浅谈高层建筑防排烟设计
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摘要: 防排烟设施是高层民用建筑保障人民生命财产安全不可缺少的消防安全设施，本文阐述了高层民用建筑防排烟设计的意义、范围和原则,结合工作实际,提出了高层民用建筑防排烟设计中一些应该注意的问题。
关键词:高层;建筑;防排烟;设计
0绪论
火灾是指在时间或空间上失去控制的燃烧所造成的灾害,物质的燃烧是火灾的基本要素,可燃物的化学成分和燃烧时的温度、氧的供给等燃烧条件决定了物质燃烧产物的组成,烟气就是这些不同燃烧产物的直观表象,是物质燃烧反应过程中热分解生成的含有大量热量的气态、液态和固态物质与空气的混合物,由于烟气对人体所产生的窒息作用、刺激作用和高温作用,使之成为阻碍人们火场逃生、灭火行动以及造成火场人员伤亡的主要原因,据统计在火灾事故中死亡的人中80%是由于吸入烟气所致.高层民用建筑内人员数量较多,建筑物内部功能复杂,疏散距离相对较长,室内装修标准高,发生火灾时产生的烟气多,烟气对人员疏散、灭火行动的影响更为突出,所以加强高层民用建筑的防排烟设计,减少烟气的影响,确保人员顺利疏散、安全避难,为火灾扑救创造有利条件,是设计中应该注意的重要环节。
1高层民用建筑防排烟设计的范围和原则
《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045―95(2005年版)(以下简称《高规》)对高层民用建筑防烟、排烟设置范围进行了规定,其范围主要包括:(1)一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位应设置排烟设施:①长度超过20m的内走道;②面积超过100m2,且经常有人停留或可燃物较多的房间;③高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室.(2)除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外,靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室,宜采用自然排烟方式.(3)一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的下列部位应设置机械排烟设施:①无直接自然通风,且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风,但长度超过60m的内走道;②面积超过100m2,且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗房间或设固定窗的房间;③不具备自然排烟条件或净空高度超过12m的中庭;④除利用窗井等开窗进行自然排烟的房间外,各房间总面积超过200m2或一个房间面积超过50m2,且经常有人停留或可燃物较多的地下室(4)高层建筑下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施:①不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯前室或合用前室;②采用自然排烟措施的防烟楼梯间,其不具备自然排烟条件的前室;③封闭避难层(间)(5)设置在高层建
筑内,且根据《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》规定需要设置机械排烟设施的汽车停车库。但是,现行《高规》对于高层民用建筑防排烟设计的要求仍然不够详尽,譬如建筑高度32m以下的二类高层民用建筑中不具备自然排烟条件的疏散内走道、大面积或大空间的房间、地下室等部位,《高规》没有要求必须设置机械排烟设施,但一旦发生火灾,烟气却极易在这些部位聚集而不能得到及时的排除.目前单、多层建筑的防排烟设计已经越来越引起重视,据悉在对现行《建筑设计防火规范》GB 50016―2006的修订中就大篇幅的增加了对单、多层建筑防排烟设计的要求.所以进一步扩大高层民用建筑防排烟设计的范围将是一个必然的趋势,这有利于进一步减少高层民用建筑发生火灾时烟气对人员疏散、灭火行动的影响,对减缓因烟气流动造成火势蔓延及降低烟熏损失都将起到一定积极的作用。那么高层民用建筑防排烟设计的原则又是什么呢?简而言之,防排烟设计就是在建筑平面布置中研究可能起火部位的烟气流向,通过不同的假设,找出最经济有效的防排烟设计方案和控制烟气流动路线,选用适当的防排烟设备,合理安排进风口、排烟口以及防排烟管道的面积和位置,最终达到防止烟气进入疏散通道,保证疏散安全的目的。
2高层民用建筑防排烟设计应该注意的几个问题
2.1关于防火窗是否可视为可开启外窗的问题
可开启外窗既是一种防烟设施,也是一种排烟设施《高规》规定除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外,靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室,宜采用自然排烟方式,同时也规定除设有排烟设施和应急照明者外,高层建筑内的走道长度超过20m时,应设置直接天然采光和自然通风的设施,这里所提到的自然排烟方式和自然通风的设施均是指可开启外窗,所以说可开启外窗是广泛应用于高层民用建筑的一种经济实惠的防排烟设施.在设计中有时会遇到高层民用建筑与周边建筑物防火间距不足的情形,为此《高规》第4.2节提出了一系列可适当减小防火间距的措施,其中第4.2.4条规定两座高层建筑或高层建筑与不低于二级耐火等级的单层、多层民用建筑相邻,当相邻较高的一面外墙耐火极限不低于2.00h,墙上开口部位设有甲级防火门、窗或防火卷帘时,其防火间距可适当减小,但不宜小于4.00m。所以在一些设计中采取设置钢质甲级防火窗的方法解决防火间距不足与自然通风、自然采光之间的矛盾,而目前我国所普遍使用的钢质防火窗根据其安装方式主要有固定式和活动式两种,固定式钢质防火窗顾名思义是不可开启的,而活动式钢质防火窗根据要求则应该设有自动关闭装置,以确保防火窗在火灾发生时处于关闭状态,可见无论何种形式的防火窗在火灾发生时所起到的是隔离和阻止火势蔓延的作用,同时也阻止了烟气的排除,不能满足自然排烟的要求,所以设置了防火窗的房间、内走道、楼梯间和前室等部位应通过设置机械防排烟设施解决防排烟问题.
