单位文秘网 2022-02-14 08:09:47 点击: 次
我国从20世纪80年初期就开始了火灾模化方面的研究,此后在火灾科学、火灾动力学演化、建筑火灾烟气流动等方面也开展了大量工作,但直到1995年国家“九五”科技攻关项目“地下大型商场火灾研究”,我国还只有少数从事此方面研究的人员对建筑物性能化设计有所认识。1996年,特别是从1997年FORUM会议以后,我国开始组织人员比较系统地搜集整理和分析研究国内外有关建筑性能化设计与规范方面的成果与信息。目前在国内由公安部天津消防研究所负责性能化防火设计规范和设计指南的编制,国内也有少数高校及实验室开始了性能化方面的研究,并且在国内已有少数建筑采用了性能化设计的理念进行设计,但在评估模型的建立及其模拟软件的自主开发方面的研究几乎是空白。
自20世纪70年代起,一些发达国家就开始系统研究以火灾性能为基础的建筑防火设计的新方法。目前,性能化防火设计已经成为国际上火灾科学研究领域的一个热点。许多国家在开发性能化防火设计方法及建立性能化规范方面已有了相当的进展,英国早在1985年修订其建筑规范时,就己将性能化设计作为一种可供选择的防火设计方法,日本和澳大利亚分别投入大量资金,在消防安全工程学领域开展研究,并在此基础上制定了性能化设计规范。加拿大、新西兰、法国、芬兰、瑞典等都在积极开展性能化设计方面的研究,朝着建立性能化规范体系的目标努力。
美国
美国在性能化设计方法研究方面做了大量工作,而且也是建造“超规范”建筑最多的国家。美国是开展性能化防火设计研究最早的国家之一,从20世纪70年代起,他们就开始了较系统的研究,但当时并没有提出以火灾性能为基础。
1971年,美国通用事务管理局(GSA)形成了GSA的《建筑火灾安全判据》的附录D“以目的为基准的建筑防火系统方法指南”。此后美国在这方面又进行了一系列的研究,一个重要的成果是形成了美国国家防火协会(NFPA)NFPA550标准《防火系统概念树指南》,它成为分析建筑物火灾安全的重要工具之一;另一成果是NFPAIOIA《保证人员安全的替代性方法指南》,其中建立的防火安全评估系统己明显体现了以火灾性能为基础的思想。
20世纪80年代,在美国火灾研究基金会的组织下,实施了一个国家级的火灾风险评估项目。有美国国家标准与技术研究院(NIST)、NFPA等多个机构参加,形成了FRA栅ORKS模型。该模型可将特定火灾场景下评估特定产品的量化方法与给定火灾场景下相关的火灾死亡人数的统计方法相结合,这样新的或替代产品的影响也可以按照准场景进行评估,从而决定有关新产品的改变对风险相对值变化的影响。美国防火工程师协会(SFPE)于1988年编辑出版了工具书SFPE防火工程手册。人们普遍认为本手册是支持性能化防火安全设计的重要文献,后来又经过再版、修增,并收录了近年的研究成果。
自1990年起,国际化标准组织(ISO)和国际建筑协会也积极参与了性能化设计方法的研究。1991年在伍赛斯特理工学院召开了一次关于21世纪防火安全设计研讨会。这次会议对推动美国的性能化防火设计研究起了重要作用。1997年,卡斯特(Caster)和米切姆(Meacham)等人合著的《以性能化为基础的火灾安全导论》出版是性能化方法研究的一个重要阶段成果。2000年,SFPE又在卡斯特等人的研究基础上编写了《建筑物性能化防火分析与设计工程指南(草案)》,该书对美国推荐的性能化防火设计步骤作了更清楚的概括,现在已成为各国开展性能化防火方法研究的重要参考资料。
日本
日本也是较早研究性能化防火设计方法的国家之一。自20世纪50年代起,日本就开始采用高度指令性的建筑规范体系。1982年日本建设省制订了发展性能化防火设计的五年研究计划。该计划的目标是发展一个建筑火灾安全方面的国家级评价方法。该方法以日本建筑基准法第38条的等效条款为基础,通过建设省的特殊审批体系而广泛应用于建筑防火设计中。
这一项目的研究成果形成了一套内容广泛、全面的文件汇编。它包括综合防火安全、预防火灾的发展和蔓延、烟气的控制、人员疏散和结构的耐火设计5个子系统。每个子系统包括基本要求、工程评估的技术标准、相关火灾现象的计算方法和测试方法等4个部分。
