建筑防火设计中设置前室应注意的几点问题

2014-08-15刘亚龙

建筑设计管理 2014年3期

刘亚龙

(甘肃建筑职业技术学院，兰州 730050)

0 引言

建筑防火设计是建筑设计中的重要组成部分，严格执行建筑设计防火规范中的相关规定和要求对保证建筑安全使用和防火疏散都起到至关重要的作用。在执行防火规范时我们会发现规范中主要体现了3个方面的内容，其一：对建筑性质及耐火等级的划分和要求；其二：建筑总平面布局及场地消防扑救的要求；其三：具体的防火疏散构造措施和设置要求。规范通过对这3个方面的控制和要求，以达到客观、适度、科学、合理以及人性化进行防火设计的目的。本文着重介绍的就是在防火设计中的一个具体的防火构造措施——前室，以及前室在实际设计过程中的设置要求和常见问题。通过本文的介绍强化对前室的理解和认识，从而在设计中合理设置前室，充分发挥前室的功能和作用。

1 前室的概念、作用及设置要求

在人流进入消防电梯、防烟楼梯间或者没有自然通风的封闭楼梯间前，先进入的具有防止烟气进入疏散通道、缓解疏散通道人员拥挤，为疏散人员提供短暂避难，可进行有效通风和排烟并与周边环境具有防火分隔的小空间称之为前室。通过对前室概念的解读不难看出前室就是消防疏散环节中重要的安全过渡空间，是保证消防疏散安全的重要构造，同时前室的设置也为消防疏散难度较大的建筑延长消防疏散时间发挥了重要的作用。为了充分发挥前室的作用，《建筑设计防火规范》(GB 50016—2006)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045—95)中都作出了明确的规定，归纳有以下几点。

1.1 前室设置及形式

前室是疏散出口的组成部分，故此前室的设置要求与疏散出口是基本一致的，但还应注意几点问题。首先前室应尽量设置在紧邻建筑外墙的位置，最好位于建筑消防扑救面范围内，这样既能保证前室能形成自然排烟和直通室外的最佳设置要求，同时也使前室具备了室外垂直救援的能力。其次对于局部突出屋面的顶层疏散出口，前室出口应直通屋面，疏散门应向屋顶开启。充分发挥高层建筑屋面作为重要的疏散平台和不同疏散出口连接通道的作用。以上两点在规范中都有要求，但规范中未做强制。设计人员应在条件允许的情况下尽量保证充分发挥前室的作用，提高消防疏散能力，完善建筑消防设计。

在具体设计前室时，前室的形式除了常规意义上的前室外，常见的还有阳台和凹廊。通过阳台和凹廊将室内疏散通道和疏散楼梯连通，可最大限度上降低烟气进入疏散楼梯的可能。同时阳台和凹廊在消防疏散过程中能够为人员提供更大的心理安慰。故此在防火设计中阳台和凹廊的设置是值得推广的，但由于建筑外墙保温材料易燃，近年来出现了多起由外墙保温材料燃烧引起的建筑火灾，火灾发展由外向内，并产生大量浓烟是这类火灾的显著特点，阳台、凹廊以及具有自然通风的前室在实际使用过程中出现了烟气倒灌的实际问题，影响了疏散效果。鉴于此种情况，在实际设计中具有机械加压送排风系统的前室得到了比较广泛的应用，而凹廊特别是凹入建筑外墙较深的凹廊，在此种情况下还是不建议使用的。

1.2 前室面积

火灾发生时，起火楼层的前室不仅应具备防烟功能，而且还应具备短暂停留疏散人员、缓解楼梯间疏散压力的功能，根据具体建筑的特点和每个楼层容纳人数的一般情况，结合实际和模拟疏散分析规范提出了单独设置以及合用前室的最小面积要求。在具体使用过程中基本能够保证前室功能的正常发挥。但随着建筑高度和疏散难度的不断加大，疏散救援的理念和方法也慢慢的发生着改变，其中对于消防电梯在疏散救援中的应用近些年来备受人们的关注。结合国外的实践成果，国内的个别高层建筑尝试着利用消防电梯对部分楼层进行人员疏散，在疏散过程中发现前室作为消防电梯的重要组成部分其功能发生了明显的改变，前室面积过小成为制约消防电梯进行人员疏散的主要因素。在火灾发生的中前期，由于消防人员会携带器材到达楼层开展扑救工作，此时前室内会很容易形成人员的交叉和拥挤，影响消防电梯的正常使用。故此扩大前室面积是必要的。本着楼梯疏散为主消防电梯疏散为辅的基本原则，假定二者疏散能力的比例关系为3：2，结合楼层人员疏散过程和特点分析，一般情况下前室面积在现行规范的基础上扩大3～4 m2，使前室内即时容纳人数达到50～55人，是比较理想的。当然与增加前室面积相比，在同一防火分区内增加消防电梯的数量会有更好的疏散效果。期待在分析研究后规范修订时能对此项内容明确规定，为高层建筑开展电梯疏散提供理论基础。

