一、引言
　　目前，我國建筑防火設(shè)計是依據(jù)有關(guān)《規(guī)范》進行的，這種設(shè)計被稱為“規(guī)范化設(shè)計”。隨著社會的進步，這種設(shè)計方法越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代建筑所表現(xiàn)出的“形式多樣、功能復(fù)雜”的特點。從80年代開始，國際建筑界和火災(zāi)科研界已有許多學(xué)者在倡導(dǎo)“性能化防火設(shè)計”也可稱之為“火災(zāi)安全工程設(shè)計法”。這種設(shè)計方法不僅可使建筑物的防火設(shè)計更合理，而且，能夠節(jié)約大量的消防投資費用，使火災(zāi)防治方案更為科學(xué)、經(jīng)濟。

　　二、性能化設(shè)計方法的必要性和步驟
　　經(jīng)濟不斷發(fā)展，火災(zāi)是難免的。減少火災(zāi)及其損失每一項的設(shè)計方案都不是完美無缺的。我們只是在尋找一個更科學(xué)，更合理的方案。實踐證明，性能化設(shè)計在現(xiàn)階段是比較靈活合理的一種設(shè)計方法，更適應(yīng)現(xiàn)代建筑發(fā)展的需要。
　?。ㄒ唬┈F(xiàn)代建筑的發(fā)展趨勢的特點：
　　外觀體量的龐大化、摩天化，顯示了現(xiàn)代建筑的雄偉和神奇，各類功能場所在一起，共同組成一個建筑群，甚至一個超大規(guī)模的建筑物，建筑高度不斷增高，這給消防滅火的登高作業(yè)、內(nèi)攻偵察、火場供水等都帶來了不少困難。結(jié)構(gòu)外殼的輕靈化、通透化，創(chuàng)新了現(xiàn)代建筑的風(fēng)格與形象；新穎的鋼結(jié)構(gòu)使建筑的跨度增大，荷載減少；玻璃或金屬的幕墻的運用使建筑外形日趨明快。但這些卻都造成建筑的耐火等級的降低，建筑構(gòu)件的耐火極限的縮短，也造成豎向防火分隔難以實施。內(nèi)部環(huán)境的互融化，智能化，豐富了現(xiàn)代建筑的情趣和內(nèi)涵，花園式室內(nèi)庭院；集中控制的樓宇設(shè)施，將整個建筑融為一體，相映生輝，產(chǎn)生充滿韻味的空間組合，給人以舒適和貫通的感覺。但是傳統(tǒng)的建筑防火分區(qū)的措施難以落實，火災(zāi)的排煙更加困難。
　　現(xiàn)代建筑發(fā)展的趨勢迫切要求有與之相適應(yīng)設(shè)計方法的出現(xiàn)。
　?。ǘ┬阅芑O(shè)計的幾個步驟
　　“性能化設(shè)計”的主要目的在于解決某些現(xiàn)代建筑設(shè)計方案超過《規(guī)范》設(shè)定要求的問題。主要步驟有：
　　1.防火安全目標(biāo)
　　防火安全目標(biāo)是安全系統(tǒng)最終應(yīng)達到的總體效果，安全目標(biāo)中還包括兩個較為具體的項目“性能目標(biāo)和性能標(biāo)準(zhǔn)。性能目標(biāo)是消防系統(tǒng)必須滿足的建筑物在防火、滅火等方面的具體要求。性能標(biāo)準(zhǔn)更加量化，它是指單個消防設(shè)備或整個系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，性能標(biāo)準(zhǔn)所提供的臨界值可以在設(shè)計方案中作為計算數(shù)據(jù)使用。
　　2.建筑物內(nèi)部的可燃物、人員等的具體特征，并確定設(shè)計指標(biāo)。
　　3.建立火災(zāi)場景模型。
　　該過程涉及到防火設(shè)計中一些十分關(guān)鍵的問題，如點火源性狀、起火點位置、可燃物種類、火災(zāi)荷載、建筑布局等，該過程同時應(yīng)該給出火災(zāi)試驗及計算過程需要的技術(shù)條件。
　　4.選擇分析計算方法
　　5.制定設(shè)計方案并進行評估
　　6.對設(shè)計方案進行審核，并最終確定設(shè)計方案
　　總之，“性能化防火設(shè)計”和“性能化防火規(guī)范”是建筑消防設(shè)計的發(fā)展趨勢，要大力開展對“火災(zāi)安全工程學(xué)”的研究，研究適用于建筑工程設(shè)計的消防評估方法和評估模型，開發(fā)計算機設(shè)計軟件，為逐步建立和完善“性能化防火設(shè)計”創(chuàng)造條件。

