劉焱 張智力

同濟大學建筑設計研究（集團）有限公司

0 引言

為了適應對建筑面積高效利用的需求，以及建筑使用功能、結構埋深等原因，通常建筑都設有1層~3層不等的地下層。地下層大多無外窗，不能實現(xiàn)自然通風，一旦發(fā)生火災，疏散與撲救很是困難，這就對建筑地下層的防排煙設計提出嚴格要求。其中防煙樓梯間作為地下層主要的逃生通道，顯得尤為重要。

1 地下層樓梯間的設計

GB 50016-2006《建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《建規(guī)》）第7.4.4條規(guī)定：地下室、半地下室的樓梯間，在首層應采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體隔墻與其他部位隔開并應直通室外，當必須在隔墻上開門時，應采用乙級防火門。地下室、半地下室與地上層不應共用樓梯間，當必須共用樓梯間時，在首層應采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體隔墻和乙級防火門將地下、半地下部分與地上部分的連通部位完全隔開，并應有明顯標志[1]。GB 50045-95《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》） 第 6.2.8條[2]與 GB 50098-2009《人民防空工程設計防火規(guī)范》（以下簡稱《人防規(guī)》）第5.2.3條[3]也有類似規(guī)定。

參照規(guī)范，建筑師在做樓梯間的方案時，除非特殊情況，地上、地下層不得共用樓梯間。但分設樓梯間的方案，因為增加公用面積、建筑布局復雜等原因基本不被甲方和建筑師采納，幾乎均采用共用樓梯間。這就給共用樓梯間的防煙設計提出一個嚴峻的課題。

2 共用樓梯間的防煙設計

2.1 共用樓梯間防煙設計的基本要求

參照規(guī)范，共用樓梯間應在首層采用隔墻和防火門將地下部分與地上部分完全隔斷，這其實是把共用樓梯間相對分成地上、地下兩個樓梯間，此時再簡單設計為一個加壓送風系統(tǒng)，送風量按一個樓梯間計算、送風豎井一通到底的做法是錯誤的。這種做法既可能會造成地下層送風量的嚴重不足[4]；又會使建筑安全存在隱患。原本建筑專業(yè)利用防火墻和防火門將上下層分隔為兩個防火分區(qū)，而送風豎井又將上下層連通，削弱了那道防火墻、防火門的作用，給防火安全帶來問題。筆者認為，此時可參照《人防規(guī)》第6.5.4條的規(guī)定“當需要穿過時，防煙管道應在過墻處設置溫度大于70℃時能自動關閉的防火閥”[3]進行設計。

通過以上分析及規(guī)范要求，筆者認為，共用樓梯間的防煙設計應滿足三點基本要求：一，滿足自然排煙條件時，宜采用自然排煙；二，采用機械加壓送風系統(tǒng)時，共用樓梯間地上與地下部分的送風量均應得到保證；三，地上與地下部分必須設置有效的防火分隔，包括機械加壓送風系統(tǒng)的共用豎井。

2.2 共用樓梯間機械加壓送風系統(tǒng)的風量確定

進行機械加壓送風系統(tǒng)的設計，應首先確定送風量。但現(xiàn)行規(guī)范對共用樓梯間的加壓送風量無明確的條文規(guī)定，在國家建筑標準設計圖集《建筑防排煙及暖通空調(diào)防火設計》07K103-1的第5頁中提到，防煙樓梯間地上與地下部分合用送風道時，加壓送風量應按兩個樓梯間計算[5]。即將頒布的《建筑防排煙系統(tǒng)技術規(guī)范》（送審稿）第3.3.2條規(guī)定：地下室、半地下室與地上共用樓梯間，且地下室、半地下室的樓梯間不具備自然通風方式防煙條件時，地下室、半地下室樓梯間宜設置獨立加壓送風系統(tǒng)。受條件限制時可與地上樓梯間共用加壓送風系統(tǒng)，但應按公式5.2.1分別計算地上、地下樓梯間加壓送風量，相加后作為共用加壓送風系統(tǒng)風量。送審稿中的公式5.2.1就是上海市工程建設規(guī)范《建筑防排煙技術規(guī)程》DGJ08-88-2006中第5.1.1條的公式5.1.1-1。

