摘要：介紹了介紹建筑消防性能化設計與傳統消防設計方法之間的關系，闡述傳統的處方式防火設計的缺點，并對性能化防火設計方法的概念及其優越性進行分析，重點運用經濟學的基本理論與方法，對比分析兩種建筑消防設計在防火設計方面的投入成本和投資經濟效益，得出消防性能化設計更能夠適應社會發展需求，在經濟效益方面也具有明顯優勢，為性能化防火設計的經濟優越性提供論證基礎。
關鍵詞：“處方式”防火設計，性能化防火設計，經濟效益
Abstract: The article introduced the relations between the performance-based building fire protection design and traditional design method, and elaborated the shortcoming of traditional design method. Also analysis to the concept and superiority of the performance-based building fire protection design was carried out. By using economic elementary theory and method, and comparing the investment cost and benefit of the two kinds of building fire prevention design, it can be concluded that the performance-based building fire protection design can adapt the social development demand better, and also has the obvious superiority efficiency in economic, providing the proof foundation for the performance-based building fire protection design in economical superiority.
Key words: "department means" fire design, performance-based fire design, cost-effective
中圖分類號：TU2 文獻標識碼： A 文章編號：
1 前言
建筑火災安全關系著人們的日常生活、生產的基本條件，無論是從古代以木結構為主的建筑，還是近代以磚木結構為主的建筑，以至現代以鋼筋混凝土或全鋼為主的摩天大樓，都可能成為火魔的對象[1]。隨著社會的進步和人類的發展，現行的“處方式”防火設計已無法完全適應當今建筑設計的要求。人們對火災現象及其規律進行了進一步的深入研究，一定程度上實現了對火災過程的定量描述和分析，提出了“以性能為基礎的消防安全設計方法”，即“性能化”防火設計[2]。目前，全世界各國針對建筑防火設計措施主要是傳統的“處方式”設計和正在逐步完善的“性能化”防火設計，同時也正在積極發展“性能化”規范和“性能化”設計工具，方法與評估技術的日益成熟[3-6]。
2 “處方式”防火設計方法與性能化防火設計
2.1 “處方式”防火設計
傳統的防火設計方法是根據有關設計規范條文中給定的消防設施設置要求，按設計參數和指標進行設計，設計人員必須嚴格按照規范條文給出的消防設施設置要求和參數指標制定設計方案。這種“處方式”規范規定了詳細的設計參數和指標，因而具有設計的局限性，使設計出來的建筑工程單調而呆板[7]。在我國，現行建筑防火設計規范按各種建筑物進行分類，根據有關消防安全的要求，對建筑物耐火等級、防火間距、防火分區、裝修材料控制、安全疏散、防排煙設施、火災自動報警設施、室內外消火栓、自動噴水滅火設施等每項設計的參數和指標，都進行了具體的規定。設計人員只要根據所設計建筑物的規模、性質和用途，從規范中直接選定與該建筑物相應的設計參數和指標即可。
“處方式”建筑防火規范，是指根據火災事故的發生、發展和撲救等經驗教訓和火災科學研究試驗等消防實踐總結出來的，并經不斷修改完善的一套有明確防火設計措施和各種具體的設計參數要求的設計規定。通常認為，設計者只要按照規范規定進行設計就認為該建筑的防火安全是符合使用要求的[8]。
2.2 “性能化”防火設計的概念
“性能化”防火設計是運用消防安全工程學的原理和方法，通過分析火災過程的基本規律，結合實際火災案例，對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算，從而確定性能指標和設計指標，選擇相應的消防措施，對整個設計方案做綜合性分析、調整和優化的過程。其主要思想是在消防設計時僅提出建筑消防安全所需要的性能要求或指標，而不直接要求設計人員為此而必須采用某些特定的解決方法[9]。
