4．性能計(jì)算方式的選擇
在以往，所謂的性能化設(shè)計(jì)似乎只是空談，要真正的落實(shí)幾乎是一項(xiàng)不可能的任務(wù)。但近年來(lái)世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)社會(huì)當(dāng)中。我國(guó)也感受到性能化設(shè)計(jì)的發(fā)展確實(shí)有其必要性。
性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何建立計(jì)算模型和采用適合的計(jì)算方法。目前流行的做法有兩類(lèi)，一是以日本為主的簡(jiǎn)算預(yù)測(cè)法，二是以歐美為主的電算模擬法。
在日本，目前性能化防火設(shè)計(jì)尚未單獨(dú)立法，而且其偏好使用火災(zāi)預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單公式進(jìn)行計(jì)算，所以在個(gè)別火災(zāi)項(xiàng)目中有大量的簡(jiǎn)單公式完整的介紹，其中當(dāng)然也還有可以加強(qiáng)之處，主要是關(guān)于火災(zāi)進(jìn)程、閃燃現(xiàn)象的發(fā)生以及火災(zāi)探測(cè)與抑制方面的預(yù)測(cè)公式尚未出現(xiàn)，當(dāng)此部分也完成的時(shí)候，日本簡(jiǎn)算公式將會(huì)成為相當(dāng)好的整體火災(zāi)預(yù)測(cè)模式。而且，其簡(jiǎn)算公式中每一個(gè)參數(shù)的選擇都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?BR> 而在英、美、澳三國(guó)（澳洲的法規(guī)源自于英國(guó)），計(jì)算體系中的同質(zhì)性相當(dāng)高，目前已經(jīng)有完整詳細(xì)的規(guī)范提供給防火設(shè)計(jì)人員參考。歐美國(guó)家普遍習(xí)慣采用計(jì)算機(jī)模擬軟件進(jìn)行火災(zāi)預(yù)測(cè)與火場(chǎng)重建的工作，因此對(duì)于火災(zāi)預(yù)測(cè)公式的發(fā)展不像日本那樣完善。但是對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬軟件的開(kāi)發(fā)不遺余力，模式也發(fā)展得越來(lái)越成熟，同時(shí)由于目前計(jì)算機(jī)的效能越來(lái)越高，進(jìn)行火災(zāi)模擬的時(shí)間與精確度都大幅的提升，因此采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬也是性能法規(guī)驗(yàn)證的方法之一。
鑒于我國(guó)目前的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為可以采取簡(jiǎn)算預(yù)測(cè)與計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法。
5．安全疏散模擬
消防安全系統(tǒng)的目的不外乎是確保人身安全和減少財(cái)產(chǎn)損失兩個(gè)方面。而人身安全則有賴(lài)于安全疏散系統(tǒng)的可靠，因此各國(guó)的性能法規(guī)中，安全疏散設(shè)計(jì)都占有重要的地位。
避難安全設(shè)計(jì)的最終要求為驗(yàn)證實(shí)際所需的避難時(shí)間應(yīng)低于避難容許時(shí)間。所以避難安全設(shè)計(jì)時(shí)，需先分析建筑物特性（樓板面積、走道、步行距離、出口寬度、樓梯寬度、數(shù)量及分布、建筑物高度、排煙設(shè)備等）及人員特性（人數(shù)、步行速度、反應(yīng)能力、分布情形、環(huán)境熟悉度等）資料后，設(shè)計(jì)火源及火災(zāi)場(chǎng)景，推算避難所需時(shí)間和避難容許時(shí)間，驗(yàn)算合理后，完成設(shè)計(jì)。
避難安全性能設(shè)計(jì)主要目的為確保人身安全，然而人的屬性卻是非常復(fù)雜的，如年齡、身高、體重、反應(yīng)能力、敏捷度、耐心、行動(dòng)能力等個(gè)人的特質(zhì)因人而異，因此對(duì)于人口密度高、人數(shù)多的場(chǎng)所，在避難評(píng)估時(shí)若針對(duì)每一個(gè)人去評(píng)估避難結(jié)果，則相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非人力采用公式驗(yàn)算所能及。因此，許多國(guó)家紛紛建立計(jì)算機(jī)模擬模式，以驗(yàn)算公式及相關(guān)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，評(píng)估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否可以確保人的生命安全。
