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试论高层建筑消防防火排烟设计

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：廖向远

[导读] 摘要：由于设计受到多种社会环境因素的限制和影响，目前对于我国的消防实验室和防火排烟的设计在技术方面还是存在许多的问题，所以我们认为应该进一步创新和加强高层建筑的消防实验室和防火排烟的设计，提高其设计的技术科学性、合理性和设计的有效性，进一步提高我国高层建筑的施工设计质量，来帮助人们更好的满足和适应当前新形势下的我国经济社会的进步和国民经济发展的消防设计需求。

        广州博厦建筑设计研究院有限公司广东省广州市 510000
        摘要：由于设计受到多种社会环境因素的限制和影响，目前对于我国的消防实验室和防火排烟的设计在技术方面还是存在许多的问题，所以我们认为应该进一步创新和加强高层建筑的消防实验室和防火排烟的设计，提高其设计的技术科学性、合理性和设计的有效性，进一步提高我国高层建筑的施工设计质量，来帮助人们更好的满足和适应当前新形势下的我国经济社会的进步和国民经济发展的消防设计需求。下面，本文就进一步展开深入的分析。
        关键词：高层建筑；消防；防火排烟系统
        1、高层建筑火灾的主要特点
        1.1蔓延速度快
        在高层建筑出现火灾时候，火势会以很快的速度蔓延，进而发展成为立体火灾，控制难度加大甚至会产生“烟囱效应”。出现这种情况的主要原因是高层建筑内部往往存在诸多管道，如电梯间、楼梯间、管道井等。在出现了火灾事故后，火势顺着这些区域蔓延扩散，使得建筑物大面积燃烧。在缺乏有效消防设施的情况下，火势扩散速度会不断加快，最终造成严重的损失。
        1.2人员多，疏散困难
        高层建筑往往集工作、商用于一体，其所囊括的人员非常多。同时，由于大楼垂直高度高大，所以疏散工作也比较难以进行。当火灾发生以后，也非常容易因为大家的恐慌心理而导致短时间内人员疏散的困难。从对火灾致死的原因的研究中我们发现，大部分的人都是因为在睡眠中窒息、反应缓慢导致的，不知不觉都已经死亡了。
        2、高层建筑消防防火排烟系统存在的主要问题及原因
        2.1消防防火排烟系统存在的主要问题
        由于高层建筑消防防火设计中，部分正压送风系统的余压值和送风口的尺寸无法达到规范的要求，导致送风口的实际送风量无法满足设计的需要，门洞位置的风速几乎为零。导致此类问题出现的主要原因包括：
        （1）选择的风机机型不合理。（2）送风管道的阻力较大，导致风压损失较为严重。（3）送风机风口的位置设置不合理，送风口的设置不符合要求。（4）机械排烟设施的排烟量无法达到规范的要求。（5）未按照规范要求设置机械排烟设施，排烟口和排烟风机未实现联动。（6）机械排烟设施相关部位未按照规范要求进行设置。（7）机械加压送风风量设计不合理。部分单位为减少资金投入，对空间的计算不够严格，导致风量无法满足空间的需要、排烟功能无法达到应有效果。
        2.2消防防火排烟系统问题产生的原因
        2.2.1消防设施不完善，救援条件有限
        考虑到高层建筑的火灾发生具有一定的偶然性，因此对于高层建筑的消防设施维护和保养工作也没有引起足够的重视，导致在火灾发生时不能正常使用。
        2.2.2建筑物的内部结构设计不合理
        在进行建筑设计时，必须考虑到公共消防安全的需求，其对于高层建筑而言具有非常重要的作用，首先由于高层建筑楼层较高且内部空间较为庞大，因此很多建筑物为了满足其使用功能以及居住和使用的私密性要求而将其结构设计得较为复杂，同时也没有对其基本的疏散通道进行合理的设计与预留。这样就使得建筑物的内部结构设计得不合理，无法有效地引导烟流，使得浓烟流动的方向不合理，可能积压在人群居住或者办公的地方。此外，由于火灾容易沿着横向的走廊或者竖向的管道迅速蔓延，因此在排烟设计中若不注重对相关通道的保护，一旦火势蔓延或者浓烟蔓延，则可能无法将烟气与其他安全环境隔绝，从而导致主要疏散通道如楼梯或走廊等处的烟气聚集，而影响人员的疏散速度，甚至造成更多的人员伤亡。

