首都消防性能化工作的实践与发展探讨

关键词：处方式消防设计、性能化消防设计、同行评估

摘要：本文回顾了首都消防性能化工作的起步过程和开展现状，列举了消防性能化理论和方法在北京地区实践过程中主要解决的疑难消防安全问题，分析了《北京市消防安全性能化工作原则规定》的应用效果，同时指出了北京地区在推进消防性能化过程中遇到的问题，并提出了解决问题的思路。

一、首都消防性能化工作的起步和开展现状

性能化消防设计是建立在消防工程学基础上的一种新型的建筑防火设计方法。它运用火灾科学和消防工程学的理论和方法根据建筑物的结构、用途、内部可燃物等方面的具体情况，采用被广泛认可或被验证为可靠的分析工具与方法对建筑物的火灾危险性和危害性进行定量的分析和评估，从而得出即经济合理，又能为建筑物提供足够的消防安全保障的防火设计方案。性能化消防设计方法使得火灾科学的前沿理论和先进研究成果得以在工程实践中得到应用，它随着新理论、新技术的发展而发展，更加有利于新技术、新材料、新产品的开发、推广与应用，具有科学性、灵活性和经济性的特点，为大型综合性建筑的消防安全难题提供了良好的解决方案，因此从20世纪80年代起在世界范围内逐步得到了推广应用。

首都北京的城市建设在“十五”至“十一五”期间迈入了一个新阶段，新建工程项目如雨后春笋般出现，其中国家级和北京市级重点项目的设计方案多数通过国际招标征集而来，国外建筑设计师的崭新设计理念产生出了很多高、新、奇、特的建筑方案，均很难为我国现行的消防技术规范和标准所涵盖，其中尤以奥运工程为先。新技术、新材料、新施工方法在新建工程中的运用也带来了具有普遍性的消防安全问题。某些性质极其重要、政治敏感度高，一旦发生火灾危害大、影响大的工程项目以及地铁隧道、地下建筑工程等特殊工程中也存在很多现行规范无法解决的技术难题。这些都为消防性能化工作的开展带来了契机。

北京地区消防性能化工作的正式开展始于2003年，为确保城市建设安全有序发展，尤其是适应和满足2008年北京奥运会城市建设的需要，北京市公安局消防局于2003年4月制定并下发了《北京市推进消防安全性能化工作实施方案》，成立了北京市消防安全性能化工作推进委员会，积极开展性能化设计的研究和实践工作。到2006年底全市开展性能化消防设计的工程项目达五十多个，其中包括了首都机场T3航站楼、中央电视台新台址、国家图书馆二期工程等国家重点工程建设项目以及大批的奥运新建场馆项目，消防性能化工作开展的深度和广度在全国范围内处于领先的水平。几年来的实践取得了很多的经验，也出现了很多亟待解决的问题，本文对此做一个回顾和总结。

二、首都消防性能化工作管理规定的起草思路

针对消防安全性能化工作技术含量较高，我国还没有性能化消防设计规范及其相应的评估工具，且国内外专业消防设计公司在性能化设计和评估中设定的目标、使用工具和评估程序等也存在较大差距的状况，为进一步做好消防安全性能化探索、研究和运作工作，规范消防安全性能化工作，北京市公安局消防局在借鉴国内外现有经验和广泛征求多方面的专家意见的基础上，结合北京实际，于2004年4月起草并联合北京市规划委员会发布了《北京市消防安全性能化工作原则规定》（以下简称《规定》）。

《规定》在起草过程中主要借鉴了美国消防工程师协会编写的《建筑消防性能化设计和分析导则》，其中对消防性能化设计的定义、适用范围、工作步骤、设计与同行评估报告的内容要求、消防管理部门的监督管理工作程序等五个方面做了详细界定。对于消防性能化工作的适用范围，《规定》中强调不得以消防性能化设计为由任意突破现行的消防技术规范和标准，消防性能化设计不适用于国家现行消防技术规范明令禁止的设计内容。由于消防安全性能化工作技术含量较高，涉及大量复杂的模拟计算和分析，为确保性能化分析结果的真实性和可靠性，《规定》中还引入了同行评估机制，要求在一个工程项目中除有一个性能化设计单位负责具体的设计工作之外，还需要有一个独立的第三方同行评估单位对设计单位所提交的工作成果进行验证和复核。《规定》中对性能化设计方、同行评估方和消防监督部门的职责作了详细规定，明确了性能化设计方、复核评估方、消防监督部门、建筑项目业主方四方之间的关系，期望通过这四方在性能化消防设计过程中的相互博弈而得出一个能够满足各方要求的最优化设计方案。在监督管理工作程序方面，《规定》沿用了《建筑工程消防监督审核管理规定》（公安部30号令）提出的专家论证机制，要求性能化设计方以及同行评估方所给出的设计方案必须经过由多个专家组成的审查团队的论证，消防监督管理部门根据论证意见进行具体的消防监督审核工作。制定这样工作程序的主要目的是尽可能地引入第三方乃至第四方的监督机制，最大限度地减小人为因素对性能化设计过程和最终方案的影响，使得最终方案的信赖性和可靠性得到切实保障。

