為更好地服務(wù)于廣東省一流課程公共建筑安全與防災(zāi)設(shè)計(jì),本教材聚焦其主要教學(xué)內(nèi)容,根據(jù)教學(xué)大綱和授課模式,重構(gòu)教材內(nèi)容與框架,形成理論專題和實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩部分主要內(nèi)容。其中,理論專題包括公共建筑火災(zāi)發(fā)展機(jī)理、控制火災(zāi)荷載、防止火災(zāi)蔓延、人員安全疏散、消防救援等內(nèi)容,通過大量的實(shí)際案例輔助建筑學(xué)等專業(yè)學(xué)生較好地理解建筑火災(zāi)相關(guān)原理性問題;實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)包括公共建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估、公共建筑火災(zāi)安全疏散實(shí)景實(shí)驗(yàn)、公共建筑火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,通過記錄往屆學(xué)生實(shí)踐實(shí)驗(yàn)的全過程實(shí)例,方便學(xué)生快速理解該環(huán)節(jié)的教學(xué)目的及操作要點(diǎn)。本書主要用于建筑學(xué)、城鄉(xiāng)規(guī)劃、消防工程等專業(yè)的本科教材,也可供職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)作為教材參考,還可作為建筑師、城鄉(xiāng)規(guī)劃師、消防工程師、備考注冊(cè)消防工程師人員,以及相關(guān)執(zhí)業(yè)人員的學(xué)習(xí)手冊(cè)。
城市高密度發(fā)展下的各類公共建筑空間系統(tǒng)緊密聯(lián)系,復(fù)雜銜接,對(duì)傳統(tǒng)規(guī)劃及建筑設(shè)計(jì)體系的觀念與技術(shù)提出挑戰(zhàn),其安全防災(zāi)問題已成為國際性難題。長久以來,建筑安全設(shè)計(jì)因其關(guān)乎人員生命安全底線,成為公共建筑設(shè)計(jì)(尤其是超大復(fù)雜公共建筑設(shè)計(jì)) 的核心議題,其防火技術(shù)更是推動(dòng)近年來高密度城市建筑發(fā)展的主因之一。在此背景下,建筑防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的研究成為現(xiàn)階段建筑學(xué)研究的新興領(lǐng)域,備受關(guān)注。
建筑安全與建筑空間、功能、形態(tài)等一系列設(shè)計(jì)要素一樣,需在方案設(shè)計(jì)之初就被充分考量。國內(nèi)亟需培養(yǎng)具備安全設(shè)計(jì)視角的建筑學(xué)人才,從建筑學(xué)語境出發(fā),綜合分析、設(shè)計(jì)、審驗(yàn)并優(yōu)化建筑工程設(shè)計(jì)資料。建筑安全與防災(zāi)類課程的建設(shè)對(duì)培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞姆罏?zāi)減災(zāi)綜合型建筑學(xué)人才至關(guān)重要。
以建筑防火設(shè)計(jì)為主導(dǎo)的超大復(fù)雜公共建筑的更新與設(shè)計(jì)需同時(shí)兼顧造型審美、空間形態(tài)、場(chǎng)地活化和消防安全等要素之間的現(xiàn)實(shí)需求,然而,通行設(shè)計(jì)流程卻呈現(xiàn)出一種方案先行,消防后期論證的做法,這會(huì)因?qū)I(yè)壁壘而導(dǎo)致空間設(shè)計(jì)和消防設(shè)計(jì)之間的割裂,消防設(shè)計(jì)方案無法從建筑學(xué)層面主動(dòng)回應(yīng)公共建筑復(fù)雜的災(zāi)害場(chǎng)景,不利于從根本上解決高密度城市公共建筑的安全問題。
這種現(xiàn)象對(duì)建筑學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)也造成了深遠(yuǎn)的影響,建筑安全與防災(zāi)類課程雖作為建筑學(xué)專業(yè)重要課程之一,卻因教學(xué)內(nèi)容枯燥復(fù)雜,且與主干設(shè)計(jì)課相脫節(jié),而成為建筑學(xué)課程群中不被重視的一部分。傳統(tǒng)的建筑安全與防災(zāi)類課程教學(xué)以理論結(jié)合案例的講授方式為主,此種教學(xué)方法常采用案例來幫助學(xué)生理解,然而往往學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握依舊有限,且學(xué)習(xí)興趣難以被激發(fā)。單純的案例教學(xué)無法提取出災(zāi)害機(jī)理及規(guī)律,基礎(chǔ)理論與案例無法相互支撐,同時(shí)多數(shù)學(xué)生未經(jīng)歷過災(zāi)害環(huán)境,并不能對(duì)其關(guān)鍵問題有真實(shí)體會(huì),導(dǎo)致其對(duì)于安全設(shè)計(jì)的理解依舊只能依賴對(duì)規(guī)范條款的死記硬背,對(duì)規(guī)范背后的逃生機(jī)制及其設(shè)計(jì)原理缺乏認(rèn)知。