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        3、高层建筑消防防火排烟设计要点分析
        3.1科学设计排烟通道
        排烟通道的设计，事实上在火灾发生楼层的不同空间都可以建成专业的人员疏散通道，而各个内部空间的围护系统和建筑框筒结构等连接区都可以视作浓烟的排放通道。其中，高低压电井、框筒结构等烟雾疏散通道要纳入相关设施的管理和使用体系内。例如，对于某室内空间的火灾发生情况，除了专业的消防设施第一时间投入运行，人员疏散过程中通常不会将门窗关闭，所以可以起到烟雾排放作用。而对于其他空间，如现有的电梯井、高低压电井，都可以与发生火灾的楼层进行直接连接，起到辅助性的有害气体排放作用，以最大限度地提高运行水平，防止在后续运行中出现严重的浓烟集聚事故。另外，排烟通道也需要保证能够处于不存在大转角运行状态，通过采用此方法，可以让这一系统的运行质量获得提升。
        在设计中，选择正确的排烟方式可以有效地提高高层建筑消防设计水平。一般情况下，空间排烟系统会选择机械排烟系统，但是自然排烟系统的性能高于机械排烟系统，且可以有效地避让高层排烟。同时，在自然排烟系统的设计中，由于其不同朝向的排烟装置较多，因此就需要对排烟系统的有效面积进行控制。同时，还要注意对那些无法手动开启的自然排烟装置加装自动开启装置。另外，在管道的长短、大小、排烟量、管道的材料等的选择上，都要根据建筑的实际情况来计算排烟管道的横截面面积、排烟口的位置及面积等。
        而在排烟口的设计上，一般来说，要将排烟口设置在住宅下风向的开阔位置上，送风口设置在上风向上。在进行自然排烟窗设计时，为了保证火灾发生时，可以拥有较好的排烟效果，就需要将自然排烟窗设置在排烟区域外墙山或者屋顶上。设置在外墙上，排烟口的标高要在室内净高度的一半以上，且还需要设置便于开启的自动装置或者手动装置，而且手动开关应设在距地面1.5m左右的位置上。与此同时，自然排烟窗的开启方向应该沿着火灾气流方向。只有严格的按照设计标准进行排烟窗的设置工作，才能更好的提升排烟效果。在使用侧拉窗时，其有效面积需要按照开启最大窗口进行准确计算，如果开启的角度大于70°，其面积要根据窗面积计算，要是角度小于70，则要按近似公式进行计算。
        3.2注重对耐火结构的设计
        我们国家高层建筑主要分为两种，相关法律规定对于高层全部位置的耐火性以及耐火设备有着明确的规定。首先一类的高层是比较特殊的医院以及旅馆等，高度通常是大于50米，内部建筑面积要大于1500平方米或者高度不小于50米，内部建筑面积大于1000平方米的电信大楼，金融类大楼等等。此外，超过19层的住宅也属于一级高层，一级高层的要求相当高，它的墙柱燃烧性和耐火极限要大于3小时，梁板的燃烧性为1.5小时，耐火性为2小时。对比得出，第二类高层要求就比较低了，高度在250米左右的办公楼、写字楼、学校以及10-18层的住宅楼，墙柱燃烧性以及耐火性只要2.5小时就可以，墙板的燃烧性要控制在1小时，耐火极限是1.5小时。
        3.3注重对消防给水设施的设计
        给水设施在消防防火中占有重要地位，因此设计人员需要增强对其的重视。在这个过程中，需要对消火栓供水长度进行准确计算，在此基础上进行合理布局。如果高层建筑小于100米，那么需要确保供水长度不低于10米，如果高层建筑超过了100米，那么应确保供水长度不低于13米。在对消防电梯进行设计时，应该严格根据相关规定与标准来进行设计。另外，排水设施应该设置在消防电梯的井底处，以有效保障消防系统的运行。
        结束语：
        综上，随着高层建筑的普及，其消防防火排烟系统中所暴露出来的问题也日益增多，因此，为了减少高层建筑的火灾事故的发生，就需要广大建筑施工设计人员高度重视高层建筑的消防防火排烟设计。在进行防火排烟系统的设计时，要合理划分防烟分区，选择合理的排烟方式，合理确定排烟，补风量，做好排烟口的设置，确保排烟系统在火灾中能够发挥正常作用，以确保建筑安全，为人员疏散提供有利条件。
        参考文献：
        [1]杨菲菲.刍议高层建筑消防防火排烟设计[J].砖瓦世界，2020.
        [2]丁玮.谈高层建筑消防防火排烟设计[J].山西建筑，2020.
        [3]韩士路.高层建筑消防防火排烟设计现状与优化措施[J].城市建筑，2020.