試論超高層綜合辦公樓防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

張曉露

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，超高層綜合辦公樓在建筑工程中的比例不斷增加，在緩解城市用地緊張的同時，有效地提高了城市空間利用率，同時，給人們的工作提供較好的環(huán)境。超高層辦公綜合樓容納人員較多，如防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，一旦發(fā)生火災(zāi)，往往造成較大的人員傷亡，因此，做好防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免火災(zāi)發(fā)生時煙氣進(jìn)入疏散通道，可為辦公人員的快速疏散以及消防人員的撲救作業(yè)爭取時間，是當(dāng)前建筑工程設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。

一、工程案例

某超高層綜合辦公樓工程總建筑面積19.5萬m2，由A、B兩座塔樓、4層裙樓以及3層地下室構(gòu)成，其中A、B塔樓樓層分別為36層、34層，A塔頂高149.54m，B塔屋面標(biāo)高128.85m。A塔除裙樓外作為辦公樓使用，B塔除裙樓外用作公寓。但A、B兩塔的21用于避難用。裙樓1~3層為餐廳、商場、門廳等，4層為避難層。地下3層用作非機(jī)動車、機(jī)動車車庫，以及設(shè)備用房。

二、防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在建筑工程各類火災(zāi)中，由煙氣造成的人員傷亡特別嚴(yán)重，尤其超高層綜合辦公樓功能與結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容納人員較多，做好防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整個設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵。

1.工程防排煙系統(tǒng)分析

該工程中地下室和裙樓共同使用11個剪刀梯作為疏散樓梯，在首層出口位置樓梯被分割開來，形成兩個梯段。前室與消防電梯不共用，加大樓梯加壓系統(tǒng)的送風(fēng)量，前室并不送風(fēng)。地下和地上梯段的加壓送風(fēng)系統(tǒng)共用，但為分開控制聯(lián)動。樓梯間送風(fēng)口為全自動多葉送風(fēng)口，電動控制。另外，為將樓梯間風(fēng)壓控制在合理水平，在對樓梯前室不送風(fēng)的基礎(chǔ)上，在前室和樓梯間設(shè)計(jì)余壓閥。

考慮到A、B塔的第21層為避難層，兩塔的防煙樓梯轉(zhuǎn)換設(shè)置在避難層。同時，樓梯間轉(zhuǎn)換門被合用前室加壓風(fēng)井遮擋，因此，風(fēng)井也應(yīng)同時進(jìn)行轉(zhuǎn)換。結(jié)合該工程兩塔的實(shí)際情況，在21層位置分段防煙樓梯，形成兩個送風(fēng)系統(tǒng)。在21層位置A、B兩塔的合用前室進(jìn)行分開。同時，使用兩個前室加壓送風(fēng)系統(tǒng)，如此，不僅提高了前室與樓梯間加壓系統(tǒng)的安全性，也很好地解決了合用前室風(fēng)井位置轉(zhuǎn)換問題。

2.工程防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程防排煙系統(tǒng)包括機(jī)械排煙系統(tǒng)、自然排煙系統(tǒng)，因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)引起足夠的重視，保證兩個排煙系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。

一方面，機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。機(jī)械排煙系統(tǒng)指借助排煙風(fēng)機(jī)作用，將產(chǎn)生的煙氣強(qiáng)行抽走，防止被保護(hù)區(qū)域的煙氣濃度過高。機(jī)械排煙系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，主要由排煙出口、排煙風(fēng)機(jī)、排煙道、排煙口等部分構(gòu)成，其能彌補(bǔ)自然排煙系統(tǒng)的不足，排煙效果顯著。針對該工程，對機(jī)械排煙系統(tǒng)作如下設(shè)計(jì)：地下室設(shè)備房走道長度超過20m時，設(shè)置與設(shè)備房排放系統(tǒng)共用的機(jī)械排煙系統(tǒng)。排煙過程中的補(bǔ)風(fēng)由送風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)，以方便設(shè)備、管道的布置，實(shí)現(xiàn)節(jié)省空間的目的。A塔走道、裙樓餐廳包間等場所，設(shè)計(jì)豎向排煙井，并將風(fēng)機(jī)設(shè)置在天面實(shí)現(xiàn)排煙操作。考慮到A塔中面積超過100m2的房間，沒有可開啟的外窗，因此，將其納入到走道排煙系統(tǒng)之中。設(shè)計(jì)時進(jìn)行精密的計(jì)算，除減少所用設(shè)備數(shù)量外，還應(yīng)將風(fēng)管高度控制在合理水平，在條件允許的情況下，盡量降低風(fēng)管高度。考慮到裙樓中有商場、餐廳等大空間區(qū)域，因此，均設(shè)計(jì)機(jī)械排煙系統(tǒng)。因4層為避難層，考慮將排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置在該樓層，空調(diào)回風(fēng)管、排煙風(fēng)管可以共用。同時，因1~3層中庭高度較高，超過12m，因此，設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，排煙口設(shè)計(jì)在中庭頂部的合理位置，為保證火災(zāi)時能夠及時將產(chǎn)生的煙氣排走，排煙量換氣次數(shù)按照6次/h進(jìn)行計(jì)算。另外，地下室中的排煙系統(tǒng)和日常通風(fēng)系統(tǒng)共用，計(jì)算時每小時的換氣次數(shù)按照6次進(jìn)行計(jì)算。在防火進(jìn)行分區(qū)的基礎(chǔ)上，對防煙分區(qū)進(jìn)行劃分，不同區(qū)域的排煙系統(tǒng)相互獨(dú)立。地下室一層中設(shè)計(jì)可直接對外的車道，可自然進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)。其他各層設(shè)置專門的機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)，按照60%系統(tǒng)排煙量計(jì)算補(bǔ)風(fēng)量。

