1、注册消防工程师考试建筑消防性能化设计方法与技术要求技术综合能力及例题注册消防工程师考试建筑消防性能化设计方法与技术要求技术综合能力及例题学习要求 通过本章的学习，了解建筑消防性能化设计方法及具体技术要求，包括哪些情形可以进行消防性能化设计以及哪些情形严禁采用该方法，熟悉消防性能化设计的基本程序、安全目标，了解建筑消防性能化设计软件选择、火灾场景及疏散场景设定、计算结果分析及应用和消防性能化设计文件编制等内容。第一节 消防性能化设计的适应范围 二、设计范围具有下列情形之一的工程项目，可对其全部或部分进行消防性能化设计： 1)超出现行国家消防技术标准适用范围的。 2)按照现行国家消防技术标准进行防
2、火分隔、防烟与排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项目特殊使用功能的。 下列情况不应采用性能化设计评估方法： 1)国家法律法规和现行国家消防技术标准强制性条文规定的。 2)国家现行消防技术标准已有明确规定，且无特殊使用功能的建筑。 3)居住建筑。 4)医疗建筑、教学建筑、幼儿园、托儿所、老年人建筑、歌舞娱乐游艺场所。 5)室内净高小于8.0m的丙、丁、戊类厂房和丙、丁、戊类仓库。6)甲、乙类厂房，甲、乙类仓库，可燃液体、气体储存设施及其他易燃易爆工程或场所。例题：从事建筑消防性能化防火设计评估的单位和个人开展性能化设计的评估，（ ）对性能化设计评估应用实施监督管理。A人民政府 B
3、质量技术监督部门C人力资源与社会保障部门 D公安机关消防机构答案：D例题：下列情形不应采用性能化设计评估方法的是（ ）。A按照现行国家消防技术标准进行防火分隔、防烟与排烟、安全疏散、建筑构件耐火等设计时，难以满足工程项目特殊使用功能的B居住建筑C医疗建筑、教学建筑、幼儿园、托儿所、老年人建筑、歌舞娱乐游艺场所D室内净高小于8.0m的丙、丁、戊类厂房和丙、丁、戊类仓库E甲、乙类厂房，甲、乙类仓库，可燃液体、气体储存设施及其他易燃易爆工程或场所答案：BCDE第二节 建筑消防性能化设计的基本程序与设计步骤一、基本程序建筑消防性能化设计的基本程序如下：1)确定建筑的使用功能、用途和建筑设计的适用标准。
4、2)确定需要采用性能化设计方法进行设计的问题。3)确定建筑的消防安全总体目标。4)进行消防性能化试设计和评估验证。5)修改、完善设计，并进一步评估验证，确定性能是否满足既定的消防安全目标。 6)编制设计说明与分析报告，提交审查和批准。助记口诀:确定功用适用标,确定问题总目标;一验再验能达标?先编报告后提交。【2015年真题】消防性能化设计以消防安全工程学为基础，是一种先进、有效、科学、合理的防火设计方法。下列属于建筑物消防性能化设计的基本步骤的有（）。A确定建筑物的消防安全总体目标B进行性能化防火试设计和评估验证C修改、完善设计并进一步评估验证、确定性能是否满足所确定的消防安全目标D编制设计说
5、明与分析报告，提交审查与批准E确定建筑各楼层和区域的使用功能【参考答案】ABCD 其中建筑消防性能化试设计的一般程序如下： 1)确定建筑设计的总目标或消防安全水平及其子目标。 2)确定需要分析的具体问题及其性能判定标准。 3)建立火灾场景，设定合理的火灾和确定分析方法。 4)进行消防性能化设计与计算分析。 5)选择和确定最终设计（方案）。1.消防安全总目标建筑防火设计的总目标影子进行性能化设计开始之前作为设计的重点问题，由设计单位、建设单位、委托方、公安消防监督机构、消防安全技术咨询机构等共同研究确定。1) 减小火灾发生的可能性。2) 在火灾条件下，保证建筑内使用人员以及救援人员的人身安全。3