“性能化”建筑防火規范，是指在確定建筑消防安全目標或性能化設計水平基礎上，規定一系列性能化準則，并附有指導設計的技術文件。規范使用者可根據設計對象，按規范要求，采用“處方式”規范或“性能化”設計和評估方法來完成認為可以接受或能夠取得最低規定安全水平的設計“性能化”建筑防火規范體系，將隨著消防安全工程學的逐步建立、計算機科學與計算機火災模擬技術的發展及風險評估技術在消防安全中得到應用而逐步建立、發展與完善。
2.3 建筑消防性能化設計與傳統設計方法的比較
傳統的“處方式”設計方法，其基于場所類型進行設計考慮，而“性能化”設計方法立足于危害分析及火災假想，對于解決超法規或現行法規無法解決的復雜建筑的消防設計具有很大意義。
“處方式”規范和設計方法在客觀上存在著：規范中有關條文之間常常出現互不溝通，相互矛盾的現象，條文與條文之間無法解釋清楚;傳統的設計只能給出局部保障，無法給出一個統一、清晰的整體安全度水準，國家消防技術標準對部分技術問題尚未規定或未能涵蓋,跟不上新技術、新工藝和新材料的發展，且限制了設計人員主觀創造力的發展，無法充分體現人的因素對整體安全度的影響。而性能化消防安全設計是運用消防安全工程學的原理和方法，考慮火災本身發生、發展和蔓延的基本規律，結合實際火災中積累的經驗，通過對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算，從而確定性能指標和設計指標;然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應的消防安全工程措施并評估、核定預定的消防安全目標是否已達到;最后再視具體情況對設計方案作調整、優化。
與傳統的消防安全設計相比，性能化消防安全設計具有以下優點：
(1)體現了一座建筑的獨特性能或用途、某個特定風險承擔者的需要;
(2)注重安全目標的達到，不考慮采取途徑，有利于發揮防火設計人員的主觀創造性;
(3)根據工程需要，為開發和選擇替代消防方案提供了方法;
(4)可在安全水平方面與替代設計方案進行比較，確定安全等級與成本之間的最佳點;
(5)要求在分析中使用多種分析工具以提高工程精度，并可產生更具有革新性的設計;
(6)體現了消防系統是作為一個整體考慮的，而不是孤立地進行設計的新消防戰略;
(7)有利于保險部門參與建筑的消防工作，為其提供可靠的建筑安全評估報告。
3 研究方法
3.1 消防經濟效益的概念
消防經濟效益是指消防投資在國民經濟方面所帶來的實際利益，主要關注消防投入與國民經濟發展情況的匹配度、消防投資的成果對國民經濟或部門經濟的促進作用等問題。具體來講，消防經濟效益主要關注單位或項目消防投入的經濟性問題，即以盡量少的消防投資取得盡量多的安全經營成果，或者以同等的投資耗費換取得更大的安全經營成果。
3.2 消防投資經濟效益的度量
通過對消防投資的有效利用，可以使企業，乃至社會安全效益提高，從而進一步保障經濟效益的產出。一方面，消防投資的有效利用使社會生產環境的安全水平得以提高，從而保障生產的平穩協調進行，提高生產效率，增加社會產能，這些都為社會經濟的發展做出了正面的貢獻。另一方面，當消防投資用于基礎建設、固定資產購置、消防產品及用具的購買等方面時，消防投資將直接融入國民經濟的整體運作之中，起到促進經濟的正面作用。
利用消防投資相對于社會經濟總產出的貢獻率(用來表現經濟關系中各分量對于總量增長的促進作用的強弱程度)指標，間接的求出研究消防投資增值效益：(3-1)
式中，L0為在沒有該項消防投資的情況下預測得到的火災損失額;L為投入該項消防投資后的實際火災損失額,I為消防投資貢獻率;G為社會經濟總產出的增量;P為消防投資額。(注：消防投資貢獻率=消防投資產出的增量/社會經濟總產出的增量 ×100%)
3.3 消防工程的成本與效益
(1)消防工程的成本：消防工程項目的成本是只在項目的生命周期內消防投資費用(TLCC)的總和，主要分為直接成本和間接成本。直接成本包括提高建筑耐火性能的成本、防火及滅火系統設施的購置成本、防火及滅火系統設施的運行成本及日常管理等費用。間接成本主要是指遵照《規范》的要求，在選擇設計方案及設施時所受到的約束，從而引起的額外費用。
(2)消防工程的效益=火災損失的減少+保險費用的減少+營業中斷損失的減少。
(3)成本與效益的量化
①成本
設備(材料等)成本=單價×數量
人工成本=每天(月)薪金×時間
②效益
對財產所有人來講，主要包括減損效益和增值效益。減損效益可用下面方法量化，而增值效益比較難以量化。
一項工程中的消防投資的安全效益可以用下式計算[10,11]：
