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0緒論
近年來,隨著城市現(xiàn)代化水平的不斷提高,作為人們消費和娛樂的人員密集場所數(shù)量和規(guī)模不斷增加,對繁榮社會經(jīng)濟起到了很大的推動作用。但同時也帶來了另外一個負面的影響——人員密集場所的重大惡性災(zāi)害事故頻繁發(fā)生。這對人民生命財產(chǎn)安全造成了較大影響、給社會造成了較大損失,引起了各級黨政領(lǐng)導(dǎo)的高度關(guān)注。
食堂作為人員密集場所,在發(fā)揮提供就餐便利的同時,也存在一定的火災(zāi)隱患。如2007年發(fā)生在武漢一所高校食堂的火災(zāi),再如2009年發(fā)生在川大錦城學(xué)院的火災(zāi),雖然這兩起火災(zāi)并無人員傷亡,但卻在社會上造成了一定的影響,引起了社會各界對高校食堂這類特殊的人員密集場所的廣泛關(guān)注。火災(zāi)風(fēng)險評估對于認識火災(zāi)隱患,降低火災(zāi)發(fā)生的概率,提高消防可靠性具有重要的作用。
1食堂消防安全評估指標(biāo)體系
本章深入分析食堂火災(zāi)危險性,建立食堂評價指標(biāo)體系,并采用專家評分法確立評價指標(biāo)的取值范圍,通過層次分析法確定各指標(biāo)的權(quán)重。
建筑火災(zāi)危險評價是一項系統(tǒng)的工程,而指標(biāo)體系是其中關(guān)鍵的一步。食堂作為人員密集場所,廣泛存在于各大高校與企事業(yè)單位中,但人們對于其的關(guān)注度卻很少。下面就根據(jù)人員密集場所的特點,建立食堂的火災(zāi)危險性安全評估指標(biāo)體系。
1.1人員密集場所的特點
(1)人口密度大,人員疏散困難
(2)火災(zāi)荷載大,發(fā)生火災(zāi)時產(chǎn)煙量大,煙氣造成的危害較嚴(yán)重
(3)內(nèi)部線路復(fù)雜,存在線路老化、修復(fù)不及時的問題。
(4)消防設(shè)施完好率得不到保證。
(5)人員接受消防知識培訓(xùn)或消防意識程度不統(tǒng)一,參差不齊。
1.2食堂火災(zāi)危險性分析
任何一個建筑的火災(zāi)從根源上來講都是由多個因素相互作用的結(jié)果,下面從建筑自身消防安全、滅火救援力量、當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督狀況和社會消防安全狀況四個方面進行闡述。
1.2.1食堂自身消防安全
(1)建筑物自身情況
建筑物的墻體、構(gòu)件、內(nèi)部裝修的燃燒物質(zhì)性質(zhì)、室內(nèi)火災(zāi)載荷等,對其控火能力都有重要影響。建筑材料的燃燒性能以及建筑物周圍的環(huán)境都會影響到建筑物的火災(zāi)危險性大小。
(2)防火設(shè)施與設(shè)備
合理的防火結(jié)構(gòu)與布局,防火或防排煙分區(qū)等被動防火設(shè)施,能夠在火災(zāi)發(fā)生的初期階段截斷其蔓延,將火災(zāi)控制在一定的范圍內(nèi)。一旦初期火災(zāi)未得到有效控制,馬上就會發(fā)展成熊熊大火,很難撲救。所以,首先必須防止火災(zāi)發(fā)生,即使發(fā)生,也要控制在初期階段。特別是對食堂這樣的人員密集場所,要充分利用自動火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動火災(zāi)滅火系統(tǒng)這些主動防火設(shè)施將火災(zāi)控制在初期階段,直至撲滅。
(3)火源的控制
由于食堂的用電設(shè)備少,出現(xiàn)用電不慎造成的火災(zāi)可能性較小。但是操作間線路較為復(fù)雜,在供應(yīng)伙食前期耗電量較大,可能出現(xiàn)短時的短路現(xiàn)象。因此其著火原因為以下幾個方面:電器設(shè)備、吸煙,電線電纜。
(4)消防應(yīng)急疏散
每年世界各地都會有踩踏事故造成很多人喪生,其直接原因是人員不能快速安全離開事故發(fā)生地。由此可以看出消防應(yīng)急疏散的重要性,很多事實也可以證明這一點。食堂的應(yīng)急疏散設(shè)施包括安全出口、火警廣播系統(tǒng)、人群的密度、疏散標(biāo)志與應(yīng)急照明等等,是發(fā)生事故后進行人員、物質(zhì)疏散的必要設(shè)施,它的情況好壞對建筑物的火災(zāi)危險性有直接的影響。
(5)消防安全管理
完善的規(guī)章制度和火災(zāi)疏散方案、設(shè)置專門人員值班、定期對各種設(shè)備進行檢修,是提前發(fā)現(xiàn)問題的最好手段,真正做到“防范于未燃”。與此同時,人們的安全意識水平以及食堂的消防安全管理機構(gòu)和管理水平也起著舉足輕重的作用。
1.2.2食堂滅火救援力量
食堂一旦發(fā)生火災(zāi),當(dāng)?shù)氐南狸犙b備、消防隊訓(xùn)練水平和實戰(zhàn)水平、消防隊數(shù)量、消防通訊、道路交通狀況和消防水源等等密切的關(guān)系。
1.2.3當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督狀況
防火監(jiān)督檢查也就是指消防監(jiān)督檢查,其責(zé)任主體在于當(dāng)?shù)氐闹Вù螅╆?,只要?dāng)?shù)刂鞴芟罊C構(gòu)定期做好監(jiān)督檢查,發(fā)現(xiàn)隱患并及時要求整改和專項治理,有助于減少各類火災(zāi)事故的發(fā)生。
1.2.4社會消防安全狀況
當(dāng)?shù)氐纳鐣腊踩珷顩r也影響食堂發(fā)生重特大火災(zāi)危險的大小,尤其是社會消防安全、領(lǐng)導(dǎo)的重視等等。
1.3食堂火災(zāi)危險性評價指標(biāo)體系
根據(jù)以上分析對食堂火災(zāi)危險性分析,以及人員密集場所的特點,現(xiàn)建立以食堂自身消防安全、滅火救援力量、當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督狀況和社會消防安全狀況4個子系統(tǒng)的評價體系。并確定了各子系統(tǒng)的影響因子,見表2.1。
1.4評價指標(biāo)體系各個因素的風(fēng)險值
本文采用專家評分法,就把在評定問題中或決策問題中所要考慮的各因素,由調(diào)查人事先測定出表格,然后根據(jù)研究問題的具體內(nèi)容,在本專業(yè)內(nèi)聘請閱歷高、專業(yè)知識豐富并且有實際工作經(jīng)驗的專家按照對安全有利的情況(越有利得分越高)進行打分。最后,由調(diào)查人匯總,計算出因素的分值,根據(jù)風(fēng)險程度表進行評估。此方法易于掌握,能廣泛用于火災(zāi)安全評價。
1.4.1專家打分
根據(jù)表2.1制訂因素重要程度調(diào)查表。調(diào)查時,綜合考慮聘請10位專家組成專家調(diào)查組,主要是消防和建筑設(shè)計等方面的專家。在打分時,要求每個專家獨立完成,不能互相討論或交換意見。
其中打分依據(jù)相關(guān)的風(fēng)險等級,具體等級劃分如下表2.2:
1.5確定特征值
以專家打分為依據(jù),根據(jù)公式(2.1)確定評估指標(biāo)的特征值
(2.1)
其中bij為評估分值上限,aij為評估分值下限。
指標(biāo)特征值如表2.3
1.6小結(jié)
本章完成了指標(biāo)體系的構(gòu)建,進行了專家打分并根據(jù)專家打分計算出了三級指標(biāo)特征值,為后續(xù)的計算建筑物的總的風(fēng)險值并判定風(fēng)險級別奠定了基礎(chǔ)。
2 yaahp層次分析軟件的應(yīng)用
2.1層次結(jié)構(gòu)模型的建立
根據(jù)指標(biāo)體系繪制層次結(jié)構(gòu)模型,如圖3.1
2.2繪制判斷矩陣
對多目標(biāo)、多層次進行兩兩對比,運用九標(biāo)度法,構(gòu)筑判斷矩陣。九標(biāo)度賦值法的重要性判斷值如下表3.1
3.3各級指標(biāo)的權(quán)重的確定
利用層次分析軟件yaahp確定各級指標(biāo)權(quán)重,僅截取部分圖,如下
Yaahp層次分析軟件的Wi即為三級指標(biāo)的權(quán)重,即二級指標(biāo)所包含的因子權(quán)重。
對二級指標(biāo)所包含的因子,各權(quán)重求和,既為二級指標(biāo)權(quán)重。同理,一級指標(biāo)的權(quán)重的確定也是如此。在這里不一一羅列。
根據(jù)權(quán)重指標(biāo)及各因素的特征值并利用公式(3.1)從而確定各因素對上級指標(biāo)的影響。將各指標(biāo)所包含因子的影響值利用公式(3.2),既為指標(biāo)的風(fēng)險值。
(3.1)
式中:——建筑某級指標(biāo)火災(zāi)風(fēng)險
——基層指標(biāo)的權(quán)重
——基層指標(biāo)的評估得分
其中當(dāng)某級指標(biāo)只包含一個風(fēng)險因素時,i=1
(3.2)
式中R——上級指標(biāo)得分
因此總得分:82.27,屬于高風(fēng)險。
雖然食堂的風(fēng)險較大,但是可以通過可以一定措施進行補救?,F(xiàn)依據(jù)特征值及風(fēng)險量化標(biāo)準(zhǔn)列出對整個風(fēng)險評估結(jié)果起決定性作用的幾個方面。分別為室內(nèi)火災(zāi)荷載、吸煙、火警廣播系統(tǒng)、人群密度、疏散標(biāo)志與應(yīng)急照明、消防通信和接出警,道路交通,隱患整改落實,專項治理、社會消防宣傳、各級領(lǐng)導(dǎo)重視情況這些因素對于引起火災(zāi)具有極大的可能性或者后果極其嚴(yán)重。如果在這些方面妥善落實,則消防安全相對可以保證。
3結(jié)論與建議
3.1結(jié)論
本文概述了消防安全評估中術(shù)語與常用的評估方法,闡述了國內(nèi)外建筑消防安全評估研究現(xiàn)狀。概述了模糊評價理論與方法。對食堂火災(zāi)危險性進行了分析,建立了以食堂建筑自身安全、滅火救援力量、當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督狀況和社會消防安全狀況為因素子集的食堂消防安全評價指標(biāo)體系,并確定了各子集的評價因子。采用yaahp層次分析軟件確定了評價指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。
結(jié)論如下:
(1)合理的評價指標(biāo)體系是建筑消防安全評估的基礎(chǔ)。
(2)對食堂進行消防安全評估的目的,是減少火災(zāi)發(fā)生以及火災(zāi)發(fā)生以后減少人員傷亡和財產(chǎn)損失,因此評價指標(biāo)體系除了考慮建筑自身狀況,還應(yīng)該考慮滅火救援力量、當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督狀況和社會消防安全狀況,評價指標(biāo)體系更完整。
3.2建議
從存在較多極高風(fēng)險的因素方面可以看出食堂的安全性還存在諸多的問題,尤其是在食堂自身的疏散方面上是較差的,消防基礎(chǔ)設(shè)施和公共消防安全狀況以及當(dāng)?shù)胤阑鸨O(jiān)督情況也不盡人宜。因此作者對食堂的安全管理提幾點建議:
(1)食堂要實行消防安全統(tǒng)一管理。
1) 疏散設(shè)施要統(tǒng)一管理,確保完好有效。
2)消防設(shè)備要定期檢修,統(tǒng)一管理。
3)食堂用火用電要統(tǒng)一管理。不能私自拉扯電線、違規(guī)擅自動火。
(2)提高防火意識,提高從業(yè)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)。
可以利用本學(xué)院的特點,定期開展相關(guān)的消防教育與宣傳,真正做到人人知消防,人人懂消防。
(3)食堂要建立消防安全組織機構(gòu)和嚴(yán)格的消防安全制度
(4)盡快改善現(xiàn)有的消防通訊狀況。
消防通信是現(xiàn)代化消防的標(biāo)志,是提高滅火救援效率的重要保障。
(5)努力提高消防技術(shù)裝備的科技含量
車輛裝備器材配備要按照國家建設(shè)部、國家發(fā)展計劃委員會批準(zhǔn)的《城市消防站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》要求,結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟建設(shè)以及社會發(fā)展實際,使消防部門執(zhí)勤車輛、滅火器材、搶險救援器材和消防人員防護器材配備在近期內(nèi)達到標(biāo)準(zhǔn)要求。
參考文獻
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我國建筑安全生產(chǎn)狀況不容樂觀,嚴(yán)重阻礙了建筑業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。2005-2007年,建筑安全事故死亡人數(shù)分別達2607人、2538人、2722人,僅次于交通和礦山事故。事故頻發(fā)的重要原因在于安全投資長期不足,而企業(yè)不愿進行安全投資的重要原因在于其主觀上將安全投資看成是一種純消耗,認為其投資沒有經(jīng)濟效益。因此,企業(yè)的決策者往往傾向于通過壓縮安全投資來降低成本,制約了安全生產(chǎn)水平的提高。本文通過對建筑安全投資效益評估方法的研究,從經(jīng)濟效益的角度揭示安全投資的重要性,改變安全投資沒有經(jīng)濟產(chǎn)出的觀念,為建筑企業(yè)進行安全投資決策提供參考。
一、建筑安全投資效益及其類型
(一)建筑安全投資的概念
建筑安全投資是指為保證安全生產(chǎn)而投入的一切人力、物力和財力的總和。建筑安全投資分為企業(yè)投資和政府投資,本文主要從企業(yè)的角度來考察。建筑安全投資又分為主動性投資和被動性投資,前者是指為預(yù)防事故發(fā)生而主動進行的安全投資;后者是指事故發(fā)生后的傷亡及損失后果的控制,其實質(zhì)是一種損失,因此本文只針對主動性投資進行探討。
(二)建筑安全投資效益的概念
建筑安全投資效益是指建筑安全投資對社會、企業(yè)和個人產(chǎn)生的效果和利益,分為經(jīng)濟效益和非經(jīng)濟效益。經(jīng)濟效益又分為減損效益和增值效益,減損效益是指安全投資降低事故經(jīng)濟損失的效果;增值效益是指通過安全投資促進勞動生產(chǎn)率的提高從而間接實現(xiàn)經(jīng)濟增值的效果。安全投資的非經(jīng)濟效益是指安全投資對減少生命、健康、商譽、環(huán)境、社會安定等損失所起的積極效果。從本質(zhì)上講,實現(xiàn)非經(jīng)濟效益是建筑安全投資最根本的目的。
建筑安全投資效益具有間接性、滯后性、長效性、多效性、潛在性和復(fù)雜性等特點。上述特點使安全投資效益的評估既比較困難,又具有很大的理論與現(xiàn)實意義。
二、建筑安全投資效益的評估方法
本文采用“投入-產(chǎn)出”模型評估建筑安全投資效益,即安全投資效益=安全產(chǎn)出/安全投資,安全產(chǎn)出包括經(jīng)濟和非經(jīng)濟產(chǎn)出,而(非)經(jīng)濟產(chǎn)出又可分為(非)經(jīng)濟減損產(chǎn)出和(非)經(jīng)濟增值產(chǎn)出。
(一)安全投入(投資)的評估方法
我國目前還沒有建立統(tǒng)一的建筑安全投資統(tǒng)計指標(biāo)體系。學(xué)術(shù)界對安全投資項目的劃分也存在不同的觀點。本文的安全投資是指建筑企業(yè)為預(yù)防和減少事故的發(fā)生而主動投入的各項費用,包括安全措施、個人防護用品、安全教育、安全管理(如安全人員、安全會議、安全檢查、安全獎勵等投入)以及其他預(yù)防性投入(如工傷保險等),而事故救援及善后處理、財產(chǎn)毀損等均列入事故損失范疇。
(二)安全產(chǎn)出的評估方法
1、安全經(jīng)濟產(chǎn)出。(1)經(jīng)濟減損產(chǎn)出。經(jīng)濟減損產(chǎn)出是指安全投資減少事故經(jīng)濟損失的效果(即經(jīng)濟減損效益),經(jīng)濟減損產(chǎn)出=安全投資前的事故經(jīng)濟損失――安全投資后的事故經(jīng)濟損失。事故經(jīng)濟損失可分為直接和間接經(jīng)濟損失。直接經(jīng)濟損失是指與事故直接相聯(lián)系的人身傷亡的善后處理費用和財產(chǎn)損壞的價值,可通過企業(yè)有關(guān)的財務(wù)記錄比較容易得到。間接經(jīng)濟損失是指因事故導(dǎo)致產(chǎn)值減少、效率降低等損失的價值。估算間接經(jīng)濟損失的一種簡便方法是通過采用直接與間接損失的倍比系數(shù)(“直間比”)來確定。因事故類型、統(tǒng)計樣本及直接和間接經(jīng)濟損失劃分標(biāo)準(zhǔn)不同,使得不同的研究得出的“直間比”相差很大,從2-10不等,一般可取4。(2)經(jīng)濟增值產(chǎn)出。經(jīng)濟增值產(chǎn)出是指安全投資保障了勞動條件,促進勞動生產(chǎn)率的提高從而實現(xiàn)經(jīng)濟增值的效果(即經(jīng)濟增值效益)。由于影響因素比較復(fù)雜,目前學(xué)術(shù)界還缺乏公認的計算安全投資經(jīng)濟增值產(chǎn)出的方法。本文假設(shè)安全投資與生產(chǎn)投資具有同等的經(jīng)濟增值效果,通過安全投資占企業(yè)固定資產(chǎn)的比重來確定安全投資對經(jīng)濟增值的貢獻,即經(jīng)濟增值產(chǎn)出=建筑增加值×安全投資占企業(yè)全部固定資產(chǎn)的比例。
