从排烟视角看楼梯间设计

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高层建筑是城市建筑规划设计发展的方向,目前,高层建筑已遍布世界各地,这些雄踞在都市中的摩天大楼构成了现代的独特风貌追溯摩天大楼的发展历程,近代高层建筑可以说是灾害中成长中壮大的,其中最为严重的莫过于火灾造成的损失。高层建筑起火的原因非常多,一旦发生火灾由于扑救和疏散非常困难,容易造成大量人员伤亡。火灾中烟气是导致人员伤亡的主要因素,据统计,火灾中80%的死亡率是由于烟气。火灾发生后,烟气在烟囱效应的作用下以每秒3m～5m的速度袭至屋顶,因此对防烟、排烟问题必须给予充分重视。

1 防烟楼梯间存在的问题

我国在20世纪80年代至90年代初期,许多高层建筑最主要采用的是防烟楼间前室、消防电梯前世及合用前室的机械排烟方式。如北京的长城饭店、广州的白天鹅宾馆等,大量的高层建筑均如此处理。它们的楼梯间均为机械排烟,前室中设有排烟口及送风口,由于单纯的排烟难以形成有组织的气流,所以同时送风下送上排有利于机械排烟。其中,白天鹅宾馆和中国大酒店还向楼梯间加压送风而阻烟,故安全性相对较好,但长城饭店和岷山饭店的楼梯间未加压,若其门被打开,烟囱效应会把烟气吸进楼梯间内,因此安全性又比上述二者差。笔者认为,上述方式均有不妥之处,若前室门被疏散者开启时间较长,或门的缝隙较大时,烟气就会源源不断地被吸入其中。前室 应有防止烟气吸入楼梯间的功能,它还是疏散人员暂时避难,以及前室、楼梯间中的人流得以缓冲之地。烟气袭人后虽可由排烟口排走。但又会使前室中人员受到伤害,这种做法实际上是使前室变成了排烟通道。

2 防烟楼梯间的几种设计方案

高层建筑的楼梯间承担着保障人员疏散的重担,为避免烟气倾入造成伤害,必须对烟气进行有力的控制。《高层民用建筑设计防火规范》规定高层民用建筑的设计,必须设置防烟楼梯间(二类高层建筑在32m以下时允许设置封闭楼梯间)。

防烟楼梯间的平面设计主要有以下几种情况。

（1）楼梯间和前室沿外墙布置,且楼梯间和前室沿外墙的部分都设有窗子,它是一种自然防、排烟形式的防烟楼梯间。这种形式,平时可利用外窗进行自然排烟,这样可以节省建筑物初投资。

（2）封闭前室虽靠外墙布置,但不能开设外窗和封闭前室不能靠外墙布置的形式,这种形式的封闭楼梯间的前室是无外窗的。由于没有外窗实现自然排烟,所以必须采用机械排烟方式,故建筑初投资将高于前一种布置形式。

（3）用阳台或凹廊作前室的防烟梯间,是一种较为理想的,可自然防烟的防烟楼梯间。当走道中的烟气吹散,排烟效果较好,因此可以有效地防止烟气侵入楼梯间,从而确保疏散道路的安全。

（4）楼梯间无外窗,前室有两个不同方向墙面沿外墙布置,都设有窗子,是一种较理想的自然防烟形式的防烟楼梯间,规范规定具有这种条件前室的楼梯间虽然不沿外墙布置,但楼梯可不设加压送风措施。

（5）楼梯间沿外墙布置设有窗子,前室无外窗,这时前室要有加压送风措施。

（6）楼梯间无外窗,前室沿外窗布置并没有设有窗子,这时楼梯间应有加压送风措施。

（7）楼梯间和前室都不沿外墙布置的防烟楼梯间。这种情况,规范要求楼梯有加压送风措施时,才能成为符合要求的防烟楼梯间。

上述前四类防烟楼梯间是自然防、排烟形式的防烟楼梯间,后三类都属于有加压送风措施的防烟楼梯间。

在高层建筑设计过程中,大多数的高层建筑将防烟楼梯间设计在平面的核心部位,但我们提倡楼梯间和前室都沿外墙布置并设窗子,不论打开的窗子处在背风面或迎风面,都是具有安全保障的,其原因是:或前室开窗面处于负压时,进入前室的烟气,由于烟的温度高于常温,受热对流的作用产生向窗外流动的趋向,与此同时室外负压气流靠近窗口时的吸附作用,强化了将烟吸出窗外的过程,因此这样的前室在火灾时是安全的。若前室开窗处迎风面时,使前室成为自然送风形成的正压状态。由于风速随着建筑高度的增加而加大,防烟前室通向走道防火门开启时,承受的风速会远远大于机械加压送风形成的风速,这样的前室发生火灾时处于无烟状态,对人员的进入有足够的安全保障。