建筑设计中的消防性能化设计探讨

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:刘炳运
[导读] 摘要:近年来,随着我国社会经济的快速发展,城市规模也相应的被扩大了。
        深圳市柏涛蓝森国际建筑设计有限公司  518000
        摘要:近年来,随着我国社会经济的快速发展,城市规模也相应的被扩大了。纵向和横向等大型的发展是现阶段很多建筑物的发展方向,此发展方式存在很多的积极影响,有利于推动社会发展的进步,社会经济也会因此得到推动发展,然而,在一些建筑物在施工过程中,消防工程的施工没有得到足够的重视和关注,导致容易出现火灾隐患,人们的生命财产安全受到很大程度的威胁和损失,因此,本文对建筑设计中的消防性能化设计进行探讨尤为重要。
        关键词:建筑设计;消防性能化;设计
        1.性能化消防设计的流程
        性能化设计利用火灾科学和消防安全工程建立设计指标,评估设计方案;并利用火灾危害分析和火灾风险评估建立从总体目标和功能目标到火灾场景等领域内所需要的参数。性能化的消防安全设计是一种可以对诸如非工程参数(如人在火灾中的行为和反应)进行定义的工程过程。
        2.建筑物性能化消防设计的内容
        建筑物的性能化消防设计主要包括两个方面的设计内容:一是保证建筑内人员安全疏散的性能设计,二是保证建筑构件耐火的性能设计。人员安全疏散的性能设计是从建筑内人员安全方面进行考虑的,通过综合考虑各种火灾因素对人员逃生的影响,采用性能化的设计方法来保证建筑物内人员的火灾安全性,从而防止人员伤亡。其性能化的设计准则是:烟层下降高度和烟气浓度达到人不能忍耐的时间大于人员安全疏散所需的时间。构件耐火的性能化设计是从建筑物的稳定性方面进行考虑的,通过分析建筑构件在火灾中的反应,采用性能化的设计方法来保证建筑物结构的火灾稳定性,从而防止建筑物的倒塌。其性能化设计准则是:火灾持续时间小于构件的耐火时间。
        3.建筑设计中消防性能化设计中存在的困境
        3.1人员疏散存在着很大的困难
        《建筑设计防火规范》对于不同建筑设计中安全疏散的出口和距离有着明确的规定。然而对于大型建设而言,其总容纳人数和规模都超过了规定的数量,需要疏散的人员数量较多,要对现行规范中的疏散时间、安全出口宽度和数量进行合理的调整。人员疏散也是建筑设计中消防性能化设计的一个难点,建筑内部出现疏散通道的汇合和分流,疏散通道线路和出口的分布比较复杂,使用的功能也比较多样化。
        3.2建筑中钢结构防火设计不科学
        对于一些空间跨度较大的建筑来说,一般都使用钢网架结构的屋顶设计。这就要求对屋顶的钢网架结构进行一定的防火保护。也就是要求一级和二级的耐火等级的屋顶承重构件必须能够保障1.5小时和1小时的耐火时间。而对钢结构的耐火级别进行定义也会影响到建筑设计的消防性能。在空间跨度较大的建筑中,由于具有空间敞开、建筑物高大的特点,发生火灾时屋顶很少受到火灾的威胁。总之,建筑的消防设计应主要考虑建筑物层数、高度、地下室建造等问题,对建筑做好分类。此外,根据我国民用建筑设计实践可知,我国在进行民用建筑消防设计时还有很多地方有待完善。
        3.3排烟系统的设置难度较大
        《高层民用建筑设计防火规范》对于建筑物的中庭排烟量有着比较具体的计算方法设计,但是如果完全按照该方法进行计算,会出现排烟量过大的现象,不利于建筑物的施工和设计。因此建筑设计中的消防性能化设计在进行排烟系统的设计时要参照建筑设计的具体情况,对自然排烟口面积、排烟量和排烟设施的设置地点进行设计。
        4.建筑设计中消防性能化的具体设计方法
        4.1对人员安全疏散进行设计
        在建筑设计中,要对人员安全疏散进行设计,就必须认真分析建筑物的特定功能、人员类型和人员荷载,并对火灾紧急逃生时的人员疏散情景进行模拟和设计,对建筑物的疏散宽度、疏散出口等指标进行定量考察。在设计时可以通过疏散模型,对人员进入安全区域所需要的时间进行模拟和计算。以此来判定该建筑是否适合使用该疏散设计方案,并分析模拟的结果,搞清楚人员疏散过程中可能出现的滞留点的位置,以此为依据来对人员疏散方案进行有效的调整。