2、安全非經(jīng)濟產(chǎn)出。非經(jīng)濟產(chǎn)出是指安全條件的實現(xiàn)對生命、健康、商譽、環(huán)境、社會安定等所起的積極效果(即非經(jīng)濟效益),同樣可分為減損產(chǎn)出和增值產(chǎn)出。為了從經(jīng)濟效益的角度對安全投資活動進行科學(xué)的評價,嘗試對幾個主要的非經(jīng)濟產(chǎn)出進行經(jīng)濟量化處理。(1)非經(jīng)濟減損產(chǎn)出。生命與健康的價值。評估時將人作為“經(jīng)濟人”而非自然人對待,即從人經(jīng)濟關(guān)系的角度考察人的經(jīng)濟活動規(guī)模而非人體本身的經(jīng)濟價值。因此,事故死亡一人的經(jīng)濟損失相當(dāng)于其死亡年齡至退休年齡期間所能創(chuàng)造的經(jīng)濟價值(以人均勞動生產(chǎn)率計算)及其退休后的消費額之和。而傷殘造成的健康損失則可通過與死亡事故進行比較來估算。商譽的價值。商譽是指企業(yè)由于技術(shù)先進、質(zhì)量優(yōu)異、生產(chǎn)安全、服務(wù)良好、經(jīng)營效率高、歷史悠久等原因而使企業(yè)享有良好的信譽。商譽是企業(yè)的無形資產(chǎn),能使企業(yè)具有獲取超額收益的能力,這種能力的價值就是商譽的價值。確定商譽損失價值可按以下步驟進行:首先求出企業(yè)整體的商譽價值,可將企業(yè)收益與按行業(yè)平均收益率計算的收益之間的差額的折現(xiàn)值作為企業(yè)商譽價值,即商譽價值=(企業(yè)收益-行業(yè)平均產(chǎn)值利稅率×企業(yè)總產(chǎn)值)/折現(xiàn)率;其次可采用層次分析法確定安全信譽在企業(yè)商譽中所占的比重;最后采用專家評分法評估安全事故引起的商譽的損失系數(shù),評估時應(yīng)參考事故嚴(yán)重程度、影響范圍、發(fā)生頻率以及受社會的關(guān)注程度等因素。環(huán)境的價值。安全事故可能造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞,消除環(huán)境污染和恢復(fù)生態(tài)需要投入一定的費用,可將這種費用作為安全事故造成的環(huán)境損失價值。社會安定的價值。這是一種潛在的損失,可用社會安定損失占事故總經(jīng)濟損失(或非經(jīng)濟損失)的比例來估算,這項工作同樣可采用專家評分法來進行評估。(2)非經(jīng)濟增值產(chǎn)出。非經(jīng)濟增值產(chǎn)出是指通過安全舒適的生產(chǎn)環(huán)境,滿足人們對生命、健康、信譽、環(huán)境及社會安定等特殊需要,實現(xiàn)良好、和諧的社會氛圍從而創(chuàng)造社會效益。在上述非經(jīng)濟增值產(chǎn)出中,商譽的增值產(chǎn)出最終體現(xiàn)為企業(yè)收益的增加,而生命、健康、環(huán)境及社會安定等非經(jīng)濟目標(biāo)的實現(xiàn)能使人們工作過程中更加安心和愉悅,工作的積極性和主動性得以提高,從而提高勞動生產(chǎn)率,也就是說上述非經(jīng)濟增值產(chǎn)出有一部分最終還是轉(zhuǎn)化為了經(jīng)濟增值產(chǎn)出,在前文經(jīng)濟增值產(chǎn)出的計算中實際上已經(jīng)包含了這幾部分非經(jīng)濟增值產(chǎn)出的經(jīng)濟效果,因此不再另行計算。而非經(jīng)濟增值產(chǎn)出的其余部分則體現(xiàn)為社會倫理和人類道德等方面的意義,對于這部分內(nèi)容目前還很難進行有效的經(jīng)濟量化處理。
三、建筑安全投資效益的實證分析
本課題組曾對浙江省某建筑企業(yè)進行了為期兩年的建筑安全投資效益的跟蹤調(diào)查,調(diào)查得到該企業(yè)2007年和2008年的部分相關(guān)數(shù)據(jù)如下(注:括號內(nèi)為2008年的數(shù)據(jù)):企業(yè)固定資產(chǎn)凈值2.79(3.04)億元,施工產(chǎn)值23.78(28.23)億元,完成建筑增加值4.65(5.59)億元,利稅總額1.55(1.75)億元,按增加值計算的人均勞動生產(chǎn)率2.89(2.92)萬元/人?年,全年安全投入476(627)萬元;當(dāng)年共發(fā)生各類安全事故17(12)起,其中死亡1(0)人,重傷3(1)人,輕傷10(12)人,事故共計造成直接經(jīng)濟損失165(89)萬元。另據(jù)調(diào)查,近幾年我國建筑行業(yè)的平均產(chǎn)值利稅率約為6%。
根據(jù)上述統(tǒng)計資料及前文介紹的方法估算該企業(yè)2008年的安全投資效益如下:
(一)經(jīng)濟減損產(chǎn)出
取“直間比”系數(shù)為4,則該企業(yè)2007年和2008年安全事故總經(jīng)濟損失分別為165×5=825萬元和89×5=445萬元,則2008年的經(jīng)濟減損產(chǎn)出為380萬元,對應(yīng)的經(jīng)濟減損效益為380/627=0.606,即1元的安全投資能產(chǎn)生0.606元的經(jīng)濟減損效益。
(二)經(jīng)濟增值產(chǎn)出
經(jīng)濟增值產(chǎn)出=企業(yè)總產(chǎn)出(建筑增加值)×安全投資占企業(yè)全部固定資產(chǎn)的比例=5.59×627/3.04=1153萬元,對應(yīng)的經(jīng)濟增值效益為1153/627=1.839,即該企業(yè)1元的安全投資能產(chǎn)生1.839元的經(jīng)濟增值效益。
(三)非經(jīng)濟減損產(chǎn)出
1、生命與健康的減損產(chǎn)出:死亡職工年齡為34歲,假設(shè)人均壽命為75歲,職工退休年齡為60歲,退休以后的消費額為1萬元/年,則該死亡職工的生命價值=2.89×(60-34)+1×(75-60)=91.14萬元。假設(shè)重傷和輕傷事故造成的生命健康損失分別為死亡事故的80%和30%,則該企業(yè)2008年因安全投資帶來的生命與健康的減損產(chǎn)出為91.14×(1+3×0.8+10×0.3)-91.14×(1×0.8+12×0.3)=182.18萬元。
2、商譽的減損產(chǎn)出:假設(shè)折現(xiàn)率為10%,則2007年和2008年企業(yè)整體商譽的價值分別為(1.55-6%×23.78)/10%=1.233億元和(1.75-6%×28.23)/10%=0.562億元。通過咨詢有關(guān)專家,確定安全信譽占該企業(yè)商譽的比重為20%,2007年和2008年因安全事故引起的商譽損失系數(shù)分別為15%和10%。則該企業(yè)2008年因安全投資帶來的商譽減損產(chǎn)出為1.233×20%×15%-0.562×20%×10%=258萬元。本例不考慮環(huán)境和社會安定等損失,則非經(jīng)濟減損效益為(182.18+258)/627=0.702,即1元的安全投資能產(chǎn)生0.702元的非經(jīng)濟減損效益。
(四)非經(jīng)濟增值產(chǎn)出
根據(jù)前文分析,非經(jīng)濟增值產(chǎn)出的部分效果已經(jīng)包含在經(jīng)濟增值產(chǎn)出當(dāng)中,而涉及社會倫理和道德等方面的效果由于目前還很難進行合理的經(jīng)濟量化,因此不予考慮。
綜上,該企業(yè)2008年建筑安全的投入-產(chǎn)出比為1:3.147(0.606+1.839+0.702),即1元的安全投資能產(chǎn)生3.147元的效益。
四、結(jié)論
本文研究了建筑安全投資效益的量化評估方法,并通過具體實例計算了建筑安全投資效益的大小。研究表明,建筑安全投資并非通常所認為的是一種沒有產(chǎn)出的消耗,而具有非常巨大的投資效益,其效益包括減損效益和增值效益,其中經(jīng)濟增值效益和非經(jīng)濟減損效益均要大于經(jīng)濟減損效益,若考慮目前暫時還無法量化的社會效益,則安全投資的效益將更為可觀,因此建筑企業(yè)增加安全投資是非常有必要的。
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一、火災(zāi)風(fēng)險評估的概念
過去,人們往往依靠經(jīng)驗和直觀推斷來做出決策。隨著計算機容量不斷擴大和模塊技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)險評估(riskassessment)和風(fēng)險管理(riskmanagement)技術(shù)作為復(fù)雜或重大事項決策的必要輔助手段,在過去的二、三十年間,在決策分析、管理科學(xué)、運營研究和系統(tǒng)安全等領(lǐng)域得到了廣泛的認知和應(yīng)用[1]。
通常認為風(fēng)險(risk)的定義為:能夠?qū)ρ芯繉ο螽a(chǎn)生影響的事件發(fā)生的機會,它通過后果和可能性這兩個方面來具體體現(xiàn)。風(fēng)險概念中包括三個因素:對可能發(fā)生的事件的認知;該事件發(fā)生的可能性;發(fā)生的后果[2]。因而,火災(zāi)風(fēng)險(firerisk)包含火災(zāi)危險性(發(fā)生火災(zāi)的可能性)和火災(zāi)危害性(一旦發(fā)生火災(zāi)可能造成的后果)雙重含義[3]。
現(xiàn)在,在文獻中可以看到的與“火災(zāi)風(fēng)險評估”相關(guān)的術(shù)語有fireriskanalysis,fireriskestimation,fireriskevaluation,fireriskassessment等,但基本上火災(zāi)風(fēng)險評估都是指:在火災(zāi)風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上對火災(zāi)風(fēng)險進行估算,通過對所選擇的風(fēng)險抵御措施進行評估,把所收集和估算的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的結(jié)論的過程。火災(zāi)風(fēng)險評估與火災(zāi)模擬、火災(zāi)風(fēng)險管理和消防工程之間有密切關(guān)系,為其提供定性和定量的分析方法,簡單地如消防安全設(shè)施檢查表,復(fù)雜的就會涉及到概率分析,在應(yīng)用方面針對的風(fēng)險目標(biāo)的性質(zhì)和分析人員的經(jīng)驗有各種變化[4]。
較多的人傾向于從工程角度來定義火災(zāi)危害性(firehazard)和火災(zāi)風(fēng)險(firerisk)?;馂?zāi)危害性指:凡是根據(jù)已有的資料認為能引起火災(zāi)或爆炸,或是能為火災(zāi)的強度增大或蔓延持續(xù)提供燃料,即對人員或財產(chǎn)安全造成威脅的任何情況、工藝過程、材料或形勢?;馂?zāi)危害性分析在不同的情況下有不同的針對性,目的是確定在一定的條件下有可能發(fā)生的可預(yù)見性后果。這種設(shè)定的條件稱為火災(zāi)場景,包括建筑物中房間的布局、建材、裝修材料及家具、居住者的特征等與相關(guān)后果有關(guān)的各種具體信息。目前在確定后果方面的趨勢是盡可能地利用各種火災(zāi)模式,輔以專家判斷。此時,危害性分析可以看作是風(fēng)險評估的一個構(gòu)成元素,即風(fēng)險評估是對危害發(fā)生的可能性進行權(quán)衡的一系列危害性分析。
從系統(tǒng)分析的角度來看,風(fēng)險具有系統(tǒng)特性和動態(tài)特性。風(fēng)險實際上并非某一單一實體或事物的固有特性,而是屬于一個系統(tǒng)的特性。若系統(tǒng)發(fā)生變化,很容易就會使事先對風(fēng)險所做的估算隨之發(fā)生變化?;馂?zāi)風(fēng)險評估模式包括:系統(tǒng)認定,即明確所要評估的具體系統(tǒng)并定義出風(fēng)險抵御措施的過程;風(fēng)險估算,即設(shè)定關(guān)于火災(zāi)的發(fā)生幾率和嚴(yán)重后果及其伴隨的不確定性的衡量標(biāo)準(zhǔn)或尺度,計算和量化系統(tǒng)中的指標(biāo)的過程;風(fēng)險評估,對該標(biāo)準(zhǔn)或尺度進行分析和估算,確定某一特定風(fēng)險值的重要性或某一特定風(fēng)險發(fā)生變化的權(quán)重[5]。
二、城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估的意義及發(fā)展概況
在消防方面,隨著人們安全意識的提高和建筑設(shè)計性能化的發(fā)展,對建筑工程的安全評估日益受到重視,比如美國消防協(xié)會制定的“NFPA101生命安全法規(guī)”是一部關(guān)注火災(zāi)中的人員安全的消防法規(guī),與之同源的“NFPA101A確保生命安全的選擇性方法指南”,分別針對醫(yī)護場所、監(jiān)禁場所、辦公場所等,給出了一系列安全評估方法,多應(yīng)用于建筑工程的安全性評估方面[6]。
目前,我國在火災(zāi)風(fēng)險評價方面的研究,大部分是以某一企業(yè),或某一特定建筑物為對象的小系統(tǒng)。例如,由武警學(xué)院承擔(dān)的國家“九五”科技攻關(guān)項目“石化企業(yè)消防安全評價方法及軟件開發(fā)研究”,以“石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)范”等消防規(guī)范和德爾菲專家調(diào)查法為基礎(chǔ),設(shè)計了石化企業(yè)消防安全評價的指標(biāo)體系,利用層次分析法和道化指數(shù)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重,采用線性加權(quán)模型得出煉油廠的消防安全評價結(jié)果[7]。以某一特定建筑物為對象的火災(zāi)風(fēng)險評價也比較多,如中國礦業(yè)大學(xué)周心權(quán)教授,在分析建筑火災(zāi)發(fā)生原因的基礎(chǔ)上,建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險評估因素集,并運用模糊評價法對我國的高層民用建筑進行了消防安全評價[8]。
與上述的安全評估不同,城市區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險評估的目的是根據(jù)不同的火災(zāi)風(fēng)險級別,配置消防救援力量,指導(dǎo)城市消防系統(tǒng)改造,指導(dǎo)城市消防規(guī)劃。對已建成的城市區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險評估必須考慮許多因素,即城市火災(zāi)危險性評價指標(biāo)體系,包括區(qū)域內(nèi)所存在的對生命安全造成危險的情況、火災(zāi)頻率、氣候條件、人口統(tǒng)計等因素,進而評價社區(qū)的消防部署和消防能力等抵御風(fēng)險的因素。除此之外,在評估過程中另一個重要的情況是要關(guān)注社區(qū)從財政及其他方面為消防規(guī)劃中所要求的總體消防水平提供支持的能力和意愿。隨著城市規(guī)模擴大、綜合功能增強,在居住區(qū)商貿(mào)中心、醫(yī)院、學(xué)校、和護理場所增多,評估方法還會相應(yīng)的改變?,F(xiàn)有的城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估方法主要出于以下兩個目的:
(一)用于保險目的
在火災(zāi)保險方面的應(yīng)用的典型事例為美國保險管理處ISO(InsuranceServicesOffice,ISO)的城市火災(zāi)分級法,在美國已經(jīng)被視為指導(dǎo)社區(qū)政府部門對其火災(zāi)抵御能力和實際情況進行分類和自我評估的良好方法。ISO方法把社區(qū)消防狀況分為10個等級,10級最差,1級最好。
ISO是按照一套統(tǒng)一的指標(biāo)來對每個社區(qū)的客觀存在的滅火能力進行評估,確定該社區(qū)的公共消防級別,這套指標(biāo)來自于由美國消防協(xié)會和美國自來水公司協(xié)會所制定的各種國家規(guī)范。ISO對城市消防的分級方法主要體現(xiàn)在它的“市政消防分級表(CommercialFireRatingSchedule,CFRS)”上。CFRS把建筑結(jié)構(gòu)、用途、防火間距與公共消防情況(用公共消防分級數(shù)目表達)相關(guān)聯(lián),再以統(tǒng)計數(shù)據(jù)加以調(diào)節(jié)后,來確定相應(yīng)的火險費用。ISO級別僅被保險公司用作確定火險費用的一個成分。ISO分級系統(tǒng)雖然無法反映出消防組織的其他應(yīng)急救援能力,但實際上也常用于各個區(qū)域的公共滅火力量的確定。