綜上，筆者認為，共用樓梯間地下部分的送風量可按照以下原則確定：

1）當?shù)叵虏糠謱儆谌朔拦こ虝r，送風量應滿足《人防規(guī)》第6.2.1條的規(guī)定。

2）當?shù)叵虏糠植粚儆谌朔拦こ虝r，當?shù)赜械胤揭?guī)范規(guī)定的，按當?shù)匾?guī)范進行設計，比如上海；當?shù)貨]有地方規(guī)范規(guī)定時，現(xiàn)在可按《高規(guī)》與《建規(guī)》中加壓送風量的計算原則進行設計，當新規(guī)范正式頒布后，則按新規(guī)范的規(guī)定進行設計。

2.3 共用樓梯間機械加壓送風系統(tǒng)的方案分析

共用防煙樓梯間采用機械加壓送風系統(tǒng)時：

方案一：當?shù)厣?、地下加壓送風量相等或相近時，可合用風機和送風豎井，在豎井穿越首層與地下層間的防火墻處設置溫度大于70℃時能自動關閉的防火閥，送風口采用常閉型電控風口。當?shù)厣蠈影l(fā)生火災時開啟地上層所有風口，地下層發(fā)生火災時開啟地下層所有風口。

方案二：當?shù)厣稀⒌叵录訅核惋L量相差較大時，可合用風機和送風豎井，在豎井穿越首層與地下層間的防火墻處設置溫度大于70℃時能自動關閉的防火閥，送風口采用常閉型電控風口。有兩種設計方法：1）選用一臺變頻或雙速風機，當?shù)厣匣虻叵聦影l(fā)生火災時，分別開啟與之對應的風量檔位或轉(zhuǎn)速，并開啟相應的風口；2）按地上、地下二者中較大風量選擇風機，但所需風量較小時，需要泄壓或泄流，可在風機出口設旁通泄流閥，或在送風量較小的樓梯間內(nèi)設余壓閥，也可為送風量較小的樓梯間預設泄壓或泄流風口，送風時，同時打開樓層風口和預設風口。

方案三：地上、地下層共用送風豎井，在穿越首層與地下層間的防火墻處設置溫度大于70℃時能自動關閉的防火閥，送風口采用常開風口，合用一臺風機，但風機的風量應按兩個樓梯間計算，如圖集07K103-1中所示。發(fā)生火災時，地上與地下層同時加壓送風。

方案四：地上、地下層共用送風豎井，在穿越首層與地下層間的防火墻處設置溫度大于70℃時能自動關閉的防火閥，送風口采用常閉型電控風口，分設風機，分別適合地上與地下層的風量。當?shù)厣蠈影l(fā)生火災時開啟與地上層對應的風機和風口，地下層發(fā)生火災時開啟與地下層對應的風機和風口。

方案五：地上和地下層分別獨立設置加壓送風系統(tǒng)，包括加壓風機、垂直風道以及加壓送風口等，送風口采用常開風口。通常的做法是地上層與地下層的送風豎井位置不變，但不連通，以樓板相隔，地下層的風機可設置在地下層或地面上。

設計時，地上樓層的加壓送風口宜每隔2～3層設置一個；地下樓層通常比較少，為了防止疏散時樓梯間超壓，防火門不宜打開，宜每層設置一個加壓送風口，并在樓梯間內(nèi)設置余壓閥，保證系統(tǒng)運行時，樓梯間的余壓維持在40～50Pa的范圍內(nèi)。

以上五種方案都可有效解決共用樓梯間的加壓送風問題，其中，方案一、方案二與方案四由于選用常閉型電控風口，控制系統(tǒng)比較復雜，實施起來有一定難度，尤以方案二為最；方案三和方案五控制系統(tǒng)簡單可靠，但方案三由于風量加大，使風井面積加大而不經(jīng)濟，建筑設計往往會存在困難；方案五豎井面積不用加大，但需要找到合適的地下層送風機位置，并解決好室外新風的引進問題。另外，方案一與方案二立足于考慮一個著火點，方案三與方案五可滿足地上與地下層同時著火的情況，方案四當風井面積足夠大時，也可滿足同時著火的情況。

