1.人員個體火災風險判定準則
城市綜合體建筑防火安全設計最重要的目標就是保證城市綜合體建筑內人員的生命安全。設計人員必須保證城市綜合體建筑內所有人員能夠有足夠的時間安全到達安全區(qū)，使他們不受到瞬間或者累積的危險狀態(tài)的威脅。
保障人員安全主要保證建筑中所有人員在危險到來前能夠到達安全的區(qū)域，通過采用人員疏散完畢時間RSET和火災危險狀態(tài)來臨時間ASET作為判定參數(shù)。如果ASET＞RSET，則人員疏散是安全的，反之則不安全。因此保證人員安全疏散的判定準則為
火災燃燒產(chǎn)生的危害主要包括毒性氣體、煙氣以及大量的熱量。因此在計算火災危險狀態(tài)來臨時間ASET時，涉及的人員生命安全判定標準包括毒性氣體的耐受極限（CO、HCN、O2、CO2、HCl等的濃度水平）、熱煙氣的遮光性水平和高溫、人員接受的熱輻射以及結構失效等。這些因素相互之間是有聯(lián)系的，火災對人員的危害往往是這些因素的綜合作用。但目前國內外還沒有開展多種危險因素綜合作用下人員的生命極限研究。因此，性能化防火設計中通常用其中某項參數(shù)值來判定火災危險狀態(tài)的來臨時間ASET。最可靠的方法是同時聯(lián)用多種危險判定標準，其中哪個因素在火災中先達到危險狀態(tài)，就采取哪一個到達臨界條件的時間作為危險來臨時間，用數(shù)學表達式可以表示為
1）氣體毒性
根據(jù)調查，因火災死亡的人員中絕大多數(shù)是由于吸入毒性氣體。從毒理學角度來看，火災產(chǎn)生的毒性氣體對人員的毒性作用主要有以下兩類：第一類是窒息或麻醉作用，主要包括CO、CO2、 HCN等；第二類是刺激性作用，主要如HBr、 HF、 HCl、 SO2 、 NO2等。每種毒性氣體都有一個極限值，超出這些極限值，人員可能發(fā)生嚴重的機能喪失而導致生命危險。對火災產(chǎn)生的毒性氣體的定量評價一般采取的衡量標準是LC50，即表示50%的試驗動物在規(guī)定暴露時間（一般為30 min）以及暴露后的繼續(xù)觀察時間內產(chǎn)生死亡的煙氣濃度。
新西蘭《消防工程設計指南》（Fire Engineering Design Guide）基于SFPE手冊所采用的判定標準中，有關毒性氣體的危險判定標準見表7-1。
表7-1 毒性氣體人體可接受極限（新西蘭《消防工程設計指南》）
英國BSI Draft Code也基于SFPE手冊，提出了有毒產(chǎn)物的極限承受條件，見表7-2。
表7-2 有毒產(chǎn)物引起不適/致死的極限條件（BSI Draft Code）
而在英國《建筑火災安全工程》（BSDD240）中，將毒性氣體分為窒息性氣體和刺激性氣體而分別考慮的，提出了人員可忍受極限，分別見表7-3、表7-4。
表7-3 單一窒息性氣體的人員最大可忍受曝火劑量及濃度
結合國外的有關標準，為了簡化并和刺激性氣體標準統(tǒng)一，把人員能夠安全耐受30 min的窒息性氣體濃度作為該氣體的危險判定標準，見表7-1。
對于窒息性氣體混合物的作用，可以通過FED評價模型進行評價。窒息性毒性氣體模型的基本原理可定義為
表7-4 單一刺激性氣體的人員最大可忍受濃度
式中，Ci為第i種窒息性氣體的濃度；（Ct）i為使人失能的某種氣體的暴露水平（濃度×時間）；Δt為時間增量（min）。
通過測定每種窒息性氣體的暴露時間和濃度來計算單一氣體的FED值FED，比較混合氣體的總FED值（即各種氣體FEDi之和）。一般來說，當喪失機能劑量分數(shù)FED=1時，即達到窒息性氣體導致喪失機能的耐受極限。
對于刺激性產(chǎn)物，最重要的考慮是濃度，它對呼吸系統(tǒng)、感官和肺造成的刺激效應會延緩或阻止人員的安全逃生。當曝火時間延長及刺激性氣體濃度高時，刺激性氣體的累積劑量會灼燒肺部并導致機能喪失或死亡。根據(jù)ISOTS13571的建議，采取表7-5中的濃度作為刺激性氣體的危險判定標準，濃度再高，就會削弱人員的逃生能力。