針對(duì)此問題,近年部分同類課程嘗試引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),通過參觀真實(shí)建筑項(xiàng)目的方式幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)建筑防災(zāi)設(shè)計(jì)策略,還有些同類課程將教學(xué)目標(biāo)聚焦到建筑災(zāi)害場(chǎng)景的認(rèn)知上,采用虛擬仿真技術(shù)輔助學(xué)生體驗(yàn)真實(shí)災(zāi)害環(huán)境,這些實(shí)踐實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的置入在一定程度上提升了學(xué)生的認(rèn)知,打通了實(shí)踐和理論的壁壘。隨著高校虛擬仿真平臺(tái)的廣泛建設(shè), 多樣化的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)類教學(xué)活動(dòng)對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的優(yōu)化,一定程度上改變了現(xiàn)有困境,成為此類課程發(fā)展的新趨勢(shì)。
深圳大學(xué)公共建筑安全與防災(zāi)設(shè)計(jì)課程也對(duì)其教學(xué)體系進(jìn)行了改革,不再按照規(guī)范章節(jié)逐一進(jìn)行知識(shí)要點(diǎn)的講授,而是采用原理專題技術(shù)內(nèi)容前沿拓展的方式重構(gòu)課程內(nèi)容,提出從原理看規(guī)范,從實(shí)踐看設(shè)計(jì),強(qiáng)調(diào)為什么設(shè)計(jì),而不是怎么設(shè)計(jì)。同時(shí),將實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)融入全過程理論教學(xué)中,增設(shè)調(diào)研實(shí)踐、現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等一系列教學(xué)活動(dòng),弱化防火規(guī)范的絕對(duì)權(quán)威性,強(qiáng)調(diào)以研究為導(dǎo)向,學(xué)生自己探尋生活中的建筑火災(zāi)隱患,積極討論,應(yīng)對(duì)難點(diǎn)問題。
新的教學(xué)體系的解決思路為:①通過公共建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估認(rèn)知生活場(chǎng)景中的火災(zāi)隱患;②通過真實(shí)環(huán)境下公共建筑火災(zāi)安全疏散實(shí)景實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)建筑空間尺度與疏散行為的關(guān)系;③通過公共建筑火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn)感受建筑火災(zāi)環(huán)境下人員逃生的心理狀態(tài)和路徑選擇,反觀自己設(shè)計(jì)作品中存在的不足,加深對(duì)建筑火災(zāi)的感知與防火設(shè)計(jì)敏感度。本課程的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)相輔相成,始終沿著從基礎(chǔ)逐步深入至高階的學(xué)習(xí)軌跡前進(jìn),整個(gè)教學(xué)過程從學(xué)生的視角和思路出發(fā),在學(xué)習(xí)的不同階段,逐步推進(jìn)各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng),確保每一環(huán)節(jié)都具備適當(dāng)?shù)奶魬?zhàn)性,形成了如下圖所示的導(dǎo)學(xué)、助學(xué)、促學(xué)的教學(xué)體系。
本教材正是基于此教學(xué)改革過程及成果進(jìn)行編撰,旨在引導(dǎo)建筑學(xué)等專業(yè)學(xué)生真正理解:掌握建筑防火規(guī)范的關(guān)鍵在于對(duì)規(guī)范背后邏輯的洞察,深入探索防火設(shè)計(jì)的核心原理和策略,而非對(duì)規(guī)范字面要求與數(shù)值的簡(jiǎn)單記憶。與消防員的職責(zé)不同,建筑師在防火設(shè)計(jì)中扮演著規(guī)則制定者的角色,其任務(wù)是理解規(guī)范背后的科學(xué)原理,從而在設(shè)計(jì)中預(yù)見潛在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn),并制定出有效的預(yù)防和保護(hù)措施。消防員所關(guān)注的是火災(zāi)發(fā)生后的應(yīng)急響應(yīng)和執(zhí)行既定的消防規(guī)程,而建筑師則需要在火災(zāi)發(fā)生前,通過設(shè)計(jì)來預(yù)防火災(zāi)或減少火災(zāi)可能造成的損害。這種預(yù)防性的思維方式,要求建筑師不僅要了解建筑的物理特性,還要理解火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的機(jī)理,以及人員在緊急情況下的行為模式。在建筑學(xué)的視野下,公共建筑防火設(shè)計(jì)關(guān)注的是公共建筑火災(zāi)發(fā)展及人員疏散的基本原理和空間設(shè)計(jì)策略,包括公共建筑火災(zāi)發(fā)展機(jī)理,控制火災(zāi)荷載、防止火災(zāi)蔓延、人員安全疏散、消防救援等設(shè)計(jì)內(nèi)容,這些設(shè)計(jì)內(nèi)容也共同構(gòu)成了建筑安全的核心議題。此外,教材還將教學(xué)過程中的三次實(shí)踐、實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的教學(xué)過程和教學(xué)成果分別編寫為三個(gè)章節(jié),為教學(xué)設(shè)計(jì)提供指引。
