建筑物性能化防火设计的可接受方法研究

建筑物性能化防火设计的可接受方法研究

郝爱玲,倪照鹏,经子彤

(公安部天津消防研究所,天津300381)

摘 要:性能化防火设计可接受方法包括可接受解决方案和替代方案两部分。国外规格式规范的规定在性能化规范的可接受方法里仍然是被首先考虑的。替代方案应经过验证保证与可接受方案具有等效性。我国性能化防火设计可接受的解决方案即为依照我国现行规格式规范设计。替代方案应为按照性能化防火设计规范的要求进行的性能化设计。

关键词:性能化防火设计;可接受方法;替代方案中图分类号:X913.4,TU202 文献标志码:A文章编号:1009-0029(2010)01-0030-03

能化防火设计合理有效的重要前提,只有在规范中明确评定建筑物性能化防火设计的可接受方法才能够真正实现灵活、有可操作性且满足建筑消防安全水平的性能化防火设计。

笔者通过比较国外性能化规范在可接受方法上的相关规定和分析研究我国建筑物性能化防火设计的应用现状,提出了适合我国国情的建筑物性能化防火设计的可接受方法。

2 国外性能化规范关于可接受方法的规定

概括来说,新西兰、美国、加拿大、澳大利亚四国的建筑性能化规范大致可以归为两类:第一类是以美国、新西兰为代表的规范体系,其规范是完全以性能要求的形式进行规定,无具体指标要求;第二类是以澳大利亚、加拿大为代表的规范体系,该体系中性能化的要求和规格式的要求并存在同一规范内。

表1对比了美国、新西兰、加拿大、澳大利亚四国的建筑性能化规范中关于性能化设计可接受方法的规定。可以看出,各国规范的可接受方法概括起来,都包括可接受解决方案和替代方案两部分。

(1)可接受解决方案。对于可接受解决方案,加拿大和澳大利亚规范中有明确规定;在美国和新西兰规范中未明确,需要另行参考其他文件,如美国的权威文件或设计指南,新西兰的合规文件。在具体的技术内容上,这些规定或文件中要求的大都是各国规格式规范的内容。虽然新西兰合规文件、加拿大规范中的B篇及澳大利亚规范/视为接受的规定0中的某些规定也包括部分性能化的要求,但比例较小,且大都根据规格式要求确定。这说明规格式规范的规定在性能化规范的可接受方法里仍然是被首先考虑的。

(2)替代方案。对于替代方案(加拿大规范称为备选方案,美国为单独证明设计方法),各国规范均要求替代方案应经过验证或有文件证明,都明确或暗含了与现有可接受解决方案进行比较,保证等效性的规定。如加拿大、澳大利亚规范在可接受方法二的规定条文里有明确的相关规定(见表1);5新西兰建筑规范6第3.3.1条规定替代方案的具体验证方法以可接受的解决方案为准则;美国5国际建筑与设施性能规范6在/附录C单独证明设

1 概 述

随着国内外建筑物性能化防火设计方法的应用日益广泛,制定建筑物性能化防火设计规范已成为各国亟待解决的问题。美国、澳大利亚、新西兰、加拿大等国都先后编制了本国的建筑性能化设计规范。我国的/十一五0科技支撑项目计划也将/建筑物性能化防火设计规范研究0列入研究计划。

性能化建筑规范只确定建筑要达到的设计性能水平、目标要求及其功能陈述和性能要求,在大多数情况下,规范不明确规定某项解决方案,而是确定能达到规范要求的可接受的方法。/可接受0,是指被将该规范作为法律依据予以采纳的权威机构所接受。/可接受的方法0,是指那些被批准用于拟定设计方案,以满足性能化规范要求的设计方法(还可能包括检测或试验方法)。

在建筑物性能化防火设计规范中明确可接受的方法对于性能化防火设计的最终实现有着重要意义。一方面,建筑物性能化防火设计规范中规定的目标、功能表达、性能要求等大都是定性的规定,而不同使用者对于这样的规定可能有不同的理解,进而导致设计差异。要统一这种差异,保证设计的消防安全性能水平能够符合建筑的使用要求和规范的规定,需要在规范中明确哪些设计方法是可接受的方法。另一方面,我国现有的性能化防火设计标准体系,初步形成了设计规范、技术通则、技术标准这样的体系,而建筑物性能化防火设计通则及性能化防火设计中要使用的不同技术的标准和验证方法要实现与性能化防火设计规范的对接,就需要可接受的方法及实现途径来提供/链接0。

因此,建筑物性能化防火设计规范是保证建筑物性

基金项目:国家/十一五0科技支撑计划项目/建筑物性能化设计规范的研究0(2006BAK06B02-1)

30FireScienceandTechnology,January2010,Vol29,No.1

计方法0中规定替代方案要与原规格式规范进行比较。所以,各国规范评价替代方案合规与否的原则性规定是一致的,即应能够满足规范在目标和功能陈述中规定的消防性能安全水平,达到相关性能要求。