市政消防分級表從1974年開始使用,主要考察某城市區(qū)域的7個指標(biāo)情況:供水、消防隊、火災(zāi)報警、建筑法規(guī)、電氣法規(guī)、消防法規(guī)、氣候條件。隨著技術(shù)進步,該表也不斷改進。1980年版抽取了CFRS中對公共消防分級的方法,給出了修訂后的滅火力量等級表,指標(biāo)只包括前3項。被刪除的指標(biāo)或者確少區(qū)分度,或者在全市范圍內(nèi)進行評估時太過于主觀,而且74表格中包含許多評估標(biāo)準(zhǔn)是具體的規(guī)定,如果某一社區(qū)的情況沒有滿足這些規(guī)定,則歸屬為差額分,規(guī)定降低了表格可使用的彈性范圍,無法正確評估情況和技術(shù)的變化。故而ISO分級表被視為越來越“性能化”[9]。
(二)用于消防力量的部署
當(dāng)今的消防組織和地方政府要擔(dān)負日益加重的安全責(zé)任,面對來自公眾的對抵御各種風(fēng)險的更多的期望,以及調(diào)整消防機構(gòu)人員、設(shè)備及其他預(yù)算方面的壓力,迫切需要確認某一給定轄區(qū)內(nèi)的具體風(fēng)險和危險的等級。
具體地說,城市區(qū)域風(fēng)險評估在消防方面的目的就是:使公眾和消防員的生命、財產(chǎn)的預(yù)期風(fēng)險水平與消防安全設(shè)施以及火災(zāi)和其他應(yīng)急救援力量的種類和部署達到最佳平衡。
關(guān)于火災(zāi)風(fēng)險對于滅火救援力量的影響,美國消防界對此的關(guān)注可以說幾經(jīng)反復(fù),其間美國消防學(xué)院、NFPA等都做了許多工作。直至20世紀(jì)90年代,國際消防局長協(xié)會成立了由150名專業(yè)人士組成的國際消防組織資質(zhì)認定委員會(theCommissionofFireAccreditationInternational,CFAI),經(jīng)過9年的廣泛工作,制定了“消防應(yīng)急救援自我評估方法”,和制定標(biāo)準(zhǔn)的社區(qū)消防安全系統(tǒng)。另外,NFPA最終還制定了NFPA1710和1720兩個指導(dǎo)消防力量部署的標(biāo)準(zhǔn),分別幫助職業(yè)消防隊和志愿消防隊和改進為社區(qū)提供的消防救援的水平。根據(jù)NFPA最近的調(diào)查,NFPA1710將在全美30500個消防機構(gòu)中的3300~3600個得到正式的應(yīng)用,也推廣到加拿大有些地區(qū)[10]。
英國對消防救援力量的部署標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)內(nèi)政部批準(zhǔn)的“風(fēng)險指標(biāo)”,把消防隊的轄區(qū)劃分為“A”、“B”、“C”、“D”四類區(qū)域,名為“風(fēng)險分級”系統(tǒng)。其目的是對消防隊的轄區(qū)進行風(fēng)險評估,確定轄區(qū)內(nèi)的各種風(fēng)險區(qū)域,進而確定該風(fēng)險區(qū)域發(fā)生火災(zāi)后應(yīng)出動的消防車數(shù)量和消防響應(yīng)時間。1995年,英國的審計委員會了一份題為“消防方針”的考察報告,認為這種方法沒有充分考慮建筑設(shè)施的占用情況、社區(qū)的人口統(tǒng)計情況和社會經(jīng)濟因素,也沒有把建筑物內(nèi)的消防安全設(shè)施納入考核范圍。故而由審計委員會報告聯(lián)合工作組與內(nèi)政部的消防研究發(fā)展辦公室一起,設(shè)立了一個研究項目。該項目的目的是開發(fā)一套供消防機構(gòu)劃分區(qū)域的風(fēng)險等級,對包括滅火在內(nèi)的所有應(yīng)急救援力量進行部署,用于消防安全設(shè)施的規(guī)劃并能解決上述問題的風(fēng)險評估方法,再對開發(fā)出的方法進行測試。最后Entec公司開發(fā)出了計算軟件,并于1999年4月以內(nèi)政部的名義出臺了“風(fēng)險評估工具箱”測試版[11]。
三、國內(nèi)外近期的城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估方法
(一)國內(nèi)的城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估方法
張一先等采用指數(shù)法對蘇州古城區(qū)的火災(zāi)危險性進行分級[15],該方法的指標(biāo)體系考慮了數(shù)量危險性,著火危險性,人員財產(chǎn)損失嚴(yán)重度,消防能力這四個因素。1995年李杰等在建立火災(zāi)平均發(fā)生率與城市人口密度﹑城區(qū)面積﹑建筑面積間的統(tǒng)計關(guān)系基礎(chǔ)上,選取建筑面積為主導(dǎo)參量,建立了以建筑面積為單一因子的城市火災(zāi)危險評價公式[12]。李華軍[16]等在1995年提出了城市火災(zāi)危險性評價指標(biāo)體系,該體系中城市火災(zāi)危險性評價由危害度﹑危險度和安全度三個指標(biāo)組成,用以評價現(xiàn)實的風(fēng)險,不能用來指導(dǎo)城市消防規(guī)劃。
(二)美國的“風(fēng)險、危害和經(jīng)濟價值評估”方法[13]
美國國家消防局與CFAI于1999年一起,在“消防局自我評估”及“消防安全標(biāo)準(zhǔn)”的工作的基礎(chǔ)上,更突出強調(diào)了“火災(zāi)科學(xué)”的“科學(xué)性”,開發(fā)出名為“風(fēng)險、危害和經(jīng)濟價值評估(Risk,HazardandValueEvaluation)”的方法。美國消防局于2001年11月19日了該方案,這是一個計算機軟件系統(tǒng),包含了多種表格、公式、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析方法,主要用于采集相關(guān)的信息和數(shù)據(jù),以確定和評估轄區(qū)內(nèi)火災(zāi)及相關(guān)風(fēng)險情況,供地方公共安全政策決策者使用,有助于消防機構(gòu)和轄區(qū)決策者針對其消防及應(yīng)急救援部門的需求做出客觀的、可量化的決策,更加充分地體現(xiàn)了把消防力量布署與社區(qū)火災(zāi)風(fēng)險相結(jié)合的原則。
該方法的要點集中于兩個方面:1、各種建筑場所火災(zāi)隱患評估。其目的是收集各種數(shù)據(jù)元素,這些數(shù)據(jù)能夠通過高度認可的量度方法,以便提供客觀的、定量的決策指導(dǎo)。其中的分值分配系統(tǒng)共包括6類數(shù)據(jù)元素:建筑設(shè)施、建筑物、生命安全、供水需求、經(jīng)濟價值。2、社區(qū)人口統(tǒng)計信息。用于收集轄區(qū)年度收集的相關(guān)數(shù)據(jù)元素。包括居住人口、年均火災(zāi)損失總值、每1000人口中的消防員數(shù)目等數(shù)據(jù)元素。
該方法已在一些消防局的救援響應(yīng)規(guī)劃中得到應(yīng)用。以蘇福爾斯消防局為例,它利用該方法把其社區(qū)風(fēng)險定義為高中低三類區(qū)域,進而再考察這些區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險可能性和后果:高風(fēng)險區(qū)域包括風(fēng)險可能性和后果都很大的以及可能性低、后果大的區(qū)域,主要指人員密集的場所和經(jīng)濟利益較大的場所;中等風(fēng)險區(qū)域是風(fēng)險可能性大,后果小的區(qū)域,如居住區(qū);低風(fēng)險區(qū)域是風(fēng)險可能性和后果都較低的區(qū)域,如綠地、水域等,然后再把這些在消防救援響應(yīng)規(guī)劃中體現(xiàn)出來。
(三)英國的“風(fēng)險評估”方法[14]
英國Entec公司研發(fā)“消防風(fēng)險評估工具箱”,解決了兩個問題:一是評估方法的現(xiàn)實性,是否在一定的時限內(nèi)能達到最初設(shè)定的目標(biāo)。經(jīng)過對環(huán)境、管理、海事安全等部門所使用的各種風(fēng)險評估方法的進行廣泛考察之后,研究人員認為如果對這些方法加以適當(dāng)轉(zhuǎn)換,就可以通過不同的方法對消防隊?wèi)?yīng)該接警響應(yīng)的不同緊急情況進行評估。二是建立了表達社會對生命安全風(fēng)險可接受程度的指標(biāo)。
Entec的方法分為三個階段。首先應(yīng)該在全國范圍內(nèi),對消防隊?wèi)?yīng)該接警響應(yīng)的各類事故和各類建筑設(shè)施進行風(fēng)險評估,這樣得到一組關(guān)于滅火力量部署和消防安全設(shè)施規(guī)劃的國家指南。對于各類事故和建筑設(shè)施而言,由于所采用的分析方法、數(shù)據(jù)各不相同,所以對于國家水平上的風(fēng)險評估設(shè)定了一個包括四個階段的通用的程序:對生命和/或財產(chǎn)的風(fēng)險水平進行估算;把風(fēng)險水平與可接受指標(biāo)進行對比;確定降低風(fēng)險的方法,包括相應(yīng)的預(yù)防和滅火力量的部署;對不同層次的滅火和預(yù)防工作的作用進行估算,確定能合理、可行地降低風(fēng)險的最經(jīng)濟有效的方法。
國家指南確定后,才能提供一套評估工具,各地消防主管部門可以利用這些工具在國家規(guī)劃要求范圍內(nèi),對當(dāng)?shù)氐幕馂?zāi)風(fēng)險進行評估,并對滅火力量進行相應(yīng)的部署。該項目要求針對以下四類事故制定風(fēng)險評估工具:住宅火災(zāi);商場、工廠、多用途建筑和民用塔樓這樣人員比較密集的建筑的火災(zāi);道路交通事故一類危及生命安全、需要特種救援的事故;船舶失事、飛機墜落這樣的重特大事故。
第三個階段是對使用上述評估工具的區(qū)域進行考查,估算其風(fēng)險水平,與國家風(fēng)險規(guī)劃指南對比,并推薦應(yīng)具備的消防力量和消防安全設(shè)施水平。
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從國外性能化規(guī)范的研究過程看,大部分是首先或同時研究與性能設(shè)計有關(guān)的消防安全設(shè)計評估技術(shù),只有少數(shù)國家是先修改規(guī)范,后開發(fā)設(shè)計指南。
三、消防安全工程
隨著人們對火災(zāi)現(xiàn)象及其規(guī)律研究的不斷深入,在一定程度上實現(xiàn)了對火災(zāi)過程的定量描述和分析,并由此產(chǎn)生了一門新興工程學(xué)科--消防安全工程學(xué)。在發(fā)展以性能為基礎(chǔ)的規(guī)范的同時,消防安全工程也在快速發(fā)展。消防安全工程學(xué)由于其潛力、復(fù)雜性以及應(yīng)用性而在基礎(chǔ)理論、方法學(xué)和實用工具領(lǐng)域得到較大的發(fā)展。當(dāng)然人們?nèi)匀恍枰M一步研究建筑設(shè)計中完全量化的消防安全工程方法。
消防安全工程所涉及的內(nèi)容包括工程原理與原則的應(yīng)用,基于火災(zāi)現(xiàn)象、火災(zāi)影響,以及人的反應(yīng)和行為的專家判斷。由于現(xiàn)在仍然缺乏完全量化的建筑設(shè)計消防安全工程方法,因此要求采用由專家或工程分析判斷而形成的比較保守的方法。不過,在很多國家,這些能夠作出專家判斷的經(jīng)過認可或被接受的消防工程師為數(shù)不多。
四、性能化設(shè)計方法
性能化設(shè)計方法是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得出最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑物提供最合理的防火保護。
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程去建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估去建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng)進行定義的工程過程。
五、性能化規(guī)范與性能化設(shè)計方法
性能化規(guī)范中,一般只確定能達到規(guī)范要求的可接受的方法,對建筑物內(nèi)的要求通過政策性的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求來表敘。例如澳大利亞于1996年12月由澳大利亞建筑規(guī)范委員會(ABCB)編制的第一個"性能化"的綜合性的建筑規(guī)范《澳大利亞建筑規(guī)范(BCA96)》由四個層次的體系構(gòu)成,即目標(biāo)、功能描述、性能要求?quot;視為滿足的條款"以及驗證的方法。性能化設(shè)計是選用以性能為基礎(chǔ)的替代辦法,即描述能夠達到某種規(guī)定性能水平的設(shè)計過程的術(shù)語,其設(shè)計方法是設(shè)計中的一種工程方法。
如果性能化設(shè)計方法同性能化規(guī)范一起使用,就必需有一套規(guī)范中要求的固定的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求。如果不借能化規(guī)范,就由以下7個步驟來指導(dǎo)分析和設(shè)計,即1確定工程場址或工程的具體內(nèi)容。2確定消防安全總體目標(biāo)、功能(或損失)目標(biāo)和性能要求。3建立性能指標(biāo)和設(shè)計指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。4建立火災(zāi)場景。5建立設(shè)計火災(zāi)。6提出和評估設(shè)計方案。7寫出最終報告。性能化設(shè)計必需考慮的因素至少包括以下因素:1起火和發(fā)展。2煙氣蔓延和控制。3火災(zāi)蔓延和控制。4火災(zāi)探測和滅火。5通知使用者并疏散。6消防部門的接警和響應(yīng)。
六、評估方法
建筑防火評估方法是性能化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù),在世界范圍內(nèi),對于這一方法及相關(guān)概念體系的逐步完善作出重要貢獻的各類方法和模型主要包括:美國的建筑防火評估方法(BFSEM:The Building Fire Safety Evaluation Method)。評估特定場所內(nèi)所用產(chǎn)品火災(zāi)風(fēng)險的FRAME works方法,火災(zāi)致?lián)p評估方法(FIVE:Fire-Induced Vulnerability Evaluation);澳大利亞的風(fēng)險評估模型(RAM:Risk Assessment Modeling);日本的建筑物綜合防火安全設(shè)計方法;加拿大的FIRECAM方法。
加拿大國家建筑研究院(NRC)正在研究并已開始應(yīng)用的性能化設(shè)計工具:火災(zāi)風(fēng)險與成本評估模型(FiRECAMTM--Fire Risk Evaluation and Cost Assessment Model)),它通過分析所有可能發(fā)生的火災(zāi)場景來評估火災(zāi)對建筑物內(nèi)居民造成的預(yù)期風(fēng)險,同時還能評估消防費用(基建及維修)和預(yù)期火災(zāi)損失。FiRECAMTM依靠兩個主要參數(shù)來評估火災(zāi)安全設(shè)計的火災(zāi)安全性能,即火災(zāi)對生命造成的預(yù)期風(fēng)險(ERL)和預(yù)期火災(zāi)損失(FCE);運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)來預(yù)測火災(zāi)場景發(fā)生的幾率,比如可能發(fā)生的火災(zāi)類型或火災(zāi)探測器的可靠性,同時還運用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測火災(zāi)隨時間的變化,比如火的發(fā)展和蔓延及居民的撤離;FiRECAMTM利用火災(zāi)增長、火災(zāi)蔓延、煙氣流動、居民反應(yīng)和消防部門反應(yīng)的動態(tài)變化(以時間為函數(shù))來計算ERL和FCE的數(shù)值。它包括:火災(zāi)增長模型、煙氣流動和居民逃生模型。FiRECAMTM對火災(zāi)蔓延的可能性及火災(zāi)后修復(fù)建筑物的費用采用的是保守的評估模型,所以對財產(chǎn)損失的評估結(jié)果比實際的偏高。
