共用防烟楼梯间防烟设计存在的问题和解决办法

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共用防烟楼梯间防烟设计存在的问题和解决办法

山东茂隆新材料 2020-11-16 1341


摘要: 对照新版《高规》《人防规》局部修订条文,结合设计审(抽)查工作实践,对高层民用建筑和人防地下室工程地下室与地上层共用防烟楼梯间防烟设计问题进行了有益的探讨,指出了目前设计存在的问题,提出了解决方案。   关键词: 共用防烟楼梯间 人防地下室   2001年4月,国家对《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(以下简称《高规》)和《人民防空工程设计防火规范》GB50098-98(以下简称《人防规》)进行了局部修订,强制性规定:地下 室与地上层不应共用楼梯间,当必须共用楼梯间时,应在首层与地下室出入口处设置防火墙与防火门,将上下隔开。对于共用防烟楼梯间设计,执行此规定,就意味着地下与地上以防火门为界形成了两个相对独立的防烟楼梯间。此时,防烟设计包括加压送风量及加压送风系统如何考虑?《高规》与《人防规》对此并无相应的条文规定,防烟设计人员无所适从。本人在从事设计审(抽)查工作中,发现建筑专业一般均采用共用楼梯间方案,且按规定设计了防火墙、防火门将上下隔开,而暖通专业人员在进行防烟设计时,并未注意那道防火墙和防火门的存在,地下地上楼梯间仍毫无改变地设计成一个防烟系统,专业之间不协调,致使地上特别是地下防烟楼梯间加压送风量严重不足,存在着安全隐患。本文拟就这个问题进行一些探讨,以利于正确理解和执行设计防火规范,改进和完善防火防烟加压送风系统设计,并为今后防火设计规范修订提供参考。

  1 问题的提出

  《高规》6.2.8条规定:“地下室或半地下室与地上层不应共用楼梯间,当必须共用楼梯间时,应在首层与地下室或半地下室的出入口处设置耐火极限不低于2.00h的隔墙和乙级防火门隔开,并应有明显标志”。

  《人防规》5.2.2条规定:“人民防空地下室与地上层不应共用楼梯间,当必须共用楼梯间时,应在首层与地下室的出入口处设置耐火极限不低于2.00h的隔墙和不低于乙级防火门隔开,并应有明显标志”。

  以上两条均为强制性条文,设计人员必须执行。

  怎样正确理解并执行这两条强制性规定?笔者认为,从条文“用词”的严格程度理解,前半句“不应共用”,是指正常情况下,地下室与地上层均不应共用楼梯间,而应分别设置在不同位置,后半句“应……设置……”,是指非正常、特殊情况下,不得不采用地下室与地上层共用楼梯间方案时,应在首层与地下室出入口处设置防火墙和防火门,将上下隔开,使之着火时形成两个相对独立的楼梯间。建筑师在作楼梯间特别是防烟楼梯间布局方案时,首先应执行前半句,即按正常情况考虑,将地下室防烟楼梯间与地上层防烟楼梯间分开设置,分别布置在不同位置,尽量避免地下地上共用楼梯间方案,以为防烟设计和工程安全创造有利条件;只有确实受条件限制、按正常情况分设防烟楼梯间难以实现时,才采用共用防烟楼梯间方案,并按下半句的规定设置防火墙和防火门,将上下隔开。

  目前在高层民用建筑和人防地下室工程防烟楼梯间建筑设计布局上,上述两条规定并未得到全面、准确的执行,特别是规定的前半句,受到建筑师的普遍冷落。我们在初步设计审查、施工图设计审查和消防设计审查中所接触到的高层民用建筑工程和人防地下室工程的防烟楼梯间设计几乎均采用地下、地上共用楼梯间方案,很少见到地下、地上楼梯间分设方案。似乎所有工程均处于非正常、特殊情况之下,正常情况几乎不存在,这实在有违上述规定制定者的初衷。

  建筑师采用共用防烟楼梯间方案,虽然方便了本专业,简化了建筑布局,但却给防烟设计带来了一些不容忽视的问题和麻烦。

  在地下与地上共用防烟楼梯间建筑设计中,首层与地下室出入口处那道防火墙与防火门的设置,对防烟楼梯间加压送风量计算和加压送风系统的设计影响极大,有无那道防火墙、防火门,地上特别是地下防烟楼梯间加压送风量计算与加压送风系统设计是大不一样的。

