建筑消防安全与性能化设计

“失火与防火”是建筑中两大永恒的主题。现代社会各种建筑层出不穷，它们功能复杂，一旦发生火灾极难扑救，从而人员伤亡和财产损失严重，对建筑进行消防安全分析和性能化设计非常必要。本书系统讲述了建筑消防安全基础知识、建筑防火平面化设计、建筑内部装修材料防火设计、建筑的防排烟系统、火灾监控技术与灭火系统、建筑消防性能化设计。吸纳了目前建筑消防工程领域的新技术和新成果，注重理论联系实际，突出实用性和可操作性。

本书可供建筑工程设计人员和监理人员以及企事业单位的消防安全管理人员和技术人员学习使用，也可作为管理科学与工程类、环境与安全、消防工程类的大专院校师生的学习教材、教学参考书。

第1章　建筑消防安全基础知识

1.1　导言

1.2　建筑火灾特点及其危害性

1.2.1　建筑火灾发展过程

1.2.2　建筑火灾中的特殊燃烧现象

1.3　建筑火灾的蔓延

1.3.1　火灾的蔓延方式

1.3.2　建筑内火灾蔓延的途径

1.4　建筑火灾典型案例及教训

1.4.1　福州市世纪新华都酒店大火

1.4.2　广东汕头华南宾馆特大火灾

1.4.3　哈尔滨天潭大酒店特大火灾

1.4.4　吉林市银都夜总会特大火灾

1.4.5　新疆克拉玛依友谊馆特大火灾

1.4.6　深圳致丽工艺玩具厂特大火灾

1.4.7　吉林中百商厦特大火灾

第2章　建筑防火平面化设计

2.1　建筑物的种类及耐火等级的划分

2.1.1　建筑物的分类

2.1.2　建筑物的耐火等级的划分

2.2　建筑防火分区

2.2.1　防火分区（Fireproofing subarea）的定义和作用

2.2.2　防火分区的划分

2.2.3　水平、垂直防火分区的划分原则

2.2.4　防火分隔物

2.2.5　特殊部位的防火封堵

2.2.6　大空间建筑防火分区设计方法

2.3　防烟分区

2.3.1　防烟分区的概念

2.3.2　防烟分区的作用

2.3.3　防烟分区的设置原则

2.3.4　防烟分区的划分方法

2.4　防火间距（Fire separation distance）

2.5　消防车道（fire lane）

2.6　安全疏散（fire exit）能力

2.6.1　疏散通道

2.6.2　疏散设施

2.6.3　疏散楼梯

2.6.4　避难层及避难间

2.6.5　辅助疏散设施

2.6.6　人员荷载

2.7　平面化防火设计举例

2.8　高层建筑防火平面化设计

2.8.1　高层建筑的概念

2.8.2　高层民用建筑的分类和耐火等级

2.8.3　高层建筑防火平面化设计

2.8.4　高层建筑总平面防火设计

第3章　建筑内部装修材料防火设计

3.1　建筑内部装修防火设计

3.1.1　建筑材料的种类

3.1.2　建筑内部装修防火设计

3.2　建筑装修材料的燃烧特性与火灾危险性

3.2.1　建筑装修材料的燃烧特性

3.2.2　建筑装修材料的火灾危险性

3.3　建筑阻燃抑烟材料

3.3.1　材料的阻燃及抑烟原理

3.3.2　聚合物材料阻燃技术

3.3.3　防火涂料

3.3.4　防火堵料

3.4　材料的潜在火灾危险性评价

3.4.1　极限氧指数（LOI）法

3.4.2　UL 94法

3.4.3　锥型量热计（Cone Calorimeter，CONE）法

3.4.4　热重分析（TG）法

3.4.5　数值实验模拟

3.5　建筑火灾特点与灭火救援

第4章　建筑的防排烟系统

第5章　火灾监控技术与灭火系统

第6章　建筑消防性能化设计

参考文献 2100433B

目前我国新建建筑增幅已趋向平稳，新建建筑与既有建筑改造同步推进逐渐成为绿色建筑发展的新常态。我国既有建筑存在量大面广、结构老化、设备陈旧、功能过时、舒适性差等问题。设计初期的既有建筑绿色化改造研究对实现建筑行业节能减排目标，提升使用者舒适度具有重要意义。针对建筑改造中欠缺设计阶段权衡判断和建筑性能量化分析的问题，本选题以寒冷地区既有居住建筑为研究对象，以性能模拟和多目标优化算法为主要技术手段，对设计阶段既有建筑的绿色化改造预测展开研究。通过国内外评价标准梳理、大量案例研究和建筑性能影响因素研究，提出既有建筑绿色化改造设计策略，建立耦合风、光、热环境的绿色化改造设计方法，构建以碳排放、舒适度和经济性为目标函数，以性能提升措施为决策变量，以遗传迭代数为约束条件的综合优化敏感度预测模型。旨在为既有建筑改造中策略措施的优选提供科学依据，同时为建筑形式创新提供设计逻辑