澳大利亞消防規(guī)范改革中心(FCRC)正在開發(fā)一個用以量化建筑消防安全系統(tǒng)性能的風(fēng)險評價模型叫CESARE--Risk(注:它和FiRECAMTM同基于Beck的預(yù)測多層、多房間內(nèi)火災(zāi)的影響的風(fēng)險評價系統(tǒng)模型),它采用多種火災(zāi)場景,其中考慮了火災(zāi)及對火災(zāi)的反應(yīng)的概率特性,采用確定性模型預(yù)測建筑內(nèi)火災(zāi)環(huán)境隨時間的變化。某些組成部分如下:事件樹與預(yù)期值模型、火災(zāi)發(fā)展與煙氣流動模型、人員行為模型、消防隊模型和工作人員模型、分隔失效模型、經(jīng)濟模型。
七、消防工程指南
目前,為與消防安全工程相一致,必須為單個消防技術(shù)起草實施指南,1996年澳大利亞消防規(guī)范改革中心出版了"消防工程指南",為消防安全評估提供了指導(dǎo)。該指南提出設(shè)計過程的一個重要部分是制定一個設(shè)計大綱,對建筑整體方案進行分析,確定潛在火災(zāi)危害以便提出使項目組、消防安全工程師、消防部門和審批機關(guān)均認為滿意的消防系統(tǒng)設(shè)計方案。消防安全系統(tǒng)分析可以分下列幾極:
第一極--組件和子系統(tǒng)等效評估(SEE--SYSTEM EQUIVALENT EVALUATION),只考慮一個子系統(tǒng)的單獨運行情況。
第二極--系統(tǒng)性能評估(SPE),考慮不同子系統(tǒng)和組件之間的互相影響,這一極分析可能只建立在一個簡單的火災(zāi)場景和時間曲線分析基礎(chǔ)上,也可能需要單獨考慮一個以上的"最壞"火災(zāi)場景。
第三極--系統(tǒng)風(fēng)險評估(SRE),適用于大型綜合建筑或者高度創(chuàng)新的建筑,能大大降低建筑成本或者解決非常困難的設(shè)計問題。它屬于概率風(fēng)險評估,其量化非常復(fù)雜,需要消防工程師具有更高的技術(shù)水平,也要求有關(guān)審批部門掌握更高的評估技能。同時指南還為所考慮的消防安全子系統(tǒng)規(guī)定了必要的分析和輸入數(shù)據(jù)。
八、我國的前景
從國外性能化規(guī)范的研究過程看,大部分是首先或同時研究與性能設(shè)計有關(guān)的消防安全設(shè)計評估技術(shù),只有少數(shù)國家是先修改規(guī)范,后開發(fā)設(shè)計指南。
三、消防安全工程
隨著人們對火災(zāi)現(xiàn)象及其規(guī)律研究的不斷深入,在一定程度上實現(xiàn)了對火災(zāi)過程的定量描述和分析,并由此產(chǎn)生了一門新興工程學(xué)科--消防安全工程學(xué)。在發(fā)展以性能為基礎(chǔ)的規(guī)范的同時,消防安全工程也在快速發(fā)展。消防安全工程學(xué)由于其潛力、復(fù)雜性以及應(yīng)用性而在基礎(chǔ)理論、方法學(xué)和實用工具領(lǐng)域得到較大的發(fā)展。當(dāng)然人們?nèi)匀恍枰M一步研究建筑設(shè)計中完全量化的消防安全工程方法。
消防安全工程所涉及的內(nèi)容包括工程原理與原則的應(yīng)用,基于火災(zāi)現(xiàn)象、火災(zāi)影響,以及人的反應(yīng)和行為的專家判斷。由于現(xiàn)在仍然缺乏完全量化的建筑設(shè)計消防安全工程方法,因此要求采用由專家或工程分析判斷而形成的比較保守的方法。不過,在很多國家,這些能夠作出專家判斷的經(jīng)過認可或被接受的消防工程師為數(shù)不多。
四、性能化設(shè)計方法
性能化設(shè)計方法是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得出最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑物提供最合理的防火保護。
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程去建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估去建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng)進行定義的工程過程。
五、性能化規(guī)范與性能化設(shè)計方法
性能化規(guī)范中,一般只確定能達到規(guī)范要求的可接受的方法,對建筑物內(nèi)的要求通過政策性的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求來表敘。例如澳大利亞于1996年12月由澳大利亞建筑規(guī)范委員會(ABCB)編制的第一個"性能化"的綜合性的建筑規(guī)范《澳大利亞建筑規(guī)范(BCA96)》由四個層次的體系構(gòu)成,即目標(biāo)、功能描述、性能要求?quot;視為滿足的條款"以及驗證的方法。性能化設(shè)計是選用以性能為基礎(chǔ)的替代辦法,即描述能夠達到某種規(guī)定性能水平的設(shè)計過程的術(shù)語,其設(shè)計方法是設(shè)計中的一種工程方法。
如果性能化設(shè)計方法同性能化規(guī)范一起使用,就必需有一套規(guī)范中要求的固定的總目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求。如果不借能化規(guī)范,就由以下7個步驟來指導(dǎo)分析和設(shè)計,即1確定工程場址或工程的具體內(nèi)容。2確定消防安全總體目標(biāo)、功能(或損失)目標(biāo)和性能要求。3建立性能指標(biāo)和設(shè)計指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。4建立火災(zāi)場景。5建立設(shè)計火災(zāi)。6提出和評估設(shè)計方案。7寫出最終報告。性能化設(shè)計必需考慮的因素至少包括以下因素:1起火和發(fā)展。2煙氣蔓延和控制。3火災(zāi)蔓延和控制。4火災(zāi)探測和滅火。5通知使用者并疏散。6消防部門的接警和響應(yīng)。
六、評估方法
建筑防火評估方法是性能化設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù),在世界范圍內(nèi),對于這一方法及相關(guān)概念體系的逐步完善作出重要貢獻的各類方法和模型主要包括:美國的建筑防火評估方法(BFSEM:TheBuildingFireSafetyEvaluationMethod)。評估特定場所內(nèi)所用產(chǎn)品火災(zāi)風(fēng)險的FRAMEworks方法,火災(zāi)致?lián)p評估方法(FIVE:Fire-InducedVulnerabilityEvaluation);澳大利亞的風(fēng)險評估模型(RAM:RiskAssessmentModeling);日本的建筑物綜合防火安全設(shè)計方法;加拿大的FIRECAM方法。
加拿大國家建筑研究院(NRC)正在研究并已開始應(yīng)用的性能化設(shè)計工具:火災(zāi)風(fēng)險與成本評估模型(FiRECAMTM--FireRiskEvaluationandCostAssessmentModel)),它通過分析所有可能發(fā)生的火災(zāi)場景來評估火災(zāi)對建筑物內(nèi)居民造成的預(yù)期風(fēng)險,同時還能評估消防費用(基建及維修)和預(yù)期火災(zāi)損失。FiRECAMTM依靠兩個主要參數(shù)來評估火災(zāi)安全設(shè)計的火災(zāi)安全性能,即火災(zāi)對生命造成的預(yù)期風(fēng)險(ERL)和預(yù)期火災(zāi)損失(FCE);運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)來預(yù)測火災(zāi)場景發(fā)生的幾率,比如可能發(fā)生的火災(zāi)類型或火災(zāi)探測器的可靠性,同時還運用數(shù)學(xué)模型來預(yù)測火災(zāi)隨時間的變化,比如火的發(fā)展和蔓延及居民的撤離;FiRECAMTM利用火災(zāi)增長、火災(zāi)蔓延、煙氣流動、居民反應(yīng)和消防部門反應(yīng)的動態(tài)變化(以時間為函數(shù))來計算ERL和FCE的數(shù)值。它包括:火災(zāi)增長模型、煙氣流動和居民逃生模型。FiRECAMTM對火災(zāi)蔓延的可能性及火災(zāi)后修復(fù)建筑物的費用采用的是保守的評估模型,所以對財產(chǎn)損失的評估結(jié)果比實際的偏高。
澳大利亞消防規(guī)范改革中心(FCRC)正在開發(fā)一個用以量化建筑消防安全系統(tǒng)性能的風(fēng)險評價模型叫CESARE--Risk(注:它和FiRECAMTM同基于Beck的預(yù)測多層、多房間內(nèi)火災(zāi)的影響的風(fēng)險評價系統(tǒng)模型),它采用多種火災(zāi)場景,其中考慮了火災(zāi)及對火災(zāi)的反應(yīng)的概率特性,采用確定性模型預(yù)測建筑內(nèi)火災(zāi)環(huán)境隨時間的變化。某些組成部分如下:事件樹與預(yù)期值模型、火災(zāi)發(fā)展與煙氣流動模型、人員行為模型、消防隊模型和工作人員模型、分隔失效模型、經(jīng)濟模型。
七、消防工程指南
目前,為與消防安全工程相一致,必須為單個消防技術(shù)起草實施指南,1996年澳大利亞消防規(guī)范改革中心出版了"消防工程指南",為消防安全評估提供了指導(dǎo)。該指南提出設(shè)計過程的一個重要部分是制定一個設(shè)計大綱,對建筑整體方案進行分析,確定潛在火災(zāi)危害以便提出使項目組、消防安全工程師、消防部門和審批機關(guān)均認為滿意的消防系統(tǒng)設(shè)計方案。消防安全系統(tǒng)分析可以分下列幾極:
第一極--組件和子系統(tǒng)等效評估(SEE--SYSTEMEQUIVALENTEVALUATION),只考慮一個子系統(tǒng)的單獨運行情況。
第二極--系統(tǒng)性能評估(SPE),考慮不同子系統(tǒng)和組件之間的互相影響,這一極分析可能只建立在一個簡單的火災(zāi)場景和時間曲線分析基礎(chǔ)上,也可能需要單獨考慮一個以上的"最壞"火災(zāi)場景。
第三極--系統(tǒng)風(fēng)險評估(SRE),適用于大型綜合建筑或者高度創(chuàng)新的建筑,能大大降低建筑成本或者解決非常困難的設(shè)計問題。它屬于概率風(fēng)險評估,其量化非常復(fù)雜,需要消防工程師具有更高的技術(shù)水平,也要求有關(guān)審批部門掌握更高的評估技能。同時指南還為所考慮的消防安全子系統(tǒng)規(guī)定了必要的分析和輸入數(shù)據(jù)。
八、我國的前景
一、火災(zāi)風(fēng)險評估的概念
過去,人們往往依靠經(jīng)驗和直觀推斷來做出決策。隨著計算機容量不斷擴大和模塊技術(shù)的發(fā)展,風(fēng)險評估(riskassessment)和風(fēng)險管理(riskmanagement)技術(shù)作為復(fù)雜或重大事項決策的必要輔助手段,在過去的二、三十年間,在決策分析、管理科學(xué)、運營研究和系統(tǒng)安全等領(lǐng)域得到了廣泛的認知和應(yīng)用[1]。
通常認為風(fēng)險(risk)的定義為:能夠?qū)ρ芯繉ο螽a(chǎn)生影響的事件發(fā)生的機會,它通過后果和可能性這兩個方面來具體體現(xiàn)。風(fēng)險概念中包括三個因素:對可能發(fā)生的事件的認知;該事件發(fā)生的可能性;發(fā)生的后果[2]。因而,火災(zāi)風(fēng)險(firerisk)包含火災(zāi)危險性(發(fā)生火災(zāi)的可能性)和火災(zāi)危害性(一旦發(fā)生火災(zāi)可能造成的后果)雙重含義[3]。
現(xiàn)在,在文獻中可以看到的與“火災(zāi)風(fēng)險評估”相關(guān)的術(shù)語有fireriskanalysis,fireriskestimation,fireriskevaluation,fireriskassessment等,但基本上火災(zāi)風(fēng)險評估都是指:在火災(zāi)風(fēng)險分析的基礎(chǔ)上對火災(zāi)風(fēng)險進行估算,通過對所選擇的風(fēng)險抵御措施進行評估,把所收集和估算的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的結(jié)論的過程?;馂?zāi)風(fēng)險評估與火災(zāi)模擬、火災(zāi)風(fēng)險管理和消防工程之間有密切關(guān)系,為其提供定性和定量的分析方法,簡單地如消防安全設(shè)施檢查表,復(fù)雜的就會涉及到概率分析,在應(yīng)用方面針對的風(fēng)險目標(biāo)的性質(zhì)和分析人員的經(jīng)驗有各種變化[4]。
較多的人傾向于從工程角度來定義火災(zāi)危害性(firehazard)和火災(zāi)風(fēng)險(firerisk)?;馂?zāi)危害性指:凡是根據(jù)已有的資料認為能引起火災(zāi)或爆炸,或是能為火災(zāi)的強度增大或蔓延持續(xù)提供燃料,即對人員或財產(chǎn)安全造成威脅的任何情況、工藝過程、材料或形勢。火災(zāi)危害性分析在不同的情況下有不同的針對性,目的是確定在一定的條件下有可能發(fā)生的可預(yù)見性后果。這種設(shè)定的條件稱為火災(zāi)場景,包括建筑物中房間的布局、建材、裝修材料及家具、居住者的特征等與相關(guān)后果有關(guān)的各種具體信息。目前在確定后果方面的趨勢是盡可能地利用各種火災(zāi)模式,輔以專家判斷。此時,危害性分析可以看作是風(fēng)險評估的一個構(gòu)成元素,即風(fēng)險評估是對危害發(fā)生的可能性進行權(quán)衡的一系列危害性分析。
從系統(tǒng)分析的角度來看,風(fēng)險具有系統(tǒng)特性和動態(tài)特性。風(fēng)險實際上并非某一單一實體或事物的固有特性,而是屬于一個系統(tǒng)的特性。若系統(tǒng)發(fā)生變化,很容易就會使事先對風(fēng)險所做的估算隨之發(fā)生變化?;馂?zāi)風(fēng)險評估模式包括:系統(tǒng)認定,即明確所要評估的具體系統(tǒng)并定義出風(fēng)險抵御措施的過程;風(fēng)險估算,即設(shè)定關(guān)于火災(zāi)的發(fā)生幾率和嚴(yán)重后果及其伴隨的不確定性的衡量標(biāo)準(zhǔn)或尺度,計算和量化系統(tǒng)中的指標(biāo)的過程;風(fēng)險評估,對該標(biāo)準(zhǔn)或尺度進行分析和估算,確定某一特定風(fēng)險值的重要性或某一特定風(fēng)險發(fā)生變化的權(quán)重[5]。
二、城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估的意義及發(fā)展概況
在消防方面,隨著人們安全意識的提高和建筑設(shè)計性能化的發(fā)展,對建筑工程的安全評估日益受到重視,比如美國消防協(xié)會制定的“NFPA101生命安全法規(guī)”是一部關(guān)注火災(zāi)中的人員安全的消防法規(guī),與之同源的“NFPA101A確保生命安全的選擇性方法指南”,分別針對醫(yī)護場所、監(jiān)禁場所、辦公場所等,給出了一系列安全評估方法,多應(yīng)用于建筑工程的安全性評估方面[6]。
目前,我國在火災(zāi)風(fēng)險評價方面的研究,大部分是以某一企業(yè),或某一特定建筑物為對象的小系統(tǒng)。例如,由武警學(xué)院承擔(dān)的國家“九五”科技攻關(guān)項目“石化企業(yè)消防安全評價方法及軟件開發(fā)研究”,以“石油化工企業(yè)防火設(shè)計規(guī)范”等消防規(guī)范和德爾菲專家調(diào)查法為基礎(chǔ),設(shè)計了石化企業(yè)消防安全評價的指標(biāo)體系,利用層次分析法和道化指數(shù)法確定了各指標(biāo)的權(quán)重,采用線性加權(quán)模型得出煉油廠的消防安全評價結(jié)果[7]。以某一特定建筑物為對象的火災(zāi)風(fēng)險評價也比較多,如中國礦業(yè)大學(xué)周心權(quán)教授,在分析建筑火災(zāi)發(fā)生原因的基礎(chǔ)上,建立了建筑火災(zāi)風(fēng)險評估因素集,并運用模糊評價法對我國的高層民用建筑進行了消防安全評價[8]。
與上述的安全評估不同,城市區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險評估的目的是根據(jù)不同的火災(zāi)風(fēng)險級別,配置消防救援力量,指導(dǎo)城市消防系統(tǒng)改造,指導(dǎo)城市消防規(guī)劃。對已建成的城市區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險評估必須考慮許多因素,即城市火災(zāi)危險性評價指標(biāo)體系,包括區(qū)域內(nèi)所存在的對生命安全造成危險的情況、火災(zāi)頻率、氣候條件、人口統(tǒng)計等因素,進而評價社區(qū)的消防部署和消防能力等抵御風(fēng)險的因素。除此之外,在評估過程中另一個重要的情況是要關(guān)注社區(qū)從財政及其他方面為消防規(guī)劃中所要求的總體消防水平提供支持的能力和意愿。隨著城市規(guī)模擴大、綜合功能增強,在居住區(qū)商貿(mào)中心、醫(yī)院、學(xué)校、和護理場所增多,評估方法還會相應(yīng)的改變?,F(xiàn)有的城市區(qū)域火災(zāi)風(fēng)險評估方法主要出于以下兩個目的:
