浅析高层建筑防排烟设计

岳晓露

摘要：近年来高层建筑的火灾案例表明，发生火灾后蔓延迅速，烟囱效应强，形成立体火灾，热、烟、毒气危害严重，已经成为高层建筑火灾的主要特点，并直接威胁着人们的生命安全。高层建筑内设备及构件多，一旦失火，火势迅猛而且燃烧时间长，产生大量有毒烟气。高层建筑内容纳人数多，垂直距离大，加之火灾环境下人们的恐慌心理和火灾烟气的毒害作用，使安全疏散成为一个较难解决的问题。

关键词：高层 防排烟设计 措施

中图分类号： TU208 文献标识码： A

引言：高层建筑的火灾危险性主要是建筑层数多；结构复杂，竖井和管道多；燃气及用电设备多；可燃物多，火灾荷载大。高层建筑的电梯井、电缆井、楼梯井、管道井、排风管、电线管道等，正是火灾蔓延的重要途径。 高层建筑内的可燃材料吊顶、塑料墙布、墙纸、窗帘等则增加了建筑的火灾荷载。

一、近年来高层建筑的火灾案例表明，发生火灾后蔓延迅速，烟囱效应强，形成立体火灾，热、烟、毒气危害严重，已经成为高层建筑火灾的主要特点，并直接威胁着人们的生命安全。高层建筑内设备及构件多，一旦失火，火势迅猛而且燃烧时间长，产生大量有毒烟气。高层建筑内容纳人数多，垂直距离大，加之火灾环境下人们的恐慌心理和火灾烟气的毒害作用，使安全疏散成为一个较难解决的问题。高层建筑发生火灾时高温、烟气充满建筑物内，能见度降低，往往造成被困人员恐慌、拥挤，易造成踩伤踩死，增大疏散的难度。甚至出现人员跳楼事件。烟气、毒气等燃烧产物极易造成人员窒息、中毒死亡，人在浓烟中停留1―2min就可能昏倒，4―5min就有死亡的危险。在高层建筑中，热对流是火灾蔓延的主要形式，火风压和烟囱效应是使火灾蔓延的动力，500℃以上的高温热烟是蔓延的条件。高层建筑竖向管井、共享空间等部位，易产生“烟囱”效应造成烟、火蔓延迅速。火灾烟气蔓延途径多，容易形成立体火灾。在发展阶段，其垂直蔓延速度为3―4m/s；火易沿吊门、窗、走道向水平方向扩散；水平蔓延速度为0。5―0。8m／s；随着火势沿外墙窗口向上升腾、卷曲，甚至跳跃式向上层蔓延。实验测得，高温烟气在竖向井道内向上蔓延的速度可达3――5m/s。

在高层建筑大量涌现的今天，其火灾的危险性也日益增大，而且一旦高层建筑发生火灾，其、往往会造成严重损失。本文分析了高层建筑防排烟的合理分区和防排烟方式的合理选择，并且提出了防排烟设计中应当注意问题。随着土地资源的日益紧张，土地利用率也越来越高，同时，也由于城市建筑水平的不断提高，城市中的高层建筑越来越多，高层建筑的消防问题也随之增多。一旦高层建筑发生了火灾，其火势往往很凶猛，有大量浓烟弥漫在周围，给人员疏散和救援工作造成很大困难，另外，一些混杂在烟气中的有毒气体会使人窒息死亡，因此，防排烟设计在高层建筑的防火设计中所处的地位很重要。

二、烟气控制设计的防排烟措施

1、应用性能化防火设计方法，在对不同建筑不同使用功能房间的烟气危害性进行定量定性分析的基础上，进行烟气的控制设计。

建筑防排烟工程涉及到建筑、装修、暖通、空调、电气等多个专业，该系统的防排烟效果好坏与设计、施工、管理密不可分，应该把建筑防排烟做系统工程综合加以考虑。

（1）尽量减少烟气源。从设计源头上把住材料关。设计时严禁选用发烟量和发烟速率大，燃烧时产生有毒气体的建筑、装修、保温、隔音材料。

（2）在吊顶装修前，所有管道、风道、电缆、穿越走道、房间隔墙的孔洞及隔墙与顶板的孔洞、竖井与房间连通的孔洞均用非燃烧材料严密填实。

（3）所有具有产生烟囱效应的玻璃幕墙与外墙的间隙，管道井、电缆井均应做水平分隔。

（4）对于设置在建筑物内的人员密集场所，无论该建筑高度是否超过32 m，均应采取机械防排烟措施，即在该场所内设置机械排烟。该场所如与该建筑楼梯间相通，应在进楼梯间前补设前室采取正压送风。

2、总体设计规划

1） 合理划分防排烟的分区

对于防排烟的分区，《高层民用建筑防火设计规范》（GB50045―95）（2005年版）对其有明确的规定，即禁止防排烟分区跨越防火分区，单个防烟分区的建筑面积必须小于500平方米，在疏散楼梯的前室及楼梯与楼梯之间、消防电梯前室及电梯与电梯之间都必须单独划分为防排烟区，并且防排烟设施要设置完善。一些大型的高层建筑，其使用功能很复杂，因此，对这些高层建筑要根据其具体功能来设置其防排烟分区。为了保证高层建筑内的人员在火灾发生时能够安全疏散和撤离，要在建筑内设置专门的避难层和避难间，每个避难间都要划分出单独的防排烟分区和设置性能良好的防排烟设施。通常把挡烟垂壁、隔墙或顶棚下突出大于或等于0.5的梁划分防排烟区的界限。

2 )选择合理的防排烟方式

在选择防排烟方式时，所要依据的原则是：既能满足防排烟要求，又能节约成本。因此，在选择防排烟方式时要尽量选择自然排烟方式，如果自然排烟方式无法采用或者自然排烟不能满足本建筑物放排要求时，就要考虑采用机械的防排烟方式。

应当采用自然排烟方式的建筑物是高度超过50米的一类公共建筑和高度超过100米的民用建筑。对于这些建筑物，其防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室及其合用前室都应该用自然排烟的方式来排烟。

有些高层建需要排烟的地方，诸如烟楼梯间、消防电梯的前室等，不具备自然排烟的条件，有的防烟楼梯间采用了自然排烟设施，但是其前室和避难层（或避难间）不具备自然排烟的条件，在这些情况下，就要设置独立的机械防排烟设施。机械防排烟系统的优点是排烟效果好，缺点是投资较大，成本较高。

三、高层民用建筑防排烟设计应该注意的几个问题

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

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. 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。

3机械排烟系统排烟风机房的设置

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。

4前室自然排烟的防烟楼梯防烟设施

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，虽然诸多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。

总结：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。