第一章建筑防火性能化设计的概念

和基本过程1

第一节概念1

第二节性能化设计的框架和支撑

体系3

一、性能规范3

二、技术指南4

三、评估模型4

第三节性能化设计的基本内容8

一、引燃及火灾发展子系统10

二、火灾延烧及管理子系统10

三、火灾探测与控制子系统11

第四节性能化设计的基本步骤11

一、确定工程参数及具体评估

内容11

二、确定消防安全总体目标、功能

目标和性能指标12

三、制定设计目标12

四、确定火灾场景13

五、建立设计火灾13

六、提出和评估设计方案13

七、编制报告和说明14

第二章性能化设计规范概述15

第一节指令性规范与性能设计规范

之间的主要差别15

第二节有关国家的性能设计规范

简介17

一、英国17

二、澳大利亚18

三、新西兰19

四、日本21

五、瑞典22

六、美国23

第三章火灾荷载与燃烧过程27

第一节火灾荷载的确定27

一、材料的燃烧热值27

二、火灾荷载密度及其确定方法30

第二节火灾燃烧过程33

一、阶段描述34

二、热释放速率36

三、设计火灾的场景40

第三节火灾成长过程的计算41

第四章烟气的蔓延与控制46

第一节常规的烟控系统设计46

一、加压送风方式47

二、自然排烟方式48

三、机械排烟方式48

第二节性能化烟气控制系统设计49

第三节烟气质量流率的计算51

一、英国烟气质量流率的计算51

二、美国NFPA92B的烟气质量

流率公式53

三、日本烟气质量流率的计算54

第四节烟气流动的计算55

一、烟流的平均温度计算55

二、烟流的体积流率56

三、由窗、门溢出的烟流56

四、烟沉降时间的计算57

第五节排烟量的计算61

一、发烟量61

二、有效排烟量62

第六节我国台湾采用的计算方法64

一、烟层下降时间的计算64

二、蓄烟空间体积的计算65

三、发烟量Vs65

四、有效排烟量Ve66

五、排烟效果系数计算66

六、排烟量E67

七、自然排烟的排烟量67

八、机械排烟的排烟量69

第五章建筑结构耐火计算70

第一节耐火安全度的验算程序71

第二节火灾持续时间的计算72

一、计算可燃物总发热量Qr72

二、可燃物每秒平均发热量qb74

第三节结构耐火时间的计算75

一、火灾室温度的计算75

二、钢结构柱的计算76

三、钢筋混凝土柱的计算82

四、钢筋混凝土梁的计算82

五、钢筋混凝土墙的计算83

六、钢筋混凝土楼板的计算84

七、砖墙结构的计算84

第六章人员安全疏散的分析与

计算机模拟86

第一节安全疏散的概念与原则86

一、条文式疏散设计原则87

二、性能化疏散设计的思路87

第二节性能化疏散理论88

一、安全疏散的标准88

二、影响安全疏散的火场因素与

Tcrit的确定89

三、疏散阶段92

四、疏散基础理论93

第三节国外性能疏散计算方法的

差异99

一、楼层避难100

二、整栋建筑避难104

第四节安全疏散的计算机模拟106

一、基本概念106

二、基本因素的考虑107

三、有关疏散软件的比较109

四、 几个常用著名模拟软件的

简介109

第五节日本的疏散时间计算

方法127

一、疏散开始时间128

二、疏散行动时间129

三、参数的确定133

第六节自动喷淋灭火系统对疏散

的同等替代问题139

第七章商业建筑141

第一节商业建筑的特征与火灾

特点141

一、商业建筑及其类型141

二、商业建筑的火灾特点142

第二节常规消防设计的要点与存

在的问题145

一、常规消防设计要点145

二、消防设计中面临的挑战152

第三节商业建筑性能化设计的

要点154

一、安全目标的确定154

二、性能指标的选择156

三、火灾场景的设计157

四、关键参数的确定与计算158

五、性能化设计中应该注意的

问题160

第四节性能化工程案例介绍161

一、工程描述161

二、确定评估目标和安全判定

指标162

三、防火分隔问题的分析163

四、中庭排烟问题169

五、钢结构防火问题170

六、人员疏散问题171

第八章机场航站楼建筑176

第一节机场航站建筑的发展、

特征与火灾特点176

一、发展历程176

二、建筑特征177

三、火灾特点及危害180

第二节消防设计面临的问题和

挑战182

一、主要问题182

二、性能化的设计方法185

第三节工程性能化设计案例

介绍186

一、工程简介186

二、防火设计安全目标186

三、设计原则187

四、危险源辨识及火灾危险性

分析187

五、消防策略方案188

第四节公共人流区安全疏散分析190

一、目标、判定准则与方法190

二、疏散策略方案分析193

三、疏散人数确定194

四、主要区域疏散行动时间预测

分析196

五、多层人员同时疏散情况

分析196

六、疏散开始时间预测分析198

七、疏散分析总结199

第五节烟气流动规律分析200

一、火灾场景选择与设置200

二、设计火灾200

三、火灾场景一模拟分析202

四、火灾场景二模拟分析205

五、火灾场景三模拟分析207

第六节火灾对屋顶结构安全影响

分析210