《规定》起草过程中，先后征求了国内消防工程学界知名专家、学者以及消防工程技术人员的意见，并在一大批重点工程和奥运场馆项目中得到初步运用。《规定》发布之后几年来消防性能化工作的实践经验表明，《规定》总体上适用北京现状，其颁布实施对于规范北京市消防安全性能化工作、保障首都新建、改扩建工程项目的消防安全起到了良好的推动作用，是继续指导和管理北京市消防性能化工作的规范性文件。

三、首都消防性能化工作解决的疑难问题和起到的良好作用

在几年来的首都消防性能化工作实践中，虽然采用了性能化方法进行消防设计的工程项目有很多，但通过性能化方法解决的消防疑难问题主要可以归纳为如下几类：

a)防火分区面积超出了建筑防火设计规范的要求，随之带来疏散距离延长、疏散宽度不能满足规范要求等问题；

b)疏散出口、疏散楼梯的位置和数量因建筑使用功能上的需求而无法满足建筑防火设计规范的规定，随之带来疏散安全问题；

c)大跨度钢结构构件或特殊钢结构构件（如悬索、杆件）的防火保护问题；

d)超大体量中庭空间、或相互连通的多个大体量中庭空间的防排烟问题；

e)地下建筑、隧道空间的防排烟问题和人员疏散问题；

f)某些具有特殊使用功能的建筑（如医院、博物馆）受其使用功能限制无法使用传统的水喷淋或气体灭火系统进行保护的问题；

g)采用受喷淋保护的防火玻璃、挡烟垂帘等消防设备实现防火分隔的可行性问题；

h)超大面积且无墙体分割的建筑（如机场航站楼）无法进行防火分区划分，采用传统的水喷淋系统或气体灭火系统保护耗资巨大的问题。

性能化设计方法和理念除用于解决上述疑难消防问题之外，在如下方面还起到了良好的促进和推动作用。

a)促进了新技术、新材料、新产品的开发、推广与应用，空气采样式感烟探测系统、水炮系统、大空间智能灭火系统等新型消防产品就是因为开展消防性能化工作的原因而在奥运场馆和大体量综合性建筑中得到了推广。

b)促进了消防工程新理论和新概念的产生和推广，例如在首都机场T3航站楼的消防设计中引入了“开放舱、封闭舱、燃料岛”等新理念，燃料岛、封闭舱内部采用多种消防设备进行可靠保护，防止发生火灾时火势和烟气向外蔓延；燃料岛、封闭舱以外的建筑空间因火灾危险性相对较小，可以不采用大量的固定式消防设备进行保护，从而节省了消防设备的资金投入，减少了工程造价，并为其它机场航站楼以及类似超大面积建筑的消防设计提供了新思路。

c)降低消防工程资金投入，获取良好的社会经济效益，例如某些用钢量较大的大跨度钢结构构件如果按照规范要求全部喷涂防火涂料进行防火保护，则投资巨大。采用性能化分析方法建立火灾场景，并进行火灾烟气蔓延的模拟分析，从而划定钢结构构件上易受火源或烟气高温影响的区域，仅对钢结构这些区域喷涂防火涂料保护，而其余区域不涂覆防火涂料就可以节省大量的资金投入，实现可观的经济效益，同时又能够保证钢结构在火灾状态下的稳定性。

d)使得国外先进或成熟的消防技术规范在国内的应用成为可能，例如英国制定的《体育场安全指南》（GuidetoSafetyatSportsGrounds）所提出的疏散安全原则、设计方法在奥运场馆的疏散安全设计中得到了大量的应用。

e)消防性能化工作的成果为消防部门制定灭火救援预案和消防勤务保卫方案提供了理论或数据上的支撑，例如北京市公安局消防局专门为执行奥运场所消防保卫任务而开发的奥运场所数字化灭火救援动态预案系统中就大量引入了消防性能化分析的数据和结果，从而为灭火救援人员制定预案和现场决策提供了科学依据。

