第三節資料收集與安全目標設定

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一、資料收集

建筑設計人員在進行消防性能化設計時，首先應熟悉建筑概況，包括工程的名稱、地址、占地面積、建筑面積等，并進一步收集在設計中會用到的資料，特別是應該去踏勘現場。尤其是在進行異地操作時，設計人員更應當切實了解項目所在地的環境情況。

設計資料包括建筑設計說明、建筑總平面圖、消防設計專篇、建筑主要樓層平面圖、建筑主要立面圖和剖面圖。此外，還包括結構、各設備專業的相關圖樣等。

二、設定安全目標

我國的消防工作方針是“預防為主，防消結合”，其首要原則是要做到“預防為主”，防患于未然。要減少和預防建筑火災，首先要確保建筑物本身的本質安全。因此，在建筑防火設計中，設計師應盡可能降低建筑物內的火災荷載、降低建筑構件及建筑裝修裝飾材料的燃燒性能，認真研究建筑防火措施，合理布置建筑平面，在建筑物內外進行必要的分隔，合理設定建筑物的耐火等級和相關構件的耐火極限，預防火災發生，防止火災蔓延。此外，應根據建筑物的使用功能、空間平面特征和人員特點，設計合理正確的安全疏散與滅火設施，達到減少火災危害、保護人員生命和財產安全的目的。建筑被動防火系統包括建筑結構、防火分隔、防火間距、管線和管道(井)、建筑裝修等;建筑主動防火系統包括自動滅火系統、排煙系統、火災自動報警系統等;安全疏散系統包括疏散樓梯、安全出口、疏散出口、避難逃生設施、應急照明與標識等。

(一)被動防火系統

1.建筑結構

建筑結構是由若干基本構件通過一定連接方式構成的整體。在建筑結構中，所有能使結構產生內力和變形的因素統稱為作用。除了直接以力的形式出現的作用會在結構中產生內力和變形外，其他作用，如溫度變化、混凝土收縮、基礎不均勻沉降等也可在結構中產生內力和變形。直接以力的形式出現的作用稱為直接作用，即荷載。其他作用則稱為間接作用。一般情況下，設計合理的建筑結構能安全可靠地承受并傳遞各種荷載和間接作用。

但是，在進行建筑結構設計時，不能僅考慮正常使用狀態下建筑結構的荷載和間接作用，而應同時充分考慮非正常狀態的作用效應組合，如火災情況。這是因為火災產生的高溫會對建筑構件產生極大的破壞作用。下面以我國常用的建筑結構構件材料(鋼筋混凝土)為例進行說明。在高溫作用下，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，其強度和彈性模量隨溫度升高而降低。鋼筋混凝土結構中的鋼筋雖有混凝土保護，但在高溫下其強度仍然有所降低，以致在初應力下屈服而引起截面破壞。

構件破壞的程度取決于溫度升高的速度、最高溫度和火災作用持續的時間。當溫度低于500℃時，澆水冷卻的混凝土強度低于自然冷卻后的強度;當溫度高于600℃時，澆水冷卻后的強度高于自然冷卻后的強度;當溫度達到1400℃時，鋼筋進入液態，失去了抵抗荷載的能力。在火災發生時，鋼筋與混凝土間的粘結強度也隨溫度升高而呈下降趨勢。對于鋼筋混凝土超靜定結構而言，構件的熱膨脹會使相鄰構件產生過大位移，從而危及相鄰構件的穩定性和承載力。

因此，建筑結構防火設計在建筑防火設計中的作用舉足輕重。從各國的相關規范來看，其具體規定內容雖然不同，但其消防安全的總體目標卻大同小異，其中最重要的就是保護人員的生命和財產安全。

就保護人員的生命安全而言，結構防火在所有建筑類型中都是重要的。這是因為：

1)良好的結構耐火性能能夠為人員的安全疏散提供寶貴的疏散時間，特別是在高層和大空間建筑中以及有行動受限人員的建筑內，如醫院、老年人建筑、幼兒園等。

2)為消防隊員在建筑內所有人員撤出后進入建筑內實施滅火提供生命安全保證。

就保護財產安全而言，結構防火的重要性更是不言而喻。在火災初級階段，盡管結構耐火能力所起的作用不大，但如果初期火災沒有得到成功控制而使火災繼續增長，那么良好的結構耐火性能的作用便十分明顯。在消防隊員實施滅火之前，結構構件可以有效地將火災控制在起火區域或某個防火分區內，從而減少火災和煙氣對建筑內的物品和建筑結構所造成的破壞，同樣也可以減少災后修復的難度、費用和時間。建筑結構性能化設計的設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。在火災作用下，建筑結構應能在合理的消防投入基礎上，保持足夠的完整性能、隔熱性能或承載力，或同時保持其中兩個或三個性能。

