關于北京中青旅大廈中庭煙氣控制的調研報告

李?

摘要：本文重點調研了北京中青旅大廈中庭的煙氣控制措施性能化設計。通過FDS數值模擬研究方法，模擬超高中庭內部，對比不同火災場景下，不同火災煙氣蔓延時間的溫度和能見度，排煙口的速度矢量。最終，確定是否可以有效的排煙措施，達到良好的排煙效果，是否能保證人員疏散。

關鍵詞：中庭;煙氣控制;FDS模擬

一、建筑物簡介

北京中青旅大廈位于東城區東直門南大街5號，總建筑面積65126.9㎡，其中：地上建筑面積43507.7㎡，地下建筑面積21619.2㎡。地上：20層，地下：3層。建筑高度：75.0m。建筑分類及耐火等級為一類一級。

二、建筑物中庭設計的基本情況

中青旅大廈的中庭屬于超高中庭，由東、西邊庭及中部相連通的空間組成，其中部連通的部分每隔四層設有通向南北辦公區的樓板，此外，從二層起設有連接南、北辦公區的連廊。中庭頂部的采光屋頂的承重結構采用鋼結構。與中庭相連的建筑的開口設置防火卷簾，或者設置玻璃防火隔斷。

三、建筑物中庭的排煙系統的設計

在建筑物設計階段，關于室內中庭排煙量的計算，根據的是《高層民用建筑設計防火規范》8.4.2.3的規定。根據《建筑防排煙系統技術標準》（GB 51251-2017）4.6.5條的規定：中庭周圍場所設有排煙系統時，中庭采用機械排煙系統的，中庭排煙量應按周圍場所防煙分區中最大排煙量的2倍數值計算，且不應小于107000m3/h。

由于中庭體量巨大，需要通過性能化的分析確定合理的排煙量，并驗證我國現行規范要求的排煙量的有效性。采用FDS數值模擬研究方法對中庭的煙氣運動進行模擬計算，計算中庭鋼結構周邊的空氣溫度，從而考察建筑結構的安全性。

四、火災場景設計

火災場景的設計一般包括選擇火災發生的位置、預測火災的發生和發展過程、確定火災的最大可能規模等。假設，在北京中青旅大廈中庭內可能發生火災的區域有：首層入口大廳、每隔四層連通的休息平臺（選取第5層）、中庭內連通任意辦公區的走廊（選取第17層）。

五、中庭煙氣控制目的

防止煙氣危及疏散人員的安全，這就要求將煙氣層的高度、溫度等參數控制在人體的耐受極限以內。大量的研究表明，人體在火場的耐受極限的評定指標如下：疏散場所煙氣層高度不小于2.0m;煙氣層溫度不高于200℃;疏散場所空氣層溫度不高于60℃;疏散場所能見度不小于10m，或煙氣濃度不超過4×10-5 kg/m3。

六、火災的規模

首層入口大廳主要可燃物為日常的展品或節日裝飾物品等。由于大廳的主要功能是保障人員通行順暢，所以可燃物不會很多，且發生大面積蔓延的可能性較小。

休息平臺（5層）。休息平臺主要的可燃物為桌椅或柜臺。但由于中庭面積較大，可以看作是開敞式的，因此不會發生轟燃。

七、火災煙氣FDS模擬

（一）場景一、中庭首層火災煙氣FDS模擬

（二）場景

二F5層休息廳火災煙氣FDS模擬

（三）場景三、F17層休息廳火災煙氣FDS模擬

八、FDS模擬結果

火災發生在中庭首層時，煙氣最容易充滿整個中庭并容易向其它區域蔓延。因此，中庭火災對煙氣的控制最具有挑戰性。而在邊庭在內休息平臺上的火災容易對上層結構及屋頂結構的耐火性能造成影響。

場景一結果顯示，當場景內燃燒物為發煙量較大的木材與聚氨酯化纖的混合物時，除火羽流溫度較高外，1200s內中庭溫度不超過60℃;中庭上部空間在330s以內能見度不低于10m。

場景二結果顯示，火災發生到1200s時，除火羽流溫度較高外，其他部位的溫度不超過60℃，設計排煙系統能夠確保5000kW火災時600秒以內中庭上部各層的人員疏散安全。

場景三結果顯示，火災發生到300s時，溫度超過60℃的煙氣影響到F20層，煙氣層高度始終維持在70m高度以上。

九、結語

由于中青旅大廈的中庭不作為兩側辦公區的疏散通道，當發生火災時，兩側辦公區有各自獨立的通道用于逃生。因此，中庭內人員的疏散安全性，計算的人數包括一層的人員以及中庭內各層走道與休息平臺的人員，中庭內人員的疏散時間都小于中庭的火災煙氣來臨時間。即：在中庭內部發生火災時，在火災產生的煙氣對中庭內的人員產生致命的危險之前，中庭內所有人員應有充足的時間逃生。

參考文獻：

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