隨著性能法規(guī)發(fā)展，英國(guó)、美國(guó)、日本、澳洲、新西蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家已提出許多計(jì)算機(jī)模式、驗(yàn)算模式、概率模式等避難安全檢驗(yàn)方法。這些驗(yàn)算模式是以長(zhǎng)時(shí)間的觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，再結(jié)合工程方法，進(jìn)而編寫(xiě)成復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件，其花費(fèi)是巨大的。在我國(guó)，目前為止尚未自行研發(fā)相關(guān)避難驗(yàn)算模式，因此建立避難安全設(shè)計(jì)法時(shí)，建議采用現(xiàn)有已成熟、開(kāi)發(fā)的評(píng)估模式，分析評(píng)估各項(xiàng)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ嚼碚摽蚣?，探討其輸入、輸出的諸多使用參數(shù)，分析其假設(shè)條件及使用特性，判斷其對(duì)我國(guó)國(guó)情特色（建筑物空間規(guī)劃、使用特性、人員活動(dòng)）是否適用可行等，并進(jìn)而以引用國(guó)外技術(shù)為主，而不需再重復(fù)花費(fèi)龐大的人力、物力重新建立避難安全檢驗(yàn)?zāi)Ｊ健?BR> 6．煙氣控制系統(tǒng)
在火場(chǎng)中，由于能見(jiàn)度低所引起的人們心理恐慌會(huì)加大安全疏散的難度，而煙氣中所包含的煙粒子、刺激物及毒性物質(zhì)可以快速地窒息人的生命。因此，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估是性能設(shè)計(jì)的另一支柱。對(duì)煙氣蔓延過(guò)程評(píng)估時(shí)，常常綜合考慮煙氣固有的浮力特性、體積變化、夾帶作用及天花板噴流等效應(yīng)。對(duì)煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計(jì)上提高煙層的流動(dòng)高度，稀釋煙團(tuán)的濃度，降低煙流的溫度和阻止煙氣進(jìn)入特定的區(qū)域空間。煙氣模擬要設(shè)定火源模式，即考慮燃燒的狀態(tài)與火勢(shì)的發(fā)展、質(zhì)量容積的流速等，繼而要估算煙流量值、溫度值、煙層沉降速度等，要確定排煙系統(tǒng)的工作時(shí)機(jī)（同時(shí)考慮風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口、閥門(mén)等），以及綜合考慮自動(dòng)滅火系統(tǒng)開(kāi)始工作后對(duì)煙氣過(guò)程的影響等。國(guó)外在煙氣模擬計(jì)算程序開(kāi)發(fā)方面進(jìn)展的最快、最成熟。一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。
目前流行的模擬計(jì)算有區(qū)域模擬和場(chǎng)模擬兩種，二者都出發(fā)于連續(xù)介質(zhì)流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本方程。場(chǎng)模擬能夠以足夠的空間分辨率揭示物理過(guò)程的細(xì)節(jié)，但計(jì)算量大，對(duì)火焰區(qū)的湍流和化學(xué)反應(yīng)的處理較為困難，主要用于咨詢(xún)和評(píng)估過(guò)程的計(jì)算模擬；區(qū)域模擬注重整體效果，以適當(dāng)?shù)墓こ探泼枋龈鱾€(gè)物理過(guò)程，簡(jiǎn)化了方程組，大幅度地減小了計(jì)算的復(fù)雜程度和計(jì)算時(shí)間，是工程設(shè)計(jì)主要采用的計(jì)算方法。
我國(guó)目前已具備深人開(kāi)展用區(qū)域模擬計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的設(shè)計(jì)方法研究的基礎(chǔ)。建立一個(gè)好的評(píng)估方法體系才能保證性能設(shè)計(jì)的安全性，并給人們一個(gè)比較完整的系統(tǒng)安全概念，因此這是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作。