(2)功能目標。

1)建筑構件能避免因其在火災中發生變形或破壞而導致建筑結構的嚴重破壞或失去承載力。

2)不會因構件的破壞而危及建筑內部人員的疏散安全和滅火救援人員的安全。

3)避免結構在火災中因變形、垮塌而難以修復或影響重要功能的使用，減少災后結構的修復費用和難度，縮短結構功能的恢復期。

4)預防因構件破壞而加劇火災或導致火災蔓延至其他防火區域或相鄰建筑物。

(3)性能要求。

1)建筑構件的耐火性能應與構件的功能、建筑的功能與用途、建筑內的預計火災荷載、火災強度及其持續時間、建筑高度與體量以及建筑內外的消防設施相適應。

2)建筑承重構件在火災作用下，應具有足夠的承載力。

3)建筑分隔構件的燃燒性能和耐火極限在設計所需時間內應能防止火災和煙氣的蔓延。

4)建筑物中各構件的耐火性能應具有合理的關系。

5)建筑構件在火災作用下的變形不應超過允許變形值。

6)建筑結構所提供的安全水平應與現行國家標準的規定等效。

2.防火分隔

在我國現行的建筑防火技術體系中，雖然主動防火系統的相關技術不斷發展，其在建筑防火設計中的地位和作用也越來越重要，但以保證建筑物的耐火等級、劃分防火分區、限制可燃裝修裝飾材料的應用、保證安全疏散出口的寬度及數量等為主要內容的建筑物被動防火系統尚應居首要地位。良好的防火分區劃分和分隔構件的耐火性能能夠有效地將火災控制在起火區域或某個防火分區內，從而為建筑內人員的安全疏散及消防隊員的救援和滅火行為提供寶貴的時間，為減少火災和煙氣對建筑內容物和建筑結構所造成的破壞、減少災后修復難度、費用和時間等提供條件。就我國目前的經濟實力和公眾防火安全意識而言，做好被動防火系統是更為有效、可靠和經濟的防火途徑。

對于火災蔓延控制目標，主要利用火災發展分析工具，根據本建筑的使用功能和空間特性等，設定相應的火災場景，模擬煙氣的運動規律，計算煙氣層的溫度，并以此判斷所設計的防火隔離措施能否將火災控制在設定的防火區域內。

火災的蔓延方式有火焰接觸、延燒、熱傳導、熱輻射等。當可燃物為離散布置時，熱輻射是一種促使火災在室內及建筑物間蔓延的重要形式。當火災煙氣達到足夠的溫度時，其產生的熱輻射強度將會引燃周圍可燃物，從而導致火災的蔓延。進行消防性能化設計時，一般通過模擬計算分析得到火源所在防火區域之外的其他防火區域的煙氣層最高溫度。如果煙氣層溫度高于設定的極限溫度，則認為火災將通過熱輻射在防火區域問進行蔓延;如果煙氣層溫度小于設定的極限溫度，可認為火災不會通過熱輻射在防火區域間進行蔓延。

根據相關試驗可知，可燃物品被引燃所需的最小熱流為10kW/m2。火災的輻射熱流為10kW/m2時，約相當于煙氣層的溫度達到360～400℃時的狀態。因此一般將360℃作為火災在防火區域間蔓延的極限溫度，即煙氣層溫度大于該值時，火災將通過熱輻射在防火區域間進行蔓延;當煙氣層溫度小于該值時，可認為火災不會通過熱輻射的方式在防火區域間蔓延。防火分隔性能化設計的設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。防火分區劃分應能有效降低火災危害，可將火災造成的財產損失控制在可接受的范圍之內。