(一)用于保險目的
在火災(zāi)保險方面的應(yīng)用的典型事例為美國保險管理處ISO(InsuranceServicesOffice,ISO)的城市火災(zāi)分級法,在美國已經(jīng)被視為指導(dǎo)社區(qū)政府部門對其火災(zāi)抵御能力和實際情況進行分類和自我評估的良好方法。ISO方法把社區(qū)消防狀況分為10個等級,10級最差,1級最好。
ISO是按照一套統(tǒng)一的指標(biāo)來對每個社區(qū)的客觀存在的滅火能力進行評估,確定該社區(qū)的公共消防級別,這套指標(biāo)來自于由美國消防協(xié)會和美國自來水公司協(xié)會所制定的各種國家規(guī)范。ISO對城市消防的分級方法主要體現(xiàn)在它的“市政消防分級表(CommercialFireRatingSchedule,CFRS)”上。CFRS把建筑結(jié)構(gòu)、用途、防火間距與公共消防情況(用公共消防分級數(shù)目表達)相關(guān)聯(lián),再以統(tǒng)計數(shù)據(jù)加以調(diào)節(jié)后,來確定相應(yīng)的火險費用。ISO級別僅被保險公司用作確定火險費用的一個成分。ISO分級系統(tǒng)雖然無法反映出消防組織的其他應(yīng)急救援能力,但實際上也常用于各個區(qū)域的公共滅火力量的確定。
市政消防分級表從年開始使用,主要考察某城市區(qū)域的7個指標(biāo)情況:供水、消防隊、火災(zāi)報警、建筑法規(guī)、電氣法規(guī)、消防法規(guī)、氣候條件。隨著技術(shù)進步,該表也不斷改進。年版抽取了CFRS中對公共消防分級的方法,給出了修訂后的滅火力量等級表,指標(biāo)只包括前3項。被刪除的指標(biāo)或者確少區(qū)分度,或者在全市范圍內(nèi)進行評估時太過于主觀,而且74表格中包含許多評估標(biāo)準(zhǔn)是具體的規(guī)定,如果某一社區(qū)的情況沒有滿足這些規(guī)定,則歸屬為差額分,規(guī)定降低了表格可使用的彈性范圍,無法正確評估情況和技術(shù)的變化。故而ISO分級表被視為越來越“性能化”[9]。
(二)用于消防力量的部署
當(dāng)今的消防組織和地方政府要擔(dān)負日益加重的安全責(zé)任,面對來自公眾的對抵御各種風(fēng)險的更多的期望,以及調(diào)整消防機構(gòu)人員、設(shè)備及其他預(yù)算方面的壓力,迫切需要確認某一給定轄區(qū)內(nèi)的具體風(fēng)險和危險的等級。
1前言
如果說納米技術(shù)使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設(shè)計方法將開創(chuàng)消防科技的新局面。
消防設(shè)計目前有兩種設(shè)計思想,一種是傳統(tǒng)的“處方式設(shè)計方法”,其基于場所類型進行設(shè)計考慮;另一種是“性能化設(shè)計方法”,它立足于危害分析及火災(zāi)假想,對于解決超越法規(guī)或現(xiàn)行法規(guī)無法解決的復(fù)雜建筑的消防設(shè)計具有很大意義。
由于性能化防火設(shè)計的方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比具有許多優(yōu)越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發(fā)展成為建筑防火技術(shù)領(lǐng)域里一個全球性發(fā)展潮流,受到許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應(yīng)用。
2性能化消防設(shè)計的概念
性能化消防設(shè)計是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,由設(shè)計者根據(jù)建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關(guān)條件,自由選擇為達到消防安全目的而應(yīng)采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設(shè)計方案,然后用已開發(fā)出的工程學(xué)方法,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護。
與“處方式”設(shè)計相比較,性能化設(shè)計方案更關(guān)注是否能夠?qū)崿F(xiàn)“保證人員疏散和滅火救援不受火災(zāi)煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規(guī)范要求的最低排煙量。性能化的消防設(shè)計方案通過科學(xué)的論證,能夠提供比之處方式的消防規(guī)范更為安全的設(shè)計表現(xiàn)效果,比較起來,性能化設(shè)計方案具有設(shè)計成本有效性,設(shè)計選擇多樣性及設(shè)計效果更為優(yōu)化性的特點。
性能化消防設(shè)計的兩個關(guān)鍵點,第一是確認危害,第二是明確設(shè)計目標(biāo)。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內(nèi)人員特點,建筑物內(nèi)部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設(shè)計區(qū)域選擇設(shè)計方法及評估方法。這種設(shè)計方法突破了傳統(tǒng)設(shè)計針對建筑物結(jié)構(gòu)類型、相應(yīng)的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設(shè)計選擇性。
性能化消防設(shè)計包括確立消防安全目標(biāo),建立可量化的性能要求,分析建筑物及內(nèi)部情況,設(shè)定性能設(shè)計指標(biāo),建立火災(zāi)場景和設(shè)計火災(zāi),選擇工程分析計算方法和工具,對設(shè)計方案進行安全評估,制定設(shè)計方案并編寫設(shè)計報告等步驟。在設(shè)計過程中,需要對建筑物可能發(fā)生的火災(zāi)進行量化分析,并對典型火災(zāi)場景下火災(zāi)及煙氣的發(fā)展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要量非常大,往往需要采用計算機火災(zāi)模擬軟件等分析和計算工具。
3性能化消防設(shè)計的流程
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)(如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng))進行定義的工程過程。
4建筑物性能化消防設(shè)計的內(nèi)容
建筑物的性能化消防設(shè)計主要包括兩個方面的設(shè)計內(nèi)容:一是保證建筑內(nèi)人員安全疏散的性能設(shè)計,二是保證建筑構(gòu)件耐火的性能設(shè)計。
人員安全疏散的性能設(shè)計是從建筑內(nèi)人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災(zāi)因素對人員逃生的影響,采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物內(nèi)人員的火災(zāi)安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設(shè)計準(zhǔn)則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構(gòu)件耐火的性能化設(shè)計是從建筑物的穩(wěn)定性方面進行考慮的,通過分析建筑構(gòu)件在火災(zāi)中的反應(yīng),采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物結(jié)構(gòu)的火災(zāi)穩(wěn)定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設(shè)計準(zhǔn)則是:火災(zāi)持續(xù)時間小于構(gòu)件的耐火時間。
5國內(nèi)外性能化設(shè)計應(yīng)用概況
自20世紀(jì)80年代英國提出了“以性能為基礎(chǔ)的消防安全設(shè)計方法”(performance——basedfiresafety
design
method,以下簡稱性能化防火設(shè)計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發(fā)達國家政府先后投入大量研究經(jīng)費積極開展了消防性能化設(shè)計技術(shù)和方法的研究,南非、埃及、巴西等發(fā)展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設(shè)計方法的應(yīng)用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范,包括防火規(guī)范的性能化修改,新規(guī)范規(guī)定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應(yīng)如何實現(xiàn)這一目標(biāo)。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監(jiān)督立法體系進了徹底調(diào)整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規(guī)范》,新規(guī)范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設(shè)計方法,于1993年強制執(zhí)行。1993~1998年,繼續(xù)開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災(zāi)的發(fā)生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎(chǔ)設(shè)施和通道要求以及防止火災(zāi)相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化設(shè)計內(nèi)容的建筑防火設(shè)計規(guī)范。
澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設(shè)計規(guī)范的《澳大利亞建筑設(shè)計規(guī)范》(《BuildingCodeof
Australia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續(xù)推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計》和《對建筑構(gòu)件耐火極限的要求》兩部標(biāo)準(zhǔn)。這是南美首次制定的建筑標(biāo)準(zhǔn),由SaoPaulo大學(xué)、Mi—nasGerais大學(xué)和OuroPreto大學(xué)編制。標(biāo)準(zhǔn)中引入了如時間計算方法與風(fēng)險評估方法以及其他消防安全工程設(shè)計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災(zāi)安全根據(jù)其火災(zāi)荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設(shè)備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準(zhǔn)法》進行了修訂,引入了一些有關(guān)性能化設(shè)計的內(nèi)容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規(guī)范和防火規(guī)范,其要求將以不同層次的目標(biāo)形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發(fā)展性能化規(guī)范和基于規(guī)范結(jié)構(gòu)形式下建筑防火設(shè)計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設(shè)計方法的研究和性能化設(shè)計規(guī)范的制定。公安部所屬消防研究所承擔(dān)了幾項有關(guān)性能化設(shè)計的國家十五科技攻關(guān)課題,如公安部天津消防研究所承擔(dān)的“建筑物性能化防火設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔(dān)的“高層建筑性能化防火設(shè)計安全評估技術(shù)研究”等。
6推行性能化設(shè)計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設(shè)計方法有很多優(yōu)點,作為性能化設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)一“火災(zāi)模型”在性能化設(shè)計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設(shè)計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設(shè)計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設(shè)計和處方式設(shè)計在能否保證建筑消防安全,以及火災(zāi)模型是否足以支持性能化設(shè)計的態(tài)度進行了一個調(diào)查,并進行了比較。發(fā)現(xiàn)半數(shù)以上的管理人員認為性能化設(shè)計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設(shè)計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災(zāi)模型不足以支持性能化設(shè)計。調(diào)查結(jié)果參見表1。
世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內(nèi),建筑設(shè)計師和建筑管理人員對性能化設(shè)計技術(shù)還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉(zhuǎn)變過程。
另外,對于采用性能化方法設(shè)計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術(shù)上的難題有待解決。
7展望
性能化消防設(shè)計已成為世界性建筑消防設(shè)計發(fā)展的必然趨勢,它的發(fā)展將大大促進消防安全設(shè)計的科學(xué)化、合理化和成本效益的最優(yōu)化,并將產(chǎn)生十分重大的社會效益和經(jīng)濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有
越來越多的人加入到肯定性能化設(shè)計方法的行列中來。據(jù)日本方面的統(tǒng)計,采用性能化方法進行消防設(shè)計的建筑正在逐年增加。
我國也應(yīng)該加快性能化規(guī)范及配套技術(shù)的研究步伐,充分發(fā)揮性能設(shè)計的優(yōu)越性。今后應(yīng)從以下幾個方面人手,促進性能化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展:
(1)加強各種火災(zāi)預(yù)測模型和火災(zāi)風(fēng)險評估模型的研究,拓展性能化設(shè)計方法的應(yīng)用空間。
(2)加強新材料、新技術(shù)研究,規(guī)范材料性能參數(shù),建立和完善消防數(shù)據(jù)庫,提供準(zhǔn)確的性能化指標(biāo),為性能化應(yīng)用積累基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
(3)深入研究火災(zāi)規(guī)律、火災(zāi)情況下建筑內(nèi)人員逃生規(guī)律和構(gòu)件變化規(guī)律,為各種火災(zāi)模型的建立提供堅實的理論依據(jù),并拓展計算機技術(shù)在消防中的應(yīng)用。