2.2自然排烟窗口与防烟分区内最远点的水平距离
有时高层民用建筑的疏散内走道会因为功能需要或其他原因,仅在一端设置了可开启外窗,另一端为尽头式的房间或完全封堵的外墙.那么对于长度在30m至60m之间,仅一端开窗的疏散内走道,当其自然排烟窗口的面积符合规范规定时能否视为满足自然排烟要求呢?即是否需要考虑可开启外窗与防烟分区内最远点的水平距离呢?现行《高规》对此没有予以明确,只是规定了虽有直接自然通风,但长度超过60m的内走道应设置机械排烟设施,这说明自然排烟窗口与防烟分区内最远点的水平距离超过30m时,自然排烟窗口的排烟量、排烟速度将不能满足需要,就需要设置机械排烟设施来解决排烟能力不足的问题,所以自然排烟窗口与机械排烟系统的排烟口一样距防烟分区内最远点的水平距离不得超过30m,否则就需要设置机械排烟设施以增强排烟能力。
2.3机械排烟系统排烟风机房的设置
排烟风机房的设置在现行《高规》中没有具体条文的规定, (建筑设计防火规范》GB 50016―2006 第9.4.9条排烟风机和用于排烟补风的送风风机宜设置在通风机房内)所以常被设计人员所忽视,特别是在水平区域设置集中排烟系统时往往未设置专用排烟机房,要么将排烟风机裸露于需要排烟的空间中,要么将排烟风机设置在楼梯间或前室内.笔者认为上述两种设置方式均存在着一定的缺陷,因为:(1)机械排烟系统所选择的排烟风机虽然一般都能满足耐热性能好、变形小,且在280℃的高温下运行30min后应仍能满足设计需要的要求,但目前排烟风机所使用的离心风机或轴流风机,在风机关闭后都不能有效地阻止烟气通过风机和管道蔓延(2)防排烟设计的最终目的是为了防止烟气进入疏散通道,减少烟气对人员疏散和灭火行动的影响,而楼梯间或前室都是人员疏散和灭火行动的必经通道,将排烟风机设置在楼梯间或前室内,往往会因为设备和施工质量等各种原因,造成烟气通过风管涌入楼梯间或前室,这显然与防排烟设计的原则相违背.所以将排烟风机设置在用耐火极限不低于2.00h的隔墙、1.50h的楼板和甲级防火门与其他部位隔开的专用机房内,并在风管穿越机房的隔墙处设置排烟防火阀,是防止烟气在排烟风机关闭后蔓延的重要措施.同时也可以避免排烟风机长时间的暴露于高温烟气中,造成对排烟风机不必要的损坏。
2.4前室自然排烟的防烟楼梯防烟设施
现行《高规》第8.2.3条 防烟楼梯间前室或合用前室，利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟设施。前室利用敞开的阳台、凹廊时，烟气很容易就会排到室外而不会进入楼梯间。但前室利用不同朝向的可开启外窗自然排烟，若此时楼梯间不设防烟设施，当室外没风时，烟气也有可能跑进楼梯间，那么整个楼梯极有可能充满烟气，大楼疏散就成问题，因此笔者认为，此时虽然规范允许不设防烟设施，但为了安全起见，设计中楼梯间还是开外窗或设机械加压送风系统。
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