上述為建立性能規(guī)范所必須的最基本的條件，除此以外還有許多工作要做。只要我們有一個(gè)好的開(kāi)端，打?qū)嵒A(chǔ)，就一定會(huì)開(kāi)創(chuàng)出“性能設(shè)計(jì)”的全新時(shí)代。
在以往，所謂的性能化設(shè)計(jì)似乎只是空談，要真正的落實(shí)幾乎是一項(xiàng)不可能的任務(wù)。但近年來(lái)世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想實(shí)現(xiàn)，并應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)社會(huì)當(dāng)中。我國(guó)也感受到性能化設(shè)計(jì)的發(fā)展確實(shí)有其必要性。
性能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何建立計(jì)算模型和采用適合的計(jì)算方法。目前流行的做法有兩類(lèi)，一是以日本為主的簡(jiǎn)算預(yù)測(cè)法，二是以歐美為主的電算模擬法。
在日本，目前性能化防火設(shè)計(jì)尚未單獨(dú)立法，而且其偏好使用火災(zāi)預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單公式進(jìn)行計(jì)算，所以在個(gè)別火災(zāi)項(xiàng)目中有大量的簡(jiǎn)單公式完整的介紹，其中當(dāng)然也還有可以加強(qiáng)之處，主要是關(guān)于火災(zāi)進(jìn)程、閃燃現(xiàn)象的發(fā)生以及火災(zāi)探測(cè)與抑制方面的預(yù)測(cè)公式尚未出現(xiàn)，當(dāng)此部分也完成的時(shí)候，日本簡(jiǎn)算公式將會(huì)成為相當(dāng)好的整體火災(zāi)預(yù)測(cè)模式。而且，其簡(jiǎn)算公式中每一個(gè)參數(shù)的選擇都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?BR> 而在英、美、澳三國(guó)（澳洲的法規(guī)源自于英國(guó)），計(jì)算體系中的同質(zhì)性相當(dāng)高，目前已經(jīng)有完整詳細(xì)的規(guī)范提供給防火設(shè)計(jì)人員參考。歐美國(guó)家普遍習(xí)慣采用計(jì)算機(jī)模擬軟件進(jìn)行火災(zāi)預(yù)測(cè)與火場(chǎng)重建的工作，因此對(duì)于火災(zāi)預(yù)測(cè)公式的發(fā)展不像日本那樣完善。但是對(duì)于計(jì)算機(jī)模擬軟件的開(kāi)發(fā)不遺余力，模式也發(fā)展得越來(lái)越成熟，同時(shí)由于目前計(jì)算機(jī)的效能越來(lái)越高，進(jìn)行火災(zāi)模擬的時(shí)間與精確度都大幅的提升，因此采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬也是性能法規(guī)驗(yàn)證的方法之一。
鑒于我國(guó)目前的實(shí)際情況，筆者認(rèn)為可以采取簡(jiǎn)算預(yù)測(cè)與計(jì)算機(jī)模擬相結(jié)合的方法。
5．安全疏散模擬
消防安全系統(tǒng)的目的不外乎是確保人身安全和減少財(cái)產(chǎn)損失兩個(gè)方面。而人身安全則有賴(lài)于安全疏散系統(tǒng)的可靠，因此各國(guó)的性能法規(guī)中，安全疏散設(shè)計(jì)都占有重要的地位。
避難安全設(shè)計(jì)的最終要求為驗(yàn)證實(shí)際所需的避難時(shí)間應(yīng)低于避難容許時(shí)間。所以避難安全設(shè)計(jì)時(shí)，需先分析建筑物特性（樓板面積、走道、步行距離、出口寬度、樓梯寬度、數(shù)量及分布、建筑物高度、排煙設(shè)備等）及人員特性（人數(shù)、步行速度、反應(yīng)能力、分布情形、環(huán)境熟悉度等）資料后，設(shè)計(jì)火源及火災(zāi)場(chǎng)景，推算避難所需時(shí)間和避難容許時(shí)間，驗(yàn)算合理后，完成設(shè)計(jì)。
避難安全性能設(shè)計(jì)主要目的為確保人身安全，然而人的屬性卻是非常復(fù)雜的，如年齡、身高、體重、反應(yīng)能力、敏捷度、耐心、行動(dòng)能力等個(gè)人的特質(zhì)因人而異，因此對(duì)于人口密度高、人數(shù)多的場(chǎng)所，在避難評(píng)估時(shí)若針對(duì)每一個(gè)人去評(píng)估避難結(jié)果，則相當(dāng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，非人力采用公式驗(yàn)算所能及。因此，許多國(guó)家紛紛建立計(jì)算機(jī)模擬模式，以驗(yàn)算公式及相關(guān)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，評(píng)估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否可以確保人的生命安全。