(2)功能目標。觀眾廳內采取的防火隔斷措施，應能將建筑火災控制在設定的防火空間內，而不會經水平方向和豎向向其他區域蔓延。

(3)性能要求。

1)防火分隔構件的燃燒性能具有足夠的耐火極限，并滿足控制火災的要求。

2)著火空間內不會發生轟燃。

3)火災可以控制在設定的防火區域內。

4)火災不會發生連續蔓延。

5)火災的可能過火面積與滿足規范要求的防火分區的過火面積基本相同。

6)滅火系統符合設計要求，可以有效控制火災蔓延。

7)排煙系統符合設計要求，可以有效排除煙氣和熱量。

3.防火間距

在實際確定建筑之間的防火間距時，不可能考慮上述所有因素。一般情況下，防火間距主要是根據建筑物的使用性質、火災危險性及耐火等級來確定的。建筑物的耐火等級越低，防火間距應越大;

建筑物的火災危險性越大，防火間距應越大;建筑物撲救難度越大，防火間距應越大。防火間距設置的基本原則是：

①根據火災的輻射熱對相鄰建筑的影響，一般不考慮飛火、風速等因素。

②保證消防撲救的需要。需根據建筑高度、消防車的型號尺寸，確定操作場地的大小。

③在滿足防止火災蔓延及消防車作業需要的前提下，考慮節約用地。

建筑物間防火間距的設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。建筑與相鄰建筑、設施的防火間距應滿足安全要求。

(2)功能目標。

1)防火間距應能有效防止建筑間的火災蔓延。

2)建筑周圍應具有滿足消防車展開實施滅火救援的條件。

(3)性能要求。

1)建筑與相鄰建筑、設施之間的防火間距應根據建筑的耐火等級、外墻防火構造以及相鄰外墻的防火措施、滅火救援以及設施性質等因素來確定。

2)工業與民用建筑與城市地下交通隧道、地下人行道及其他地下建筑之間應采取防止火災蔓延的有效措施。

3)建筑周圍應設置消防車通道或滿足消防車通行與停靠、折轉的平坦空地。消防車通道的凈空高度和凈寬度以及地面承壓應滿足消防車通行的需要。

4)大型工業或民用建筑周圍應設置環形消防車道或其他滿足消防車滅火救援的場地。

5)供消防車停留和作業的道路與建筑物的距離應滿足消防車展開和救援的要求。

(二)主動防火系統

大量火災事實表明，建筑主動防火系統能夠提高建筑自身的防火能力，防止和減少火災損失，是建筑防火體系的重要組成部分。火災自動探測報警可在火災發生早期及時探測到火情并報警，不僅可為人員的安全疏散提供報警信息和寶貴的疏散時間，而且可以通過聯動啟動火災警報裝置、應急照明系統、火災應急廣播等設施，引導火災現場人員及時疏散;啟動有關的消防設施來撲滅或控制早期火災，排除煙氣，防止火災蔓延。建筑滅火設施可用于撲滅或控制不同階段的建筑火災。防煙系統可用于建筑內需要保證煙氣不可進入區域的安全。排煙系統可及時排除建筑火災產生的高溫有毒煙氣，阻止煙氣向非著火區域擴散，既可延緩火災發生轟燃而保持相對穩定的燃燒狀態，又可為人員疏散提供寶貴的可用時間，為救援人員提供較好的滅火救援條件。

因此，建筑主動防火系統的作用主要是通過檢測火災信號并發出相應的警報和聯動啟動相關建筑消防設施，為人員疏散和滅火救援提供較安全的環境，撲滅或控制不同性狀的火災，減少火災危害。

1.自動滅火系統

(1)設計目標。為建筑中不能中斷防火保護的場所提供滅火措施，使其免受火災危害或減輕其危害程度。

(2)功能目標。建筑內設置的自動滅火系統應能夠及時撲滅和控制建筑內的初期火災，防止火災蔓延和造成較大損失。

(3)性能要求。

1)建筑內設置的自動滅火系統應根據設置場所的用途、火災危險性、火災特性、環境溫度和系統的性價比等進行比較后再確定。

2)滅火系統的滅火劑應適用于撲救設置場所的火災類型，且對保護對象的次生危害較小。

3)滅火系統的類型應與火災發展特性、建筑空間特性相適應，并在設置場所的環境溫度下能安全、可靠運行和有效滅火。

4)對于火災報警系統識別火災并聯動的滅火系統，應有能保證系統及時啟動的火災探測控制系統。對于自動噴水滅火系統、細水霧滅火系統和水噴霧滅火系統等需要消防水泵供水的滅火系統，其電源應滿足系統連續運行及其動作需要。