2 合用前室的设置及利害关系

由于建筑面积和功能布局的限制，在设置前室时多个疏散出口合用前室的现象是普遍存在的。但要想最大限度地利用前室，发挥前室的功能，合用前室的组合方式就显得尤为重要了。在实际设计中合用前室的组合方式主要表现为3种形式。其一：塔式住宅两个疏散楼梯间合用前室，塔式住宅每层住户不超过8户，平均每户按4.5人计算，最大人数为36人。在疏散过程中相继进入前室疏散，前室内即时容纳人数不会超过25人。同时由于疏散出口位于同一前室内，在紧急情况下可有效降低人员选择恐惧情绪和盲目从众行为的发生，均衡了两个疏散楼梯的疏散能力，但由于前室合用，烟气一旦进入前室，很容易对两个疏散楼梯同时产生影响，从而降低楼梯间的疏散能力，故此规范要求两楼梯间分别设置加压送风系统是非常必要的。其二：消防电梯和一个疏散楼梯合用前室，当消防电梯在火灾发生过程中只作为运送消防扑救人员和设备的垂直运输工具时，疏散楼梯疏散人流高峰时段和消防电梯运送消防人员的时段基本是可以错开的，合用前室的面积足以满足缓冲人流、短暂避难以及为消防人员开展扑救工作提供工作面的功能。故此，此种前室在公建和居住建筑中都是比较常采用的一种形式。当消防电梯参与人员疏散时，在有效扩大前室面积的基础上设置与一个疏散楼梯间合用前室的做法更是值得应用和推广的，原因是消防电梯疏散是一种间断性的疏散过程，在疏散过程中存在人员滞留和等候的情况，当疏散楼梯间与消防电梯合用前室时，在紧急情况下人员可及时通过楼梯间疏散，提高了疏散效率，为新的疏散方式提供了合理、有效的疏散环境。其三：消防电梯和两个疏散楼梯合用前室。此种做法对前室的面积是一个极大的挑战，很容易形成交叉人流和人员滞留的情况，加之前室烟气会同时影响多个疏散通道，对人员疏散和消防扑救都会产生很大影响，故此此种前室在实际设计中是不建议采用的。

3 扩大前室设置时应注意的问题

为及时将人员疏散至安全地带，同时为消防扑救人员提供直接进入建筑内部开展救援的通道，前室在首层都要求开设直通室外的安全出口。但对于某些建筑因受到平面布置的影响，前室无法紧邻外墙设置，从而使得前室在首层位于建筑内部，无法满足直通室外的基本要求。为解决这种问题，规范中提出两种方法，其一：可设置长度不超过30 m，疏散路线通畅并不穿越其他房间的通道与室外连通。其二：将与前室相邻的走道和门厅包括在前室内，形成扩大前室，但应采用乙级防火门(窗)等防火措施与其他走道和房间隔开。在设计过程中根据具体情况选择适用的方法间接达到直通室外的基本目的。但在具体实施过程中还应注意几点问题，首先前室与疏散通道连通位置处应设置乙级防火门进行分隔，但通道内无其他房间出口，或出口均设置乙级防火门时建议将前室与通道连通形成扩大前室。扩大前室在首层本身不封闭是为了突出扩大前室直通室外的目的性。其次当建筑内所有疏散出口合用扩大前室时，应特别注意在扩大前室内必须开设两个直通室外的安全出口，两个出口之间的距离不应小于5 m，两出口宜设置在不同的疏散方向。这样才能满足防火设计中所要求的建筑1层出入口数量不少于两个的基本要求了。

4 前室内防烟、排烟的常见方式及其特点

前室内设置防烟或排烟的方式很多，主要有自然排烟和机械加压送风两大类，根据各自特点结合建筑实际和周围环境选择适用的防烟、排烟措施是保证前室正常使用的关键因素。下面对两种常见防烟、排烟方式作以简单介绍。

4.1 自然排烟

利用建筑内气体流动的特性，采用靠外墙上的可开启外窗或高侧窗、天窗、敞开阳台与凹廊或专用排烟口、竖井等将烟气排除的方式称之为自然排烟方式。此种排烟方式结构简单、经济，不需要电源及专用设备，且烟气温度升高时排烟效果也不下降，具有可靠性高、投资少、管理维护简便等优点。因此是推荐使用的一种方式，在建筑防火设计中宜优先采用。但自然排烟方式受火灾时的建筑环境和气象条件影响较大，为了更好地发挥自然排烟方式的排烟作用，设计时应特别关注两点问题，其一：外窗面积及窗扇的开启方式；其二：建筑建设场地常年主导风向对排烟效果的影响。

4.2 机械加压送风

前室在火灾时若无法采用自然排烟，利用机械通风机产生的气体流动和压力差控制烟气流动，使烟气无法进入前室的防烟措施称之为机械加压送风方式。此种方式近年来在我国高层建筑中得到了广泛的使用，取得了良好的效果，被设计人员接受并掌握。机械加压送风防烟达到了前室无烟的目的，从而保证了人员疏散和扑救的需要。从建筑设备投资方面来说也是比较经济可行的。因此这种方式在自然排烟受限和特殊环境中是值得推广采用的。