关于北京中青旅大厦中庭烟气控制的调研报告

李?

摘要：本文重点调研了北京中青旅大厦中庭的烟气控制措施性能化设计。通过FDS数值模拟研究方法，模拟超高中庭内部，对比不同火灾场景下，不同火灾烟气蔓延时间的温度和能见度，排烟口的速度矢量。最终，确定是否可以有效的排烟措施，达到良好的排烟效果，是否能保证人员疏散。

关键词：中庭;烟气控制;FDS模拟

一、建筑物简介

北京中青旅大厦位于东城区东直门南大街5号，总建筑面积65126.9㎡，其中：地上建筑面积43507.7㎡，地下建筑面积21619.2㎡。地上：20层，地下：3层。建筑高度：75.0m。建筑分类及耐火等级为一类一级。

二、建筑物中庭设计的基本情况

中青旅大厦的中庭属于超高中庭，由东、西边庭及中部相连通的空间组成，其中部连通的部分每隔四层设有通向南北办公区的楼板，此外，从二层起设有连接南、北办公区的连廊。中庭顶部的采光屋顶的承重结构采用钢结构。与中庭相连的建筑的开口设置防火卷帘，或者设置玻璃防火隔断。

三、建筑物中庭的排烟系统的设计

在建筑物设计阶段，关于室内中庭排烟量的计算，根據的是《高层民用建筑设计防火规范》8.4.2.3的规定。根据《建筑防排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）4.6.5条的规定：中庭周围场所设有排烟系统时，中庭采用机械排烟系统的，中庭排烟量应按周围场所防烟分区中最大排烟量的2倍数值计算，且不应小于107000m3/h。

由于中庭体量巨大，需要通过性能化的分析确定合理的排烟量，并验证我国现行规范要求的排烟量的有效性。采用FDS数值模拟研究方法对中庭的烟气运动进行模拟计算，计算中庭钢结构周边的空气温度，从而考察建筑结构的安全性。

四、火灾场景设计

火灾场景的设计一般包括选择火灾发生的位置、预测火灾的发生和发展过程、确定火灾的最大可能规模等。假设，在北京中青旅大厦中庭内可能发生火灾的区域有：首层入口大厅、每隔四层连通的休息平台（选取第5层）、中庭内连通任意办公区的走廊（选取第17层）。

五、中庭烟气控制目的

防止烟气危及疏散人员的安全，这就要求将烟气层的高度、温度等参数控制在人体的耐受极限以内。大量的研究表明，人体在火场的耐受极限的评定指标如下：疏散场所烟气层高度不小于2.0m;烟气层温度不高于200℃;疏散场所空气层温度不高于60℃;疏散场所能见度不小于10m，或烟气浓度不超过4×10-5 kg/m3。

六、火灾的规模

首层入口大厅主要可燃物为日常的展品或节日装饰物品等。由于大厅的主要功能是保障人员通行顺畅，所以可燃物不会很多，且发生大面积蔓延的可能性较小。

休息平台（5层）。休息平台主要的可燃物为桌椅或柜台。但由于中庭面积较大，可以看作是开敞式的，因此不会发生轰燃。

七、火灾烟气FDS模拟

（一）场景一、中庭首层火灾烟气FDS模拟

（二）场景

二F5层休息厅火灾烟气FDS模拟

（三）场景三、F17层休息厅火灾烟气FDS模拟

八、FDS模拟结果

火灾发生在中庭首层时，烟气最容易充满整个中庭并容易向其它区域蔓延。因此，中庭火灾对烟气的控制最具有挑战性。而在边庭在内休息平台上的火灾容易对上层结构及屋顶结构的耐火性能造成影响。

场景一结果显示，当场景内燃烧物为发烟量较大的木材与聚氨酯化纤的混合物时，除火羽流温度较高外，1200s内中庭温度不超过60℃;中庭上部空间在330s以内能见度不低于10m。

场景二结果显示，火灾发生到1200s时，除火羽流温度较高外，其他部位的温度不超过60℃，设计排烟系统能够确保5000kW火灾时600秒以内中庭上部各层的人员疏散安全。

场景三结果显示，火灾发生到300s时，温度超过60℃的烟气影响到F20层，烟气层高度始终维持在70m高度以上。

九、结语

由于中青旅大厦的中庭不作为两侧办公区的疏散通道，当发生火灾时，两侧办公区有各自独立的通道用于逃生。因此，中庭内人员的疏散安全性，计算的人数包括一层的人员以及中庭内各层走道与休息平台的人员，中庭内人员的疏散时间都小于中庭的火灾烟气来临时间。即：在中庭内部发生火灾时，在火灾产生的烟气对中庭内的人员产生致命的危险之前，中庭内所有人员应有充足的时间逃生。

参考文献：

[1]建筑设计防火规范GB50016-2014（2018年版）[S].北京：中国计划出版社，2018.

[2]建筑防排烟系统技术标准GB51251-2017（2017年版）[S].北京：中国计划出版社，2017.

[3]陶文铨，杨世铭.传热学[M].北京：高等教育出版社，1995.

[4]火灾学简明教程[M].合肥：中国科学技术大学出版社，1995.