表7-5 單一刺激性氣體的人員最大可忍受極限
對于刺激性氣體混合物的作用，可以通過FEC評價模型進行評價。FEC模型主要針對刺激性氣體的相對有效濃度概念，是各種刺激性氣體濃度對能導致人員產(chǎn)生效應的濃度的概率之和。如果刺激性混合物的刺激作用具有可加性，則所有刺激性氣體刺激效應的總FEC值可表示為
式中，Ci為第i種刺激性氣體的濃度；FCi為使人失能的某種氣體的濃度水平（取表7-5中的數(shù)值）。
當刺激性濃度分數(shù)FEC的總和達到1時，即視為達到混合物的最高可忍受濃度，只要濃度分數(shù)不超過1，就不太可能發(fā)生嚴重的肺部灼傷。
2）煙氣的遮光性
煙氣是由固體顆粒和膠質組成，這些微小顆粒的平均尺寸和可見光的波長大致相當?？梢姽庖虼吮粺煔馍⑸涠鴮е氯嗽跓煔庵械哪芤姸认陆?，這會對火災中人員的安全疏散造成嚴重影響。人員的能見度就是光密度的倒數(shù)，和煙氣濃度有關。
新西蘭《消防工程設計指南》基于SFPE手冊所采用的判定標準中，有關煙氣能見度的危險判定標準見表7-6。
美國NFPA的Fire Protection Handbook（《防火手冊》）對煙氣中人員能見度的建議是：位于小房間中并且熟悉疏散路線的人員的能見度要求，建議是2m；而對于大空間中并且不熟悉周邊環(huán)境的人員的能見度要求，建議是15 m。
表7-6 容忍判據(jù)（新西蘭《消防工程設計指南》）
英國BSI Draft Code提出了煙氣遮光性的極限承受條件，見表7-7。
表7-7 煙氣遮光性的容忍極限（BSI Draft Code）
表7-8 煙氣減光的人員容忍極限（BS DD 240）
而BSDD240中認為在一個小房間中，人員逃生可接受的最小能見度是5m（煙密度0.2/m），即當刺激性煙密度達到這一點時，人員的疏散行為就如在黑暗之中而很難找到安全出口。在大房間中，為了定位和找到安全出口，人員逃生的能見度要求應該更遠。在一項建筑火災的研究中，Wood和Bryan發(fā)現(xiàn)當平均煙密度達到0.33/m（能見度3 m）時，逃生人員寧可回頭而不是在煙氣中穿行。因此在大空間中人員安全疏散的最小能見度不應低于10 m（煙密度0.1/m）。表7-8給出了BSDD240中煙氣減光的人員容忍極限。
人員逃生的能見度危險判定標準決定于空間尺寸的大小和人員對疏散路線的熟悉程度。因此，對于煙氣中的人員能見度水平，通常分為兩種情況來考慮：一般性的小房間（長寬不超過10m×10m）及視野比較開闊的大空間。結合國外有關標準，建議的人員能見度水平見表7-9。
表7-9 煙氣中人員能見度判定標準
3）熱量
絕大多數(shù)材料的燃燒是放熱的化學氧化過程。這一過程產(chǎn)生的能量是以熱量的形式釋放出來，包括了對流熱和輻射熱。對流熱是以溫度作為測量參數(shù)，考察的主要是火場空氣溫度，而輻射熱是以熱流值作為測量參數(shù)，考察的主要是上層的熱煙氣層。
國外試驗表明，人員對于充滿飽和水蒸氣的空氣的耐受極限是60℃，這是在飽和空氣中可以呼吸的最高溫度。曝于熱對流也會引起嚴重的裸露皮膚的疼痛，甚至灼傷，曝于不同溫度下一段時間后還會造成機能喪失，熱對流的容忍時間可由式（7-5）得到：
式中，tm為由于皮膚灼痛造成機能喪失的時間（min）；T為溫度（℃）。
人員對輻射熱的忍受極限值大約是2.5 kW/m2，低于這個極限值人員可以忍受30 min或者更長時間而沒有嚴重后果。高于這個極限值人員皮膚灼傷20s之后就會引起皮膚劇烈疼痛。衣服能提供一定的保護作用，提高人員的耐受時間。對于低于2.4 kW/m2的輻射熱流，熱輻射的容忍時間可由式（7-6）得到：
式中，tm為由于皮膚疼痛造成機能喪失的時間（s） ；q為單位面積輻射熱流（kW/m2）。