表1 国外性能化设计的可接受方法

国家性能化规范

可接受的方法

说 明

合规文件(ComplianceDoc-uments)由新西兰建设和住房部编制,为符合5新西兰建筑规范6提供了具体实现方法。

/权威文件0和/设计指南0是指被参与设计的专业人员、团体和技术协会普遍认可和应用的技术文献。如5国际防火规范6、5SFPE建筑性能化消防分析和设计工程指南6等。

单独证明设计方法见规范附录C,其中规定了一些判断标准。

3 我国建筑性能化防火设计可接受方法

我国现行国家标准5建筑防火设计规范6(GB50016-2006)是一部规格式规范。对于复杂建筑物的性能化防火设计,我国研究起步较晚。目前,已完成了公安部行业标准5建筑物性能化防火设计通则6的编写。该通则规定了建筑物性能化防火设计的基本程序与步骤、火灾增长分析、烟气流动分析、人员疏散分析、结构耐火分析及火灾风险评估的方法和原则,为性能化防火设计中较为普遍采用的消防安全评估方法提供了可实际操作的具体准则。

性能化设计可接受的方法包括以规格式要求为主的可接受解决方案和替代方案两种。结合我国的实际情况,可接受的解决方案即为我国现行规格式规范,如现行的5建筑设计防火规范6等。替代方案应为按照5建筑物性能化防火设计通则6的要求进行性能化防火设计。

由于5建筑设计防火规范6等规范和5建筑物性能化防火设计通则6均是独立的标准文件,其具体技术内容并不需要纳入5建筑物性能化防火设计规范6中。根据性能化防火设计方案应与规格式规范/等效0的要求,可将在规格式规范的具体规定中所隐含的性能要求提炼出来,

新

西兰

方法一:按照合规文

新西兰建件的要求进行设计筑规范方法二:采用替代方(2004版)案,但需经过计算或

试验验证

美 国

方法一:按照权威文

建筑与设件和设计指南的要求施性能规进行设计

范(2006方法二:按照单独证版)明设计方法的要求进

行设计

加拿大

方法一:设计符合B篇中适用的可接受解决方案

方法二:采用备选解

国家建筑

决方案,但它必须在

规范(2005

适用可接受解决方案

版)

的对应目标与功能陈述方面至少能够达到B篇所要求的最低性能水平

5国家建筑规范6分两卷,每卷分A、B、C三篇,分别规定了合规性、目标与功能陈述、可接受的解决方案及管理性要求。B篇中大多数条款与A篇中至少一项目标和功能陈述相关

从而进一步细化替代方案的规定。

因此,我国建筑物性能化防火设计规范中可接受方法可表述如下:

符合下列要求之一的建筑防火设计,均可视为满足建筑的消防安全性能要求:

(1)建筑防火设计符合现行国家标准5建筑设计防火规范6等国家有关标准的规定;

(2)建筑防火设计中不符合现行国家标准5建筑设计防火规范6等国家有关标准规定的部分,满足国家有关性能化防火设计管理规定和5建筑物性能化防火设计通则6的规定。

对于可接受方法一,是按国家现行工程建设标准进行对比,可表述如下:

(1)对于不同耐火等级的建筑,其各个建筑构件的燃烧性能和耐火极限等满足国家标准5建筑设计防火规范6等国家消防技术规范规定的要求;

(2)建筑的内装修材料、装饰物等的燃烧性能满足国家标准5建筑内部装修设计防火规范6的相关规定;

(3)建筑内防火分隔及防止火灾蔓延的措施、建筑间的防火间距等满足国家标准5建筑设计防火规范6等标准的规定;

(4)火灾自动报警系统和消防控制室的设置等符合国家标准5建筑设计防火规范6等标准的规定,火灾自动报警系统的设计满足国家标准5火灾自动报警系统设计规范6的规定;

方法一:采用视为满

意的规定

澳大利亚方法二:采用替代方澳大视为满意的规定译自

建筑规范案,且该方案能够满利亚deemed-to-satisfy一词

(2008版)足性能要求,或至少

与视为满意的规定等效注:新西兰规范中关于合规文件的地位及性能化设计可接受方法的规定见5新西兰建筑规范手册6

同时,各国规范对替代方案的规定也有略微区别,如以模型分析、计算机数值计算为主的消防安全评估方法,在新西兰、加拿大和澳大利亚规范里都属于第二种可接受方法/替代方案0。而在美国,该种方法作为设计指南中提供的设计验证方法,属于第一种可接受方法/可接受的解决方案0。此外,同行审查或专家评估的方法在澳大利亚和美国的相关规范中均有明确规定,属于替代方案。