6、) 建筑的结构不会因火灾作用而受到严重破坏或发生垮塌;或虽有局部垮塌，但不会发生连续垮塌而影响建筑结构的整体稳定性。4) 减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断。5) 保证建筑内财产的安全。6) 建筑发生火灾后，不会引燃其相邻建筑。7) 尽可能减少火灾对周围环境造成的污染。减小火灾人平安,建筑稳定财安全;生产运营少中断,相邻建筑莫引燃,周围环境少污染。 2性能判定标准 设计目标的性能判定标准应能够体现由火灾或消防措施造成的人员伤亡、建筑及其内部财产的损害、生产或经营被中断、风险等级等的最大可接受限度。 常见的性能判定标准如下： 1)生命安全标准。包括热效应、毒性和能见度等。 2)非生命安全
7、标准。包括热效应、火灾蔓延、烟气损害、防火分隔物受损、结构的完整性和对暴露于火灾中的财产所造成的危害等。 二、设计步骤性能化设计过程可分为若干个步骤，各步骤相互联系，最终形成一个整体。其主要步骤包括：1)确定性能化设计的内容和范围。 2)确定总体目标、功能要求和性能判据。 3)开展火灾危险源识别。 4)制订试设计方案。 5)设定火灾场景和疏散场景。 6)选择工程方法。 7)评估试设计方案。 8)确定最终设计方案。9)完成报告，编写性能化设计评估报告。例题：建筑物的消防安全总目标视其使用功能、性质及建筑高度而有所区别，设计时应根据实际情况在上述六个目标中确定一个或者两个目标作为主要目标，并列出其
8、他目标的先后次序。例如，对于人员聚集场所或旅馆等公共建筑，其主要目标是（ ）。A减小火灾发生B保护人员的生命安全C减少由于火灾而造成商业运营、生产过程的中断D建筑物发生火灾后不会引燃其相邻建筑物答案：B例题：下列属于生命安全标准的是（ ）。A热效应 B毒性C能见度 D防火分隔物受损和结构的完整性E暴露于火灾中财产所造成的危害答案：ABC第三节资料收集与安全目标设定建筑的防火设计可分解为三部分，即建筑被动防火系统、建筑主动防火系统和安全疏散系统。一、资料收集二、设定安全目标建筑被动防火系统建筑结构、防火分隔、防火间距、管线和管道（井）、建筑装修等；建筑主动防火系统自动灭火系统、排烟系统、火灾自动
9、报警系统等安全疏散系统疏散楼梯、安全出口、疏散出口、避难逃生设施、应急照明与标识等。2016版教材更正：【第346 页】将窗口的净高度和净宽度应分别不小于0.8m 和1.0m 改为“窗口的净高度和净宽度均不应小于1.0m”；将窗口间距应”不大于30m“改为“不宜大于20m”。根据建筑设计防火规范GB50016-2014 7.2.5第五节 火灾场景和疏散场景设定 一、火灾场景确定的原则火灾场景的确定应根据最不利的原则确定，选择火灾风险较大的火灾场景作为设定火灾场景。如火灾发生在疏散出口附近并导致该疏散出口不可利用、自动灭火系统或排烟系统由于某种原因而失效等。火灾风险较大的火灾场景一般是指最有可能
10、发生，但其火灾危害不一定最大；或者火灾危害大，但发生的可能性较小的火灾场景。 二、确定火灾场景的方法 1事件树 事件树的构建代表与火灾场景相关的从着火到结束的时间事件顺序。 事件树表现为火灾特征、系统及特征的状态、人员的响应、火灾最终结果和影响后果的其他方面的变化。2发生的概率 采用获得的数据和推荐的工程评价方法估算每个事件发生的概率。3火灾后果的考虑4风险评定 按风险顺序评定程序，风险可通过后果的概率和场景的发生概率相乘进行估算。5最终的选择 对于每一个消防安全目标，应选用风险级别最高的火灾场景进行定量分析。所选的场景应该代表主要的累加风险，即所有场景的风险总和。 三、火灾场景设计 （一）火
