公共建筑走道排烟设计探讨与分析

杨林棣 杨若钰

中核华纬工程设计研究有限公司

0 引言

防烟、排烟设计是建筑防火安全设计的重要组成部分。当发生火灾时，建筑内的人员选择的逃生路线大致为房间、走道、前室、楼梯间、室外[1]。因此，走道是建筑物内重要的疏散通道，保证火灾发生时走道烟气的有效排出，才能保证建筑物内人员的安全疏散。

在一些大型单体建筑中，走道的设计相对较为复杂，例如前后宽度不一致，形状不规则等，这些都提高了走道排烟系统设计的难度。综述文献发现，尚缺少结合《建筑防烟排烟系统技术标准》(GB51251-2017)（下称《烟标》）[2]与复杂走道排烟设计相结合问题的探讨。本文针对走道常见的排烟设计问题进行分析，并结合实际案例，给出相应的设计方案，为类似工程案例提供参考。

1 走道常见问题分析

根据《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)，民用建筑内长度大于20 m 疏散走道应设置排烟设施[3]。对于走道排烟系统的设计流程，如下图1 所示。笔者将针对设计中一些常见的问题进行探讨。

图1 走道排烟系统设计流程

1.1 长边长度计算方法

长边长度是指同一防火分区中连续走道的烟气扩散最大长度，用来判断走道是否需要划分防烟分区。当需要划分防烟分区时，如何准确地确定长边长度则显得至关重要。如果走道长边长度过长，烟气的水平射流中，会卷吸大量冷空气而沉降，不利于烟气的及时排除。因此，对走道进行防烟分区划分时，必须对长边长度进行控制。

假设走道发生火灾，对于“L”型走道，火灾源及烟气扩散的途径如图2 所示，情景(1)和(3)下烟气在“L”型走道内的最长扩散途径最长，为a+b；对于“工”字型走道，火灾源及烟气扩散的途径如图3 所示，情景(1)下烟气在“工”字型走道内的最长扩散途径最长，为a+c+e；对于“口”字型走道，火灾源及烟气扩散的途径如图4 所示，已知c+d=b，火灾源不管在走道什么位置，烟气在走道内的最长扩散途径都为a+b。

图2 L 型走道

图3 “工”型走道

图4 “口”型走道

整理图2、3 和4 可知，对于上述几种复杂走道，长边长度满足如下公式（1）：

式中：Dmax为走道任意两点之间最大沿程距离（以最快捷路径计），m。

1.2 走道宽度不一致

《烟标》中条文4.2.4（注1）标明，走道宽度不大于2.5 m 时，长边最大允许长度不应大于60 m。走道宽度应根据疏散人数按每100 人的最小疏散净宽度计算确定。考虑到一些建筑的特殊功能需要，如影剧院，走道的宽度可能出现大于2.5 m 的情况。如果走道的整体宽度都加大至2.5 m 以上，长边最大允许长度则根据《烟标》中表4.2.4 确定即可。如果走道只是局部宽度加大至2.5 m 以上，出现走道前后宽度不一致的情况，应如何考虑？

假设案例走道如图5 所示，净高3.3 m，走道宽度2.1 m(＜2.5 m)，长边长度40 m，满足长边最大允许长度60m 的要求，则走道可划为一个防烟分区，且满足自然排烟条件，在走道两端各开2 m2的排烟窗，并保证间距不小于走道长度的2/3 即可。

图5 案例走道平面图

将案例走道局部宽度增至2.7 m，如图6 所示。此时，走道宽度该如何确定？若按2.1 m 考虑，则走道的排烟方式同上所述；若按2.7 m 考虑，则最大允许长边长度则为36 m，走道应划分为两个防烟分区，则无法满足自然排烟需求（在走道两端各开2 m2的排烟窗，并保证间距不小于走道长度的2/3），则需要设置机械排烟。