1998年,日本吸取了国外关于性能化设计研究的新进展,对建筑防火设计的规范体系作了进一步的改进。新体系更重视以下几个方面:
(1)烟气控制和人员安全疏散;
(2)火灾发生与发展的预防;
(3)建筑结构的耐火;
(4)火灾向其他建筑蔓延的预防。
英国
1973年英国对大部分建筑法规进行了统一化的工作,形成了国家级的防火设计法案,该法案基本上还是处方式设计规范。规范中某些细节内容是通过法规的形式来加以确定的,在采用“放宽规范”合理程序的基础上,可以通过改进“替代方案”来满足规范的要求,这实际上已经开始体现出性能化设计的初期思想。
1985年和1991年,英国又先后两次对建筑规范进行了修订,明确提出可以将性能化设计方法作为一种可选的防火设计方法,率先实现了建筑防火设计规范由处方式设计规范向性能化设计规范的转变。
1997年,正式发布了英国标准BSDD240(建筑火灾安全工程)(草案)。它包括两个部分,第一部分为《火灾安全工程学原理的应用指南》,第二部分为《对第一部分中所列方程的评注》。第一部分是主体,它将性能化设计过程概括为四个基本步骤,即:定性设计审查、定量分析、与性能化判据的比较和编制设计报告。
目前,在英国性能化防火设计与处方式防火设计是并行使用的。性能化设计应按照BSDD240《建筑火灾安全工程》进行,处方式设计按照被批准文件进行。在这一体系中,仅建筑规范本身是强制性的,对具体的设计方法不作强行规定,可由设计者选择。
澳大利亚
澳大利亚也是开展性能化设计研究较早的国家之一。在20世纪70年代末,该国就开始进行建筑火灾危险评估模型的研究,以便进行建筑物的火灾安全功能和防火费用分析。此后,澳大利亚主要研究单位维多利亚理工大学与加拿大国家研究院合作,进一步开发了这一模型,最后形成了澳大利亚的CESARE—RISK程序和加拿大的FIRECAm程序。
为了使建筑设计方案能采用风险评估方法,既在性能上符合规范要求,又经济合理,澳大利亚于1989年成立了建筑规范审查工作组,起草了‘全国建筑防火系统规范草案》(NBFSsc)。1996年颁布了第一都性能化建筑防火设计规范《澳大利亚建筑规范一1996》,并自1997年7月1日起陆续被各州政府采用。
为推广实施性能化设计规范,澳大利亚的“建筑规范委员会”(ABCB)与工业及研究部分联合会组成了一个新的机构一防火规范改革中心(FcRc),其任务是为开展性能化防火安全设计并改革现行规范开发一种经济有效的工程方法。1996年,该中心推出了《防火工程指南》(Fire Engineering Guidelines)。该指南以落实性能化设计规范为中心,制订出一套三等级的防火工程系统评估方法。
虽然各国在发展性能化规范体系的进度和一些具体问题上不尽一致,但总体上具有若干相同点。
(1)在制定性能化规范的发展规时,首先必须考虑的一个方面就是发展性能化设计方法。为此,必须开展对消防安全工程学的研究,建立火灾基础数据库,开发实用的消防安全评估摸型和方法以及可靠的计算机设计软件等。只有在这些工作有了足够的基础后,才能着手确立性能化设计方法和制定性能化规范。
(2)除了制定性能化规范外,还需要制定与规范配套的技术法规,如设计指南、设计方法的验证审核方法、设计工具的审查认可标准等。
(3)在每个国家,性能化设计方法几乎都在性能化规范制定出来以前就已经在建筑防火设计中发挥着重要的作用,性能化的设计分析方法和工具被开发出来以后,对于“超规”的设计方案就往往采用这些分析方法和工具来计算和验证。另一方面,即使性能化规范制定出来以后,性能化设计方法不可能、也没有必要完全取代“处方式”的设计方法。
(4)除了建立性能化建筑防火规范体系外,还需建立一些必要的条件,如建审的方法与程序、相应的专业教育与专业人才培养等。
这些问题目前己引起许多国家的关注,并成为共同关心的研究课题。不少国家在己有的研究成果基础上,初步建立起性能化设计体系和性能化设计规范。但是,国际上在所有上述几个方面的研究都还只是处在初级阶段,在科研成果的科学性和实用性方面还远远没有达到完善的程度,必须进行更加深人、广泛的研究。
(作者单位:河南省第五建筑安装工程(集团)有限公司)
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