2.排煙系統

其設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。建筑內設置的排煙系統應能保證人員安全疏散與避難。

(2)功能目標。建筑內設置的排煙系統應能及時排除火災產生的煙氣，避免或限制火焰和煙氣向無火區域蔓延，確保建筑物內人員的順利疏散和安全避難，并為消防救援創造有利條件。

(3)性能要求。

1)排煙設施應與建筑的室內高度、結構形式、空間大小、火災荷載、煙羽流形式及產煙量大小、室內外氣象條件等條件相適應。

2)排煙設施應具有保證其在火災時正常動作的技術措施。

3)排煙系統的排煙量或排煙口的面積能夠將煙氣控制在設計的室內高度以上，而不會不受控制地蔓延。

4)機械排煙系統的室外風口布置，應能有效防止從室內排出的煙氣再次被吸人。

5)設置機械排煙設施的場所應結合建筑內部的結構形式和功能分區劃分防煙分區。防煙分區及其分隔物應保證火災煙氣能在一定的時間內有效蓄積和排出。

6)排煙口的布置應能有效避免煙氣因冷卻而影響排煙效果，與附近安全出口、可燃構件或可燃物的距離應能防止出現高溫煙氣遮擋安全出口或引燃附近可燃物的現象。

7)排煙風機應能保證在任一排煙口或排煙閥開啟時自行啟動，并應在高溫下和該場所需排煙時間內具有穩定的工作性能。

8)在地上密閉場所中設置機械排煙系統時，應同時設置補風系統，補風量應能有利于排煙系統進行排煙。

3.火災自動報警系統

火災自動報警系統的設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。為人員及早提供火災信息，避免火災擴大和人員疏散延遲而導致更大的傷亡和經濟損失。

(2)功能目標。

1)火災時，及時向使用人員發出報警信號，使人員能采取必要的合理措施，提高人員疏散的安全性和火災撲救的有效性。

2)火災時，及時聯動防止火災蔓延和排除煙氣，或阻止煙氣進入安全區域。

(3)性能要求。

1)建筑應根據其實際用途、預期的火災特性和建筑空間特性，以及發生火災后的危害等因素設置合適的報警設施。

2)火災自動報警裝置應與保護對象的火災危險性、火災特性和空間高度、大小及環境條件相

適應。

3)火災自動報警系統發出的警報應能使人員清楚地識別火災信號，并采取相應的行動。

4)火災自動報警系統能可靠、準確地識別火災信號并聯動相應的消防設施。

(三)安全疏散系統

建筑物作為人員生活、工作的主要場所，在設計之初，考慮其抵御各種災害的能力顯得尤為重要。

在各種災害中，火災是經常、普遍地威脅公眾安全和社會發展的主要災害之一。建筑防火安全直接關系到社會財富和人身生命安全，關系到經濟發展和社會穩定。防止火災發生無疑是建筑防火的首要任務，但實踐證明，絕對不發生火災是不可能的，而人體的生理特征決定人的生命在火災中顯得相當地脆弱。據統計，2011年我國全年共發生火災12.5萬起，死亡1108人，受傷571人，直接財產損失20.6億元。其中很大一部分火災發生的原因是建筑物的防火設計不合理，人員不能及時疏散。因此，如何盡快疏散建筑內的人員到安全區域是建筑防火設計的主要內容之一。

建筑物發生火災時，為避免室內人員由于火燒煙熏和房屋倒塌而遭到傷害，必須盡快撤離，室內的物資財物也要盡快搶救出來，以減少火災損失。為撲救火災，營救被困人員，消防人員也要迅速接近起火部位。為此，建筑內合理設置安全疏散設施和避難逃生設施，可為安全疏散和救援工作創造良好的條件。

考慮到緊急疏散時人們缺乏思考疏散方法的能力并且時間緊迫，所以疏散路線要簡潔，易于辨認，并應設置簡明易懂、醒目易見的疏散指示標志。在進行安全疏散設計時，要分析不同建筑物中人在火災條件下的心理狀態及行動特點。疏散路線設計要符合人們的習慣要求。人們在緊急情況下習慣走平常熟悉的路線，因此在布置疏散樓梯間位置時，將其靠近經常使用的電梯間布置，使經常使用的路線與火災時緊急使用的路線有機地結合起來，這樣十分有利于迅速而安全地疏散人員。進行人員安全疏散設計，大致應經歷如下過程：