(4)積極向建筑設(shè)計師和建筑管理人員介紹性能化設(shè)計方法,使他們從認識、理解并自覺接受性能化設(shè)計方法。
(5)出臺可操作性強的性能化設(shè)計指南,使建筑設(shè)計師能盡快地掌握性能化設(shè)計方法的使用。
(6)制定性能化消防設(shè)計規(guī)范,為性能化設(shè)計方法的應(yīng)用提供法律依據(jù)。
參考文獻:
[1]田玉敏.論“性能化”的建筑防火設(shè)計方法.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2003,(7).
[2]肖學(xué)鋒.發(fā)展性能化防火設(shè)計,迎接加入WTO的挑戰(zhàn).消防科學(xué)與技術(shù),2002,(5).
[3]SFPE性能化消防分析和設(shè)計工程指南.
[4]倪照鵬.國外以性能為基礎(chǔ)的建筑防火規(guī)范研究綜述.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2001,(10).
[5]國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編,2001.
[6]T.Tanaka.性能化消防案例設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和用于評估的FSE工具.國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編.
1前言
如果說納米技術(shù)使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設(shè)計方法將開創(chuàng)消防科技的新局面。
消防設(shè)計目前有兩種設(shè)計思想,一種是傳統(tǒng)的“處方式設(shè)計方法”,其基于場所類型進行設(shè)計考慮;另一種是“性能化設(shè)計方法”,它立足于危害分析及火災(zāi)假想,對于解決超越法規(guī)或現(xiàn)行法規(guī)無法解決的復(fù)雜建筑的消防設(shè)計具有很大意義。
由于性能化防火設(shè)計的方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比具有許多優(yōu)越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發(fā)展成為建筑防火技術(shù)領(lǐng)域里一個全球性發(fā)展潮流,受到許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應(yīng)用。
2性能化消防設(shè)計的概念
性能化消防設(shè)計是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,由設(shè)計者根據(jù)建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關(guān)條件,自由選擇為達到消防安全目的而應(yīng)采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設(shè)計方案,然后用已開發(fā)出的工程學(xué)方法,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護。
與“處方式”設(shè)計相比較,性能化設(shè)計方案更關(guān)注是否能夠?qū)崿F(xiàn)“保證人員疏散和滅火救援不受火災(zāi)煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規(guī)范要求的最低排煙量。性能化的消防設(shè)計方案通過科學(xué)的論證,能夠提供比之處方式的消防規(guī)范更為安全的設(shè)計表現(xiàn)效果,比較起來,性能化設(shè)計方案具有設(shè)計成本有效性,設(shè)計選擇多樣性及設(shè)計效果更為優(yōu)化性的特點。
性能化消防設(shè)計的兩個關(guān)鍵點,第一是確認危害,第二是明確設(shè)計目標(biāo)。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內(nèi)人員特點,建筑物內(nèi)部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設(shè)計區(qū)域選擇設(shè)計方法及評估方法。這種設(shè)計方法突破了傳統(tǒng)設(shè)計針對建筑物結(jié)構(gòu)類型、相應(yīng)的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設(shè)計選擇性。
性能化消防設(shè)計包括確立消防安全目標(biāo),建立可量化的性能要求,分析建筑物及內(nèi)部情況,設(shè)定性能設(shè)計指標(biāo),建立火災(zāi)場景和設(shè)計火災(zāi),選擇工程分析計算方法和工具,對設(shè)計方案進行安全評估,制定設(shè)計方案并編寫設(shè)計報告等步驟。在設(shè)計過程中,需要對建筑物可能發(fā)生的火災(zāi)進行量化分析,并對典型火災(zāi)場景下火災(zāi)及煙氣的發(fā)展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要量非常大,往往需要采用計算機火災(zāi)模擬軟件等分析和計算工具。
3性能化消防設(shè)計的流程
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)(如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng))進行定義的工程過程。
4建筑物性能化消防設(shè)計的內(nèi)容
建筑物的性能化消防設(shè)計主要包括兩個方面的設(shè)計內(nèi)容:一是保證建筑內(nèi)人員安全疏散的性能設(shè)計,二是保證建筑構(gòu)件耐火的性能設(shè)計。
人員安全疏散的性能設(shè)計是從建筑內(nèi)人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災(zāi)因素對人員逃生的影響,采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物內(nèi)人員的火災(zāi)安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設(shè)計準(zhǔn)則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構(gòu)件耐火的性能化設(shè)計是從建筑物的穩(wěn)定性方面進行考慮的,通過分析建筑構(gòu)件在火災(zāi)中的反應(yīng),采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物結(jié)構(gòu)的火災(zāi)穩(wěn)定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設(shè)計準(zhǔn)則是:火災(zāi)持續(xù)時間小于構(gòu)件的耐火時間。
5國內(nèi)外性能化設(shè)計應(yīng)用概況
自20世紀(jì)80年代英國提出了“以性能為基礎(chǔ)的消防安全設(shè)計方法”(performance——basedfiresafety
design
method,以下簡稱性能化防火設(shè)計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發(fā)達國家政府先后投入大量研究經(jīng)費積極開展了消防性能化設(shè)計技術(shù)和方法的研究,南非、埃及、巴西等發(fā)展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設(shè)計方法的應(yīng)用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范,包括防火規(guī)范的性能化修改,新規(guī)范規(guī)定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應(yīng)如何實現(xiàn)這一目標(biāo)。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監(jiān)督立法體系進了徹底調(diào)整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規(guī)范》,新規(guī)范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設(shè)計方法,于1993年強制執(zhí)行。1993~1998年,繼續(xù)開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災(zāi)的發(fā)生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎(chǔ)設(shè)施和通道要求以及防止火災(zāi)相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化設(shè)計內(nèi)容的建筑防火設(shè)計規(guī)范。
澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設(shè)計規(guī)范的《澳大利亞建筑設(shè)計規(guī)范》(《BuildingCodeof
Australia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續(xù)推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計》和《對建筑構(gòu)件耐火極限的要求》兩部標(biāo)準(zhǔn)。這是南美首次制定的建筑標(biāo)準(zhǔn),由SaoPaulo大學(xué)、Mi—nasGerais大學(xué)和OuroPreto大學(xué)編制。標(biāo)準(zhǔn)中引入了如時間計算方法與風(fēng)險評估方法以及其他消防安全工程設(shè)計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災(zāi)安全根據(jù)其火災(zāi)荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設(shè)備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準(zhǔn)法》進行了修訂,引入了一些有關(guān)性能化設(shè)計的內(nèi)容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規(guī)范和防火規(guī)范,其要求將以不同層次的目標(biāo)形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發(fā)展性能化規(guī)范和基于規(guī)范結(jié)構(gòu)形式下建筑防火設(shè)計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設(shè)計方法的研究和性能化設(shè)計規(guī)范的制定。公安部所屬消防研究所承擔(dān)了幾項有關(guān)性能化設(shè)計的國家十五科技攻關(guān)課題,如公安部天津消防研究所承擔(dān)的“建筑物性能化防火設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔(dān)的“高層建筑性能化防火設(shè)計安全評估技術(shù)研究”等。
6推行性能化設(shè)計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設(shè)計方法有很多優(yōu)點,作為性能化設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)一“火災(zāi)模型”在性能化設(shè)計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設(shè)計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設(shè)計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設(shè)計和處方式設(shè)計在能否保證建筑消防安全,以及火災(zāi)模型是否足以支持性能化設(shè)計的態(tài)度進行了一個調(diào)查,并進行了比較。發(fā)現(xiàn)半數(shù)以上的管理人員認為性能化設(shè)計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設(shè)計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災(zāi)模型不足以支持性能化設(shè)計。調(diào)查結(jié)果參見表1。
世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內(nèi),建筑設(shè)計師和建筑管理人員對性能化設(shè)計技術(shù)還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉(zhuǎn)變過程。
另外,對于采用性能化方法設(shè)計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術(shù)上的難題有待解決。
7展望
性能化消防設(shè)計已成為世界性建筑消防設(shè)計發(fā)展的必然趨勢,它的發(fā)展將大大促進消防安全設(shè)計的科學(xué)化、合理化和成本效益的最優(yōu)化,并將產(chǎn)生十分重大的社會效益和經(jīng)濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有
越來越多的人加入到肯定性能化設(shè)計方法的行列中來。據(jù)日本方面的統(tǒng)計,采用性能化方法進行消防設(shè)計的建筑正在逐年增加。
我國也應(yīng)該加快性能化規(guī)范及配套技術(shù)的研究步伐,充分發(fā)揮性能設(shè)計的優(yōu)越性。今后應(yīng)從以下幾個方面人手,促進性能化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展:
(1)加強各種火災(zāi)預(yù)測模型和火災(zāi)風(fēng)險評估模型的研究,拓展性能化設(shè)計方法的應(yīng)用空間。
(2)加強新材料、新技術(shù)研究,規(guī)范材料性能參數(shù),建立和完善消防數(shù)據(jù)庫,提供準(zhǔn)確的性能化指標(biāo),為性能化應(yīng)用積累基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
(3)深入研究火災(zāi)規(guī)律、火災(zāi)情況下建筑內(nèi)人員逃生規(guī)律和構(gòu)件變化規(guī)律,為各種火災(zāi)模型的建立提供堅實的理論依據(jù),并拓展計算機技術(shù)在消防中的應(yīng)用。
(4)積極向建筑設(shè)計師和建筑管理人員介紹性能化設(shè)計方法,使他們從認識、理解并自覺接受性能化設(shè)計方法。
(5)出臺可操作性強的性能化設(shè)計指南,使建筑設(shè)計師能盡快地掌握性能化設(shè)計方法的使用。
(6)制定性能化消防設(shè)計規(guī)范,為性能化設(shè)計方法的應(yīng)用提供法律依據(jù)。
參考文獻:
[1]田玉敏.論“性能化”的建筑防火設(shè)計方法.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2003,(7).
[2]肖學(xué)鋒.發(fā)展性能化防火設(shè)計,迎接加入WTO的挑戰(zhàn).消防科學(xué)與技術(shù),2002,(5).
[3]SFPE性能化消防分析和設(shè)計工程指南.
[4]倪照鵬.國外以性能為基礎(chǔ)的建筑防火規(guī)范研究綜述.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2001,(10).
[5]國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編,2001.
[6]T.Tanaka.性能化消防案例設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和用于評估的FSE工具.國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編.