隨著性能法規(guī)發(fā)展，英國(guó)、美國(guó)、日本、澳洲、新西蘭等發(fā)達(dá)國(guó)家已提出許多計(jì)算機(jī)模式、驗(yàn)算模式、概率模式等避難安全檢驗(yàn)方法。這些驗(yàn)算模式是以長(zhǎng)時(shí)間的觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ)，再結(jié)合工程方法，進(jìn)而編寫(xiě)成復(fù)雜的計(jì)算機(jī)軟件，其花費(fèi)是巨大的。在我國(guó)，目前為止尚未自行研發(fā)相關(guān)避難驗(yàn)算模式，因此建立避難安全設(shè)計(jì)法時(shí)，建議采用現(xiàn)有已成熟、開(kāi)發(fā)的評(píng)估模式，分析評(píng)估各項(xiàng)檢驗(yàn)?zāi)Ｊ嚼碚摽蚣?，探討其輸入、輸出的諸多使用參數(shù)，分析其假設(shè)條件及使用特性，判斷其對(duì)我國(guó)國(guó)情特色（建筑物空間規(guī)劃、使用特性、人員活動(dòng)）是否適用可行等，并進(jìn)而以引用國(guó)外技術(shù)為主，而不需再重復(fù)花費(fèi)龐大的人力、物力重新建立避難安全檢驗(yàn)?zāi)Ｊ健?BR> 6．煙氣控制系統(tǒng)
在火場(chǎng)中，由于能見(jiàn)度低所引起的人們心理恐慌會(huì)加大安全疏散的難度，而煙氣中所包含的煙粒子、刺激物及毒性物質(zhì)可以快速地窒息人的生命。因此，防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與評(píng)估是性能設(shè)計(jì)的另一支柱。對(duì)煙氣蔓延過(guò)程評(píng)估時(shí)，常常綜合考慮煙氣固有的浮力特性、體積變化、夾帶作用及天花板噴流等效應(yīng)。對(duì)煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計(jì)上提高煙層的流動(dòng)高度，稀釋煙團(tuán)的濃度，降低煙流的溫度和阻止煙氣進(jìn)入特定的區(qū)域空間。煙氣模擬要設(shè)定火源模式，即考慮燃燒的狀態(tài)與火勢(shì)的發(fā)展、質(zhì)量容積的流速等，繼而要估算煙流量值、溫度值、煙層沉降速度等，要確定排煙系統(tǒng)的工作時(shí)機(jī)（同時(shí)考慮風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口、閥門(mén)等），以及綜合考慮自動(dòng)滅火系統(tǒng)開(kāi)始工作后對(duì)煙氣過(guò)程的影響等。國(guó)外在煙氣模擬計(jì)算程序開(kāi)發(fā)方面進(jìn)展的最快、最成熟。一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。
目前流行的模擬計(jì)算有區(qū)域模擬和場(chǎng)模擬兩種，二者都出發(fā)于連續(xù)介質(zhì)流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基本方程。場(chǎng)模擬能夠以足夠的空間分辨率揭示物理過(guò)程的細(xì)節(jié)，但計(jì)算量大，對(duì)火焰區(qū)的湍流和化學(xué)反應(yīng)的處理較為困難，主要用于咨詢(xún)和評(píng)估過(guò)程的計(jì)算模擬；區(qū)域模擬注重整體效果，以適當(dāng)?shù)墓こ探泼枋龈鱾€(gè)物理過(guò)程，簡(jiǎn)化了方程組，大幅度地減小了計(jì)算的復(fù)雜程度和計(jì)算時(shí)間，是工程設(shè)計(jì)主要采用的計(jì)算方法。
我國(guó)目前已具備深人開(kāi)展用區(qū)域模擬計(jì)算方法進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算的設(shè)計(jì)方法研究的基礎(chǔ)。建立一個(gè)好的評(píng)估方法體系才能保證性能設(shè)計(jì)的安全性，并給人們一個(gè)比較完整的系統(tǒng)安全概念，因此這是一項(xiàng)非常重要的基礎(chǔ)性工作。
上述為建立性能規(guī)范所必須的最基本的條件，除此以外還有許多工作要做。只要我們有一個(gè)好的開(kāi)端，打?qū)嵒A(chǔ)，就一定會(huì)開(kāi)創(chuàng)出“性能設(shè)計(jì)”的全新時(shí)代。