新西蘭《消防工程設計指南》基于SFPE手冊所采用的判定標準中，有關熱量的危險判定標準見表7-10。
表7-10 容忍判據(jù)（新西蘭《消防工程設計指南》）
英國BSI Draft Code基于SFPE手冊，提出了有關熱量的極限承受條件，見表7-11。
表7-11 熱容忍極限（BSI Draft Code）
因此，結合國外有關標準，人員接受熱量耐受極限建議值見表7-12。
火災燃燒產(chǎn)生的熱量對人員的傷害也可以結合煙氣層的高度綜合考慮。
4）煙氣層高度
火災中的煙氣層伴有一定的熱量、膠質、毒性分解物等，是影響人員疏散性能與救援行動的主要障礙。煙氣層高度的危險判定標準就是要確定在疏散過程中，煙氣層保持在人群頭部以上多少高度可避免人員在疏散時從煙氣中穿過或受到熱煙氣流的輻射熱威脅。
表7-12 人員接受熱量的耐受極限值
在美國NFPA防火設計手冊中，對煙氣層的高度要求是6 ft（約1.83 m），認為煙氣層高于1.83 m時，人員的安全疏散行為絕大多數(shù)不受煙氣層的影響。
澳大利亞《消防工程指南》認為在大空間中，離地面和樓面2m以上空間平均煙氣溫度不大于200℃ ；2 m以下空間內的煙氣溫度不超過60℃，且能見度不能小于10 m。
而根據(jù)日本2000年6月工程部頒布的《關于安全疏散和結構耐火性能的“性能化”評估方法》中關于人員危險臨界條件的確定方法，以煙氣層距地面的高度S滿足關系S=1.6+0.1H ［H為樓層高度（m）］時，認為達到危險狀態(tài)。
此外，許多研究人員也給出了各自的標準，但只適合一些特定場所。其中有：
（1）加拿大Johnson和Timms認為在大型購物中心的中庭，確保熱煙氣層距地面不低于1.9 m，并且熱煙氣溫度不超過183℃ 。
（2） Morgan和Gardner建議，對于單層的大空間建筑，應該以煙氣層底部距離地面2.5 m，最好是3m作為性能化防火設計的安全高度；而對于多層的大空間建筑，應該以煙氣層底部距離最上層地板3m，最好為3.5 m作為性能化防火設計的安全高度。
對于大型公共建筑，既有單層的扁平大空間，也有共享中庭的多層空間。根據(jù)人員接受熱量的危險判定標準，給出煙氣層高度的危險判定標準建議值見表7-13。
表7-13 煙氣層高度的危險判定標準
綜上所述，人員生命安全的危險判定標準建議值見表7-14。
5）可用安全疏散時間及其上限值
大型公共建筑防火安全設計最重要的目標就是保證城市綜合體建筑內人員的生命安全，即所有人員在危險來臨前能夠到達安全的區(qū)域。人員安全判定準則一般可表示為可用安全疏散時間（ASET）大于必需安全疏散時間（RSET），即ASET＞RSET。
表7-14 人員生命安全的危險判定標準
火災危害主要包括毒性氣體、煙氣以及大量的熱量。性能化防火設計通常用模擬軟件計算出的某項參數(shù)達到危險判定標準的時間值作為ASET，即
專題分析采用多種危險判定標準聯(lián)用，以各種危險因素中最先達到危險判定標準的時間作為可用安全疏散時間，用數(shù)學表達式可以表示為
大型公共建筑多是人員密集型場所，火災情況下的人員疏散往往需要較長時間，即RSET值很大。為防止人員長時間疏散導致的傷亡事故發(fā)生，同時避免影響消防人員進入建筑進行滅火撲救行動，有必要確定這類建筑中ASET的上限值，即可用安全疏散時間表示為
在此基礎上，給出著火區(qū)域和整個建筑區(qū)域的可用安全疏散時間上限值的確定方法。對于著火區(qū)域，考慮到熱危害和毒性氣體對人的危險狀態(tài)極限值都是在人員曝火時間為30 min情況下得到的，因此設定著火區(qū)域內的可用安全疏散時間上限值為
對于整個建筑內的人員疏散，考慮到建筑結構的耐火極限，設定的可用安全疏散時間上限值為
式中，β為安全系數(shù)，取值范圍為（0，1）； Tlimit為建筑物構件耐火極限時間。
