城市建筑設(shè)計論文之防煙樓梯間的運用
摘要：高層建筑因其功能復(fù)雜、煙氣流動速度快、垂直疏散距離長，因此在發(fā)生火災(zāi)時人員疏散困難。而高層建筑的防煙樓梯間能夠幫助人們在火災(zāi)時及時安全地疏散到安全地帶。本文主要比較了防煙樓梯間的三種防排煙方式，對其布置形式進行了說明，并得出相應(yīng)的結(jié)論。
關(guān)鍵詞：防煙樓梯間,高層建筑,火災(zāi),防排煙,布置形式
前言
高層建筑層數(shù)多、房間多、使用人員多,由于這幾多,給消防工作帶來很多不便和麻煩。
一幢高層建筑,往往集中很多個不同的使用單位,因此功能復(fù)雜。各單位都有各自的特點和要求,不同的工作方式,不同的管理方式,加之防火知識缺乏,易燃易爆物品隨意堆放,管理松懈,這將導(dǎo)致火災(zāi)的機會增多,火災(zāi)的危險程度加大。由于房屋層數(shù)大大地增加,高度遠遠超過目前救火車云梯所能達到的高度,樓內(nèi)交通路線長又復(fù)雜,疏散目標不明顯等因素,一旦房屋發(fā)生火災(zāi),火勢迅速蔓延,煙氣快速擴散,造成救火工作困難,人員傷亡多、財產(chǎn)損失大,給人們的生命財產(chǎn)造成很大威脅,如何解決以上問題就是建筑設(shè)計所要研究的。
實踐證明，防煙樓梯間是一塊火災(zāi)時免受高溫煙氣侵害的“相對安全空間”，讓處在建筑中的人員能夠從容疏散到室外的安全地帶。由此，防煙樓梯間在我國高層建筑中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
一、防煙樓梯間的概念
防煙樓梯間是在樓梯間入口處設(shè)有防煙前室或設(shè)專供排煙用的陽臺、凹廊等，且通向前室和樓梯間的門為乙級防火門的樓梯間。防煙樓梯間是指具有防煙前室和防排煙設(shè)施并與建筑物內(nèi)使用空間分隔的樓梯間。其形式一般有帶封閉前室或合用前室的防煙樓梯間，用陽臺作前室的防煙樓梯間，用凹廊作前室的防煙樓梯間等。
防煙樓梯間的適用范圍為：高度超過32m，且每層人數(shù)超過10人的高層廠房；塔式住宅；一類高層建筑；高度超過32m的二類高層建筑；十九層及十九層以上單元式住宅應(yīng)設(shè)防煙樓梯間；11層以上的通廊式住宅。
二、防煙樓梯間的功能
當火災(zāi)發(fā)生時,人們心理是很緊張的,都想迅速脫離火災(zāi)現(xiàn)場,疏散到安全地點。由于公共建筑物集聚了各方面的人員,在一個樓內(nèi)共事和生活,如果著火時疏散目標不明確,路線長又復(fù)雜,就會使火災(zāi)現(xiàn)場秩序大亂,這樣就會延誤時間。因此,防煙樓梯必須設(shè)計合理,位置得當,要作到有效的、全面的、安全的、方便迅速的在發(fā)生火災(zāi)后和燒燃之前,這段時間內(nèi)(約5～10分鐘)把人財物疏散到安全地點。同時,還要給消防人員創(chuàng)造有利的救火條件,使消防人員能迅速到達著火地點,另外還要方便滅火運輸工作,從而使火災(zāi)在很短時間內(nèi)撲滅,盡可能減少損失。
三、高層防煙樓梯間的防排煙方式比較
防煙樓梯間的防排煙方式有三種：自然排煙、機械防煙和機械排煙。
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自然排煙是利用可開啟的外窗或利用陽臺、凹廊排煙的方式。
1、自然排煙的優(yōu)點
其優(yōu)點是構(gòu)造簡單、經(jīng)濟，不需要專門的排煙設(shè)備，火災(zāi)時不受電源中斷的影響，平時還可兼做換氣用。特別是前室或合用前室利用敞開的陽臺、凹廊或前室內(nèi)有不同朝向的可開啟外窗自然排煙時，樓梯間可不設(shè)排煙設(shè)施。因此，這種方式多被大家廣泛采用。