1 前言
如果說納米技術(shù)使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設(shè)計方法將開創(chuàng)消防科技的新局面。
消防設(shè)計目前有兩種設(shè)計思想,一種是傳統(tǒng)的“處方式設(shè)計方法”,其基于場所類型進行設(shè)計考慮;另一種是“性能化設(shè)計方法”,它立足于危害分析及火災(zāi)假想,對于解決超越法規(guī)或現(xiàn)行法規(guī)無法解決的復(fù)雜建筑的消防設(shè)計具有很大意義。
由于性能化防火設(shè)計的方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比具有許多優(yōu)越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發(fā)展成為建筑防火技術(shù)領(lǐng)域里一個全球性發(fā)展潮流,受到許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應(yīng)用。
2 性能化消防設(shè)計的概念
性能化消防設(shè)計是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,由設(shè)計者根據(jù)建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關(guān)條件,自由選擇為達到消防安全目的而應(yīng)采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設(shè)計方案,然后用已開發(fā)出的工程學(xué)方法,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護。
與“處方式”設(shè)計相比較,性能化設(shè)計方案更關(guān)注是否能夠?qū)崿F(xiàn)“保證人員疏散和滅火救援不受火災(zāi)煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規(guī)范要求的最低排煙量。性能化的消防設(shè)計方案通過科學(xué)的論證,能夠提供比之處方式的消防規(guī)范更為安全的設(shè)計表現(xiàn)效果,比較起來,性能化設(shè)計方案具有設(shè)計成本有效性,設(shè)計選擇多樣性及設(shè)計效果更為優(yōu)化性的特點。
性能化消防設(shè)計的兩個關(guān)鍵點,第一是確認危害,第二是明確設(shè)計目標(biāo)。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內(nèi)人員特點,建筑物內(nèi)部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設(shè)計區(qū)域選擇設(shè)計方法及評估方法。這種設(shè)計方法突破了傳統(tǒng)設(shè)計針對建筑物結(jié)構(gòu)類型、相應(yīng)的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設(shè)計選擇性。
性能化消防設(shè)計包括確立消防安全目標(biāo),建立可量化的性能要求,分析建筑物及內(nèi)部情況,設(shè)定性能設(shè)計指標(biāo),建立火災(zāi)場景和設(shè)計火災(zāi),選擇工程分析計算方法和工具,對設(shè)計方案進行安全評估,制定設(shè)計方案并編寫設(shè)計報告等步驟。在設(shè)計過程中,需要對建筑物可能發(fā)生的火災(zāi)進行量化分析,并對典型火災(zāi)場景下火災(zāi)及煙氣的發(fā)展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要量非常大,往往需要采用計算機火災(zāi)模擬軟件等分析和計算工具。
3 性能化消防設(shè)計的流程
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)(如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng))進行定義的工程過程。
4 建筑物性能化消防設(shè)計的內(nèi)容
建筑物的性能化消防設(shè)計主要包括兩個方面的設(shè)計內(nèi)容:一是保證建筑內(nèi)人員安全疏散的性能設(shè)計,二是保證建筑構(gòu)件耐火的性能設(shè)計。
人員安全疏散的性能設(shè)計是從建筑內(nèi)人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災(zāi)因素對人員逃生的影響,采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物內(nèi)人員的火災(zāi)安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設(shè)計準(zhǔn)則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構(gòu)件耐火的性能化設(shè)計是從建筑物的穩(wěn)定性方面進行考慮的,通過分析建筑構(gòu)件在火災(zāi)中的反應(yīng),采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物結(jié)構(gòu)的火災(zāi)穩(wěn)定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設(shè)計準(zhǔn)則是:火災(zāi)持續(xù)時間小于構(gòu)件的耐火時間。
5 國內(nèi)外性能化設(shè)計應(yīng)用概況
自20世紀(jì)80年代英國提出了“以性能為基礎(chǔ)的消防安全設(shè)計方法”(performance——based fire safety
design
method,以下簡稱性能化防火設(shè)計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發(fā)達國家政府先后投入大量研究經(jīng)費積極開展了消防性能化設(shè)計技術(shù)和方法的研究,南非、埃及、巴西等發(fā)展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設(shè)計方法的應(yīng)用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范,包括防火規(guī)范的性能化修改,新規(guī)范規(guī)定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應(yīng)如何實現(xiàn)這一目標(biāo)。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監(jiān)督立法體系進了徹底調(diào)整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規(guī)范》,新規(guī)范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設(shè)計方法,于1993年強制執(zhí)行。1993~1998年,繼續(xù)開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災(zāi)的發(fā)生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎(chǔ)設(shè)施和通道要求以及防止火災(zāi)相互蔓延五部分。
瑞典于1994年了新的包含有性能化設(shè)計內(nèi)容的建筑防火設(shè)計規(guī)范。
澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設(shè)計規(guī)范的《澳大利亞建筑設(shè)計規(guī)范》(《Building Code of
Australia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續(xù)推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計》和《對建筑構(gòu)件耐火極限的要求》兩部標(biāo)準(zhǔn)。這是南美首次制定的建筑標(biāo)準(zhǔn),由SaoPaulo大學(xué)、Mi—nasGerais大學(xué)和OuroPreto大學(xué)編制。標(biāo)準(zhǔn)中引入了如時間計算方法與風(fēng)險評估方法以及其他消防安全工程設(shè)計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災(zāi)安全根據(jù)其火災(zāi)荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設(shè)備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準(zhǔn)法》進行了修訂,引入了一些有關(guān)性能化設(shè)計的內(nèi)容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規(guī)范和防火規(guī)范,其要求將以不同層次的目標(biāo)形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發(fā)展性能化規(guī)范和基于規(guī)范結(jié)構(gòu)形式下建筑防火設(shè)計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設(shè)計方法的研究和性能化設(shè)計規(guī)范的制定。公安部所屬消防研究所承擔(dān)了幾項有關(guān)性能化設(shè)計的國家十五科技攻關(guān)課題,如公安部天津消防研究所承擔(dān)的“建筑物性能化防火設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔(dān)的“高層建筑性能化防火設(shè)計安全評估技術(shù)研究”等。
6 推行性能化設(shè)計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設(shè)計方法有很多優(yōu)點,作為性能化設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)一“火災(zāi)模型”在性能化設(shè)計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設(shè)計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設(shè)計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設(shè)計和處方式設(shè)計在能否保證建筑消防安全,以及火災(zāi)模型是否足以支持性能化設(shè)計的態(tài)度進行了一個調(diào)查,并進行了比較。發(fā)現(xiàn)半數(shù)以上的管理人員認為性能化設(shè)計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設(shè)計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災(zāi)模型不足以支持性能化設(shè)計。調(diào)查結(jié)果參見表1。
世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內(nèi),建筑設(shè)計師和建筑管理人員對性能化設(shè)計技術(shù)還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉(zhuǎn)變過程。
另外,對于采用性能化方法設(shè)計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術(shù)上的難題有待解決。
7 展望
性能化消防設(shè)計已成為世界性建筑消防設(shè)計發(fā)展的必然趨勢,它的發(fā)展將大大促進消防安全設(shè)計的科學(xué)化、合理化和成本效益的最優(yōu)化,并將產(chǎn)生十分重大的社會效益和經(jīng)濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有
越來越多的人加入到肯定性能化設(shè)計方法的行列中來。據(jù)日本方面的統(tǒng)計,采用性能化方法進行消防設(shè)計的建筑正在逐年增加。
我國也應(yīng)該加快性能化規(guī)范及配套技術(shù)的研究步伐,充分發(fā)揮性能設(shè)計的優(yōu)越性。今后應(yīng)從以下幾個方面人手,促進性能化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展:
(1)加強各種火災(zāi)預(yù)測模型和火災(zāi)風(fēng)險評估模型的研究,拓展性能化設(shè)計方法的應(yīng)用空間。
(2)加強新材料、新技術(shù)研究,規(guī)范材料性能參數(shù),建立和完善消防數(shù)據(jù)庫,提供準(zhǔn)確的性能化指標(biāo),為性能化應(yīng)用積累基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
(3)深入研究火災(zāi)規(guī)律、火災(zāi)情況下建筑內(nèi)人員逃生規(guī)律和構(gòu)件變化規(guī)律,為各種火災(zāi)模型的建立提供堅實的理論依據(jù),并拓展計算機技術(shù)在消防中的應(yīng)用。
(4)積極向建筑設(shè)計師和建筑管理人員介紹性能化設(shè)計方法,使他們從認識、理解并自覺接受性能化設(shè)計方法。
(5)出臺可操作性強的性能化設(shè)計指南,使建筑設(shè)計師能盡快地掌握性能化設(shè)計方法的使用。
(6)制定性能化消防設(shè)計規(guī)范,為性能化設(shè)計方法的應(yīng)用提供法律依據(jù)。
參考文獻:
[1] 田玉敏.論“性能化”的建筑防火設(shè)計方法.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2003,(7).
[2] 肖學(xué)鋒.發(fā)展性能化防火設(shè)計,迎接加入WTO的挑戰(zhàn).消防科學(xué)與技術(shù),2002,(5).
[3] SFPE性能化消防分析和設(shè)計工程指南.
[4] 倪照鵬.國外以性能為基礎(chǔ)的建筑防火規(guī)范研究綜述.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息,2001,(10).
[5] 國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編,2001.
[6] T.Tanaka.性能化消防案例設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和用于評估的FSE工具.國外建筑物性能化設(shè)計研究譯文集.消防安全工程工作組編.
中圖分類號:TU972,X913
文獻標(biāo)識碼:B
文章編號:1008-0422(2006)04-0101-02
收稿日期:2006-04-03
作者簡介:徐海斌(1975-),男,湖南新寧人工程師,湖南大學(xué)土木工程學(xué)院碩士研究生。
1 前言
近年來,隨著我國經(jīng)濟建設(shè)飛速發(fā)展,建筑技術(shù)不斷進步,大空間建筑不斷涌現(xiàn)。這些體量大、容積高、使用功能特殊的建筑在消防設(shè)計方面存在許多與現(xiàn)行防火規(guī)范不適應(yīng)的地方,特別是防火分區(qū),為滿足建筑整體功能的需要,經(jīng)常會發(fā)生防火分區(qū)擴大,無法滿足規(guī)范要求的問題。本文以湖南國際會展中心為工程實例,采用性能化防火評估的方式來解決防火分區(qū)擴大的問題。
2 性能化評估簡述
性能化防火評估是建立在火災(zāi)安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的性能化消防設(shè)計的核心。它首先是確定消防安全目標(biāo),運用消防工程學(xué)的原理和方法,對建筑物的火災(zāi)危險性進行量化分析,預(yù)測各種可能起火的條件及火、煙氣蔓延擴散以及人員疏散情況,然后采取相應(yīng)的消防對策,并驗證預(yù)定的消防安全目標(biāo)是否達到,最后再視情況對設(shè)計進行優(yōu)化調(diào)整,得出最經(jīng)濟合理的防火方案。此外,性能化評估還可以單獨對建筑設(shè)計中采用新技術(shù)、新材料帶來的消防安全問題進行分析,以確保規(guī)范相當(dāng)或更高的消防安全水平。
評估分析流程:確定評估對象――確定消防安全目標(biāo)及性能化判定標(biāo)準(zhǔn)――選擇火災(zāi)場景――火災(zāi)性狀預(yù)測及結(jié)果分析――改進消防安全措施以達到目標(biāo)
3 湖南國際會展中心的消防性能化評估
湖南國際會展中心為大空間、大跨度建筑,建筑主體二層,建筑總高37.5m,全鋼結(jié)構(gòu)。一層為展廳,二層以演藝、體育競技等大型活動為主,一層高約11m、二層高約20m,鋼結(jié)構(gòu)采用防火涂料保護。主要消防設(shè)施有火災(zāi)自動報警、消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、防煙排煙設(shè)施等。
