摘要：高层建筑对消防设计及安全防范等提出了更高的要求，其设计始终是设计人员最大的困扰，依据消防技术标准设计的建筑方案中存在许多无法解决的问题。性能化设计是基于火灾安全工程学的一种防火设计方法，利用该设计方法能够有效解决高层建筑消防中的问题。
关键词：高层建筑；消防；性能化设计
性能化设计是一种先进的建筑防火设计方法，性能化设计方法不仅满足《建筑设计防火规范》要求，还能够根据业主与建筑物的特点随机改变设计方案，提升建筑物抗御火灾的能力，降低火灾发生率。
1性能化设计方法
性能化防火设计是一种新兴的高层建筑防火规范体系，这种防火设计站在理性角度，要求建筑系统防火设计必须深入了解高层建筑内部构造并重视最终防火效果。运用先进技术对发生火灾造成的损失进行事先估算，把详细数据作为防火设计的重要依据，对可能发生火灾的重点区域进行严密布控，统筹兼顾，高层建筑达到全面防火的目标。
其有别于设计规范，如果是规范，是对建筑物内部整体环境的规定，包括结构、耐火等级、机械等内容，要求不同方面必须符合政策性提出的要求，可用专业术语概述，也就是，规范内没有给出解决方法，而是给出人们接受的方法，但无论哪种方法，都有替代物，它可以概括为性能化设计。性能化设计是用术语描述后，描述的环境、物品符合规范性提出的要求，它从某方面分析，是利用火灾安全工程学的有关理论，以及具体使用的方法，测评建筑，通过具体的设计与计算，给出最佳的安全措施，实现建筑物防火效果的最优。其具有的优势是：展示建筑的独特性，明确用途，会根据具体建筑的差异，给出具有针对性的设计方案，没有统一的规范；根据建筑的基本情况，给出适合的设计方案，可随时转化思路；使用多个分析工具，保证设计的准确无误性能化防火设计方法在应用过程中，一般会经过以下步骤。首先，设计人员需要根据建筑的功能，确定建筑的消防安全目的，并进行可量化分析。其次，设计人员需要分析建筑物的实际情况，其中包括分析建筑物内部的可燃情况、人员分布等等，从而确定相关的防火指标，进行合理的设计。同时，设计人员需要利用相关的技术计算防火场景，设计具体的防火方案。最后，设计人员对设计的防火方案进行安全性分析，并对防火效果进行评估，这样才能编写设计报告，落实具体的设计内容。
2性能化设计方法在高层建筑防火设计的运用
建筑防火性能化设计是一个长期、复杂的过程，它包括火灾场景设计、人员安全疏散以及烟气流动与控制等诸多方面，只有将这些关键技术研究好，才能促进我国建筑防火技术的发展。
2.1．火灾场景设计
火灾场景设计要根据具体的建筑物而定，它主要包括建筑物内的可燃物数量与性质、火灾发展和火灾类型的选取三个方面的内容。首先，要科学识别建筑物火灾现场起火源的性质以及这次火灾将对建筑物和室内财产、人员伤亡进行辨识；其次，要根据既定的公式计算火灾不同发展阶段的情况，主要是释放出的热量对周围的伤害；最后，火灾场景的设计要考虑火灾可能发生的概率以及火灾发生过程中消防工作的进展情况。总而言之，火灾场景的设计是否能够真正反映火灾现场的情景，将直接影响着性能化防火设计技术的可靠性与实用性。
2.1火灾烟气流动和控制设计
在建筑火灾烟气流动设计当中利用建筑防火性能化设计，主要利用的就是区域模拟和空间模拟两种方式。利用区域模型的时候，首先需要保证建筑空间具备上下两个部分。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果发生火灾，时间不断变化，也在改变上方热烟气气层的状态和高度。利用空间模拟，承重烟气也随之不断流动，因为内部空间设计的不同，烟气流动可能会受到一定的限制，因此利用空间模拟的应用范围可以判断火灾的位置和火势大小。设计建筑防火性能的过程中，利用这两种方式可以对于火灾的可能性给予有效的把控，使火灾的危害性进行降低。
