大空間觀演建筑防排煙設計探討

孫玉麗 哈爾濱市公安消防支隊，哈爾濱 150040

大空間觀演建筑防排煙設計探討

孫玉麗 哈爾濱市公安消防支隊，哈爾濱 150040

筆者根據多年防火工作經驗，針對大空間觀演建筑結構特點和煙氣特性，對防排煙設計的合理性、可行性、實用性進行探討。關鍵詞大空間觀演建筑；防排煙；排煙設施

一、大空間觀演建筑火災煙氣的危害性

近年來，大空間建筑逐漸增多。這類建筑在外部造型上追求概念化，由于外部造型及內部功能的多方面要求，這類建筑多數都是具有一個超大的建筑內部共享大廳，這個共享大廳不僅在水平方向上連通面積大，在豎直方向上一般也連續貫通多個樓層。這種形式增加了建筑的觀賞性，但是由于建筑結構復雜﹑功能多樣、人員密度大﹑通風條件差等特點，一旦發生火災，煙霧擴散速度非常快。一般來說在火災發展階段，煙氣的水平蔓延速度為0.5～0.8m/s，豎直方向的蔓延速度為3～4m/s，有毒煙氣容易迅速充滿整個共享大廳及與其相通的樓層，能見度下降勢必造成人員的混亂，對人員生命安全和建筑物安全造成巨大威脅。有數據表明：人在濃煙中停留1～2min就可能昏倒，4～5min就有死亡的危險。

二、火災煙氣在建筑內部共享大廳中的流動特性

大空間觀演建筑的內部共享大廳是上下水平貫通的，煙氣在其中的流動與一般的建筑不同，主要有兩個方面的特性。一個是容易形成“煙氣層”，在熱作用下煙氣逐漸上升，在這個過程中會不斷接觸周圍大量的相比較熱煙氣來說的冷空氣,在浮力、膨脹力和“煙囪效應”等作用下這些高溫煙氣不斷上升，當到達頂棚后，進而沿頂棚向四周及下方擴散，形成煙氣層。隨著火災的發展,煙氣層厚度也在不斷增加。另一個是層化現象，由于建筑內部共享大廳貫通多層，空間較高，隨著高度的增加，熱煙氣通過上部墻壁開口、縫隙、建筑導熱構件等散熱，溫度逐漸降低，其上升動力越來越小，煙氣在上升過程中被不斷卷入的低溫空氣冷卻，部分下落，當上浮到一定高度未達到頂部空間時就橫向擴展，逐步停止上升，從而在建筑共享大廳的中間或稍底位置，在熱對流的作用下形成混合氣流，致使煙流方向倒轉。

三、大空間觀演建筑的防排煙設計

針對此類建筑的結構特點和火災時的煙氣流動特性，按照一般規范要求的防排煙設計方法來處理有共享大廳的建筑，可以說是不能滿足此類建筑物的消防安全及人員疏散安全需要的。下面就以哈爾濱大劇院為例對大空間觀演建筑共享大廳的防排煙設計進行探討。哈爾濱大劇院地上8層，建筑高度55.15米，為高一類公共建筑，內部共享大廳面積超萬米，高度從5～26m,貫穿整個樓層。

此類建筑的防排煙設計要充分考慮以下幾個方面：

1、采取有效措施做好防火分隔

防煙分區是控制煙氣的基礎，是為有利于建筑物內人員安全疏散和有組織排煙而采取的技術措施，規范中規定超過6m的空間可不考慮防煙分區的劃分，但對于這種在豎直方向上有多層觀眾通廊的大空間，應在適當位置設置有效的防煙分隔設施，阻止煙氣的蔓延、擴散，從而有利于煙氣排出。哈爾濱大劇院在觀眾通廊部分設置了機械排煙設施，在每層通廊設置了擋煙垂壁，以利于此部分煙氣的排出（見圖1）。

2、采取性能化設計優化設計方案

這種建筑內部共享大廳的防排煙設計，我國目前沒有一套較科學、系統的規范來明確其要求。因此建議采取性能化的方法，根據建筑物結構、用途、內部功能和可燃物分布等情況，運用分析模擬的方法，提出科學合理、實際可行的優化設計方案。

3、排煙量的合理確定

由于此類建筑的特殊性，其排煙量的確定也是防排煙設計中的關鍵所在。我國目前相關規范是按照體積換氣來計算，筆者認為可以多參考一些國外計算方法，通過對比，優選出最合理的排煙量。哈爾濱大劇院在共享大廳通廊部位機械排煙的排煙量按60m3/hm2計算，自然排煙部分采用電動排煙窗面積為地面3%。

圖1 哈爾濱大劇院共享大廳排煙示意圖

四、排煙設施的設置

1、排煙系統的選擇

建筑的排煙方式分為機械排煙和自然排煙。針對凈空高度超過12m的大空間建筑，及其結構特點及煙氣流動的特性，應采取機械排煙和自然排煙相結合的排煙系統。即在共享大廳煙氣停滯發生層化的位置設置電動排煙窗，同時再設置機械排煙系統。

2、機械排煙系統的設置

建筑內部共享空間煙氣流動特性表明，僅在空間頂部設置排煙口或集中設置排煙系統是不能滿足排煙要求的。哈爾濱大劇院共享大廳的高度從5m～26m，在大面積坡向玻璃幕墻覆蓋下，頂部為高度5～13.5m的空中花園，頂部也是玻璃幕墻。玻璃幕墻無法做排煙風道，針對這種情況，在沿幕墻設置電動排煙窗自然排煙的同時，應在與共享大廳相通的各層觀眾通廊的墻面上部設置豎向排煙口和擋煙垂壁，從而加強了排煙效果。哈爾濱大劇院這種機械排煙和自然排煙相結合的方式，與國家大劇院的公共大廳、福州海峽會展的會議區的公共大廳、邯鄲文化中心的博物館的公共大廳相類似。

3、自動探測報警系統的設置

此類建筑共享大廳防排煙系統固然十分重要，但前提是及早準確發現并報告火情，防排煙系統才能發揮有效的作用，以此火災自動報警系統的設置對于防排煙設計很關鍵。目前火災探測器的種類很多，種類不同適用的火災類型也不有所區別。針對大空間建筑，單一的火災探測器肯定是無法滿足要求的，為了準確、及時發現火情，必須設置多種火災探測器相結合的探測模式。同時，根據大空間觀演建筑的結構特點及火災特點，建議采取在頂棚上設置感煙探測器；在共享大廳四周墻壁上的適當位置設置線型紅外光束感煙探測器；在共享大廳高度中間位置的墻上和頂棚設置煙霧圖像探測器和火焰圖像探測器。

另外也可采取一些有效控制煙氣的措施，如安裝自動掃描噴水滅火系統，限制在共享大廳地面上放置可燃材料數量等。

綜上所述，大空間觀演建筑防排煙設計，首先應確保防火分隔的完好性；其次優化設計方案，通過科學計算確定合理排煙量；然后綜合選用排煙系統，加強機械排煙系統的設置；最后，還可采取一些加強措施，以確保防排煙作用有效發揮，確保人員和建筑物的安全。

[1]高層民用建筑設計防火規范[S].GB50095－95

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.038

孫玉麗（1969－），女，山東省人，高級工程師，從事建筑防火審核工作。