一、火灾场景选择与设置210

二、设计火灾210

三、场景模拟分析210

第七节技术与管理对策212

第八节新技术、新产品的应用

探讨215

一、集中控制型消防应急疏散

指示标志系统215

二、皮带行李传输系统探测灭火

控制技术222

三、大空间自动灭火控制技术224

第九章办公类建筑226

第一节办公类建筑的特点226

一、办公建筑概况226

二、高层办公建筑火灾特点及其

危害227

第二节常规消防设计的要点与

存在问题228

一、常规消防设计的要点228

二、常规消防设计中存在的

问题229

第三节性能化工程案例介绍230

一、工程概况230

二、消防设计233

第四节性能化设计的范围与解决

方法235

一、性能化分析内容235

二、安全目标236

三、分析方法237

四、解决方法238

第五节火灾荷载和场景的确定240

一、火灾增长240

二、火灾规模240

三、设计火灾场景242

第六节性能化计算分析243

一、人员疏散时间分析243

二、火灾烟气模拟计算250

三、防火分区分隔两侧设置防火

门窗设置262

四、联庭与侧庭间的火灾烟气

蔓延267

第七节结论和建议采取的技术

措施268

一、结论268

二、建议采取的技术措施268

第十章体育建筑的性能化设计270

第一节体育建筑的特点与发展270

一、现代体育建筑的发展270

二、体育建筑的特点以及主要

消防问题272

第二节常规消防设计要点273

一、我国规范要求273

二、国外的相关做法和要求278

第三节体育建筑的消防性能化

设计281

一、常规消防设计的不足281

二、性能化设计解决方案283

第四节工程案例291

一、国家体育场人员安全疏散及

钢结构计算分析291

二、国家游泳中心钢结构耐火

计算302

三、五棵松体育馆烟气控制系统

设计306

四、某篮球馆自然排烟系统设计312

第十一章会展类建筑321

第一节会展类建筑的特点与发展

321

第二节常规消防设计存在的问题

与解决办法323

一、火灾的特点323

二、常规消防设计遇到的问题323

三、性能化防火设计的应用324

第三节性能化工程案例介绍326

第四节性能化设计的范围与

采用的方法327

一、消防设计的主要问题327

二、设计原则328

三、设计依据329

四、性能化设计的安全目标329

五、性能化设计的安全判定准则、

判据329

六、性能化分析的主要方法及基本

参数和假定条件330

七、性能化消防安全策略331

第五节火灾荷载和场景的确定333

一、火灾危险源辨识和火灾危险

性分析333

二、设计火灾334

三、火灾场景设定335

第六节计算分析335

一、展览厅防火安全性分析 335

二、大会堂防火安全性分析338

三、内街区域防火安全性分析340

四、四层公共人流区域防火安全

性分析344

五、二层典型会议室疏散安全性

分析346

六、地下一层商场防火安全性

分析348

七、地下二层商场防火安全性

分析350

第七节结论和采用的技术措施351第十二章城市地下交通工程353

第一节城市地下交通工程的特点

与发展353

一、城市地下交通工程的特点353

二、城市地下交通工程的发展354

第二节常规消防设计的要点与

存在的问题356

一、消防设计依据的规范356

二、消防设计要点356

三、存在的主要问题357

第三节性能化工程案例介绍358

第四节性能化设计的范围与采用

的方法359

一、隧道火灾的特点359

二、性能化评估的必要性360

三、性能化设计的范围与采用的

方法361

第五节火灾荷载和场景的确定364

一、火灾荷载364

二、火灾场景设定364

第六节计算分析365

一、 疏散与防排烟系统365

二、隧道结构防火安全性分析 383

三、车辆间的火灾蔓延分析389

四、喷淋系统评估391

第七节结论和建议393

一、结论393

二、问题和建议394第十三章博览建筑395

第一节博览建筑的特点与发展395

一、博览建筑的发展395

二、博览建筑的特点397

三、博览建筑的火灾特点399

第二节常规消防设计的要点与

存在的问题401

一、我国规范要求401

二、国外的相关做法和要求403

第三节博览建筑的消防性能化

设计404

一、我国常规消防设计面临的

问题404

二、性能化设计解决方案406

第四节工程案例411

一、某美术学院美术馆411

二、某电影博物馆423

主要参考文献430 2100433B

性能化防火设计是一种新型的防火系统设计思路，是建立在诸多理性条件上的一种科学的设计方法。该方法汇集了当前建筑防火领域最先进的技术，是人们关注的最前沿、最活跃的研究领域。

本书较完整地叙述了性能化设计的理论和技术评估过程：系统地评价了有关国家的性能化设计规范；详细地描述了火灾荷载与燃烧过程；解析了火灾中烟气的蔓延与控制机理；综合的探讨了火灾中人员安全疏散的模型和计算方法；构筑了建筑结构的耐火计算体系。最后，本书通过一系列的具体工程实例将有关计算理论予以实用。

可供建筑设计及相关人员参考使用，也可供高校相关专业作为教学参考书。