4．性能計算方式的選擇
在以往，所謂的性能化設(shè)計似乎只是空談，要真正的落實幾乎是一項不可能的任務(wù)。但近年來世界許多發(fā)達國家實現(xiàn)這個夢想實現(xiàn)，并應(yīng)用在現(xiàn)實社會當(dāng)中。我國也感受到性能化設(shè)計的發(fā)展確實有其必要性。
性能設(shè)計的關(guān)鍵是如何建立計算模型和采用適合的計算方法。目前流行的做法有兩類，一是以日本為主的簡算預(yù)測法，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)計尚未單獨立法，而且其偏好使用火災(zāi)預(yù)測簡單公式進行計算，所以在個別火災(zāi)項目中有大量的簡單公式完整的介紹，其中當(dāng)然也還有可以加強之處，主要是關(guān)于火災(zāi)進程、閃燃現(xiàn)象的發(fā)生以及火災(zāi)探測與抑制方面的預(yù)測公式尚未出現(xiàn)，當(dāng)此部分也完成的時候，日本簡算公式將會成為相當(dāng)好的整體火災(zāi)預(yù)測模式。而且，其簡算公式中每一個參數(shù)的選擇都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?BR> 而在英、美、澳三國（澳洲的法規(guī)源自于英國），計算體系中的同質(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)計人員參考。歐美國家普遍習(xí)慣采用計算機模擬軟件進行火災(zāi)預(yù)測與火場重建的工作，因此對于火災(zāi)預(yù)測公式的發(fā)展不像日本那樣完善。但是對于計算機模擬軟件的開發(fā)不遺余力，模式也發(fā)展得越來越成熟，同時由于目前計算機的效能越來越高，進行火災(zāi)模擬的時間與精確度都大幅的提升，因此采用計算機進行模擬也是性能法規(guī)驗證的方法之一。
鑒于我國目前的實際情況，筆者認(rèn)為可以采取簡算預(yù)測與計算機模擬相結(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產(chǎn)損失兩個方面。而人身安全則有賴于安全疏散系統(tǒng)的可靠，因此各國的性能法規(guī)中，安全疏散設(shè)計都占有重要的地位。
避難安全設(shè)計的最終要求為驗證實際所需的避難時間應(yīng)低于避難容許時間。所以避難安全設(shè)計時，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)計火源及火災(zāi)場景，推算避難所需時間和避難容許時間，驗算合理后，完成設(shè)計。
避難安全性能設(shè)計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、行動能力等個人的特質(zhì)因人而異，因此對于人口密度高、人數(shù)多的場所，在避難評估時若針對每一個人去評估避難結(jié)果，則相當(dāng)費時費力，非人力采用公式驗算所能及。因此，許多國家紛紛建立計算機模擬模式，以驗算公式及相關(guān)觀察實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，評估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗證設(shè)計結(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、美國、日本、澳洲、新西蘭等發(fā)達國家已提出許多計算機模式、驗算模式、概率模式等避難安全檢驗方法。這些驗算模式是以長時間的觀察、實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，再結(jié)合工程方法，進而編寫成復(fù)雜的計算機軟件，其花費是巨大的。在我國，目前為止尚未自行研發(fā)相關(guān)避難驗算模式，因此建立避難安全設(shè)計法時，建議采用現(xiàn)有已成熟、開發(fā)的評估模式，分析評估各項檢驗?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，判斷其對我國國情特色（建筑物空間規(guī)劃、使用特性、人員活動）是否適用可行等，并進而以引用國外技術(shù)為主，而不需再重復(fù)花費龐大的人力、物力重新建立避難安全檢驗?zāi)Ｊ健?BR> 6．煙氣控制系統(tǒng)
在火場中，由于能見度低所引起的人們心理恐慌會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)計與評估是性能設(shè)計的另一支柱。對煙氣蔓延過程評估時，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)。對煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計上提高煙層的流動高度，稀釋煙團的濃度，降低煙流的溫度和阻止煙氣進入特定的區(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)的工作時機（同時考慮風(fēng)機、通風(fēng)口、閥門等），以及綜合考慮自動滅火系統(tǒng)開始工作后對煙氣過程的影響等。國外在煙氣模擬計算程序開發(fā)方面進展的最快、最成熟。一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。
目前流行的模擬計算有區(qū)域模擬和場模擬兩種，二者都出發(fā)于連續(xù)介質(zhì)流動、傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的基本方程。場模擬能夠以足夠的空間分辨率揭示物理過程的細(xì)節(jié)，但計算量大，對火焰區(qū)的湍流和化學(xué)反應(yīng)的處理較為困難，主要用于咨詢和評估過程的計算模擬；區(qū)域模擬注重整體效果，以適當(dāng)?shù)墓こ探泼枋龈鱾€物理過程，簡化了方程組，大幅度地減小了計算的復(fù)雜程度和計算時間，是工程設(shè)計主要采用的計算方法。
我國目前已具備深人開展用區(qū)域模擬計算方法進行設(shè)計計算的設(shè)計方法研究的基礎(chǔ)。建立一個好的評估方法體系才能保證性能設(shè)計的安全性，并給人們一個比較完整的系統(tǒng)安全概念，因此這是一項非常重要的基礎(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。只要我們有一個好的開端，打?qū)嵒A(chǔ)，就一定會開創(chuàng)出“性能設(shè)計”的全新時代。
