高层建筑中庭防排烟方式分析

摘要：本文概述了近年来有关中庭烟气控制方面的几种常见方式,其目的是使建筑防火科研人员、工程设计人员了解中庭烟气控制研究现状,以及最新研究方向。

关键词：中庭建筑；防烟；排烟

1 常见中庭的分类

随着，各类建筑形式的不断变化和使用功能的需要，建筑中庭的形式也呈现多种多样的态势，常见的中庭结构有购物中心、高级宾馆大堂等。按不同构成形式分为通透式中庭、内嵌式中庭、局部中庭等。

2 高层建筑中庭的防火排烟要求

由于中庭是上下左右贯通的封闭大空间，防火分区难于划分，一旦发生火灾，烟气蔓延迅速。中庭联通的各部分功能结构复杂，造成火灾隐患多，人员疏散困难。由于中庭是建筑重要的组成部分，其防排烟措施要依托主体建筑防排烟方案。我国有关高层建筑中庭防排烟设计的基本原则是：

（1）中庭周围不同功能房间应该作为独立的防火分区，各房间之间的隔墙为耐火极限不小于3h，而且各功能对外开的门为乙级防火门。

（2）中庭的疏散楼梯不应少于2部，至少有一个直通室外。

（3）中庭的每层回廊要求安装快速响应喷头。

（4）中庭与其他开敞房间之间应设置防火卷帘。

（5）净空高度小于12m的中庭，一般在2－5层之间。当其可开启的天窗或高侧窗的面积不小于中庭地面面积的5%时，可自然排烟。

（6）不具备自然排烟条件或净空高度大于12m的中庭，应采用机械排烟。

3 中庭的防排烟方式选择

不同类型的中庭式建筑在防火排烟设计方式的选择上差异较大。概况来看，中庭的烟气控制方法分为以下几类：

（1）用玻璃或卷帘将中庭与周围建筑隔开,以防止火灾产生的烟气和热流通过中庭扩散。

（2）中庭设置集中排烟系统,使烟层界面保持在安全疏散要求的高度。

（3）在中庭四周各层房间设置排烟系统,排除着火层产生的烟气,阻止烟气进入中庭。

（4）以上方法结合使用。

3.1 分散式排烟

分散式排烟可用起火间排烟法、阳台排烟法。这种方式排烟量小，可把烟气有效控制在着火区域而不扩散等优点。适用于购物中心类的中庭，且中庭四周布置的许多小单元间为连同状态时，可按500m2划分防烟分区。但其排烟系统复杂，日常维护工作量大，系统可靠性较差。而且一旦中庭发生火灾则无法有效排烟。烟气控制方法的选取在于建筑物的用途、消防设施的特点以及疏散通道的形式和布局。不经中庭的分散式排烟需要注意一下方面：为使烟气不进入中庭，在中庭边缘设置挡烟垂壁、隔板或钢化玻璃，构成存烟空间。向中庭敞开部分应设置固定挡烟垂壁或由火灾自动报警系统联动的活动式挡烟垂壁，挡烟垂壁的设置应使烟层的底部不低于垂壁的底部；对非着火层加压送风排烟，以免烟气散入无火楼层。

3.2 集中式中庭排烟

集中式排烟有多种方法,如直流(置换)排烟法、置换-稀释排烟法、负压排烟法以及混合排烟法等。由于烟气进入中庭，会自由膨胀上升，上升的烟气也会自由地进入到侧面开孔的楼层。这种方式具有统一管理、运行可靠、日常维护简单等优点，但当中庭周围的建筑层起火，且火灾规模较小时，其排烟效果较差。经中庭排烟有一下特点：

（1） 着火点由自动喷水灭火系统控制。

（2） 设置的边缘隔板不会阻止排烟，只是防止烟气从下层侵入。

（3） 在非着火层送风防烟。

3.3 中庭通过裙房排烟

对于裙房为中庭，塔楼下面几层向中庭开敞的建筑来说。由于层压的作用，烟气从裙房进入塔楼，危险性较高。解决办法是，对塔楼的走道和楼梯间加压，使空气气流由电梯井和楼梯间进入中庭排烟。中庭内的烟气可通过侧墙排出。