式中，E項目為消防投資的安全效益;h為消防系統壽命期(年);I(t)為消防措施實施后生產增值函數I(t)=KV，V為系統服務期內單位時間平均生產產值(萬元/年);K為系統服務期內安全生產增值貢獻率(﹪);eit為連續貼現函數;t為系統服務時間;i為貼現率(期內利息率);C(t)為消防工程項目的運行成本函數;C0為消防工程設施的建造(投資)成本。
4 結論與分析
4.1 性能化設計與傳統設計方法的經濟效益比較
4.1.1 消防工程成本分析
消防工程項目的成本由直接成本和間接成本組成，以下對建筑消防工程防火設計的各種設計方案的成本進行比較。
(1)直接成本比較。建筑工程在設計之初就應當將消防系統同時設計，其中就已經制定出了消防系統主體結構及設備的選型。在建筑設計防火過程中所使用的耐火性材料和防火、滅火系統設施的購置成本和運行成本組成，是一個建筑進行防火設計的必須配置。主要是指總體消防工程項目的內容(安全疏散系統、火災報警系統、噴灑滅火系統、其他滅火系統、防排煙系統、消火栓系統、消防控制中心)所需要的成本投資。這些都是無法避免的，即使存在少許差別，但是變動不大的。所以兩種防火設計的直接成本接近相同，從宏觀角度把握，可以忽略不計。
(2)間接成本比較。傳統的建筑防火設計是設計者按照消防設計規范規定對建筑物的防火設施進行設計。由于我國消防事業發展起步的較西方國家晚許多，而且現行的許多各級《規范》、《標準》仍存在許多不完善的地方，所以導致傳統的建筑防火設計方法受到嚴重的制約，不能夠靈活的更變設計方案。在經濟方面表現為投資成本的增加，尤其是在遵照《規范》要求時所受到的約束，從而引發的額外費用的增加，進而導致防火設計投資成本的增加。
現代性能化設計是運用消防安全工程學的原理和方法，考慮火災本身發生、發展和蔓延的基本規律，結合實際火災中積累的經驗，通過對建筑物及其內部可燃物的火災危險性進行綜合分析和計算，從而確定性能指標和設計指標;然后再預設各種可能起火的條件和由此所造成的火、煙蔓延途徑以及人員疏散情況來選擇相應的消防安全工程措施并評估、核定預定的消防安全目標是否已達到;最后再視具體情況對設計方案作調整、優化。從而避免了完全遵照《規范》所帶來的間接成本投資，減少防火設計的總投資成本。
4.1.2 消防投資的經濟效益分析
由公式(3-1)、(3-2)得出：假設，對于某項建筑消防設計方案，總的消防投資額為P不變，針對該建筑所處環境，則L0不變。使用消防性能化設計方案后，成本的降低使得消防設備更加齊全，后期保養更加完善，投入該項消防投資后的實際火災損失額L也越少。同時因整個社會的經濟產出分別是社會總勞動力貢獻的產出量、社會資金貢獻的產出量和社會科學技術水平貢獻的產出量的總和。隨著消防性能化設計的發展，整個社會的經濟產出量與消防投資貢獻會隨之增大，必然導致消防投資經濟效益的大幅度提升。
4.2 結論
在建筑消防成本投入方面，性能化防火設計的總投入成本比傳統“處方式”消防設計的總投入成本略低，在建筑防火前期經濟投入更少，而且獲得的消防投資經濟效益更高，所以性能化設計比傳統“處方式”消防設計所獲取的經濟效益更高。
5 討論
隨著我國經濟和城市建設的飛速發展，大量高層、大空間和功能復雜的超大型建筑不斷涌現。傳統的“處方式”消防設計方法和規范已無法滿足和適應這些建筑消防設計的現實要求，性能化消防設計方法及思想正在逐步發展起來。
5.1 建筑消防經濟效益評價的局限性
有關建筑消防設計在經濟方面的研究，在國內外仍屬于初步探討階段，沒有固定的標準。本文是在假定建筑火災最終損失相同的情況下，針對兩種建筑消防設計在防火設計方面的投入成本和投資經濟效益的不同，運用經濟學比較原理對其進行分析。該研究未能夠完全考慮消防經濟學中的所有元素，只是在優化投資階段內針對投入成本和投入經濟效益兩方面對兩種消防設計方式進行了評價，存在一定的局限性;同時未能夠搜集到一些現行建筑的消防具體投資資金數額，無法與將兩種設計方案進行實際數額比較;再加上性能化設計在國內外的發展仍處于過渡階段，實施過程仍存在許多問題，數據不完善，體系建設仍不健全，只能夠運用公式建模進行分析。
綜合起來看，消防設計方式的轉變仍處于過渡階段，還存在許多技術問題和理論支持。我們迫切需要開發出更經濟有效和更符合實際的消防安全工程技術,完善和發展消防安全工程理論[12]。
5.2 性能化設計的未來展望
性能化消防安全設計的目的是以最有效、最經濟的方法從系統安全的角度將火災的損失控制在最低限度，從而保證總體消防安全目標的實現，其設計方法具有靈活性和科學性，比傳統“處方式”消防設計具有更多的優點。因此，目前這種設計已成為世界各國建筑消防設計的發展趨勢，是不可抗拒的潮流。隨著消防安全工程的快速發展，消防安全工程學已隨著其潛力、復雜性以及應用性而在基礎理論、方法學和實用工具領域得到較大的發展，性能化設計方法將會越來越完善。
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