在以往，所謂的性能化設(shè)計似乎只是空談，要真正的落實幾乎是一項不可能的任務(wù)。但近年來世界許多發(fā)達國家實現(xiàn)這個夢想實現(xiàn)，并應(yīng)用在現(xiàn)實社會當(dāng)中。我國也感受到性能化設(shè)計的發(fā)展確實有其必要性。
性能設(shè)計的關(guān)鍵是如何建立計算模型和采用適合的計算方法。目前流行的做法有兩類，一是以日本為主的簡算預(yù)測法，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)計尚未單獨立法，而且其偏好使用火災(zāi)預(yù)測簡單公式進行計算，所以在個別火災(zāi)項目中有大量的簡單公式完整的介紹，其中當(dāng)然也還有可以加強之處，主要是關(guān)于火災(zāi)進程、閃燃現(xiàn)象的發(fā)生以及火災(zāi)探測與抑制方面的預(yù)測公式尚未出現(xiàn)，當(dāng)此部分也完成的時候，日本簡算公式將會成為相當(dāng)好的整體火災(zāi)預(yù)測模式。而且，其簡算公式中每一個參數(shù)的選擇都是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?BR> 而在英、美、澳三國（澳洲的法規(guī)源自于英國），計算體系中的同質(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)計人員參考。歐美國家普遍習(xí)慣采用計算機模擬軟件進行火災(zāi)預(yù)測與火場重建的工作，因此對于火災(zāi)預(yù)測公式的發(fā)展不像日本那樣完善。但是對于計算機模擬軟件的開發(fā)不遺余力，模式也發(fā)展得越來越成熟，同時由于目前計算機的效能越來越高，進行火災(zāi)模擬的時間與精確度都大幅的提升，因此采用計算機進行模擬也是性能法規(guī)驗證的方法之一。
鑒于我國目前的實際情況，筆者認(rèn)為可以采取簡算預(yù)測與計算機模擬相結(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產(chǎn)損失兩個方面。而人身安全則有賴于安全疏散系統(tǒng)的可靠，因此各國的性能法規(guī)中，安全疏散設(shè)計都占有重要的地位。
避難安全設(shè)計的最終要求為驗證實際所需的避難時間應(yīng)低于避難容許時間。所以避難安全設(shè)計時，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)計火源及火災(zāi)場景，推算避難所需時間和避難容許時間，驗算合理后，完成設(shè)計。
避難安全性能設(shè)計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、行動能力等個人的特質(zhì)因人而異，因此對于人口密度高、人數(shù)多的場所，在避難評估時若針對每一個人去評估避難結(jié)果，則相當(dāng)費時費力，非人力采用公式驗算所能及。因此，許多國家紛紛建立計算機模擬模式，以驗算公式及相關(guān)觀察實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，評估分析各種建筑的模擬結(jié)果，以驗證設(shè)計結(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、美國、日本、澳洲、新西蘭等發(fā)達國家已提出許多計算機模式、驗算模式、概率模式等避難安全檢驗方法。這些驗算模式是以長時間的觀察、實驗結(jié)果為基礎(chǔ)，再結(jié)合工程方法，進而編寫成復(fù)雜的計算機軟件，其花費是巨大的。在我國，目前為止尚未自行研發(fā)相關(guān)避難驗算模式，因此建立避難安全設(shè)計法時，建議采用現(xiàn)有已成熟、開發(fā)的評估模式，分析評估各項檢驗?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，判斷其對我國國情特色（建筑物空間規(guī)劃、使用特性、人員活動）是否適用可行等，并進而以引用國外技術(shù)為主，而不需再重復(fù)花費龐大的人力、物力重新建立避難安全檢驗?zāi)Ｊ健?BR> 6．煙氣控制系統(tǒng)
在火場中，由于能見度低所引起的人們心理恐慌會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)計與評估是性能設(shè)計的另一支柱。對煙氣蔓延過程評估時，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)。對煙氣蔓延規(guī)律模擬的目的在于從設(shè)計上提高煙層的流動高度，稀釋煙團的濃度，降低煙流的溫度和阻止煙氣進入特定的區(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)的工作時機（同時考慮風(fēng)機、通風(fēng)口、閥門等），以及綜合考慮自動滅火系統(tǒng)開始工作后對煙氣過程的影響等。國外在煙氣模擬計算程序開發(fā)方面進展的最快、最成熟。一些商業(yè)軟件已可在特定的工程中應(yīng)用。
目前流行的模擬計算有區(qū)域模擬和場模擬兩種，二者都出發(fā)于連續(xù)介質(zhì)流動、傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的基本方程。場模擬能夠以足夠的空間分辨率揭示物理過程的細(xì)節(jié)，但計算量大，對火焰區(qū)的湍流和化學(xué)反應(yīng)的處理較為困難，主要用于咨詢和評估過程的計算模擬；區(qū)域模擬注重整體效果，以適當(dāng)?shù)墓こ探泼枋龈鱾€物理過程，簡化了方程組，大幅度地減小了計算的復(fù)雜程度和計算時間，是工程設(shè)計主要采用的計算方法。
我國目前已具備深人開展用區(qū)域模擬計算方法進行設(shè)計計算的設(shè)計方法研究的基礎(chǔ)。建立一個好的評估方法體系才能保證性能設(shè)計的安全性，并給人們一個比較完整的系統(tǒng)安全概念，因此這是一項非常重要的基礎(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。只要我們有一個好的開端，打?qū)嵒A(chǔ)，就一定會開創(chuàng)出“性能設(shè)計”的全新時代。