在防火工作当中，中庭公共空间是亚安全区，在这个区域当中，公共空间比较大，空间灵活性也比极高，结合这些特点，建立防火分区，设计具体的消防疏散和排烟，实现防火工作的目标。
中庭周围空间可以采取严格举措，保证防火设计的安全性。防火截面利用的材料都需要具备良好的耐火等级，在回廊和房屋之间利用防火构造实现防火分隔，避免火灾不断蔓延。同一周期的房屋需要利用防火墙进行分割，划分成不同的防火分隔，如果发生火灾，可以具备独立的喷淋式自动灭火系统，控制火势和烟气，对于周围的公共区域不会造成危害。在回廊和中庭之间设置挡烟垂壁，避免火灾不断蔓延。公共回廊比较重要，这是人员输送过程中需要利用的通道，因此需要利用不燃烧材料装修，在回廊当中不能堆放任何可燃物。
2.3人员安全疏散设计
在进行这一内容的设计时，需要考虑建筑使用者的年龄、性别、职业、学历等信息，从而得出在进行人员疏散过程中建筑物的使用者的体力、对疏散方案的理解能力等。还要考虑建筑物内部的构造，特别是逃生通道，要保证根据不同的人流设计出不同的逃生路线，以及逃生之后人员的安排。对人员进行疏散时要保证迅速有序，避免踩踏事件的发生，还要在进行人员疏散之后对其进行心理辅导，减少火灾给受灾群众带来的心理压力。
3高层建筑钢结构构件的性能化防火保护思想实例。
某高层建筑的中部为一大型中庭，它直接连通上部的各层，庭上部为钢结构坡形采光屋顶，中庭各层周边为5m宽的回廊，屋顶的最高处和最低处分别距离地面为50m和40m。
3.1 最不利火灾场景的选择。高层建筑钢结构性能化设计的思想是：针对建筑物的具体情况和相关统计资料，对发生火灾时的火灾规模、火灾性质、最危险的位置、消防设施的状态等进行分析和评估，再参考不同可燃物的热释放速率，最不利火灾场景便可确定。
该建筑中庭内的主要火源为底层大厅的各商铺的衣物，以及各层回廊上垃圾桶着火。再分析该建筑的结构图，在各种回廊火灾情况中，顶层回廊垃圾桶的着火点离钢结构屋顶距离最小，该处发生火灾会直接对钢结构造成威胁，所以根据美国全国设计指南NFPA92B提供的资料，选择该处的火灾释放速率为1.25MW。
3.2 钢结构构件温度分析。先计算选择的最不利火灾场景下产生的烟羽流抵达钢结构构件处的温度，再判断其是否高于临界温度，以分析火灾对钢结构的影响。根据公式可计算出烟羽流的平均温度为58℃，中心温度为87℃，均低于200℃。
3.3 根据构件温升结果采取最佳防火措施。
实例中的高层建筑钢结构屋顶，对于选择的最不利火灾场景，根据计算结果可知，距离钢结构较近的顶层火灾烟羽流的中心温度为87℃，比钢材的临界温度200℃小得多，故此钢结构屋顶不作额外防火保护措施也是安全的。
由例子分析可见，在最危险火灾场景下，钢结构构件的温升未达到火灾临界温度，其整体性能在无防火保护的情况下可满足结构要求，则可对该钢结构构件不采取额外的防火措施；但如果计算结果超出钢材的临界温度，则应根据性能化保护思想，采取经济、合理、有效的保护措施，对钢结构进行防火保护。
4结束语
在建筑设计中，消防性能化设计起到了重要的作用，建筑设计和消防安全本身就是一个统一的整体，现行的防火规范对于一般的建筑设计有着重要的指导作用，而性能化设计技术则可以打破传统防火规范的局限，使建筑师拥有更大的创作空间，追求建筑设计和防火功能之间的统一。
参考文献
[1]李一波.基于性能化设计的某大型综合观演建筑人员安全疏散研究[J].安徽建筑大学学报，2017，25（05）：21-25.
论文作者:苗庄文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/22
标签：火灾论文; 性能论文; 建筑论文; 钢结构论文; 建筑物论文; 高层建筑论文; 回廊论文; 《建筑学研究前沿》2019年9期论文;