書中如有不妥之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編者
2025年7月
張彤彤博士、深圳大學(xué)長聘副教授、特聘研究員、碩士生導(dǎo)師,中國建筑學(xué)會(huì)建筑防火綜合技術(shù)分會(huì)理事,中國城市科學(xué)研究會(huì)韌性城市專業(yè)委員會(huì)委員,高等學(xué)校建筑學(xué)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)建筑技術(shù)教學(xué)工作委員會(huì)青年委員,深圳南山區(qū)領(lǐng)航人才(B類)。深圳大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院院長助理,深圳大學(xué)空間認(rèn)知與設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室主任,亞熱帶建筑與城市科學(xué)全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和深圳市建筑環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定成員。主要研究方向?yàn)榻ㄖ踩c防災(zāi)設(shè)計(jì),主講廣東省一流課程公共建筑安全與防災(zāi)設(shè)計(jì),主持國家自然科學(xué)基金及國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目,參與中國工程院戰(zhàn)略研究與咨詢交辦項(xiàng)目課題安全韌性城市規(guī)劃與設(shè)計(jì)、中國工程院重點(diǎn)項(xiàng)目課題超大城市立體空間韌性規(guī)劃設(shè)計(jì)戰(zhàn)略路徑研究、十二五國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目重要大型公共建筑抗爆防火關(guān)鍵技術(shù)研究等,主持并參與省部級(jí)課題十余項(xiàng)。獨(dú)立論著《超高層綜合體防火性能化設(shè)計(jì)》、主編《老舊小區(qū)應(yīng)急疏散與標(biāo)識(shí)》、參編《建筑設(shè)計(jì)資料集第5分冊(cè) 休閑娛樂·餐飲·旅游·商業(yè)》、參編教材《變革中的規(guī)劃設(shè)計(jì)教學(xué)探索》,發(fā)明標(biāo)識(shí)專利一項(xiàng),發(fā)表包括《建筑學(xué)報(bào)》在內(nèi)的國內(nèi)外核心期刊論文30余篇。
第1章 概述 1
1.1 基本概念及辨析 2
1.2 建筑火災(zāi)及其危害 3
1.3 建筑火災(zāi)案例及其特點(diǎn) 6
1.4 建筑防火設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 13
課后思考題 14
第2章 公共建筑火災(zāi)發(fā)展機(jī)理 15
2.1 火災(zāi)發(fā)展過程 16
2.1.1 火災(zāi)增長模型 16
2.1.2 火災(zāi)發(fā)展類型 18
2.1.3 熱釋放速率 21
2.1.4 火災(zāi)荷載 22
2.2 建筑火災(zāi)蔓延 26
2.2.1 火焰蔓延 26
2.2.2 煙氣蔓延 27
2.3 火源煙流模型 28
2.4 火災(zāi)煙氣的危險(xiǎn)性 29
課后思考題 32
第3章 控制火災(zāi)荷載 33
3.1 火災(zāi)荷載的現(xiàn)存問題 34
3.1.1 火災(zāi)荷載超標(biāo) 34
3.1.2 火災(zāi)荷載分布不均勻 36
3.1.3 火災(zāi)荷載的使用場(chǎng)景不明確 37
3.2 火災(zāi)荷載控制 39
3.2.1 固定火災(zāi)荷載的控制 40
3.2.2 活動(dòng)式火災(zāi)荷載及臨時(shí)性火災(zāi)荷載的控制 47
課后思考題 52
第4章 防止火災(zāi)蔓延 53
4.1 防止火焰蔓延 56
4.1.1 防火間距 56
4.1.2 防火分區(qū) 60
4.1.3 防火分隔 67
4.2 防止煙氣蔓延 73
4.2.1 防煙分區(qū) 73
4.2.2 防煙分隔 73
課后思考題 74
第5章 人員安全疏散 75
5.1 基本概念及辨析 76
5.2 安全疏散的設(shè)計(jì)原則 89
5.2.1 疏散路徑 89
5.2.2 安全疏散距離 89
5.2.3 安全疏散時(shí)間 90
5.2.4 安全出口 91
5.2.5 消防設(shè)施 91
5.3 安全疏散設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 93
5.3.1 總疏散寬度的計(jì)算 94
5.3.2 疏散門數(shù)量的計(jì)算 96
5.3.3 疏散門與安全出口的布置 97
課后思考題 98
第6章 消防救援 99
6.1 消防救援設(shè)施與建筑發(fā)展 100
6.2 消防車道 103
6.2.1 消防車道的設(shè)置方式 104
6.2.2 消防車道的設(shè)計(jì)要求 104
6.3 消防救援場(chǎng)地 107
6.3.1 消防車登高操作場(chǎng)地 107
6.3.2 消防車登高面 108
6.4 消防電梯 109
6.5 救援停機(jī)坪 110
6.6 消防安全實(shí)訓(xùn)實(shí)例 111
課后思考題 115
第7章 公共建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估 116
