[文章]：高层建筑排烟设计若干问题的分析

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高层建筑排烟设计若干问题的分析


    火灾发生时浓烟中含有大量的一氧化碳、氧化氰等有害物，对人员具有极大的威胁性据统计，建筑火灾死亡总人数中，被熏死者达60％左右。特别是现代高层建筑越来越多的使用各种有机材料。因其燃烧产生的库更多且毒性更大，致死的比例也随之增加  可见，防排烟是高层建筑防火设计的一个重要课题。由于部分工程设计人员对防排烟设计的作用和重要性认识不够，没能真正领会规范的要求，故在实际的设计中存在许多问题，针对这些问题，笔者以规范为依据，结合工作实践，谈谈目前高层建筑防排烟设计中存在的几个问题。

    一、对高层建筑防烟楼梯间及其前室采用自然排烟方式的高度限制

    在高层建筑的防火设计中，利用火灾产生的热压，通过可开启的外窗或专用排烟竖井的排烟口，把烟气排至室外的自然排烟方式常被设计人员优先采用，并在越来越多的高层建筑防火设计中广泛应用。笔者认为这种自然排烟方式虽然简单易行，但排烟效果容易被以下几个因素影响：
    1.风压影响.高层建筑的最大特点就是高，随着高度的增加，其上空的风速也相应增加，使高层建筑垂直围护结构承受的风压也增加。风压对建筑物的作用大小是随着风向、时间、建筑物所在地区、建筑物高度等因素的不同而不同的，其中建筑物高度这一因素是相对稳定的，其他均为不稳定的，如风速、风向是随时逐日变化的，地区差别也很大，我国南方与北方、内地与沿海均不同。
    2.热压作用。热压作用是我们通常所说的"烟囱效应"，它是由室内外空气温度不同而形成的比重差造成的、热压作用是随室内、外空气温度差及建筑物自身的高度、建筑物本身的严密程度变化的。因此在冬天，室内空气比室外空气温度高，而底部相反，产生从室外向室内方向的压力。
    3.建筑物本身的严密性程度。随风压、热压作用的影响，风压、热压对建筑物内部的影响与建筑物本身的严密程度有直接关系，建筑物外围护结构和楼梯间越严密，风压、热压作用越小，反之越大。如当建筑物门窗开启或有损害时，就会造成风压和热压的大幅上升。建筑物本身的严密性与建筑物的使用功能、建筑物的材料、施工质量等因素有关
    4.风向的影响。风向是风压力的方向，其变化是随时可以发生的，当建筑物排烟处在迎风面时，不但会使排烟发生困难，而且还会使烟气倒灌，助长烟气扩散；当排烟窗处在背风而时，则有利于烟气的排出。所以，理想的排烟窗的设置应避开常年主导风向的一面。综上所述，自然排烟方式具有一定的优越性，但是考虑到影响其排烟效果的因素较多。为了达到完全排除烟气的设计目的，故按照规范要求，对于建筑高度超过50米的一类公共建筑防烟楼梯间及其前室等部位的防排烟设计不应采用燃排烟方式.

    二、室内中庭的排烟问题

    近午来，在高层建筑中出现了一种称之为波尔特曼共享窨特殊形式。它以大型建筑的内部空间为核心。综合多种功能的空间而创造出一个引人注目的美妙环境，这种共享空间的形式无疑是成功之作，但贯穿全楼或多层的封闭大天井，确使火灾的烟热不易排出，从而形成巨大变化的火险隐患。在实际工程中，有的设计人员提出：中庭作为单体建筑内的一个"大烟囱"，完全可以利用可开启的天窗或高侧窗将烟气排至室外，不必设置机械排烟设施。笔者认为，室内中庭的净空高度不超过12米，可以采用可开启的高侧窗进行自然排烟，如中庭的净空高度超过12米就应设置机械排烟设施。其原因是：烟气上升有"层化"现象，即当建筑较高而火灾温度较低(一般火灾初期人员疏散时的烟气温度为50～60℃)，或在热烟气上升流动中过冷(比如空调影响)，部分烟气不再朝竖向上升，按照倒塔形的发展而半途改变方向并停留在水平方向，也就是烟气过冷后其密度加大，当它流到与其密度相等时，便折转水平方向扩展而不再上升。上升到一定高度的烟气随温度的降低又会下降，使得烟气无法从高窗排出。对于机械排烟系统而言，排烟口的设计位置和开口要求很大程度上体现了整个系统在火灾发生后运行的可靠性和实用性。目前许多高层建筑的排烟设计在确定排烟口的位置时带有很大的随意性，有的设计甚至根本不考虑内部隔断、排烟口的设置间距等因素对整个系统排烟效果的影响，从而没有按规范要求合理没置，按有关规定，排烟口的设计应注意如下几点：
    1.用隔墙或挡烟垂壁划分防烟分区时，每个防烟分区应分别设置排烟口、排烟口应尽量设置在防烟分区的中心部位，排烟口至该防烟分区最远点的水平距离不应超过30米。
    2.走道的排烟口与防烟楼梯间的疏散口的距离无关，但排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的位置处。
    3.排烟口必须设置在距顶棚0.8米以内的高度上。对于顶棚高度超过3米的建筑物，排烟口可设在距地面2.1米的高度上，或者设置在地面与顶棚之间1/2以上高度的墙面上。
    4.排烟口的尺寸，可根据烟气通过排烟口有效截面时的速度不小于1Om/s进行计算。排烟速度越高，排出气体中空气所占的比率越大，因此排烟口的最小截面积一般不应小于0.04平方米。
5.同一分区内设置数个排烟口时，要求做到所有排烟口能同时开启，排烟量应等于各排烟口排烟量的总和。



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