四、首都消防性能化工作推进过程遇到的问题和解决思路

性能化消防设计方法相对于传统的处方式设计方法来说是新生事物，进入我国并在具体工程实践中得到应用的时间并不长，消防监督管理者、建筑设计人员和建筑业主对这一新生事物的广泛认可还存在一定障碍，性能化消防设计的具体实施人员对于这一事物的理解也互有差异，因此首都消防性能化的推进工作并不是一帆风顺，在具体实施过程中遇到了各种各样的问题，笔者认为较为重要、亟待解决的有以下几点：

a)处方式设计理念和性能化设计理念之间的冲突

建筑工程设计人员以及消防监督管理部门长期以来沿用处方式的消防设计思路开展建筑设计和消防审核工作，而性能化消防设计理念作为一种新生事物也逐渐进入了建筑设计人员和建筑消防审核人员的日常工作之中。由于性能化设计方法本身的特点，其解决方案的可靠性容易受到质疑，因此在具体性能化工作的开展过程中，就会经常出现两种设计思想的激烈碰撞，最终的解决方案也往往在两种理念之间摇摆。解决这一问题的思路是严格遵守《规定》对于性能化设计方法适用范围的规定，对于不在该范围之内的建筑应严格采用处方式方法设计。对于在其范围之内的建筑，应采取处方式设计理念和性能化设计理念相辅相成的工作思路，能够采用处方式设计方法解决的问题还是要按照规范要求完成，确需采用性能化方法解决的问题才交给性能化设计单位去解决。

b)性能化设计和同行评估单位介入较晚

性能化设计和同行评估单位往往都是在建筑设计方案形成之后介入工作，很多好的想法和设计方案因而无法得以实现。及早介入可以防止建筑业主方和设计方在建筑设计过程中突破消防规范，造成即成事实，同时又能给予性能化设计和同行评估单位足够的自由度来完成一个最优化的设计方案。因此这需要在建筑设计工作的管理机制上实行变革，使得性能化消防设计成为建筑设计的一项重要内容，从而实现及早介入。

c)裕度的选择缺乏根据

裕度是性能化消防设计人员在设计消防系统参数时为保证系统在不利条件下的可靠性而设定的系统冗余度。在具体的性能化实践中，裕度取值存在随意性大、没有取值依据等问题，经常会按照消防设施安装的难易程度而确定裕度大小，有时候会出现对于同等重要性的保护对象选择不同裕度取值的情况。裕度选择的随意性可能导致消防系统容量超出消防安全保障要求，引起不必要的消防设备投资和浪费。因此需要尽快制定和颁布实施全国性的性能化设计导则，对火灾场景参数、裕度取值等关键问题做详细的规定。

d)基础研究投入不够。

国内目前大量使用的烟气模拟、疏散模拟和结构耐火分析软件基本都是国外开发的产品，参考数据也大多引自国外资料，缺乏本土的试验数据。因此需要国内消防科研单位加大基础研究方面的投入，并加强单位间横向联合，避免各自为战和重复劳动，使各种力量形成合力，加强我国的火灾试验数据库建设，争取开发出拥有自主知识产权的性能化分析工具和软件。

e）从事性能化设计和同行评估工作的队伍数量不够，人员亦有限

性能化设计队伍和人员的缺乏会影响性能化工作的质量，限制了高质量设计方案的出现。消防监督管理部门应有意识地鼓励和促进消防性能化设计和评估队伍的发展，由消防监督管理部门进行资质评定和管理，从硬件、软件和人员三方面对从事性能化设计的单位进行评估，并使这些单位间形成良性的竞争机制。

五、结语

首都消防性能化工作的起步和开展以“十五”和“十一五”期间首都城市建设的高速发展为契机取得了令人瞩目的成绩，但在具体推进过程中也存在各种各样的问题。首都消防性能化工作几年来的经验和教训值得总结和提炼，这可为全国消防性能化工作的开展以及国家性能化设计导则的编写提供科学和客观的决策依据。

作者简介：

胡锐，男，北京市消防科学研究所工程师，工程博士，主要从事消防科技管理、性能化消防设计的理论研究、实践和推广

陈国良，男，北京市消防科学研究所工程师，工程博士，主要从事消防科技管理、火灾风险评估的理论研究和实践

通讯地址：北京市西直门内大街190号，100035

参考文献：

[1]建筑防火性能化设计·李引擎主编·化学工业出版社·2005.08

[2]性能化防火设计在奥运场馆消防设计中的应用·杨欣，马建民·消防科学与技术·2005年02期

[3]性能化建筑防火分析与设计·霍然，袁宏永·安徽科学技术出版社·2003.09

[4]SFPEEngineeringGuidetoPerformance-BasedFireProtectionAnalysisandDesignofBuildings·SocietyofFireProtectionEngineers·2000