超高層建筑防火設計中防排煙設計的重要性及相關措施分析

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，城市化建設進程的不斷加快，城市用地越來越緊張，致使建筑建設越來越高，超高層建筑數量逐年增多。一旦發生安全事故，其處理難度就非常大，而且會造成嚴重的危害。其中火災問題尤為突出，為此，防排煙設計作為防火設計的重要組成內容，受到了人們的廣泛關注，值得予以深入研究。

關鍵詞：超高層建筑；防火設計；防排煙設計

隨著改革開放的不斷深入，我國建筑行業得到了快速的發展，超高層建筑越來越多，并且建筑綜合性越來越強，為此，在充分發揮建筑功能滿足居住要求的同時，一定要重視防火安全。根據有關調查結果顯示，超高層建筑火災傷亡中大約90%的人員均是由煙氣窒息導致的，所以，在超高層建筑防火設計中，一定要重視防排煙設計，保證在發生火災的時候，可以將煙氣順利排出，為人員的安全撤離創造有利條件。

一、超高層建筑防火設計中防排煙設計的必要性

從生命安全系統的角度看，超高層建筑的一般特征：（1）建筑高度超出了現有消防云梯設備的可及范圍；（2）潛在的煙囪效應作用加強；（3）需要超長的疏散時間。當超高層建筑發生火災的時候，防煙樓梯間成為了唯一的垂直疏散通道，消防電梯主要是消防員撲救火災的垂直運輸工具，普通客梯會快速落到底層。為了有效疏散人員與撲救，需要保證防煙樓梯間與消防電梯井內沒有煙，為此，在進行設計的時候，設置獨立的防煙樓梯間與消防電梯井前室或者兩者合用一個前室。前室（合用前室）設置作用主要包括以下幾點：一是，可以當成是臨時避難所；二是，阻擋煙氣直接進入防煙樓梯間與消防電梯井中；三是，為消防員撲救工作提供了安全區；四是，降低了“煙囪效應”。因為設有前室，將防煙樓梯間、消防電梯井和走道予以分開，降低了防煙樓梯間與消防電梯井的煙囪效應，能夠減緩火勢，縮小了火災蔓延范圍。除此之外，還可以設置防排煙設施，在發生火災的時候，一般煙氣水平流動速度為0.3-0.8m/s，垂直流動速度為2～4m/s，也就是說，在無法阻擋煙氣流動的情況下，只需要大概1min就能夠擴散幾十層，其流動速度遠遠超出了人員的撤離速度。防煙樓梯間與消防電梯井作為超高層建筑火災蔓延的重要途徑，一定要設置相應的防排煙設施，阻擋煙氣流動，確保人員的安全撤離，為火災撲救爭取時間。

二、超高層建筑火災煙氣的防排煙措施

如上所述，超高層建筑火災中人員疏散所需時間大概與建筑物高度成正比例，一般人員疏散的時間較長，而在樓梯間和樓內遠離著火區的其它地方形成難以忍受的煙霧狀況所需時間則較短。因些，在發生火災時全部撤出建筑物內人員是非常團難的。如果讓人留在建筑內，全面的消防系統必須包括對煙氣和火焰的控制，使某些特定區域內的煙濃度始終能維持在建筑內人員可以忍受的水平。這些特定的區域包括防煙樓梯間、防煙樓梯間前室、消防電梯間前室或合用前室，以及封閉避難層。

目前，高層建筑防排煙方式一般分為三種。即：①自然排煙；②機械排煙；③機械加壓送風的防煙方式。我國《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2005年版）規定，超高層建筑防煙措施應采用機械防煙措施。主要是在防煙樓梯間、防煙樓梯間前室、消防電梯間前室或合用前室，以及封閉避難層設置機械加壓送風系統，以造成一個壓力差，防止煙氣侵入這些疏散通道。即：發生火災時，由消防控制中心聯動，開啟火災層與上下層相鄰樓層的電動防煙送風口，用風機通過豎向混凝土風道作火災層與上下層相鄰樓層的機械加壓送風。其控制系統簡單、安全、可靠，近年來已經成為超高層建筑的主要防煙方式。

目前，最好的排煙方法在于消除產生煙氣的源頭。因為，在高層建筑中應設置火災報警系統及自動滅火系統，以便盡早發現火災，在大量濃煙產生前撲滅火災或控制火災發展。自然排煙是利用熱壓、風壓使室內外空氣對流并通過外窗、陽臺等建筑設施排煙。在超高層中，自然排煙受煙囪效應、外風和火災向上蔓延快速等的影響，自然排煙的排煙效果有很多不穩定的因素。因此，采取自然排煙的部位應嚴格遵照《高層民用建筑設計防火規范》有關規定。而采用機械排煙則只要能在火災初期，在正確的位置報警，就可使煙氣分離并排出，使煙難以流入避難層或其它房間。機械排煙也存在不足的地方，就是排煙能力（排煙量）受到很大的限制，如果煙氣向幾個區域同時擴散的話，就毫無辦法。因此，在設置機械排煙設施時，其排煙風機設備選型和風量、風壓選取、排煙口位置、排煙管道材料以及整個系統的控制，應符合現行的，《高層民用建筑設計防火規范》有關規定。通常來說，對于人員比較密集的場所，例如：長度超過20m內走道或有自然通風外窗，但長度超過60m的內走道，中庭等，推薦采用機械排煙方式。地上面積超過100平方米且經常有人停留或可燃物較多的房間，可開啟外窗面積滿足該地面面積的2%，可采用自然排煙。否則，應設置機械排煙系統。

超高層建筑中大部分設有中庭，由于建筑的需要中庭類型又是多種多樣。中庭煙控設計由于受到邊界條件的影響，難以做到完善。中庭煙氣控制的主要目的就是限制中庭煙氣的流動，避免其擴散到鄰近房間以及安全疏散通道中，同時，控制煙層溫度，防止因為溫度過高發生爆炸；但是也不要過低，致使其降到地面。針對中庭和周邊房間無間隔的情況，中庭空氣和周圍房間空氣是流通的，可以通過頂部集中排煙法進行有效排煙；也可以進行分散排煙；集中排煙與分散排煙結合，可以有效提高排煙效果。針對中庭和周邊房間之間設有玻璃間隔的時候，中庭空氣和周邊房間空氣不流通，可以借助集中排煙法進行排煙，同時對鋼化玻璃幕墻進行水幕保護。如果在設置分散排煙系統，可以有效提高排煙效果，在超高層建筑中得到了廣泛的應用。中庭排煙系統具有多重設計目標，一方面為建筑物內人員疏散提供一個安全的環境，另一方面為消防人員進入空間確定火災具體位置和控制火勢創造必要條件。

結束語

總而言之，在超高層建筑防火設計中，防排煙設計是非常重要的組成內容，發揮著至關重要的作用，一定要予以高度重視。在建筑防排煙設計中，必須充分結合建筑結構的設計情況，選擇合適的排煙方式，保證煙氣的有效排出，為人員的撤離與火災撲救創造有利條件。只有完善超高層建筑的防排煙設計，才可以確保建筑安全，有效提高人們的生活質量與水平。

參考文獻：

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