3.4 中庭通过回廊排烟

这类中庭四周布置许多单元商店，每个店的面积较小，如果每个商店均要设置排烟设备是非常困难的，而且绝对是不经济的，因为排烟系统要运用于每一个店，甚至是小店铺，才能保护整个建筑，况且排烟系统的控制又很复杂。如果火灾在着火间形成，烟气将经过房间开口流入回廊，再向中庭扩散。为了防止烟气涌入中庭，应该在回廊将烟气排除，因此回廊边缘设置挡烟垂壁，利用回廊作为“贮烟仓”，回廊内的排烟设备将烟气排除。

3.5 混合排烟

对于高度较高，或层数较多的中庭，下面几层采用中庭排烟，使烟层的高度符合这几层的疏散要求，上面几层中庭采用挡烟垂壁，使烟气不侵入上面几层的中庭，称之为混合排烟法。采用混合排烟法，即下部采用中庭集中式排烟法，使烟层底部的高度维持在人员的居住面之上，而其它的楼层则与中庭封闭起来，封闭的方式可以采用设置卷帘等防火分隔方法。

4 中庭排烟常见的问题

4.1 要有效地进行中庭的排烟，必须考虑补风，以替换被排放出去的烟气，补风量应不小于排烟量的70%，补充的空气可以采用自然的补风系统，如果可利用的进风口面积有限，可以考虑设置机械的补风系统。当中庭采用防火分隔，中庭周边防火卷帘防火门全部关闭时，中庭排烟风机的运行，将使中庭内产生巨大负压，越底层负压越大，可能导致防火卷帘无法下落到底。

4.2 中庭上空采用轻型透光屋面时，上部无法承载雨淋系统，负压过强会导致屋面坍塌。考虑顶棚的消防安全，采光玻璃宜采用防火玻璃。玻璃和钢结构的耐火极限要达到1.5h，必要时可采用喷淋保护。

4.3 《高规》并未对自然排烟口的开启方式做规定，国外规范要求自然排烟口面积至少一半为自动操作，为保证排烟口自动开启，排烟口必须与中庭顶部的感烟探测器联动。对于净空高度小于12m的中庭，采用自然排烟时，可开启外窗应设在方便开启的地方，如中庭回廊。感烟探测器应与排烟天窗及自动喷水系统联动。

4.4 当热烟气流到与其密度相等的空气高度时便转由水平方向扩展并随着温度的降低还会下降，使得烟气无法从顶部高窗排到室外。因此，对于使用性质极为重要的建筑在投资条件许可的情况下，虽然具有开启外窗的自然排烟条件，仍应采用可靠的机械防烟装置。

4.5 中庭的钢结构保护。对于中庭上部就是主体高层建筑的，其钢结构的耐火极限应不小于1.5小时（参照楼板的耐火极限要求），采光玻璃也应为1小时以上的防火玻璃，对于展览馆、商场等火灾荷载较大的建筑物的中庭，其钢结构耐火极限应更高些，而办公楼、宾馆等建筑的中庭，其钢结构耐火极限的要求可适当降低，封闭式中庭，其钢结构可不予保护。

本文概述了近年来有关中庭烟气控制方面的几种常见方式,其目的是使建筑防火科研人员、工程设计人员了解中庭烟气控制研究现状,以及最新研究方向。中庭烟气流动与烟气控制研究可在借鉴国外先进的研究成果与方法的基础上进行,但应注意结合我国中庭建筑自身的特点。

中庭建筑的烟气控制系统与其它火灾防护系统是一个整体,防护系统与火灾的相互作用使得火灾过程和环境变得极为复杂,为此开展中庭火灾研究并评价相关火灾防护系统的性能,了解火灾发展过程和烟气扩散机理,提出中庭烟控系统设计方法,完善现有的消防技术法规,已是我国消防工作的当务之急。

参考文献

[1] 中华人民共和国公安部.GB50016-2006.中华人民共和国国家标准－建筑设计防火规范.北京:中国计划出版社,2006

[2] 中华人民共和国公安部.GB50045-95.中华人民共和国国家标准－高层民用建筑设计防火规范.北京:中国计划出版社,2005

[3] 中庭烟气流动与烟气控制分析.刘方,胡斌,付祥钊,重庆大学2000年30卷6期

[4] 中庭建筑烟气控制措施分析.郭盛友,严治军.暖通空调1999.8

[5] 中庭烟气控制研究现状与展望.刘方,严治军.重庆大学学报1999.12