摘要】 本文阐述了“以性能为基础的建筑防火设计”的概念及基本框架和支撑体系，通过比较传统指令性设计规范与性能化设计规范对建筑消防设计的要求，指出性能设计的优越性，并对性能设计在“大空间设计”、“中庭设计”中的一些问题进行了初步的探讨。
【关键词】 性能设计 性能规范 指令性规范
从二十世纪八十年代开始，国外提出了“以性能为基础的防火设计——Fire/Life safety PerformanceBased System Design”新概念，并开始对传统沿用的“指令性”的建筑防火设计法规体系进行改革，提出制定“以性能为基础的防火规范”的新思路。
1 性能设计的基本概念
性能设计是一种新型的防火设计思路，是建立在更加理性条件上的一种新的设计方法。它不是根据确定的、一成不变的模式进行设计，而是运用消防安全工程学原理和方法首先制定整个防火系统应该达到的性能目标，并针对各类建筑物的实际状态，如建筑物的结构、用途和内部可燃物等方面的具体情况，应用所有可能的方法去对建筑的火灾危险和将导致的后果进行定性、定量的预测与评估，以期得到最优化的防火设计方案和最合理的防火保护。
2 性能设计的支撑体系和基本框架
2.1 性能设计的支撑体系
2.1.1性能规范
性能规范的作用是制定防火安全的系统目标。首先是社会性目标，即希望建筑物能够满足社会安全所需要的基本目标；其次是功能性目标，即实现社会性目标而在建筑功能设计中所采用的技术方法；第三是性能要求，即为了实现社会性目标和功能性目标所必须达到的具体性能标准。
2.1.2技术指南
与性能规范相配套的技术指南提出了为实现性能目标需要考虑的问题，提供一些比较成熟的设计方法供设计人员参考。
2.1.3评估模型
建立在科学实验、计算模型和概率分析基础上的评估模型可对设计方案在建筑火灾中的实际应用效果进行测算和模拟，并判断是否能实现既定的性能目标。
2.2 性能设计的基本框架
性能设计是一个比较复杂的体系，图1表示了其运行的过程。
图1 性能化设计的运行过程
3 性能化设计在实际工作中的应用
性能规范在实际工作中的应用能够解决现行的指令性规范对建筑消防安全程度的尺度波动问题。我们看以下一个例子：
对甲建筑
根据规范第a条提出要求A；
根据规范第b条提出要求B；
根据规范第c条提出要求C。
E—建筑的实际消防安全性能（E为A、B、C的同增、同减函数，E=f(A,B,C)）
E0--建筑的应该达到的消防安全性能
Φ—安全性能允许波动的范围
指令性规范和性能化规范对建筑的要求是相同的：
E= E0±Φ
对指令性规范来说，假如我们提高A，那么E随之增大，当E的值超过其波动范围时，那么就对建筑的安全性提出了过高的要求，造成了“浪费”。
对性能化规范来说，假如我们提高A，但同时降低B，那么E的值将仍然在其波动范围内变化，满足了建筑的安全性和经济性要求。
根据这个例子，我们可以考虑性能设计在以下几方面的应用：
3.1 性能设计在大空间防火分区划分中的应用
随着经济建设的发展，大空间建筑日益增多，对该类建筑的消防审核中也遇到了很多问题。如机场、展览厅、厂房、仓库等大空间建筑的防火分区划分问题与我国目前的消防技术规范存在诸多矛盾，为解决这些矛盾，很多地区的消防审核都引入了性能化设计的概念。 建筑物划分防火分区的意义在于：建筑某部位起火后，能够将火势限定在一定范围，使其不至于迅速蔓延，并为人员、物资疏散和救援工作赢得时间，进而减少和控制火灾所造成的损失。性能设计的依据既是在提高其他消防安全措施的前提下，适当降低防火分区的要求，以达到消防安全与经济效益的平衡。性能设计的目标可以定位于三个方面：减少火灾损失、人员安全疏散、火灾得到有效扑救。通常可以采取以下一些方法达到这一目标：
1、建筑结构的耐火极限要求和装饰材料的不燃化。
2、建筑物内部单位面积的火灾荷载得到有效控制。
3、采用快速响应喷头[RTI≤50(m.s)0.5]或快速响应早期抑制喷头[RTI≤28±8(m.s)0.5]等具有较高的灵敏度，较大喷洒强度的自动喷水灭火系统，确保将及时发现火灾，并将火灾控制在最小的范围内。
4、设置智能报警系统，提高预警能力。
5、设置排烟系统，能够在发生火灾后有效的排除烟气
6、室内设计有合理的疏散通道和安全出口，一旦发生火灾可保障人员、物资及时、可靠地撤离到安全区域。
7、建筑四周设置消防车道，消防供水充足，能保证灭火救缓行动的顺利展开，使火灾损失减少到最小程度。
以上列举了一些条件，建筑在满足一定的条件后，经评估模型确认，认为可以达到减少火灾损失、人员安全疏散、火灾得到有效扑救这三个目标，那么适当放宽对防火分区的做法即是可行的。
3.2 性能设计的在中庭防排烟设计中的应用
中庭是以大型建筑内部空间作为核心，综合多种功能，为人们提供的一种便利、舒适、自然美妙的共享空间。但由于中庭空间大、功能多且人流量大，同时由于“烟囱”效应，造成它的火灾隐患大、人员疏散困难。中庭属“大空间结构”，烟气控制对消防安全有着重要的意义。目前我国对中庭烟气控制的要求主要体现在每小时的换气量上，中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算；最小排烟量不应小于102000m3/h。
换气法有其缺陷：对大空间的设计，排烟量过大，不经济；对于中小体积空间其值则偏小，达不到安全烟气控制的预期目的。所以目前国际上已逐渐摒弃了八十年代的体积换气次数法，而开始采用预测中庭烟层界面的方法进行中庭烟气控制的性能化设计。下面就根据性能化设计的方法对排烟系统的设置进行简单的分析。
3.2.1中庭烟气控制性能化设计的步骤，以建筑物的“安全疏散设计”为目标，包括如下步骤：
图2 安全疏散设计框图
3.2.2中庭烟界面的计算
图3 中庭烟界面
公式一：
式中：Z——烟层界面距地面的高度(m)；
H——中庭顶棚距地面的高度(m)；
A——中庭水平横截面积(m2)；
Q——火灾稳定放热量(kW)；
t——烟层界面下降到Z处所需的时间(s)；
NFPA 92B（美国消防协会“商业街、中庭及大空间烟气控制系统设计指南”）规范中规定，安全高度跟据中庭建筑的形式而定，其值为中庭底层的最高出口高度加上1.8米。
3.2.3最不利点疏散时间的确定
公式二：
T=t1+t2+t3
式中：T—最不利点疏散时间（S）
t1—最不利点至楼梯间的疏散时间（S）
t2—楼梯间内的疏散时间（S）
t3—首层楼梯间至室外安全出口的疏散时间（S）
4、性能设计方案的评估
根据公式一计算出烟气下降到安全高度所需要的时间t（可用逃生时间），根据公式二计算出最不利点的疏散时间T（逃生需要时间），通过比较t与T，如果t大于T，则采用自然排烟系统就完全可以满足安全性能要求，反之，则应该采用机械排烟系统，以确保安全。
4 结论
性能化设计已成为世界性建筑防火设计发展的必然趋势，它的发展将大大促进消防安全设计的科学化、合理化和成本效益的最优化，并将产生十分重大的社会效益和经济效益。我国应该加快性能化规范及配套技术的研究步伐，充分发挥性能设计的优越性，使我国消防设计真正达到安全、合理、经济的目标。