可以采取增加疏散宽度或疏散出口数量等方法,既可以提高建筑空间设计的实用性和自由度,也可以使消防性能化设计的需求得到满足。大型建筑物由于人员的密集程度较高,具有比较复杂的疏散线路,在设计时不仅要保障在火灾环境中具有一个符合要求的安全疏散环境,还必须保障能够在较短的时间内将建筑物中的人员疏散至室外开敞环境或地面。
        4.2对屋顶钢结构防火的设计
        以消防性能化设计方法为依据,考察建筑物内的钢结构,考察的重点在于钢结构的性能变化,具体体现在弹性模量的变化和结构强度的变化。当火灾发生时,随着温度的升高钢结构的弹性模量和结构强度都会随之降低,改变钢结构的抗火承载能力。钢结构在高温环境下,受到的外荷载可能造成其所承受的内力大于钢结构的抗火承载力。当出现以下任意—个条件时,说明钢结构构件达到了抗火承载能力的极限状态。(1)钢结构的变形达到了不适于继续承载的状态;(2)钢结构丧失了整体的稳定性;(3)钢结构的受弯构件产生了足够的塑性铰,造成了结构的可变机构;(4)钢结构的轴心受力构件截面出现屈服。
        4.3对防排烟系统的设计
        在建筑设计中要进行相应的防排烟系统设计,主要的设计目的在于能够安全地疏散人员。也就是当火灾发生时,通过排烟口和通风口的设计,能够避免建筑物内的人员被火灾的烟气所阻碍。一般情况下人员可能停留的最高高度为1.8m,建筑的防排烟设计要保障烟尘高度高于1.8m,则可以有效地保障建筑物内的人员安全。
        4.4对防排烟系统的设计
        在建筑设计中要进行相应的防排烟系统设计,主要的设计目的在于能够安全地疏散人员。也就是当火灾发生时,通过排烟口和通风口的设计,能够避免建筑物内的人员被火灾的烟气所阻碍。一般情况下人员可能停留的最高高度为1.8m,建筑的防排烟设计要保障烟尘高度高于1.8m,则可以有效地保障建筑物内的人员安全。在消防性能化设计中,对防排烟性能化的设计主要是以涉及区域内可能发生的火灾规模为根据来对烟层高度等参数进行确定,从而确定合适的排烟口位置和必须的排烟量。
        4.5自动报警系统的设计
        自动报警系统的三大部分分别是:集中报警器、区域报警器、探测器。在高层建筑首层,将消防控制中心设置在靠近消防车道的位置处,将人工报警电话、报警按钮和报话机等设置在内部,以保证在火灾报警系统中,整个高层建筑形成—个整体的联动机制。对探测器进行布置时,红色表示的是探测器的“+”线,蓝色则表示的是探测器的“-”线,还有一些线,根据其作用的差异性用不同的颜色将其区分,这样安装起来比较方便快捷,但是一定要将具备相同用途的导线使用相同的颜色表示。对这些布线进行的处理具有一定的创新性,这种设置的优点是消防线路的耐用性可以得到保证,以及发生火灾时使其可以免受或者少受火灾的影响,以避免出现蹿火的现象。探测器的朝向在相关规范中并没有明确规定,工作指示灯设置在探测器上,对其进行安装的时候,工作指示灯的方向可以设在便于工作人员进行观察的方位,然后探测器在对其方向进行确认,保证检查人员可以更便捷的进行相关操作。
        结语
        建筑消防的设计和施工已经成为建筑工程施工中非常重要的组成部分,它的处理得当直接影响人民群众的财产和生命安全,所以在重视消防设计和施工的同时要加强消防施工人员的安全意识,以此保证建筑消防施工的正常进行。而消防性能化设计将成为消防设计的重中之重,它的细节设计将会在消防安全中起到更坚实的保障。消防性能化设计势必会引领全球消防设计今后的发展,其能够在很大程度上推进各类建筑物消防设计的时代化、合理化及利益最大化,从而产生巨大的经济利益及社会利益。虽然当前许多建筑还未对其进行使用或小面积使用,但是随着相关人才的涌入及科技的不断发展,它将会推动火灾安全工程发展并会开创崭新的消防安全史。
        参考文献:
        [1]姜红.性能化消防设计在大型室内水上游乐场所的应用[J].武警学院学报,2014,04:45-47
        [2]王亚斌.试论性能化设计在超高层建筑消防设计中的应用[J].江西建材,2014,02:36
        [3]胡传阳.性能化防火设计在大型公共建筑改造工程中的应用研究[D].西安建筑科技大学,2014
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