11、灾危险源辨识设计火灾场景时，首先应进行火灾危险源的辨识。分析建筑物里可能面临的火灾风险主要来自哪些方面。分析可燃物的种类、火灾荷载的密度、可燃物的燃烧特征等。 （二）火灾增长火灾在点燃后其热释放速率将不断增加，热释放速率增加的快慢与可燃物的性质、数量、摆放方式、通风条件等有关。大量实验表明，多数火灾从点燃到发展再到充分燃烧阶段，火灾中的热释放速率大体上按照时间的平方的关系增长，只是增长的速度有快有慢，因此在实际设计中人们常常采用这一种称为“t平方火”的火灾增长模型对实际火灾进行模拟。火灾的增长规律可用下面的方程描述： Q= t2式中 Q热释放速率 (kW)； 火灾增长系数( kW/s2)； t
12、时间（s） “t平方火”的增长速度一般分为慢速、中速、快速、超快速四种类型。四种标准t2火增长类型火灾增长系数（kW/s2）达到1MW的时间（s）典型可燃材料超快速0.187675油池火、易燃的装饰家具、轻的窗帘快速0.0469150装满东西的邮袋、塑料泡沫、叠放的木架中速0.01172300棉与聚酯纤维弹簧床垫、木制办公桌慢速0.00293600厚重的木制品【2015年真题】火灾从点燃到发展至充分燃烧阶段，其热释放速率大体按照时间的平方关系增长，通常采用“t火”火灾增长模型表征实际火灾发展情况。按“t火”火灾增长模型，从火灾发生至热释放速率达到1MW所需时间为300s的火灾是（）“t火”。A
13、中速 B慢速 C快速 D超快速【参考答案】A （三）设定火灾 安全目标不同，确定最大火灾规模的方法也不同。火灾规模是性能化设计中的重要参数，工程上通常参考以下三种方法来综合确定火灾的规模。 1喷淋启动确定火灾规模 假定自动喷水灭火系统启动后火势的规模不再扩大，火源热释放速率保持在喷头启动时的水平。2相关设计规范或指南各类建筑类别的热释放量3根据燃烧实验数据确定物品燃烧时最大热释放速率4根据轰然条件确定开始剧烈燃烧5燃料控制型火灾的计算方法燃料控制型火灾：火灾的燃烧速度由燃料的性质和数量决定。【2016】45. 为了防止建筑物在火灾时发生轰然，有效的方法是采用自动喷水灭火系统保护建筑物。闭式自动
14、喷水灭火必须在（）启动并控制火灾的增长。A. 火灾自动报警系统的感烟探测器探测到火灾之前B. 火灾自动报警系统的感温探测器探测到火灾之前C. 火灾自动报警系统接收到手动报警按钮信号之前D. 起火房间到达轰燃阶段之前【答案】D四、疏散场景确定疏散场景设计需要考虑影响人员安全疏散的诸多因素，特别是疏散通道的情况、人员状态（如人员密度、对建筑的熟悉程度等）、火灾烟气和人员的心理因素。根据烟气计算的火灾场景建立相应的疏散模型，并应考虑火灾烟气阻塞出口的最不利工况，计算人员安全疏散时间。 （一）疏散过程将疏散过程分为三个阶段：察觉(外部刺激)、行为和反应(行为举止)、运动(行动)。 （二）安全疏散标准如
15、果人员疏散到安全地点所需的时间小于通过判断火场人员疏散耐受条件得出的危险来临时间，并且考虑到一定的安全余量，则可认为人员疏散是安全的，疏散设计合理；反之则认为不安全，需要改进设计。疏散时间(RSET)包括疏散开始时间(tstart)和疏散行动时间(taction)两部分。疏散时间的预测公式为： RSET= tstart+ taction 1疏散开始时间(tsarrt)疏散开始时间即从起火到开始疏散的时间。疏散开始时间可分为探测时间(td)、报警时间(ta)和人员的疏散预动时间(tpre)，即 tstart= td+ta+ tpretd火灾发生、发展将触发火灾探测与报警装置而发出报警信号，使人们