2.建筑自身火災風險判定準則
對于大型公共建筑來說，除了保證建筑內的人員安全疏散外，非常重要的一點就是防止火災蔓延，以減少城市綜合體建筑內財產(chǎn)的損失及對周圍環(huán)境的破壞?；馂穆又傅氖腔饏^(qū)擴展出原先起火房間或該建筑結構內的起始區(qū)域的狀況。防止火災蔓延就是要防止火災在可燃物與可燃物之間、建筑與建筑之間蔓延。發(fā)生大火往往是那些席卷整個房間或蔓延到起火房間之外，或是蔓延到其他相鄰建筑的火災。避免大量可燃物連續(xù)分布是防止火災蔓延的一個重要方面。
1）可燃物之間的火蔓延判定標準
為減少城市綜合體建筑內財產(chǎn)損失，就要防止火災在可燃物之間蔓延?？扇嘉锏娇扇嘉锏幕馂穆铀婕暗囊蛩匕扇嘉镏g的接近程度、可燃物的數(shù)量和分布、可燃物的狀態(tài)等。引燃某一材料必需的輻射熱通量（即不同材料的閾值）通常作為可燃物之間的火蔓延判定標準。表7-15列出了建議的引燃一些材料的輻射熱通量和表面溫度的閾值。
表7-15 引燃閾值（BSI，1994）
NFPRF的FRAM方法根據(jù)熱通量的范圍劃分了材料的著火性能等級，見表7-16。
2）相鄰建筑之間的火蔓延判定標準
判斷火蔓延到城市綜合體建筑周圍區(qū)域的判定標準是鄰近區(qū)域內的物體所接受的熱輻射是否超出了該物體的臨界熱輻射。表7-17和表7-18列出了不同材料的判定標準。設計人員可以計算最小走廊寬度以避免火災通過熱輻射向相鄰區(qū)域或建筑的蔓延，見式（7-12） （NFPA 204M） ：
表7-16 按熱通量劃分的可燃性
表7-17 熱輻射臨界值一
式中，Wmin為最小走廊寬度（m），這個最小走廊寬度決定于熱釋放速率和最小點燃熱流值20.4 kW/m2（假設適合大多數(shù)材料）。
表7-18 熱輻射臨界值二
火災從初始起火房間向外部蔓延的主要途徑是房間開口。設計者必須考慮所有可能的開口，包括在火災發(fā)展過程中可能形成的開口。例如門、墻上的開口或者玻璃破碎后的窗戶等，這是因為開口情況的變化會影響火災發(fā)展過程。
對于玻璃破裂判據(jù)，目前在建筑火災中，通常采用300℃作為判斷窗戶玻璃破碎的溫度極限值。
3）建筑構件的失效判定標準
預測建筑構件在火災作用下的失效是火災安全設計的一個重要部分。建筑構件既有結構構件如梁、柱、承重墻等，也有非結構構件如內部的分隔、外墻等。結構構件的失效可能引起城市綜合體建筑的坍塌，嚴重的會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失；非結構構件失效則會導致火災向外蔓延引起建筑其他部分起火。
建筑構件的防火目標包括保持結構構件的承重能力，避免火災蔓延到城市綜合體建筑其他部分（特別是不能蔓延到安全區(qū)），保護人員安全疏散及消防隊員的滅火。建筑構件的破壞判定標準包括對其穩(wěn)定性、完整性和隔熱性的要求。
新西蘭《防火工程設計指南》列出了不同建筑構件失效的相對判據(jù)，見表7-19。
表7-19 城市綜合體建筑構件失效判定標準（新西蘭《防火工程設計指南》）
按照《建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定，防火分區(qū)間應采用防火墻分隔，如有困難時，可采用防火卷簾和水幕分隔。作為一種有效簡便的防火分隔，防火卷簾在我國大型公共建筑中得到了越來越多的應用。因此除了表7-19中所列出的幾種建筑構件的失效判定標準，還需要設定防火卷簾的失效判定標準。防火卷簾的失效判定標準應該包括完整性和隔熱性，見表7-20。
表7-20 城市綜合體建筑構件失效判定標準
另外，獨立建筑結構的隔熱性能判據(jù)的閾值一般采用平均溫度140℃或者單點最高溫度180℃ 。
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