图6 案例走道局部变宽

通过上述案例可知，走道局部宽度增大对防烟分区的长边最大允许长度产生影响，从而影响防烟分区的划分，并最终影响排烟方式的选择。

解决走道局部变宽带来的影响，首先需要注意走道局部变宽区域的定性问题。走道的主要功能是人员通行和疏散，一般情况下人员并不会在走道长时间停留。但在一些建筑物中，走道变宽区域可能承担着其它的使用功能，例如休息厅等，人员会在该区域长时间驻足。因此，该区域不满足走道的功能和人员情况，不应该再定性为走道；其次需要能够准确判断防烟分区的长边最大允许长度。走道局部变宽后防烟分区长边最大允许长度的处理意见如表1[4]所示。情况1 表示局部变宽区域同时满足条件1、2 和3，则可忽略局部变宽区域对于走道整体的影响，走道宽度按不大于2.5 m 考虑，防烟分区长边最大允许长度不大于60 m；情况2 表示局部变宽区域无法同时满足条件1、2 和3，例如走道局部变宽区域为休息厅，则走道宽度按大于2.5 m 考虑，且应将休息厅与走道划分在不同的防烟分区。

表1 走道局部变宽后防烟分区长边最大允许长度

上述走道长边长度的处理方法，不仅兼顾了局部变宽区域的长度和面积，更重要的是考虑了走道局部变宽区域的使用功能，杜绝了仅从物理性质上的一刀切，从而避免了走道在火灾发生时出现局部区域大量人员停留的情况。

1.3 走道自然排烟

根据《烟标》条款4.6.3 第3 条和第4 条可知，走道自然排烟与周围相邻房间是否需要设置排烟密切相关。将走道自然排烟分为仅需在走道设置排烟、走道及相邻房间均需要设置排烟和走道及部分相邻房间设置排烟三种情况。

1.3.1 仅需在走道设置排烟

根据《建筑设计防火规范》中条款8.5.3 和8.5.4 可判断哪些房间不需要考虑排烟，通常这些房间人员较少，疏散条件好。当这类房间与走道相邻时，为了满足经济性原则，规范适当放宽了这类房间的排烟要求，人员疏散的排烟依赖于走道，因此走道的排烟方式更为严格。

尽管走道相邻房间都不需要设置排烟，但并不表明这些房间就不能满足自然排烟的要求，例如地上一些开有外窗且储烟仓内开窗面积大于房间建筑面积的2%的房间，即可认为满足自然排烟。因此，需要对该情况进行讨论。当相邻房间都满足自然排烟时，根据《烟标》条款4.6.3 第4 条，走道设置有效面积不小于建筑面积2%的自然排烟窗（口）即可。当相邻房间都不满足自然排烟或仅有部分满足自然排烟时，根据《烟标》条款4.6.3 第3 条，走道两端（侧）均设置不小于2 m2的自然排烟窗（口）且两侧自然排烟窗（口）的距离不应小于走道长度的2/3。

1.3.2 走道及相邻房间均需要设置排烟

同上可判断民用建筑中哪些房间需要设置排烟，这些房间人员或可燃物较多，本身疏散条件较差。根据规范要求，这些房间被强制要求设置了排烟设施，因此房间具有了较好的疏散条件，走道的排烟要求也因此可以适当的放宽，设置有效面积不小于走道建筑面积2%的自然排烟窗（口）即可。

1.3.3 走道及部分相邻房间设置排烟

这里还需要讨论一种情况，即：当走道相邻房间出现部分设置排烟，部分未设置排烟，该如何考虑走道的自然排烟？

若部分未设置排烟的房间也能够满足自然排烟的要求，则可以理解为走道相邻房间均设置排烟。因此，设置有效面积不小于走道建筑面积2%的自然排烟窗（口）即可。

若部分未设置排烟的房间不能够满足自然排烟的要求，则这些房间的排烟依赖于走道。因此，走道两端（侧）均需设置不小于2 m2的自然排烟窗（口）且两侧自然排烟窗（口）的距离不应小于走道长度的2/3。

2 案例分析

以某办公建筑为例，其标准层由若干个办公室和走道等组成，平面施工图如图7 所示，对其走道进行排烟设计。标准层空间净高为3.3 m，办公房间的面积均大于100 m2，需设置排烟系统，具体排烟信息如下表2。走道长边长度62.3 m，且前后宽度不一致。

