孫玉麗 哈爾濱市公安消防支隊(duì)，哈爾濱 150040

大空間觀演建筑防排煙設(shè)計(jì)探討

孫玉麗 哈爾濱市公安消防支隊(duì)，哈爾濱 150040

筆者根據(jù)多年防火工作經(jīng)驗(yàn)，針對大空間觀演建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和煙氣特性，對防排煙設(shè)計(jì)的合理性、可行性、實(shí)用性進(jìn)行探討。關(guān)鍵詞大空間觀演建筑；防排煙；排煙設(shè)施

一、大空間觀演建筑火災(zāi)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(nèi)部功能的多方面要求，這類建筑多數(shù)都是具有一個(gè)超大的建筑內(nèi)部共享大廳，這個(gè)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(xù)貫通多個(gè)樓層。這種形式增加了建筑的觀賞性，但是由于建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜﹑功能多樣、人員密度大﹑通風(fēng)條件差等特點(diǎn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，煙霧擴(kuò)散速度非?？臁Ｒ话銇碚f在火災(zāi)發(fā)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(gè)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(shù)據(jù)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(xiǎn)。

二、火災(zāi)煙氣在建筑內(nèi)部共享大廳中的流動(dòng)特性

大空間觀演建筑的內(nèi)部共享大廳是上下水平貫通的，煙氣在其中的流動(dòng)與一般的建筑不同，主要有兩個(gè)方面的特性。一個(gè)是容易形成“煙氣層”，在熱作用下煙氣逐漸上升，在這個(gè)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(yīng)”等作用下這些高溫?zé)煔獠粩嗌仙?，?dāng)?shù)竭_(dá)頂棚后，進(jìn)而沿頂棚向四周及下方擴(kuò)散，形成煙氣層。隨著火災(zāi)的發(fā)展,煙氣層厚度也在不斷增加。另一個(gè)是層化現(xiàn)象，由于建筑內(nèi)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(dǎo)熱構(gòu)件等散熱，溫度逐漸降低，其上升動(dòng)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(dāng)上浮到一定高度未達(dá)到頂部空間時(shí)就橫向擴(kuò)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(zhuǎn)。

三、大空間觀演建筑的防排煙設(shè)計(jì)

針對此類建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和火災(zāi)時(shí)的煙氣流動(dòng)特性，按照一般規(guī)范要求的防排煙設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)進(jìn)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(nèi)部共享大廳面積超萬米，高度從5～26m,貫穿整個(gè)樓層。

此類建筑的防排煙設(shè)計(jì)要充分考慮以下幾個(gè)方面：

1、采取有效措施做好防火分隔

防煙分區(qū)是控制煙氣的基礎(chǔ)，是為有利于建筑物內(nèi)人員安全疏散和有組織排煙而采取的技術(shù)措施，規(guī)范中規(guī)定超過6m的空間可不考慮防煙分區(qū)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(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置有效的防煙分隔設(shè)施，阻止煙氣的蔓延、擴(kuò)散，從而有利于煙氣排出。哈爾濱大劇院在觀眾通廊部分設(shè)置了機(jī)械排煙設(shè)施，在每層通廊設(shè)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(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

這種建筑內(nèi)部共享大廳的防排煙設(shè)計(jì)，我國目前沒有一套較科學(xué)、系統(tǒng)的規(guī)范來明確其要求。因此建議采取性能化的方法，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)、用途、內(nèi)部功能和可燃物分布等情況，運(yùn)用分析模擬的方法，提出科學(xué)合理、實(shí)際可行的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。我國目前相關(guān)規(guī)范是按照體積換氣來計(jì)算，筆者認(rèn)為可以多參考一些國外計(jì)算方法，通過對比，優(yōu)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(jī)械排煙的排煙量按60m3/hm2計(jì)算，自然排煙部分采用電動(dòng)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(shè)施的設(shè)置

1、排煙系統(tǒng)的選擇

建筑的排煙方式分為機(jī)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)及煙氣流動(dòng)的特性，應(yīng)采取機(jī)械排煙和自然排煙相結(jié)合的排煙系統(tǒng)。即在共享大廳煙氣停滯發(fā)生層化的位置設(shè)置電動(dòng)排煙窗，同時(shí)再設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。

2、機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)置

建筑內(nèi)部共享空間煙氣流動(dòng)特性表明，僅在空間頂部設(shè)置排煙口或集中設(shè)置排煙系統(tǒng)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(fēng)道，針對這種情況，在沿幕墻設(shè)置電動(dòng)排煙窗自然排煙的同時(shí)，應(yīng)在與共享大廳相通的各層觀眾通廊的墻面上部設(shè)置豎向排煙口和擋煙垂壁，從而加強(qiáng)了排煙效果。哈爾濱大劇院這種機(jī)械排煙和自然排煙相結(jié)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(qū)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(dòng)探測報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置

此類建筑共享大廳防排煙系統(tǒng)固然十分重要，但前提是及早準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)并報(bào)告火情，防排煙系統(tǒng)才能發(fā)揮有效的作用，以此火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置對于防排煙設(shè)計(jì)很關(guān)鍵。目前火災(zāi)探測器的種類很多，種類不同適用的火災(zāi)類型也不有所區(qū)別。針對大空間建筑，單一的火災(zāi)探測器肯定是無法滿足要求的，為了準(zhǔn)確、及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情，必須設(shè)置多種火災(zāi)探測器相結(jié)合的探測模式。同時(shí)，根據(jù)大空間觀演建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及火災(zāi)特點(diǎn)，建議采取在頂棚上設(shè)置感煙探測器；在共享大廳四周墻壁上的適當(dāng)位置設(shè)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(shè)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(dòng)掃描噴水滅火系統(tǒng)，限制在共享大廳地面上放置可燃材料數(shù)量等。

綜上所述，大空間觀演建筑防排煙設(shè)計(jì)，首先應(yīng)確保防火分隔的完好性；其次優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，通過科學(xué)計(jì)算確定合理排煙量；然后綜合選用排煙系統(tǒng)，加強(qiáng)機(jī)械排煙系統(tǒng)的設(shè)置；最后，還可采取一些加強(qiáng)措施，以確保防排煙作用有效發(fā)揮，確保人員和建筑物的安全。

[1]高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)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。