①估算室內各個房間應疏散的人數。

②根據實際情況確定“假定起火點”。

③對每個“假定起火點”分別規劃起火后避難人員的避難路線。

④分析避難人員在每條疏散路線上的流動情況，例如計算最后一名避難人員沿疏散路線穿越各主要部位的時間，計算沿途是否發生滯留現象等。如果會發生滯留現象，則應計算滯留地點的滯留人數、滯留時間及其人流變化情況等。

⑤分析高溫煙氣在每條疏散路線上的流動情況，例如明確高溫煙氣的前端沿疏散路線流動的時間、發生滯留地點的煙氣濃度隨時間的變化規律。

⑥對第④、第⑤階段的分析情況進行比較、核對，研究人員避難的安全可靠度。即確定最后一名避難人員被高溫煙氣前端追上后，是否處于超過允許極限濃度的煙氣之中，發生滯留的地方有多少人處于危險煙氣中;或即使沒有受到高溫煙氣的直接影響，滯留地點人流的混亂程度是否超過允許程度等。在分析問題時，要考慮建筑物的用途、人員素質、身體狀況等因素，并適當乘以安全系數。

⑦根據第⑥階段的分析結果，如果確定屬于危險的范圍，則要對安全疏散設施進行技術調整，例如增加安全出口的數量和寬度、設置防排煙設施等，然后重新按照上述過程反復研究避難設計方案，直至選擇最佳方案。

安全疏散的設計目標、功能目標和性能要求如下：

(1)設計目標。建筑內應具有足夠的安全疏散設施以保證人員的生命安全。

(2)功能目標。安全疏散設施應確保發生火災時，建筑內的人員在規定時間內能夠安全疏散至室外安全區域。

(3)性能要求。

1)應有足夠的安全出口供人員安全疏散，每個房間均應有與該房間使用人數相適應的疏散出口。

2)安全出口寬度應與建筑內使用人數相適應，并考慮不同用途建筑中疏散人流的寬度和疏散速度，避免人員的疏散過程中在安全出口發生擁擠、堵塞。

3)建筑內的疏散應急照明與疏散指示標志均應與其所在場所相適應。

4)安全疏散距離應與建筑內的人員行動能力相適應，確保人員疏散所用時間滿足安全疏散所允許的限度。

5)疏散設施應滿足相應的防火要求，不會使人員在疏散過程中受到火災煙氣或輻射熱的危害。

(四)消防救援

消防救援的設計目標、功能目標和性能要求如下：

1.設計目標

消防救援設計應能為消防隊員的消防救援作業提供有利條件，消防車通道、救援場地和救援窗口以及室外消防設施應能滿足消防隊員救援作業的要求。

2.功能目標

1)建筑物應設置保障消防車安全、快速通行的消防車通道。

2)消防車登高操作場地應能滿足消防車停靠、火場供水、滅火和救援的需要。

3)消防救援窗口應能滿足消防隊員進入建筑物的要求。

3.性能要求

1)消防車通道的凈寬度和凈空高度應大于通行消防車的寬度和高度。

2)消防車通道的耐壓強度應大于消防車滿載時的輪壓。

3)消防車通道的轉彎半徑應滿足消防車安全轉彎的要求。

4)消防車通道之間或與城市道路之間應能相互貫通聯系。

5)消防車登高操作場地的尺寸、間距以及距建筑物的距離應滿足消防車展開和安全操作的要求。

6)消防救援窗口的尺寸和間距及可進入性應滿足救援要求。

在消防救援時，只有將滅火劑直接作用于火源或燃燒的可燃物，才能有效滅火。當火災發展到比較大的規模，從樓梯間進入建筑有時難以直接接近火源，有必要在外墻上設置供滅火救援的入口。為方便使用，該開口的大小、位置、標識要易于人員攜帶裝備安全進入，且便于快速識別，具體要求如下：

①每層設置可供消防救援人員進入的窗口。

②窗口的凈高度和凈寬度應分別不小于0.8m和1.0m，下沿距室內地面應不大于1.2m。

③窗口間距應不大于30m，且每個防火分區的救援窗口應不少于2個，設置位置與消防車登高操作場地相對應。

④窗口的玻璃易于破碎，并設置可在室外識別的明顯標志。

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（責任編輯：fky）

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