另一方面，自然排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。自然排煙指利用凹廊、陽臺、可開啟的外窗進(jìn)行排煙。B塔中各層走道可開啟外窗面積達(dá)到3%走道面積，符合相關(guān)規(guī)范要求，因此，可應(yīng)用自然排煙。第一層大堂中庭設(shè)計(jì)電動側(cè)高窗，因開窗面積超過規(guī)范要求，因此也進(jìn)行自然排煙。另外，其他滿足規(guī)范要求的房間也考慮進(jìn)行自然排煙。該工程中的所有避難層均為開敞式，外墻百葉有兩個方向，且百葉面積達(dá)到5%地面面積，可使用自然排煙方式。

三、防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在設(shè)計(jì)該工程排煙系統(tǒng)時，為保證質(zhì)量需考慮的問題較多，具體應(yīng)注重以下內(nèi)容：

1.防排煙系統(tǒng)應(yīng)可靠。為防止煙氣侵入，對火區(qū)以外的區(qū)域進(jìn)行加壓，確保其維持一定的正壓，應(yīng)保證系統(tǒng)加壓送風(fēng)量滿足要求。一般情況下，應(yīng)用土建風(fēng)道方式解決，但眾所周知，受施工水平、施工誤差等因素影響，管井內(nèi)光滑程度并不相同，尤其管井與樓板間的接口位置，如施工質(zhì)量較差，會造成較大的漏風(fēng)。該工程中采用土建風(fēng)道內(nèi)襯鍍鋅風(fēng)管方式，不僅降低了風(fēng)機(jī)壓頭，而且加壓系統(tǒng)更為可靠。同時，在豎向排煙系統(tǒng)中也采用同樣的做法，在減小風(fēng)管阻力的基礎(chǔ)上，保證排煙風(fēng)機(jī)選取的合理性。

2.自然排煙系統(tǒng)面積應(yīng)合理。與機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)相比，自然排煙系統(tǒng)具有操作簡單、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)工作中如滿足規(guī)范要求可考慮自然排風(fēng)。在高層建筑工程中，排煙凈面積和開窗角度、窗的類型有著密切關(guān)系。同時，相關(guān)規(guī)范中對外墻排煙窗的凈面積進(jìn)行明確規(guī)定，即，當(dāng)開窗方式為懸掛式時，窗口可開啟的最大面積分為兩種情況：其一，開窗角度不足70°時，可參考規(guī)范中的公式進(jìn)行近似計(jì)算。其二，當(dāng)開窗角度超過70°時，依據(jù)實(shí)際面積計(jì)算可開啟面積。當(dāng)窗為側(cè)拉式時，按照最大窗口計(jì)算面積。因此，設(shè)計(jì)時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。實(shí)際工作中，部分設(shè)計(jì)人員要么計(jì)算不認(rèn)真，要么僅是簡單地將數(shù)據(jù)給建筑施工人員，建筑施工人員對開窗角度、窗類型把握不準(zhǔn)的話，會導(dǎo)致部分排煙窗面積無法滿足要求，給排煙效果造成較大不良影響，因此，在超高層建筑中，一方面要求設(shè)計(jì)人員嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行計(jì)算。另一方面，與建筑施工人員進(jìn)行充分的溝通、交流，保證排煙窗面積的合理性。

3.加壓與排煙系統(tǒng)應(yīng)合理分段。針對建筑中的送風(fēng)系統(tǒng)豎向分段，常將避難層作為分段界限。消防電梯合用前室或前室按照規(guī)范要求進(jìn)行分段，如條件允許也應(yīng)分段對應(yīng)的防煙樓間。同時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分分析分段加壓相關(guān)規(guī)范要求，認(rèn)真考慮建筑施工人員分段樓梯間的原因，在保證加壓送風(fēng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，保證樓梯間安全性。另外，避難層位置防煙樓梯間布置錯位時，應(yīng)注重設(shè)置獨(dú)立的前室。同時，設(shè)置專門的加壓風(fēng)機(jī)。計(jì)算風(fēng)量時應(yīng)注重考慮前室、樓梯間加壓要求，使用流速法、壓差法校核加壓參數(shù)，選擇其中的最大值。針對豎向排煙系統(tǒng)，為保證排煙的可靠性與安全性，應(yīng)考慮在避難層位置分段設(shè)置。

四、結(jié)語

防排煙系統(tǒng)是超高層綜合辦公樓設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，關(guān)系著建筑工程的消防安全，因此，應(yīng)引起設(shè)計(jì)單位的高度重視，結(jié)合建筑工程功能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際，進(jìn)行充分的論證與研究，采取合理措施，保證防排煙系統(tǒng)的合理性與科學(xué)性。本文通過研究得出以下結(jié)論：

1.超高層綜合辦公樓防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及的專業(yè)知識較多，要求設(shè)計(jì)人員與建設(shè)方做好充分的溝通，充分了解建筑工程功能及意圖，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.設(shè)計(jì)前組織設(shè)計(jì)人員做好充分的技術(shù)交底工作，使設(shè)計(jì)人員熟悉各規(guī)范內(nèi)容以及設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，保證各項(xiàng)參數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確、合理，為施工工作的順利進(jìn)行做好鋪墊。

3.該工程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況，對機(jī)械排煙系統(tǒng)、自然排煙系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，認(rèn)真把握設(shè)計(jì)工作中的注意事項(xiàng)，充分考慮工程各結(jié)構(gòu)實(shí)際情況，對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果順利通過驗(yàn)收小組驗(yàn)收，圓滿完成設(shè)計(jì)工作。