  2 不具备自然排烟条件的共用防烟楼梯间加压送风量的确定地下与地上共用防

沥青木丝板主要用于道路、基建等伸缩缝,沉降缝等工程的建设,安放在构件中能长时间使用不腐败,基建因环境温度变化变形时不被自己的应力所破坏的作用,现国内很多基建往往是因为伸缩缝中材料使用不当,导致基建工程出现被自己的应力涨开,或材料弹性不够,收缩时随着尘土等杂质的进入后等再膨胀时涨开裂缝,在安装后能阻止水流通过收缩缝进入构件内部,冲刷基建基础层,导致基建受力不平衡出现裂缝、塌陷等现象。

烟楼梯间,由于首层与地下室出入口处那道防火墙和防火门的阻隔,着火时楼梯间上下不通了,实际上形成了地下和地上两个相对独立的防烟楼梯间,按照《高规》8.3.1条和《人防规》6.2.1条的规定,应分别独立设置加压送风防烟系统。此时,地上防烟楼梯间与地下防烟楼梯间加压送风量如何确定?这是防排烟设计人员首先要面对的一个问题。

  地上高层防烟楼梯间部分,其加压送风量应按《高规》8.3.2条执行。当仅给防烟楼梯间加压送风(前室不送风)时,:20~32层,加压送风量为35000~40000m3/h;<20层加压送风量为25000~30000m3/h。当防烟楼梯间与前室(合用前室)分别加压送风时,其防烟楼梯间加压送风量应按表8.3.2-2确定:20~32层,加压送风量为20000~25000m3/h;<20层时,加压送风量为16000~20000m3/h。如果经过计算复核,计算所得加压送风量大于表中数值,应按计算风量取用。如果计算所得加压送风量小于表中数值,则应按表中风量取用。

  地下防烟楼梯间部分,如为人防地下室,其加压送风量毫无疑问地应按《人防规》6.2.1条规定确定:当前室不送风时,防烟楼梯间的送风量不应小于25000m3/h;当防烟楼梯间与前室分别送风时,防烟楼梯间的送风量不应小于16000m3/h,前室送风量不应小于12000m3/h。如果地下室部分并非人防工程,其防烟楼梯间加压送风量如何确定?《高规》中并无相应条文规定。笔者认为,此时,其加压送风量可按《高规》8.3.2条表8.3.2-1、表8.3.2-2中<20层时的风量取用,也可参照《人防规》6.2.1条确定,其结果是一致的:当前室不送风时,防烟楼梯间的送风量不应小于25000m3/h;当防烟楼梯间与前室分别送风时,防烟楼梯间的送风量不应小于16000m3/h,前室送风量不应小于12000m3/h。以上风量尚应根据工程的实际情况进行计算复核。由于共用防烟楼梯间防火墙(门)以下地下室层数不多,一般为1~3层,门窗缝隙计算漏风总面积不大,按“风压法”计算送风量较小,故实际工程复核计算应采用“风速法”,其计算公式为:

  共用防烟楼梯间防烟设计存在的问题和解决办法

  式中 F — 每个门开启面积,一般防火门为1.5×2.1

  V — 门洞平均风速0.6~1.0m/s

  a — 背压系数,按密封程度取0.9~1.0

  b — 漏风附加率,可取0.1

  n — 同时开启门数,取n=2(地下室为2~3层时,按同时开启二层门计,地下室为一层时,按一进一出二个门计)

  3 共用防烟楼梯间防烟设计存在的问题

  不具备自然排烟条件的地下地上共用防烟楼梯间加压送风,目前常见的做法是,地上地下仍设计为一个加压送风系统:总加压送风量仍按一个防烟楼梯间计算,加压送风机仍选用一台,置于屋顶或地下室,加压送风竖风道仍为一条,一通到底,加压送风口仍采用大小相同的自垂百叶风口,每2~3层设一个(地下层1~2个风口),各风口送风量均相等。