　　三、性能化設(shè)計的火災(zāi)安全工程理論基礎(chǔ)
　　建筑工程消防設(shè)計包括：總平面設(shè)計、防火分隔和建筑構(gòu)造、安全疏散、消防給水和固定滅火系統(tǒng)、采暖通風(fēng)和防排煙及電氣等內(nèi)容。
　　要建立火災(zāi)場模型，也是必須基于火災(zāi)燃燒理論及火災(zāi)中煙氣的流動理論。下面僅以安全疏散的“火災(zāi)安全工程理論”為代表，對“火災(zāi)安全工程理論”加以簡要說明。
　?。ㄒ唬┗馂?zāi)中的釋熱速率
　　釋熱速率時表示火災(zāi)發(fā)展的一個主要參數(shù)。
　　Q = φ×m×ΔH（Kj/s）
　　式中 ：φ燃燒速率因子
　　m 可燃物質(zhì)量燃燒速率（Kg/s）
　　ΔH該可燃物的熱值（Kj/Kg）
　　一般認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)通過實驗來認(rèn)識典型物品的火災(zāi)燃燒特性，據(jù)此估計特定火災(zāi)中的釋熱速率。因此盡可能以全尺寸火災(zāi)試驗來對這些參數(shù)進行研究。
　?。ǘ┗馂?zāi)煙氣產(chǎn)生的特性
　　火災(zāi)煙氣是一種混合物，由于它的減光性、毒性和高溫的影響，使得煙氣對火災(zāi)中被困人員生命的威脅最大。
　　1.火災(zāi)煙氣的來源
　　火災(zāi)煙氣一般來源于：
　　1）可燃物熱解或燃燒產(chǎn)生的氣相產(chǎn)物
　　2）由于卷吸而進入的空氣
　　3）多種微小固體顆粒和液滴
　　2.煙氣的減光性
　　煙氣的減光性一般根據(jù)測量一定光束穿過煙場后的強度衰落值來確定。設(shè)I0位易光遠(yuǎn)射入長度給定的空間的強度，I為射出強度，其比值I/IO成為該空間的透射率。透射慮倒數(shù)的常用對數(shù)成為煙氣的光學(xué)密度。即：
　　D = lg（I0/I）
　　而單位長度光學(xué)密度：D0 = lg（I0/I）
　　根據(jù)BeerLambert定律：
　　I = I0×exp（- KC）
　　式中：KC—減光系數(shù)
　　KC = - ln（I/IO）/L
　　KC = 2.303D0
　　由于煙氣的減光性的作用，人們在有煙場合下的能見度必然下降。煙氣的減光性對人員的安全疏散構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
　　3.煙氣的毒性
　　火災(zāi)中具有毒性的煙氣，最普遍的是CO?；馂?zāi)中死亡人員一般是CO中毒。還有許多高分子聚合物的燃燒釋放出有毒氣體?；馂?zāi)中缺氧僅是一種特殊情況，并不常見。煙氣的毒性不僅來自氣體，也來自懸浮固體顆粒和吸附煙塵粒子上的物質(zhì)。
　　4.煙氣的高溫
　　一般煙氣具有較高的溫度。人在高溫下個人承受極限時間：5-10分鐘。但目前火災(zāi)危險評估數(shù)據(jù)為：一段時間內(nèi)連續(xù)暴露的安全溫度為：65100℃。
　?。ㄈ煔獾牧鲃?
　　根據(jù)流體的特性，流動煙氣的寬度一般等于空間的寬度。由煙氣流動的質(zhì)量守恒可得：
　　Q = B × hy × wsy （m3/s）
　　式中：Q空間流動煙氣的體積流量
　　B—空間寬度（m）
　　hy — 煙層厚度（m）
　　wsy—煙氣水平流動速度（m/s）
　　∴wsy = Q / B × hy
　　由力學(xué)平衡式得：
　?。é裬 ρy）ghy = ζ（ρywsy）/2
　　式中：ρk —空間的冷空氣密度
　　ρy—空間的煙氣層的平均密度
　　ζ—折算系數(shù)
　　∴（ρk ρy）ghy = ζρy /2*（Q/Bhy）2
　　由實驗得ζ= 0.9
　　∴ hy = 0.9[（273+tk）/（tytk）]1/3*（Q/B）2/3
　　式中：Q空間煙氣的平均流動速度（m/s）
　　tk空間的冷空氣的溫度（℃）
　　ty空間流動的煙層的平均溫度（℃）