16、意识到有异常情况发生，或者人员通过本身的味觉、嗅觉及视觉系统察觉到火灾征兆的时间；ta从探测器动作或报警开始至警报系统启动的时间；tpre人员从接到火灾警报之后到疏散行动开始之前的这段时间间隔，包括识别时间( trec)和反应时间(tres)，即 tpre=trec+trestrec从火灾报警或信号发出后到人员还未开始反应的时间。当人员接收到火灾信息并开始做出反应时，识别阶段即结束；tres从人员识别报警或信号并开始做出反应至开始直接朝出口方向疏散的时间。 2疏散行动时间(taction) 疏散行动时间即从疏散开始至疏散到安全地点的时间，它由疏散动态模拟模型得到。疏散行动时间的预测是基于建筑中
17、人员在疏散过程中是有序进行，不发生恐慌为前提的。 （三）疏散相关参数 1火灾探测时间 通常，感烟探测器要快于感温探测器，感温探测器要快于自动喷水灭火系统喷头的动作时间，线型感烟探测器的报警时间与探测器安装高度及探测间距有关，图像火焰探测器则与火焰长度有关。因此，在计算火灾探测时间时可以通过计算火灾中烟气的减光度、温度或火焰长度等特性参数来预测火灾探测时间。 对于安装火灾探测器的区域，火灾可以通过计算各火灾场景内烟感探测器动作时间来确定。为了安全起见，可将喷头动作时间作为火灾探测时间。 2疏散准备时间发生火灾时，通知人们疏散的方式不同，建筑物的功能和室内环境不同，人们得到发生火灾的消息并准备疏散
18、的时间也不同。3疏散开始时间疏散开始时间包括火灾探测时间和疏散准备时间两部分，可将前面的分析结果相加得到。（四）人员数量人员数量通常由区域的面积与该区域内的人员密度的乘积来确定。在有固定座椅的区域，则可以按照座椅数来确定人数。在业主方和设计方能够确定未来建筑内的最大容量时，则应按照该值确定疏散人数。否则，需要参考国内外相关标准，由各相关方协商确定。（五）人员行动速度与人员密度、年龄和灵活性有关。（六）流动系数 人员密度与对应的人员行进速度的乘积，即单位时间内通过单位宽度的人流数量称为流动系数( specific flow)。流动系数反映了单位宽度的通行能力。其计算公式为： F= VD 式中 F
19、流动系数（人/min）/m； V人员行进速度( m/min)； D人员密度（人/ m2）。对大多数通道来说，通道宽度是指通道的两侧墙壁之间的宽度。但是大量的火灾演练实验表明人群的流动依赖于通道的有效宽度而不是实际宽度，也就是说在人群和侧墙之间存在一个“边界层”。在工程计算中应从实际通道宽度中减去边界层的厚度，再用得到的有效宽度进行计算。通道的边界层厚度 类型 减少的宽度指标 楼梯间的墙 15cm 扶手栏杆 9cm 剧院座椅 Ocm 走廊的墙 20cm 其他的障碍物 10cm 宽通道处的墙 46cm 门 15cm （七）安全裕度当危险来临时间分析与疏散行动时间分析中，计算参数取为相对保守值时，安
20、全裕度可以取小一些，否则，安全裕度应取较大值。一般情况下，安全裕度建议取为01倍的疏散行动时间。对于商业建筑来说，由于人员类型复杂，对周围的环境和疏散路线并不都十分熟悉，所以在选择安全裕度时，取值建议不应小于0.5倍的疏散行动时间。例题：对于t火灾的类型，根据火灾增长系数的值，定义了4中标准t火灾：慢速火、中速火、快速火和超快速火，其中，油池火、易燃的装饰家具、轻的窗帘对应的火灾增长类型是（ ）。A超快速 B快速 C中速D慢速答案：A例题：（ ）是火灾发生、发展将触发火灾探测与报警装置而发出报警信号，使人们意识到有异常情况发生，或者人员通过本身的味觉、嗅觉及视觉系统察觉到火灾征兆的时间。A报警