2、自然排煙的缺點
(1)利用敞開的陽臺、凹廊排煙時，不利于防盜，特別是一些高層商業(yè)建筑和金融財政建筑，防盜也是一項十分重要的因素。
(2)樓梯間前室必須靠外墻設(shè)計，否則難以實現(xiàn)。
(3)受風向等多種因素的影響較大，排煙效果不穩(wěn)定。特別是低層區(qū)，火災(zāi)時如果開窗方向與風向相反，會造成向樓梯間或前室灌煙現(xiàn)象，嚴重影響人員的疏散。
(4)排煙窗的開啟比較困難，火災(zāi)時如果考慮由人員手動開啟每層的排煙窗是不現(xiàn)實的，必須設(shè)置遠距離開窗裝置。
(5)自然排煙的開窗面積有所規(guī)定限制。
(6)此方式不適用于建筑高度超過50m的公共建筑和建筑高度超過100米的居住建筑。
（二）機械防煙
1、機械防煙的優(yōu)點
其優(yōu)點是防煙效果好，可靈活布置，不受條件限制。
2、機械防煙的缺點
(1)設(shè)計計算比較復(fù)雜
防煙樓梯間及其前室、合用前室和消防電梯前室的加壓總風量要通過計算確定，由于影響壓力送風量計算的因素較復(fù)雜，目前對送風量尚無統(tǒng)一的計算方法。從理論上講，每個公式的產(chǎn)生與其對應(yīng)的研究背景是各有自己的理由，而當用某一公式去解決某一實際工程設(shè)計時，往往存在著一定的差別，這樣就造成了即使同一條件的工程，因選擇不同的計算公式，其結(jié)果差別也很大。另一方面，在加壓送風量的設(shè)計計算中，由于某些計算公式缺乏系統(tǒng)的全面的介紹，特別是假設(shè)參數(shù)的選擇不當，也容易造成設(shè)計計算的錯誤。即使在同一條件下，因使用公式不同，其結(jié)果差別很大，上述原因使當前在加壓送風量設(shè)計計算中存在著一定的盲目性、可變性。
(2)各部位的送風量要保證其壓力差和余壓值，其壓力必須與人員疏散方向相反，即保證樓梯間大于前室、前室大于走廊，樓梯間和前室余壓值一般要求分別為50Pa和25Pa。
(3)防煙樓梯問和合用前室宜分別獨立設(shè)置送風系統(tǒng)，當必須共用一個系統(tǒng)時，應(yīng)在通向合用前室的支風管上設(shè)置壓差自動調(diào)節(jié)裝置。
(4)設(shè)備復(fù)雜、投資高。除風機外，為保證送風壓力的均衡不至于個別部位因壓力過大造成人員開門困難，要設(shè)置多個送風口。一般要求樓梯問每隔2—3層設(shè)一個加壓送風口，前室的加壓送風口每層一個，而且要求風口有手動開啟和遠距離聯(lián)動控制的功能。因此增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，提高了工程投資，維護管理也不方便。
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機械排煙是利用排煙風機將煙氣抽走，從而降低被保護區(qū)的煙氣濃度。這種排煙方式在防煙樓梯間及其前室和合用前室一般不單獨使用，而是作為一種特殊情況下的輔助措施，但其對于排出疏散走道、起火房間的煙氣有著顯著的效果。
1、機械排煙存在適用范圍小、效果差的問題。機械排煙方式用于防煙樓梯問僅適用于帶裙房的高層建筑，當裙房以上部分利用可開啟的外窗進行自然排煙，裙房部分不具備自然排煙條件時，在前室或合用前室局部設(shè)置。這種方式的排煙效果并不理想，這是因為機械排煙給前室造成負壓，人員疏散時的疏散方向與煙流方向一致，特別是疏散人員擁擠時會造成大量煙氣擁入前室，沒有從根本上達到疏散通道內(nèi)無煙的目的，給疏散人員造成不安全感。