　　四、火災(zāi)模型在性能化設(shè)計中的應(yīng)用
　　在火災(zāi)安全工程理論的基礎(chǔ)上，我們可以結(jié)合實際的建筑物，建立火災(zāi)模型，用工程學(xué)的方法加以解析，得到科學(xué)合理的設(shè)計參數(shù)。
　　近年來已經(jīng)開發(fā)的火災(zāi)模型有許多中，但設(shè)計方向大致有兩個。一是采取既定的設(shè)計方案，按一定的程序進行設(shè)計，然后對計算結(jié)果進行評價。二是調(diào)用“人員及建筑物”在火災(zāi)時的反應(yīng)狀況，對設(shè)計結(jié)果進行估算。后者的設(shè)計方向較為理想化，但因為火災(zāi)場景的設(shè)定數(shù)據(jù)比較難以確定，現(xiàn)有數(shù)據(jù)的數(shù)量也相對較少，而且現(xiàn)階段已確定的數(shù)據(jù)，可靠性沒有保證。建筑火災(zāi)的實際情況也不盡相同，所以在現(xiàn)階段，這種設(shè)計方法較難實現(xiàn)。因此，就其可行性而言，一般選用既定的工程學(xué)設(shè)計方法，根據(jù)建筑物的實際情況加以計算，并對結(jié)果的安全性進行評價。

　　五、我國性能化設(shè)計的現(xiàn)狀及前景
　　《高規(guī)》第1.0.5條：當(dāng)高層建筑的建筑高度超過250m時，建筑設(shè)計防火應(yīng)對特殊的防火設(shè)施進行專題研究，并應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究論證。就是針對現(xiàn)代建筑“摩天化”的特點而提出的。而專家論證的本質(zhì)就是一種性能化設(shè)計。我國自90年代以來，摩天大樓在各大城市如雨后春筍般悄然升起；火車站、飛機場和大型集貿(mào)市場等大空間建筑層出不窮；智能建筑也在一些發(fā)達地區(qū)不斷興起。但消防法規(guī)的建設(shè)卻顯得滯后。所以現(xiàn)階段我國的建筑行業(yè)迫切地呼喚消防設(shè)計的改革。在我國，此項工作大致可分為以下三個步驟推進：
　　用現(xiàn)有的規(guī)范對給定的建筑作出符合規(guī)范的消防設(shè)計，而后，在“規(guī)范化設(shè)計”的基礎(chǔ)之上，對既定的設(shè)計參數(shù)和設(shè)計方案，運用工程學(xué)理論加以確證。所以第一步驟可以稱之為“規(guī)范化設(shè)計”和“性能化設(shè)計”的結(jié)合。
　　以工程學(xué)理論為指導(dǎo)，對指令性規(guī)范作出合理的修改，制定“性能化規(guī)范”。如前所述，對火災(zāi)場景的設(shè)定在現(xiàn)階段還不能實現(xiàn)，對于模型的建立只能是向“按部就班”的方向發(fā)展，制定一部以性能為基礎(chǔ)的規(guī)范還是有必要的。
　　通過計算機這一工具，建立火災(zāi)場景模型。要建立火災(zāi)場景模型，其工作量十分繁重。所以必須有數(shù)據(jù)庫來支持，而且，其中的數(shù)據(jù)也必須具有一定的可靠性。

　　六、結(jié)束語
　　本文中所提到的“性能化設(shè)計”，也僅限于民用建筑，避免了建筑防火設(shè)計的先天不足，減輕了日后防火工作的壓力；火災(zāi)場景模型的建立，為將來的火災(zāi)調(diào)查工作奠定了基礎(chǔ)；火災(zāi)蔓延的場景預(yù)想，也為滅火預(yù)案的制定提供了參考。性能化設(shè)計將消防工作一體化，真正的做到：“以防為主，防消結(jié)合！”