7.1 科研辦公樓火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估 117
7.1.1 建筑消防設(shè)備 117
7.1.2 建筑平面防火設(shè)計(jì) 119
7.1.3 建筑安全疏散設(shè)計(jì) 120
7.1.4 危險(xiǎn)性評(píng)估 121
7.2 圖書館火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估 122
7.2.1 建筑總平面設(shè)計(jì) 123
7.2.2 建筑消防設(shè)備 123
7.2.3 建筑平面防火設(shè)計(jì) 126
7.2.4 建筑安全疏散設(shè)計(jì) 127
7.2.5 危險(xiǎn)性評(píng)估 128
7.3 學(xué)生宿舍火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估 130
7.3.1 建筑消防設(shè)備 130
7.3.2 建筑平面防火設(shè)計(jì) 132
7.3.3 建筑安全疏散設(shè)計(jì) 133
7.3.4 危險(xiǎn)性評(píng)估 133
7.4 地下車庫火災(zāi)危險(xiǎn)性調(diào)研與評(píng)估 135
7.4.1 建筑總平面設(shè)計(jì) 135
7.4.2 建筑平面防火設(shè)計(jì) 137
7.4.3 安全疏散設(shè)計(jì) 138
7.4.4 危險(xiǎn)性評(píng)估 138
課后思考題 139
第8章 公共建筑火災(zāi)安全疏散實(shí)景實(shí)驗(yàn) 140
8.1 科研辦公樓火災(zāi)安全疏散實(shí)驗(yàn) 141
8.1.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地概況 141
8.1.2 實(shí)驗(yàn)策劃 141
8.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 144
8.2 圖書館火災(zāi)安全疏散實(shí)驗(yàn) 145
8.2.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地概況 145
8.2.2 實(shí)驗(yàn)策劃 145
8.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 147
8.3 學(xué)生宿舍火災(zāi)安全疏散實(shí)驗(yàn) 151
8.3.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地概況 151
8.3.2 實(shí)驗(yàn)策劃 152
8.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 153
8.4 商業(yè)綜合體火災(zāi)安全疏散實(shí)驗(yàn) 154
8.4.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地概況 154
8.4.2 實(shí)驗(yàn)策劃 155
8.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 158
課后思考題 160
第9章 公共建筑火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 161
9.1 劇院火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 162
9.1.1 劇院建筑疏散問題 162
9.1.2 實(shí)驗(yàn)方案 162
9.1.3 實(shí)驗(yàn)過程及方法 163
9.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化 164
9.2 體育館火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 170
9.2.1 體育館建筑疏散問題 170
9.2.2 實(shí)驗(yàn)方案 171
9.2.3 實(shí)驗(yàn)過程及方法 171
9.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化 173
9.3 超高層綜合體火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 183
9.3.1 超高層綜合體建筑疏散問題 183
9.3.2 實(shí)驗(yàn)方案 184
9.3.3 實(shí)驗(yàn)過程及方法 184
9.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化 188
9.4 書店火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 192
9.4.1 建筑疏散問題 192
9.4.2 實(shí)驗(yàn)方案 193
9.4.3 實(shí)驗(yàn)過程及方法 193
9.4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及優(yōu)化 196
9.5 學(xué)生活動(dòng)中心火災(zāi)安全疏散虛擬仿真實(shí)驗(yàn) 200
9.5.1 學(xué)生活動(dòng)中心建筑疏散問題 200
9.5.2 實(shí)驗(yàn)方案 200
9.5.3 實(shí)驗(yàn)過程及方法 200
9.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化 202
課后思考題 205
參考文獻(xiàn) 206