從節(jié)能方面考慮，方案三最為耗能，不論何種情況，地上與地下層都同時加壓送風；其次為方案二的方法（2），所需較小風量時，風機仍需以較大風量運行；其他方案相差不大。

從系統(tǒng)運行可靠、控制簡單及節(jié)能角度來看，宜優(yōu)先考慮方案五。

3 工程實例

本文以江蘇儀征某新建住宅為例，說明共用樓梯間的設計過程。

本工程地上28層，地下2層，地上為住宅，地下為儲藏間。地上部分采用剪刀樓梯，其中一部需伸入地下，與地下層共用，地上標準層樓梯間如圖1所示。地上部分合用前室可以設置自然排煙，排煙窗面積需滿足3.0m2。由于江蘇省地方規(guī)范限制，地上剪刀樓梯間設置機械加壓送風。按《高規(guī)》表8.3.2-1選取風量，按風速法和風壓法校核，并考慮15%的漏風系數(shù)，選取兩臺風量為40456m3/h的加壓風機。

圖1 地上標準層樓梯間及合用前室

圖2 地下一層樓梯間、合用前室防煙設計

地下層的合用前室無法采用自然排煙，需設置機械加壓送風系統(tǒng)，由于建筑布局原因，最后加出一個層高為1.90m的設備夾層作為合用前室加壓風機的機房，如圖2所示。

建筑專業(yè)開始定內(nèi)側的那部樓梯伸入地下，此時，共用樓梯間需設置機械加壓送風系統(tǒng)。優(yōu)先考慮方案五，需增設送風機房，由于地下儲藏間數(shù)量本就不足，建筑專業(yè)不同意再增設機房，因此不予采用。其次考慮方案三，但風井面積有限，當只負責地上層樓梯間時，風井內(nèi)風速已達到13.5m/s，若再增加風量，風速則超過15m/s，不符合規(guī)范規(guī)定，放棄。經(jīng)過與業(yè)主及當?shù)叵啦块T溝通，主張以安全性及運行簡單可靠為首要原則，不建議樓梯間采用常閉電控閥門。最后，經(jīng)過協(xié)商決定，建筑專業(yè)采用外側那部樓梯伸入地下，此時，可在一層樓梯間的外墻開窗，從而為地下層的樓梯間創(chuàng)造出自然排煙的條件，如圖3所示。

圖3 一層樓梯間、合用前室防煙設計

4 結論

1）本文較為完整地分析了地上、地下層共用樓梯間的防煙設計問題，得出設計時需要滿足的三點基本要求以及機械加壓送風系統(tǒng)的風量確定原則。

2）對于共用樓梯間防煙系統(tǒng)的設計，滿足條件時，宜采用自然排煙；否則，采用機械防煙。本文提出機械加壓送風系統(tǒng)的五種設計方案，建議優(yōu)先考慮方案五。

3）在對共用防煙樓梯間進行防煙設計時，應本著科學的態(tài)度，靈活設計，因地制宜，合理運用各種方案及其組合，積極有效地保證火災時共用防煙樓梯間的安全疏散功能。

[1] 中華人民共和國公安部.建筑設計防火規(guī)范(GB 50016-2006)[S].北京:中國計劃出版社,2006

[2] 中華人民共和國公安部.高層民用建筑設計防火規(guī)范(GB 500 45-95)[S].北京:中國計劃出版社,2005

[3] 國家人民防空辦公室,中華人民共和國公安部.人民防空工程設計防火規(guī)范(GB 50098-2009)[S].北京:中國計劃出版社,2009

[4] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設計手冊(第2版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008

[5] 總裝備部工程設計研究總院,公安部天津消防研究所,公安部四川消防研究所.建筑防排煙及暖通空調(diào)防火設計(07K103-1)[S].北京:中國建筑標準設計研究院,2007