21、时间 B探测时间C人员的疏散预动时间 D疏散行动时间答案：B例题：某商业综合体建筑，在进行性能化评估时疏散场景的设计应考虑的内容包括（ ）。A疏散时间 B人员数量C楼梯的宽度是否满足规范要求 D防排烟系统是否有效E自动喷水灭火系统是否有效答案：ABC例题：对于某机场航站楼建筑，在进行性能化评估时火灾场景的设计应考虑的内容包括（ ）。A火源位置 B火灾的增长模型C楼梯的宽度是否满足规范要求 D防排烟系统是否有效E自动喷水灭火系统是否有效答案：ABDE第六节 计算分析及结果运用 （一）人员生命安全判定准则 火灾对人员的危害主要来源于火灾产生的烟气，主要表现在烟气的热作用和毒性方面，另外对于疏散而言
22、，烟气的能见度也是一个重要的影响因素。人员疏散安全判据指标 项 目 人体可耐受的极限 能见度 当热烟层降到2m以下时，对于大空间其能见度临界指标为10m 使用者在烟 气中疏散的温度 2m以上空间内的烟气平均温度不大于180；当热烟层降到2m以下时，持续30 min的临界温度为60 烟气的毒性 一般认为在可接受的能见度范围内，毒性都很低，不会对人员疏散造成影响（一般CO判定指标为2500mgL） （二）防止火灾蔓延扩大判定准则性能化分析中通常采用热辐射分析方法来分析火灾蔓延情况。如果不能确定可燃物的性质，为了安全起见，临界辐射强度取为10kW/m2。（三）钢结构防火保护判定准则火灾下钢结构破坏判
23、定准则可分为构件和结构两个层次，分别对应局部构件破坏和整体结构破坏。一般来说，其判定准则有下列三种形式：（1）在规定的结构耐火极限时间内，结构或构件的承载力Rd应不小于各种作用所产生的组合效应Sm，即RdSm（2）在各种作用效应组合下，结构或构件的耐火时间td 应不小于规定的结构或构件的耐火极限tm，即tdtm（3）火灾下，结构极限状态时的临界温度Td应不小于在规定的耐火时间内结构所经历的最高温度Tm，即 TdTm上述三个要求本质上是等效的，进行结构抗火设计时，满足其一即可。如采用临界温度法验证钢结构防火安全性，判定指标可采用日本耐火安全检证法提供的临界温度指标，即Td =325。二、计算结果
24、分析1烟气模拟分析 烟气模拟分析需要首先在软件中输入计算参数，包括：模型场景物理模型、边界条件、定义火源、定义消防系统。 烟气模拟分析可以得到烟气运动规律和模拟空间的环境参数指标，经常用到的参数包括：烟气的温度、烟气的能见度、烟气的毒性、气体流速、辐射强度。2疏散模拟分析疏散模拟分析需要首先在软件中输入计算参数，包括：人员疏散空间模型、人员特性、流出系数、边界层宽度。 三、计算结果应用 人员疏散分析可以得到人员疏散的状态，可得到的结果包括：人员疏散行动时间、最小行走路径、疏散出口拥堵情况、出口利用的有效性。建筑的使用者撤离到安全地带所花的时间(RSET)小于火势发展到超出人体耐受极限的时间(
25、ASET)，则表明达到了保证人员生命安全的要求。即保证安全疏散的判定准则为 RSET+TsASET式中RSET疏散时间； ASET开始出现人体不可忍受情况的时间，也称可用疏散时间或危险来临时间；Ts安全裕度，即防火设计为疏散人员所提供的安全余量。疏散时间RSET(或以tescape表示)，即建筑中人员从疏散开始至全部人员疏散到安全区域所需要的时间，疏散过程大致可分为感知火灾、疏散行动准备、疏散行动、到达安全区域等几个阶段。危险来临时间ASET(或以trisk表示)，即疏散人员开始出现生理或心理不可忍受情况的时间，一般情况下，火灾烟气是影响人员疏散的最主要因素，常常以烟气下降一定高度或浓度超标的时间作为危险来临时间。例题：一建筑物危险来临时间为3min，安全裕度时间取建筑的使用者撤离到安全地带所花的时间的0.5倍，该建筑人员撤离的疏散时间小于（ ）min。A1 B2 C3 D4答案：B