  这种做法,未充分注意建筑专业在共用楼梯间设计中首层与地下室出入口处的微妙变化,忽视了那道防火墙和防火门的存在。如果没有那道防火墙、防火门,地下室与地上层防烟楼梯间设计成一个加压送风系统,不存在任何问题,而有了那道防火墙、防火门(不论地下着火还是地上着火,此门均应处于关闭状态),再设计成一个加压送风系统就产生了问题:当地下层着火时,所有送风口均开启送风,绝大部分风量均送至地上层防烟楼梯间,地下层防烟楼梯间仅1~2个风口送风,送风量严重不足,远达不到《高规》和《人防规》要求的25000m3/h(前室不送风)或16000m3/h(楼梯间与前室分别送风);当地上层着火时,所有送风口均开启送风,由于地下层防烟楼梯间所设1~2个风口亦开启送风,故地上层防烟楼梯间送风量亦显不足,也难以符合《高规》规定的送风量;当地下层与地上层同时着火时,所有送风口开启送风,地下层仅1~2个风口送风,送风量严重不足,地上层少了1~2个风口的送风量,送风量也显不足,上下均达不到规范规定的风量要求。

  另外,由于加压送风口采用自垂百叶风口,地上地下采用一条竖风道,该风道穿越首层与地下室出入口处那道防火墙时未设防火阀,存在着安全隐患。原本建筑专业依防火设计规范强制性条文规定,在首层与地下室出入口处设置了一道防火墙和防火门,将楼梯间上下隔开,而防烟设计却用一条垂直竖风道和若干个自垂百叶风口又将楼梯间上下连通,削弱了那道防火墙、防火门的作用,专业间存在矛盾,给防火安全带来问题,是不可取的。《人防规》6.5.4条规定:“机械加压送风防烟、排烟管道不宜穿过防火墙。当需要穿过时,过墙处应设置烟气温度大于280℃时能自动关闭的防火阀”。笔者认为,此条对共用楼梯间防烟设计也是适用的,其加压竖风道通过防火墙处亦应设防火阀,以确保建筑防火安全。

  4 解决办法

  不具备自然排烟条件的共用防烟楼梯间防烟设计要同时满足地下室与地上层防烟楼梯间加压送风要求,有二个方案可供选择:

  方案一:地下室与地上层仍共用一个垂直竖风道(穿越首层与地下室出入口处那道防火墙处设置烟气温度大于280℃时能自动关闭的防火阀);加压送风量加倍,由同型号的二台加压风机共同承担;风口采用常闭防火型,与加压送风机联锁控制;地上层风口每2~3层设一个,风量均摊;地下层风口每层设一个,依《高规》8.3.2条或《人防规》6.2.1条风量要求及风口限定风速确定风口断面积(较地上层大的多);同时在地下室防烟楼梯间与前室的隔墙上设置余压阀。当地下层着火时,地下室防烟楼梯间送风口联锁其中一台加压风机开启给地下室防烟楼梯间加压送风;当地上层着火时,地上层楼梯间所有送风口联锁另一台加压风机给地上层防烟楼梯间加压送风;当地下地上同时着火时,地下地上防烟楼梯间所有风口联锁二台加压风机同时给地下和地上两个防烟楼梯间加压送风。这种系统在任何情况下均可满足加压送风要求,但联锁控制相当复杂,实施起来有一定难度。

  方案二:地下室与地上层两个防烟楼梯间,分别独立设置加压送风系统,包括加压风机、垂直风道、加压送风口等均分开设置。这种系统在任何情况下均能满足加压送风要求,且联锁控制简单、灵活、可靠,应优先选用。

  共用防烟楼梯间的防烟设计,由于首层与地下室出入口那道防火墙、防火门的设置,确实带来了新的问题,值得认真探讨。建议在《高规》和《人防规》再次修订时对此做出明确的规定,明确制定与《高规》6.2.8和《人防规》5.2.2条相对应的防烟设计条文规定,以便该部分防烟设计有所遵循,有法可依。

  参考文献

  1、GB50045-95 高层民用建筑设计防火规范 北京:中国计划出版社 2001年版

  2、GB50098-98 人民防空工程设计防火规范 北京:中国计划出版社 2001年版

  3、张遵宇 高层民用建筑防排烟设计常见问题分析 暖通空调: 2003,33(3)


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