3.1主要消防問題:
原設(shè)計中一、二層各設(shè)三個防火分區(qū),中庭一個防火分區(qū)。由于業(yè)主改變使用功能,希望取消一、二層層廳的防火分區(qū)。一、二層面積有39420m2,遠遠超過《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》第5.1.2條防火分區(qū)允許最大建筑面積為4000m2的規(guī)定。
3.2評估分析
設(shè)置防火分區(qū)的目的是為了控制火災(zāi)大面積蔓延,減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。根據(jù)會展中心的功能,確定最重要的消防安全目標(biāo)是保證人員的生命安全。因此,針對防火分區(qū)擴大的問題,應(yīng)從人員疏散、火災(zāi)煙氣、火災(zāi)蔓延等方面進行分析,并調(diào)整消防措施以達到可接受的消防安全水平。
3.2.1人員安全疏散分析
a目標(biāo)。保證人員疏散的安全性,即建筑物中人員能夠在火災(zāi)來臨之前到達安全地點。
b安全判定準(zhǔn)則表1。所需安全疏散時間(日SET)小于可用安全疏散時間(ASET)。其中日SET為建筑中所有人員疏散至安全場所的時間。日SET由開始時間(Tstart)和行動時間構(gòu)成(Taction)。ASET為火災(zāi)發(fā)展到對人構(gòu)成危險時間。煙氣是火災(zāi)中影響人員疏散的最主要危險,一般以煙氣降下一定高度或濃度超標(biāo)的時間作為ASET的控制指標(biāo)。
采用《日本避難安全檢證法》計算RSET。經(jīng)計算,一層Tstart為4.5min,Taction為14.1min,則RSET為18.6min,而根據(jù)煙氣運動模擬計算結(jié)果,ASET大于20min;RSET《ASET,即在現(xiàn)有消防設(shè)施條件下,一層能夠滿足疏散要求。二層Tstart為4.5min,Taction為3.8min,則RSET為8.3min,而根據(jù)煙氣運動模擬計算結(jié)果,ASET大于20min;RSET<ASET,即二層能夠滿足人員安全疏散要求。
3.2.2煙氣控制系統(tǒng)分析
a目標(biāo)??刂苹馂?zāi)情況下煙氣的流動,為人員疏散和消防撲救提供較為安全的環(huán)境。
b煙氣控制系統(tǒng)達到要求的判定條件?;馂?zāi)中煙和熱的影響直接作用與人,會使人失去正常的行為能力,從而影響人員疏散。溫度、CO濃度,能見度常常作為判斷人員是否能夠安全疏散的指標(biāo)。依據(jù)國外資料,允許逃生的空氣溫度不應(yīng)高于60℃,允許逃生CO濃度不應(yīng)高于500ppm,允許逃生煙氣能見度不應(yīng)低于13m。同時,根據(jù)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》進行排煙系統(tǒng)的核算。
本工程采用CFD火災(zāi)模擬軟件進行煙氣蔓延計算,同時合理組織現(xiàn)有排煙系統(tǒng)。根據(jù)可燃物的數(shù)量和布置形式,通過危險源辨識,選擇模擬30MW和10MW兩種火災(zāi)規(guī)模,一層三個火災(zāi)場景,二層兩個火災(zāi)場景。根據(jù)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》,著火房間清晰高度(火災(zāi)煙氣層危險高度)h二1.6+0.1H,H為層高,一層h為2.8m,二層考慮看臺區(qū)最高處與地板及人員的平均高度,h取6m。經(jīng)計算,20min時耐受指標(biāo)統(tǒng)計見表2、表3:
以上結(jié)果表明:火災(zāi)20min時,各項人員耐受指標(biāo)沒有達到危險點,即ASET大于20min,人員疏散不會受到煙氣威脅。 以上分析未考慮展廳自動滅火設(shè)施的作用,屬于保守考慮。
3.2.3火災(zāi)蔓延分析
為防止火災(zāi)蔓延,本工程采取可燃界面非連續(xù)化的手段,不進行傳統(tǒng)意義上的防火分區(qū),即在現(xiàn)有條件下用通道分隔替代防火分隔,保留足夠?qū)挾鹊母綦x帶控制火災(zāi)荷載,使燃燒物不連續(xù),防止可燃物在不同區(qū)域之間被輻射引燃,同時也為人員疏散留下足夠的通道。判斷火災(zāi)蔓延到鄰近區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)是鄰近區(qū)域內(nèi)的物體接受的熱輻射是否超出了該物體的臨界熱輻射值。根據(jù)經(jīng)驗公式日二(Qf12Ⅱnqf)1/2,可求得防止輻射引燃的距離。Qf為火源釋放速率,R為被引燃物距火源距離,qf被引燃物收到的火源輻射流量表4。
計算時,保守的取紙張的被輻射引燃的流量作為臨界熱流量表5。
3.3評估結(jié)論
摘要:從性能化設(shè)計與“處方式”設(shè)計比較出發(fā),介紹了性能化消防設(shè)計方法的概念和流程、建筑物性能化消防設(shè)計的內(nèi)容,以及國內(nèi)外性能化設(shè)計的應(yīng)用概況,指出了在性能化設(shè)計方法的推行中所遇到的一些困難,并提出了對性能化設(shè)計方法在消防設(shè)計中應(yīng)用的展望和我國如何發(fā)展性能化規(guī)范及其配套技術(shù)的建議。
關(guān)鍵詞:性能化設(shè)計;處方式設(shè)計;消防設(shè)計;火災(zāi)模型
1前言
如果說納米技術(shù)使新材料的研究起到了革命性飛躍,那么也可以說性能化設(shè)計方法將開創(chuàng)消防科技的新局面。
消防設(shè)計目前有兩種設(shè)計思想,一種是傳統(tǒng)的“處方式設(shè)計方法”,其基于場所類型進行設(shè)計考慮;另一種是“性能化設(shè)計方法”,它立足于危害分析及火災(zāi)假想,對于解決超越法規(guī)或現(xiàn)行法規(guī)無法解決的復(fù)雜建筑的消防設(shè)計具有很大意義。
由于性能化防火設(shè)計的方法與傳統(tǒng)的設(shè)計方法相比具有許多優(yōu)越性,所以很快成為建筑防火的一種新理念,并將發(fā)展成為建筑防火技術(shù)領(lǐng)域里一個全球性發(fā)展潮流,受到許多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的高度重視,得到越來越廣泛的應(yīng)用。
2性能化消防設(shè)計的概念
性能化消防設(shè)計是建立在消防安全工程學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的建筑防火設(shè)計方法,它運用消防安全工程學(xué)的原理與方法,根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、用途和內(nèi)部可燃物等方面的具體情況,由設(shè)計者根據(jù)建筑的各個不同空間條件、功能條件及其它相關(guān)條件,自由選擇為達到消防安全目的而應(yīng)采取的各種防火措施,并將其有機地組合起來,構(gòu)成該建筑物的總體防火安全設(shè)計方案,然后用已開發(fā)出的工程學(xué)方法,對建筑的火災(zāi)危險性和危害性進行定量的預(yù)測和評估,從而得到最優(yōu)化的防火設(shè)計方案,為建筑結(jié)構(gòu)提供最合理的防火保護。
與“處方式”設(shè)計相比較,性能化設(shè)計方案更關(guān)注是否能夠?qū)崿F(xiàn)“保證人員疏散和滅火救援不受火災(zāi)煙氣影響”這一“目的”,而不是拘泥于滿足規(guī)范要求的最低排煙量。性能化的消防設(shè)計方案通過科學(xué)的論證,能夠提供比之處方式的消防規(guī)范更為安全的設(shè)計表現(xiàn)效果,比較起來,性能化設(shè)計方案具有設(shè)計成本有效性,設(shè)計選擇多樣性及設(shè)計效果更為優(yōu)化性的特點。
性能化消防設(shè)計的兩個關(guān)鍵點,第一是確認危害,第二是明確設(shè)計目標(biāo)。具體來說,它針對建筑物的特點,建筑物內(nèi)人員特點,建筑物內(nèi)部操作方式,建筑物外部特征,消防滅火組織特點等。從而針對每種危害或者每個設(shè)計區(qū)域選擇設(shè)計方法及評估方法。這種設(shè)計方法突破了傳統(tǒng)設(shè)計針對建筑物結(jié)構(gòu)類型、相應(yīng)的層高及面積的限制,同時提供了更加靈活而有效的設(shè)計選擇性。
性能化消防設(shè)計包括確立消防安全目標(biāo),建立可量化的性能要求,分析建筑物及內(nèi)部情況,設(shè)定性能設(shè)計指標(biāo),建立火災(zāi)場景和設(shè)計火災(zāi),選擇工程分析計算方法和工具,對設(shè)計方案進行安全評估,制定設(shè)計方案并編寫設(shè)計報告等步驟。在設(shè)計過程中,需要對建筑物可能發(fā)生的火災(zāi)進行量化分析,并對典型火災(zāi)場景下火災(zāi)及煙氣的發(fā)展蔓延過程進行模擬計算,因此計算的工作量以及各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需要量非常大,往往需要采用計算機火災(zāi)模擬軟件等分析和計算工具。建筑物性能化消防設(shè)計方法及其應(yīng)用情況
澳大利亞于1996年頒布了性能化防火設(shè)計規(guī)范的《澳大利亞建筑設(shè)計規(guī)范》(《BuildingCodeofAustralia》,簡稱"BCA"),并自1997年7月1日起,在各州政府陸續(xù)推行。
巴西于1999年頒布了新的《鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計》和《對建筑構(gòu)件耐火極限的要求》兩部標(biāo)準(zhǔn)。這是南美首次制定的建筑標(biāo)準(zhǔn),由SaoPaulo大學(xué)、Mi—nasGerais大學(xué)和OuroPreto大學(xué)編制。標(biāo)準(zhǔn)中引入了如時間計算方法與風(fēng)險評估方法以及其他消防安全工程設(shè)計方法等性能化的新概念,允許建筑物的火災(zāi)安全根據(jù)其火災(zāi)荷載、建筑物高度、建筑總面積以及滅火設(shè)備的安裝與否等條件確定,而對建筑物的耐火等級不做要求。
日本政府于1998年6月對《建筑基準(zhǔn)法》進行了修訂,引入了一些有關(guān)性能化設(shè)計的內(nèi)容,并于2000年6月施行;另外,還于2003年8月開始對《消防法》進行修訂,計劃于2005年施行。
加拿大于2001年了性能化的建筑規(guī)范和防火規(guī)范,其要求將以不同層次的目標(biāo)形式表述。
美國也于2001年了《國際建筑性能規(guī)范》和《國際防火性能規(guī)范》。
目前,已有不少于13個國家(澳大利亞、加拿大、芬蘭、法國、英國、日本、荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、西班牙、瑞典和美國)采用或積極發(fā)展性能化規(guī)范和基于規(guī)范結(jié)構(gòu)形式下建筑防火設(shè)計方法,并取得了一定成果。中國也正在加緊性能化設(shè)計方法的研究和性能化設(shè)計規(guī)范的制定。公安部所屬消防研究所承擔(dān)了幾項有關(guān)性能化設(shè)計的國家十五科技攻關(guān)課題,如公安部天津消防研究所承擔(dān)的“建筑物性能化防火設(shè)計技術(shù)導(dǎo)則”的研究和制定,公安部四川消防研究所承擔(dān)的“高層建筑性能化防火設(shè)計安全評估技術(shù)研究”等。
6推行性能化設(shè)計方法是一個逐步過程
盡管建筑物消防性能化設(shè)計方法有很多優(yōu)點,作為性能化設(shè)計技術(shù)的基礎(chǔ)一“火災(zāi)模型”在性能化設(shè)計中起著舉足輕重的作用,但它們作為一種新生事物,還不為人們所理解和接受,特別是建筑設(shè)計師和建筑管理部門的人員都不太了解這種新的設(shè)計方法。
有人曾對美國、中國香港和澳大利亞的建筑管理人員在對待性能化設(shè)計和處方式設(shè)計在能否保證建筑消防安全,以及火災(zāi)模型是否足以支持性能化設(shè)計的態(tài)度進行了一個調(diào)查,并進行了比較。發(fā)現(xiàn)半數(shù)以上的管理人員認為性能化設(shè)計不能保證建筑的安全,三分之二以上的管理人員認為處方式設(shè)計能保證建筑的安全,以及三分之二以上的人認為火災(zāi)模型不足以支持性能化設(shè)計。
3性能化消防設(shè)計的流程
性能化設(shè)計利用火災(zāi)科學(xué)和消防安全工程建立設(shè)計指標(biāo),評估設(shè)計方案;并利用火災(zāi)危害分析和火災(zāi)風(fēng)險評估建立從總體目標(biāo)和功能目標(biāo)到火災(zāi)場景等領(lǐng)域內(nèi)所需要的參數(shù)。性能化的消防安全設(shè)計是一種可以對諸如非工程參數(shù)(如人在火災(zāi)中的行為和反應(yīng))進行定義的工程過程。
4建筑物性能化消防設(shè)計的內(nèi)容
建筑物的性能化消防設(shè)計主要包括兩個方面的設(shè)計內(nèi)容:一是保證建筑內(nèi)人員安全疏散的性能設(shè)計,二是保證建筑構(gòu)件耐火的性能設(shè)計。
人員安全疏散的性能設(shè)計是從建筑內(nèi)人員安全方面進行考慮的,通過綜合考慮各種火災(zāi)因素對人員逃生的影響,采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物內(nèi)人員的火災(zāi)安全性,從而防止人員傷亡。其性能化的設(shè)計準(zhǔn)則是:煙層下降高度和煙氣濃度達到人不能忍耐的時間大于人員安全疏散所需的時間。
構(gòu)件耐火的性能化設(shè)計是從建筑物的穩(wěn)定性方面進行考慮的,通過分析建筑構(gòu)件在火災(zāi)中的反應(yīng),采用性能化的設(shè)計方法來保證建筑物結(jié)構(gòu)的火災(zāi)穩(wěn)定性,從而防止建筑物的倒塌。其性能化設(shè)計準(zhǔn)則是:火災(zāi)持續(xù)時間小于構(gòu)件的耐火時間。
5國內(nèi)外性能化設(shè)計應(yīng)用概況
自20世紀(jì)80年代英國提出了“以性能為基礎(chǔ)的消防安全設(shè)計方法”(performance——basedfiresafetydesignmethod,以下簡稱性能化防火設(shè)計)的概念以來,日本、澳大利亞、美國、加拿大、新西蘭以及北歐等發(fā)達國家政府先后投入大量研究經(jīng)費積極開展了消防性能化設(shè)計技術(shù)和方法的研究,南非、埃及、巴西等發(fā)展中國家也都紛紛開展了這方面研究工作。世界各國都在積極推行性能化設(shè)計方法的應(yīng)用,并取得了巨大成就。
英國于1985年頒布了第一部性能化防火規(guī)范,包括防火規(guī)范的性能化修改,新規(guī)范規(guī)定“必須建造一座安全的建筑”,但不詳細確定應(yīng)如何實現(xiàn)這一目標(biāo)。
新西蘭1991年的建筑法案對建筑監(jiān)督立法體系進了徹底調(diào)整,于1992年了性能化的《新西蘭建筑規(guī)范》,新規(guī)范中保留了處方式的要求,并作為可接受的設(shè)計方法,于1993年強制執(zhí)行。1993~1998年,繼續(xù)開展了“消防安全性能評估方法的研究”,制定了性能化建筑消防安全框架;其中功能要求包括防止火災(zāi)的發(fā)生、安全疏散措施、防止倒塌、消防基礎(chǔ)設(shè)施和通道要求以及防止火災(zāi)相互蔓延五部分。瑞典于1994年了新的包含有性能化設(shè)計內(nèi)容的建筑防火設(shè)計規(guī)范。建筑物性能化消防設(shè)計方法及其應(yīng)用情況世界各國幾乎都存在著類似這樣的情況。在很長一段時期內(nèi),建筑設(shè)計師和建筑管理人員對性能化設(shè)計技術(shù)還存在一個從初步認識、深入了解到最終肯定的意識轉(zhuǎn)變過程。
另外,對于采用性能化方法設(shè)計的建筑,如何正確地評估其消防安全性方面也存在很多技術(shù)上的難題有待解決。
7展望
性能化消防設(shè)計已成為世界性建筑消防設(shè)計發(fā)展的必然趨勢,它的發(fā)展將大大促進消防安全設(shè)計的科學(xué)化、合理化和成本效益的最優(yōu)化,并將產(chǎn)生十分重大的社會效益和經(jīng)濟效益。盡管目前還有許多人不太理解和排斥使用它,但我們堅信隨著時間的推移,將會有越來越多的人加入到肯定性能化設(shè)計方法的行列中來。據(jù)日本方面的統(tǒng)計,采用性能化方法進行消防設(shè)計的建筑正在逐年增加。
我國也應(yīng)該加快性能化規(guī)范及配套技術(shù)的研究步伐,充分發(fā)揮性能設(shè)計的優(yōu)越性。今后應(yīng)從以下幾個方面人手,促進性能化設(shè)計技術(shù)的發(fā)展:
(1)加強各種火災(zāi)預(yù)測模型和火災(zāi)風(fēng)險評估模型的研究,拓展性能化設(shè)計方法的應(yīng)用空間。
(2)加強新材料、新技術(shù)研究,規(guī)范材料性能參數(shù),建立和完善消防數(shù)據(jù)庫,提供準(zhǔn)確的性能化指標(biāo),為性能化應(yīng)用積累基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。
(3)深入研究火災(zāi)規(guī)律、火災(zāi)情況下建筑內(nèi)人員逃生規(guī)律和構(gòu)件變化規(guī)律,為各種火災(zāi)模型的建立提供堅實的理論依據(jù),并拓展計算機技術(shù)在消防中的應(yīng)用。