总之,将替代方案作为可接受的方法加以规定,体现出性能化规范将从单独一个解决方案(如规格式的规定)转移至强调规范的意图和目标,从而使设计解决方案更适用于特定的情形,这是更具/性能化0特色的要求。

消防科学与技术2010年1月第29卷第1期31

(5)建筑内灭火设施、防排烟设施的设置符合5建筑设计防火规范6等标准的规定,相关系统设计符合5自动喷水灭火系统设计规范6等标准的规定;

(6)建筑内安全出口、疏散距离、疏散宽度、疏散避难设施的设计符合国家标准5建筑设计防火规范6等标准的规定;

(7)建筑内可燃气体、甲乙丙类液体管道、采暖管道、通风和空气调节系统的管道等各种管道、管井的设计符合国家标准5建筑设计防火规范6等标准的规定。

对于可接受方法二,可表述如下:

(1)建筑结构的防火设计应满足下列规定之一:一是根据建筑的结构、功能和用途、火灾荷载及其分布、可燃物的燃烧特性等,计算所得结构构件的最小耐火时间大于建筑结构的设计耐火时间;

二是对建筑构件进行整体耐火分析,计算所得结构在规定耐火时间内的承载力大于各种作用所产生的组合效应值;

三是在设定火灾条件下,结构或构件在设计耐火极限下的最高温度小于其承载力极限状态时的临界温度。

(2)建筑内外装修的防火设计符合下列规定:一是室内烟气流动实验或模拟分析,可以证明建筑的内部装修材料在火灾时建筑的全部可用疏散时间内的燃烧产物浓度低于有关标准规定的人体耐受值,不会明显降低室内的能见度。

二是火灾实验或模拟分析,可以证明建筑的外部装修材料不会增加火灾在建筑外部蔓延的危险,不会在设计的防火间距下被邻近建筑火灾引燃。

(3)建筑防火设计中采用的防火墙或防火隔墙的替代防火分隔措施,应有充分依据证明其能有效阻挡烟气和火势蔓延出防火分区或防火隔间,在设计的耐火时间内确定不会引燃其他相邻空间内的可燃物。

(4)火灾自动报警系统和灭火设施的设计,所选系统应适合所设置场所的用途、空间特征及可燃物的燃烧特性,探测器的响应时间和火灾警报装置的报警方式应与该场所使用人员的特性相适应,且能确定其能够提高人员疏散的安全性和火灾扑救的有效性。

(5)建筑内安全疏散系统的设计,应能保证在合理的火灾场景和疏散场景下,人员在可用疏散时间内或结构坍塌之前全部疏散到达安全地点,能确定疏散人员数量计算的合理性。4 结 语

建筑物性能化防火设计可接受方法分为两种:采用现有规格式规范进行和依据建筑物性能化防火设计通则和有关性能化防火设计管理规定进行。明确可接受的方法保证了依照建筑物性能化防火规范进行的设计的合规

#科技信息#

澳大利亚调查

最近一项调查发现,三分之二的澳大利亚家庭没有基本的消防设备以应付小型火灾。由澳大利亚一家保险公司AAMI进行的防火调查涉及到该国的2500多住户。调查显示,虽然94%的家庭安装了烟雾探测器,但约65%没有配备诸如灭火器或灭火毯等基本设备。该研究还发现,租房住的发生火灾的风险要比自住房的高,因为他们具备消防设备或家庭保险的可能性比较小。

赵 婷 供稿

性、可行性,是我国5建筑物性能化防火设计规范6的重要组成部分。

参考文献:

[1]国际规范委员会标准(ICC),建筑与设施性能化规范[S].2006.[2]加拿大国家建筑规范[S].2005.[3]新西兰建筑规范[S].2004.[4]澳大利亚建筑规范[S].2008.

[5]公安部天津消防研究所.建筑物性能化防火设计技术导则[R].国

家/十五0重点科技攻关项目专题四研究报告,2004.

Researchontheacceptablesolution

ofperformance-basedbuildingfire

protectiondesign

HAOAi-ling,NIZhao-peng,JINGZi-tong

(TianjinFireResearchInstituteofMPS,Tianjin300381,China)

Abstract:Theacceptablesolutionincludesacceptablesolutionandalternativesolution.Theperformance-basedcodeinfor-eigncountrychoosesprescribesinprescriptivecodeprimarilyasacceptablesolution.Thealternativesolutionshouldbeprovedtoequalwithacceptablesolution.Theacceptablesolutionofperformance-basedcodeobservestheprescriptivecodeinourcountry.Thealternativesolutionshouldobservetherelativeperformance-basedcode.

Keywords:performance-basedfireprotectiondesign;accepta-blesolution;alternativesolution

作者简介:郝爱玲(1980-),女,公安部天津消防研究所助理研究员,博士,主要从事建筑防火规范方面的研究,天津市南开区卫津南路110号,300381。

收稿日期:2009-09-28

FireScienceandTechnology,January2010,Vol29,No.1

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