图7 平面施工图

表2 走道相邻房间排烟信息

2.1 防烟分区划分

走道长边长度62.3 m(＞60 m)，可划分两个防烟分区。走道主体宽度2.1 m(＜2.5 m)；最左端和最右端局部宽度2.7 m(＞2.5 m)；电梯厅（功能为候梯）与走道相连，宽度3.4 m(＞2.5 m)。很显然，走道出现前后宽度不一致且主体小于2.5 m 局部大于2.5 m 的情况。电梯厅长度D1为11.5 m，占走道长度的18.5%，无论防烟分区如何划分，都大于相应防烟分区总长度的1/6。因此，包含电梯厅部分的防烟分区长边最大允许长度为36 m，防烟分区的划分方案见图7。

防烟分区1 净宽3.4 m(＞2.5m)，净高3.3 m，根据《烟标》，长边长度35 m 满足长边最大允许长度（36 m）要求。防烟分区2 主体净宽2.1 m，仅左端有局部变宽，变宽区域净宽2.7 m(＞2.5 m)，长度3.2 m，小于防烟分区2 长度的1/6，且功能仍为疏散走道。因此，防烟分区2 变宽区域对整体影响可以忽略，长边长度38.3 m 满足最大允许长度(60 m)，防烟分区的划分方案合理。

2.2 自然排烟验证

防烟分区1 走道和相邻的办公室均需要设置排烟。若走道采用自然排烟，仅需要设置有效面积不小于走道建筑面积2%(1.9 m2)的自然排烟窗（口）。通过图7 可知，开窗条件满足，且防烟分区1 内任意一点到自然排烟窗（口）的距离都小于30 m。因此，防烟分区1满足自然排烟条件。

防烟分区2 走道和相邻的办公室均需要设置排烟。若走道采用自然排烟，仅需要设置有效面积不小于走道面积2%(1.9 m2)的自然排烟窗（口）。通过图7可知，开窗条件可以满足，但无法保证防烟分区2 内任意一点到自然排烟窗（口）的距离都小于30 m。因此，防烟分区2 不满足自然排烟条件，需设置机械排烟。

2.3 机械排烟计算

防烟分区2 需设置机械排烟，已知走道和相邻的办公室均需要设置排烟。因此，机械排烟量可按60 m3/(h·m2)计算且不小于13000 m3/h。

通过分析，走道被划分为防烟分区1 和2，且分别采用自然排烟和机械排烟。虽然上述设计满足规范要求，但笔者认为仍有不妥，原因如下：走道为一个连通空间，若烟气蔓延到两个防烟分区，需要同时启用排烟设施，防烟分区2 的机械排烟会导致两个防烟分区间存在明显的压力差，防烟分区1 的自然排烟窗则可能成为补风口，从而影响自然排烟的效果。因此，走道排烟的设计具体如图8、表3 所示。

图8 排烟系统平面图

表3 防烟分区信息

2.4 排烟口最大允许排烟量校核

对防烟分区1 进行排烟口最大允许的排烟量校核[5]。通过计算，单个排烟口排烟量为6500 m3/h，小于单个排烟口最大允许排烟量6602.92 m3/h，单个排烟口的排烟量在最大允许范围内，校核通过。同理，对防烟分区2 进行排烟口最大允许排烟量校核，单个排烟口的排烟量在最大允许范围内，校核通过。

3 结论

1）对于走道长边长度如何计算的问题，提出了公式L=Dmax，即走道长边长度等于走道任意两点之间最大沿程距离（以最快捷路径计）。

2）分析了走道局部宽度增大后对于排烟系统设计的影响，并给出了具体的解决方案。对于局部宽度超过2.5 m 的走道，局部变宽的累计长度不超过该走道总长度的1/3，且单一局部变宽区域长度不超过该走道总长度的1/6，变宽区域的宽度不超过5 米，变宽区域无除疏散、候梯之外的其他功能的，可按走道宽度不大于2.5 米情况划分防烟分区。

3）对于走道自然排烟问题进行讨论，将走道自然排烟分为仅需在走道设置排烟、走道及相邻房间均需要设置排烟和走道及部分相邻房间设置排烟三种情况，分别给出了相应的自然排烟开窗（口）方式。

4）以某项目为例，结合前文讨论的问题，对其走道进行排烟系统设计，将走道划分为两个防烟分区，分别给出了各防烟分区排烟系统的设计方案并对方案进行排烟量校核。

本文研究仅供参考，各地方在设计时仍需要遵循当地规范解读。