2、排煙口需設(shè)手動和自動開啟裝置，這就要求其能與自動報警設(shè)備聯(lián)動，而且要求系統(tǒng)中任一排煙口開啟時，排煙風機能自行啟動，增加了設(shè)備的復(fù)雜性和工程造價。
通過對三種防排煙方式的比較，可以得出：高層建筑防煙樓梯間及其前室，電梯前室和合用前室的防排煙設(shè)計宜優(yōu)先考慮自然排煙方式；加壓送風的防煙方式適用于各種樓梯間的前室，防煙效果好，不受環(huán)境條件的限制。
四、高層建筑防煙樓梯間的布置形式
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開敞外廊式:疏散走道與外墻外面的開敞外廊相連結(jié),人們通過開放式的外廊進入樓梯間安全疏散。而煙氣通過走道進入外廊后,隨即就擴散到大氣中，從而使樓梯電梯間安全,能正常的使用,保證疏散。
封閉外廊式:就是開敞式外廊用能開啟的玻璃窗將外廊封閉的形式。開敞式外廊用在我國南方比較合適,因冬季南北方的溫差很大,當北方零下30℃時,南方卻是零上10℃,四季如春。但在北方最好是封閉式外廊,而且應(yīng)該是活動的能開啟的玻璃窗,平時關(guān)閉,火災(zāi)時打開,最好當火災(zāi)發(fā)生時,窗子受煙氣和溫度的作用能自動打開,當然也可以人工控制的開啟方
式。但是，封閉式外廊在火災(zāi)剛發(fā)生時的排煙效果不好，不如開敞式排煙迅速。
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樓梯間和電梯間都設(shè)有排煙前室,而前室靠外墻都設(shè)有能開啟的窗子,同時排煙前室又用防火門與樓梯間、電梯間及疏散走道互相隔開。當火災(zāi)發(fā)生時,煙氣進入前室后,隨即通過外墻上的開啟窗子排到大氣中,從而保證樓梯間及消防電梯間的正常使用。此種布置形式,有單用和合用的排煙前室兩種方式。
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高層建筑往往由于結(jié)構(gòu)形式和功能要求,把防煙樓梯間和消防電梯間放在建筑物內(nèi)廊位置上,故防煙樓梯間和前室均處在黑房間之中,采光靠人工照明,通風換氣也不能直接靠窗進行。因此要保證樓梯間及電梯間的前室無煙,并有良好的疏散條件,就必須在前室內(nèi)采取必要的排煙和通風措施。
目前應(yīng)用最廣泛的前室是內(nèi)廊無窗靠機械送風的前室,這種前室是正壓的,因為機械運轉(zhuǎn)以后,連續(xù)不斷地從外面抽入新風送往前室,使前室內(nèi)氣體壓力加大,因此外面的煙氣就無法進入前室。這樣前室是無煙區(qū),是安全的,當火災(zāi)時,人員疏散,人流越是靠近前室煙氣也越少,越感覺安全。這是一種常用的方式,但這種方式用風量大,能源耗量大。
結(jié)語
綜上，防煙樓梯間在高層建筑中有極重要的意義，因此務(wù)必做好高層公共建筑防煙樓梯間的設(shè)計,安排好合理的位置,這是防火、排煙、疏散、搶救不可缺少的部分,也是保障人民生命財產(chǎn)安全很重要的一環(huán)。
參考文獻
[1]高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50045-2005）[S].中國建筑工業(yè)出版社，2005.
[2]楊理文.關(guān)于共用防煙樓梯間防煙設(shè)計問題的探討[J].暖通空調(diào)，2009.39.
