW/m2的煙氣熱輻射能量，也就是說，若是煙氣溫度已經(jīng)超過180 ℃，就會對人體造成嚴重的傷害，具體關系見表1。

表1 熱輻射強度和人體耐受時間的關系一覽表

基于此，在高層建筑防火設計中，要結合環(huán)境判定的相應依據(jù)提升設計參數(shù)的合理性和科學性，為性能化管理工作的全面落實奠定堅實基礎。

2 高層建筑防火中性能化設計流程和方法

2.1 高層建筑防火中性能化設計流程

在高層建筑防火中性能化設計中，要對設計流程予以關注，借助針對性設計提升消防安全的性能評估水平，滿足行業(yè)規(guī)范的基礎上，達到相應的消防安全要求，維護評估管理。具體流程見圖2。

2.2 高層建筑防火中性能化設計方法

在高層建筑防火中性能化設計工作開展過程中，要結合設計工程指南和具體要求，對設計項目展開深度管理。

第一，要確定基礎性設計范圍。在高層建筑防火中性能化設計中，實際建筑項目防火設計中常見的難點、重點以及常規(guī)機制是最關鍵的設計要素，要確定性能化方法應用的基礎性設計范圍，并且充分了解項目建筑的綜合信息，從而有效維護辦公室管理效果，對使用性質、功能以及人群等進行統(tǒng)籌管理[2]。

第二，要確定防火安全目標。結合最佳安全標準以及狀態(tài)判定安全目標。1)總體目標，要確保從宏觀視野角度分析，建筑安全性能標準能滿足總體社會期望。例如，高層辦公建筑中，要將保護建筑內(nèi)人員生命安全、物資財產(chǎn)安全以及周邊環(huán)境安全作為總目標。2)功能目標，是對總目標的進一步解釋和管理，為了保證高層建筑火災不會造成嚴重的影響，要對建筑物內(nèi)人員的生命安全予以監(jiān)督，有效保障人員逃生和安全地點的管理。3)性能目標，要確定建筑防火功能目標，對建筑和系統(tǒng)具備的性能要求予以監(jiān)督，合理性整合計算過程，并且有效提升量化分析的合理性。

第三，要確定可能發(fā)生的火災情景，在高層建筑防火中性能化設計中，火災場景能有效評估發(fā)生火災時防火設計方案的合理性。基于此，火災場景確定以及設計過程都會具備代表性，要應用熱釋放速率、火災增長速率、燃燒產(chǎn)物等基礎參數(shù)進行判定，為后續(xù)分析工作的全面開展提供了基礎性的實驗依據(jù)。

第四，評估設計方案，在性能化防火設計中，安全性能評估是關鍵，評估設計方案是較為復雜和反復的過程，這就需要相關人員對沒有滿足性能指標的設計方案進行集中監(jiān)督和管控，有效建立整體性設計調整機制，從而在重復評估達到安全性標準后視為通過。需要注意的是，為了從根本上提高方案的時效性，就要對不同設計方案進行綜合評估、驗證以及對比分析，有效獲取最佳設計方案，確保能完善火災分析效率。

3 高層建筑防火中性能化設計應用

3.1 高層辦公建筑標準層性能化防火設計

對于高層辦公建筑而言，辦公標準層設計是核心組成和空間要素，為了有效整合性能化防火設計流程。要將“處方式”作為防火設計要求，整合建筑室內(nèi)空間結構，借助合理化的防火分區(qū)劃分就能建立防火分隔措施。

例如，某高層辦公建筑項目，標準層設計面積為2 600 m2，若是采取常規(guī)化設計機制，將每一個標準層劃分為獨立的防火分區(qū)，則整體面積超過了國家相關規(guī)定，不能通過防火設計審核。基于此，結合辦公標準層設計要求，將辦公區(qū)包圍核心空間作為整體結構設計要點，核心空間容納設備、服務等基礎功能用房，和辦公空間相比火災風險系數(shù)明顯降低。并且，能滿足規(guī)范要求中的2 000 m2以下防火分區(qū)要求，有效保障了人員生命安全目標[3]。

需要注意的是，在高層辦公建筑使用工作體系中，要對火災場景選取和設置進行集中處理，確保能提升模擬驗證工作的合理性，有效分析并且評價辦公標準層設計理念，完善環(huán)形疏散通道的設計結構，有效考量不同環(huán)境中的綜合對比分析。基于此，設計環(huán)形疏散通道，能降低火勢蔓延速率，并且阻擋辦公區(qū)域火災時出現(xiàn)的火勢蔓延問題。值得一提的是，也能有效處理報警時間、響應時間以及疏散行走時間。

3.2 高層辦公建筑高大中庭公共空間性能化設計

結合建筑工程項目的實際情況，在高層辦公建筑設計時，要對公共空間區(qū)域的設計予以重視，在保證共享空間的基礎上，合理性完善火災控制和防火設計工作。在高層辦公建筑高大中庭公共空間中，火災最大的威脅就是煙氣的蔓延，燃燒中的有毒氣體會通過中庭媒介蔓延到一些非起火層，因此，要將防火設計要點落實在火勢和煙氣蔓延管控方面，減緩危險的影響力[4]。

結合高層民用建筑設計防火規(guī)范對具體設計流程進行處理，確保能對防火分區(qū)、防煙分區(qū)予以設計標準的處理，有效規(guī)范具體操作，維護空間整合機制。最重要的是，要在進行定量分析后判定最有效的規(guī)范化處理流程，建立具有針對性的防火設計解決方案。例如，模擬計算的過程中，假定火災中庭內(nèi)部空間借助兩側走廊卷簾完成分割，則能維護合并后整體防火處理性能。

4 結語

在高層建筑防火中性能化設計應用管理工作中，要結合工程項目的實際需求，建立完整的防火設計方案，確保能在減少火勢蔓延的基礎上，提高整個建筑的防火性能，優(yōu)化設計結構的完整性和科學性，促進建筑工程項目的全面發(fā)展和進步，也能減少火災造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡。