建筑的防火安全設(shè)計探討

1、建筑的防火平安設(shè)計探討隨著建筑業(yè)的開展，一種以建筑內(nèi)部空間為核心綜合多種功能的空間結(jié)構(gòu) 形 式中庭，在我國的高層建筑中使用的越來越為頻繁和成熟。如上海的金 茂大 廈、港匯商廈、連卡佛等許多高層建筑，都設(shè)有貫穿假設(shè)干層或全樓的中 庭。中庭 的出現(xiàn)，在創(chuàng)造了一個引人注目的共享環(huán)境的同時， 也帶來了特殊的 火災(zāi)危險性。 中庭的高度通常在 20 米以上會大大降低自動噴水滅火系統(tǒng)的 有效性，而貫 穿全樓或多層的封閉大空間與樓層間的不完全隔離，無法有效延 緩火、煙由著火 層向其他樓層的蔓延，隨著火場溫度的升高，如無完善的送 風(fēng)、排煙系統(tǒng)設(shè)計， 中庭還可能產(chǎn)生明顯的煙囪效應(yīng)，造成火勢迅速上竄蔓 延，甚至將導(dǎo)

2、致大量人員 傷亡，帶來不可估計的損失。以下我們了解中庭的一些情況及對中庭建筑的防火平安設(shè)計進(jìn)行探討。一、概況1.1xx 的概念短邊長度不小于6m 或半徑不小于6m，橫截面積不小于100m2，且其共 享層數(shù)不少于三層的帶有頂蓋的室內(nèi)庭院。設(shè)有中庭的建筑稱之為中庭建筑。1.2 防火設(shè)計 xxxx 的分類根據(jù)防火分隔設(shè)計所配備的消防設(shè)施，中庭一般可分為以下三類：1.2.1 天井式 xx它是指用耐熱的防火玻璃從建筑中分隔出來的高大空間，除了用于交通目的之外無其它使用功能。這類中庭由于采用了防火玻璃分隔，一般不會出現(xiàn)太大的問題，火災(zāi)時利用機(jī)械排煙可到達(dá)控制火災(zāi)蔓延的目的。1.2.2 開敞式 xx它是指除

3、局部房間裝有玻璃分隔之外，多數(shù)層間與中庭完全相通。這類中 庭 在火災(zāi)時的主要威脅來自與中庭直接相通的疏散通道及回廊，因此，需設(shè)計煙氣控制系統(tǒng)防止煙氣進(jìn)入疏散通道1.2.3 封閉式 xx它是指用普通玻璃分隔出來的空間，具備使用功能，通?？勺鳛閵蕵穲鏊?或 餐廳。封閉式中庭在火災(zāi)中即使整個空間充滿煙氣，危險性也不太大，考慮周圍的回廊，房間全滲進(jìn)煙氣，通常要設(shè)置機(jī)械排煙裝置防止煙氣擴(kuò)散。二、xx 的火災(zāi)危險性“中庭能使建筑的內(nèi)部空間到達(dá)最大范圍連接性，并形成整體的內(nèi)部空間 視覺效果以及大面積自然采光，其莊重美觀、內(nèi)部采光性能好、環(huán)境舒適，但 同 時也帶來了一系列新的問題。例如： 1967 年比利時布

4、魯塞爾伊假設(shè)巴施格百貨 商 店二樓起火，共造成 325 人死亡，其中 260 人死于四樓食堂，損失約 70 億 丹。 此次火災(zāi)是由于建筑中中庭局部未設(shè)防火分區(qū)，中庭設(shè)置的感煙探測器未 動作， 由于中庭的煙囪效應(yīng)，使煙氣迅速擴(kuò)散，火勢擴(kuò)大，起火 45 分鐘后，玻 璃屋頂 很快遭到破壞，一局部鋼結(jié)構(gòu)被燒而倒塌，樓內(nèi)人員無法平安、迅速的疏散，從而造成了此次悲慘事件。xx 建筑的火災(zāi)危險性：2.1xx 、可燃物多中庭大局部都設(shè)置于賓館和商貿(mào)樓等公共場所，滿足諸多功能的需求，建 筑 標(biāo)準(zhǔn)高，內(nèi)部裝修豪華，在裝潢過程中，為追求效果，大量使用木質(zhì)，化纖及高分子合成等易燃、可燃材料，發(fā)生火災(zāi)時極易形成氣體火災(zāi)

5、且難以控制。2.2 易性形成 “煙囪效應(yīng) ，煙火蔓延快煙囪效應(yīng)是指由建筑內(nèi)、外部空氣的溫度及密度差而引起的在建筑內(nèi)部垂直的方向上的自然空氣流動現(xiàn)象。中庭空間形似煙囪，當(dāng)大樓發(fā)生火災(zāi)，室內(nèi)火場溫度升時，往往形成 “煙囪效應(yīng) ，風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威，煙氣順著中庭快 速 向垂直和水平方向擴(kuò)散，造成豎向、橫向延燒。 2.3 疏散困難大具有中庭的建筑一般都有相當(dāng)?shù)母叨?，電梯、自動扶梯是主要的垂直交通工具?；馂?zāi)時因斷電致使電梯和自動扶梯不能使用，人員只能依賴樓梯進(jìn)行緊急疏散。然而，這類建筑一般供人員使用的步行樓梯設(shè)計時位置安排的比擬隱 蔽，每 天進(jìn)出的大量非固定人員對樓內(nèi)結(jié)構(gòu)不熟悉?；馂?zāi)時，大量人員同時疏散

6、，極易出現(xiàn)擁擠、混亂，造成疏散通道堵塞，加上火場內(nèi)煙氣濃度大，有害 氣 體成分多，極易造成群死群傷的悲慘局面。2.4 災(zāi)撲救困難大2.4.1 消防隊同時要在數(shù)樓層進(jìn)行滅火，需要調(diào)集大量兵力；2.4.2 消防隊員不得不沿著疏散人員逃生的相反方向進(jìn)入， 這就會在出入的 通 道上相撞；2.4.3 火災(zāi)迅速擴(kuò)大， 應(yīng)當(dāng)阻止火勢擴(kuò)大的開口很多， 很難確定從何處著 手；2.4.4 煙霧迅速擴(kuò)散并充滿空間，嚴(yán)重影響消防活動；2.4.5 火災(zāi)時，屋頂和壁面玻璃爆裂散落，對消防隊員構(gòu)成威脅。三、xx 建筑的防火平安設(shè)計由于中庭建筑存在上述的火災(zāi)危險性，尤其以煙氣的火災(zāi)危險性最大，火 災(zāi) 統(tǒng)計資料說明，火災(zāi)死亡的

7、人數(shù)中，由于煙熏死亡的占一半以上，在被火燒死的人當(dāng)中多數(shù)也是因為先中毒、窒息暈倒后被火燒死的。日本 “千日 百貨 大 樓火災(zāi)，死亡的人 118 人當(dāng)中就有 93 人是被煙熏死的。因此，有必要在中庭設(shè) 計 一種合理的煙氣控制系統(tǒng)以阻止著火空間的熱氣流和有毒煙氣通過中庭向公 共空 間擴(kuò)散是極其重要的。下面本人就以防排煙設(shè)計為重點談?wù)勚型ソㄖ姆?火平安 設(shè)計。 3.1 防排煙設(shè)計中庭的防排煙設(shè)計是一個比擬復(fù)雜的問題，檢驗防排煙系統(tǒng)能否及時、有 效 的防排煙，必須滿足以下的目的： 1 在人員撤離所需時間內(nèi)， 利用排煙設(shè)施保持大容量空間建筑出口的有 序 環(huán)境；2控制并減少煙在著火區(qū)向附近空間擴(kuò)散；3在

8、著火區(qū)外提供有利條件， 使之有助于消防人員進(jìn)行搜索和救援行 動， 及探明和控制火勢；4保護(hù)生命和財產(chǎn)的損失； 5 火災(zāi)發(fā)生后使煙散去。 基于上述目的， 對于那些通過中庭連接的樓 層， 最重要的一點是確保人們從各層之間向有保護(hù)的疏散通道前室、樓梯 間疏散 時煙和熱控制在人們所能忍受的范圍內(nèi)，中庭建筑火災(zāi)時煙的生成和 流出分為幾 個階段，著火房間發(fā)生的火災(zāi)，經(jīng)開口向中庭等相鄰空間流動，或 在中庭底層發(fā) 生火災(zāi)，煙氣向上部流動；煙氣在流動過程中卷吸周圍空氣在火 焰上方升起，形 成煙柱。根據(jù)煙氣的流動特征，我們可以對中庭的控制采取以 下幾種方法； 1 利用中庭頂部的排煙設(shè)施， 將煙層保持在與中庭相通的

9、最高居住面上 部， 稱之為對流貫穿式排煙法； 2 利用擋煙垂壁等輔助設(shè)施形成貯煙倉，將起火層產(chǎn)生的煙氣就地排 除，阻止煙氣進(jìn)入中庭，稱之為起火間排煙法；3將煙氣引入中庭四周的回廊 或陽臺 ，回廊與中庭之間設(shè)置擋煙垂 壁， 將回廊作為貯煙倉，利用回廊內(nèi)的排煙系統(tǒng)，將煙氣排除，稱之為回廊排煙法； 4 對于高度較高， 或?qū)訑?shù)較多的中庭， 下面幾層中采用對流貫穿式排 煙， 使煙層的高度符合這幾層的疏散要求，上面幾層中庭采用擋煙垂壁，使煙氣不侵入上面幾層的中庭，稱之為混合排煙法。 5 對于高度較低或?qū)訑?shù)較少的中庭， 可以借助室內(nèi)外氣體溫度差引起的 熱 壓作用和室外風(fēng)力造成的風(fēng)壓作用而形成的室內(nèi)煙氣和室外

10、空氣的對流運(yùn)動進(jìn)行排煙，稱之為自然排煙法；上述中庭的排煙方法其適用條件有所不同，我們根據(jù)其中庭形式的不同區(qū) 別 對待。3.1.1 對流貫穿式排煙法對流貫穿式排煙法由于其對中庭建筑的輔助要求最少，因此是比擬理想的 方 法。但對其使用卻有條件上的限制，根據(jù)國外資料說明，第一、當(dāng)煙氣質(zhì)量流量到達(dá) 150 200Kg/s 時，煙氣控制系統(tǒng)將不再具有實用價值；第二、如果煙氣卷吸冷空氣使熱量損失較大，煙層會出現(xiàn)比預(yù)想的高度低很多的情況，實驗數(shù)據(jù)顯示當(dāng)煙氣比周圍環(huán)境溫度僅15 20 C時，利用自然和機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙都將是由于對流貫穿式排煙對于三層以上的中庭已經(jīng)受到限制，因此一些層數(shù) 多， 沿中庭四周布置的大

11、型商業(yè)廳可以采用起火間排煙法，將煙氣控制在起火 間內(nèi)， 防止向其它區(qū)域擴(kuò)散，可采用設(shè)于火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的專用排煙設(shè)備，也可以 與通風(fēng)和 空調(diào)系統(tǒng)兼用。向中庭敞開局部應(yīng)設(shè)置固定擋煙垂壁或由火災(zāi)自動報 警系統(tǒng)聯(lián)動 的活動式擋煙垂壁，擋煙垂壁的設(shè)置應(yīng)使煙層的底部不低于垂壁的 底部，防煙分 區(qū)可選擇在2000川左右，煙氣的形式按軸對稱煙縷確定3.1.3 回廊排煙法 對于中庭建筑中常見購物中心，這類中庭四周布置許多單元商店，每個店 的面積較小， 如果每個商店均要設(shè)置排煙設(shè)備是非常困難的， 而且絕對是不經(jīng) 濟(jì)的， 因為排煙系統(tǒng)要運(yùn)用于每一個店，甚至是小店鋪，才能保護(hù)整個建筑， 況且排煙 系統(tǒng)的控制又很復(fù)雜。如果

12、火災(zāi)在著火間形成，煙氣將經(jīng)過房間開口流入回廊，再向中庭擴(kuò)散。 為 了防止煙氣涌入中庭，應(yīng)該在回廊將煙氣排除，因此回廊邊緣設(shè)置擋煙垂 壁，利 用回廊作為 “貯煙倉 ，回廊內(nèi)的排煙設(shè)備將煙氣排除。3.1.4 混合排煙法 對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用途廣泛的中庭建筑，可以采用混合排煙法。如常見 的一些中庭建筑下面幾層為公共場所，上面幾層為辦公場所，對于此類型的建 筑， 火災(zāi)時為確保下面公共層人員疏散的平安，可采用混合排煙法，即下部采 用對流 貫穿式排煙法，使煙層底部的高度維持在人員的居住面之上，而其它的 樓層那么與 中庭封閉起來，封閉的方式可以采用設(shè)置卷簾等防火分隔方法。3.1.5 自然排煙法它利用高溫?zé)煔?/p>

13、積聚在開敞的最高部位這一特點，在中庭的頂部設(shè)置面積 大 于中庭地面面積 5% 的天窗或高側(cè)窗，統(tǒng)一將煙氣排至室外。但這種排煙方法 對 中庭的高度有一定的限制，一般在 2 5 層之間。當(dāng)中庭高度過高時，由于火 災(zāi) 初期煙氣溫度較低， 煙氣在上升過程中遇冷 如受空調(diào)影響等 而使其密度 加大。 當(dāng)熱煙氣流到與其密度相等的空氣高度時便轉(zhuǎn)由水平方向擴(kuò)展并隨著溫 度的降低 還會下降，使得煙氣無法從頂部高窗排到室外。因此，對于使用性質(zhì) 極為重要的建筑在投資條件許可的情況下，雖然具有開啟外窗的自然排煙條 件，仍應(yīng)采用可 靠的機(jī)械防煙裝置3.1.6 排煙系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)要有效地進(jìn)行中庭的排煙，必須考慮補(bǔ)風(fēng)，以替換被排

14、放出去的煙氣，補(bǔ) 風(fēng) 量應(yīng)不小于排煙量的 70% ，補(bǔ)充的空氣可以采用自然的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，如果可利 用的 進(jìn)風(fēng)口面積有限，可以考慮設(shè)置機(jī)械的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)通過平安門入口的風(fēng)速必需小于 5m/S ，以防止對這些出口疏散的人群造成傷害，補(bǔ)風(fēng)口設(shè)于下部，補(bǔ)充的空氣必須低于煙層，排煙時應(yīng)采用相鄰防煙分區(qū)補(bǔ)風(fēng)，但補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離排煙口，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與排煙系統(tǒng)聯(lián)動起來。3.2 防火分隔措施在中庭建筑中開敞式中庭的火災(zāi)危險性最大，根據(jù)國內(nèi)有關(guān)中庭防火設(shè)計規(guī)定并結(jié)合本人在學(xué)習(xí)中的體會，當(dāng)中庭上下層連通的面積超過一個防火分區(qū)時，應(yīng)采取以下的設(shè)計。 3.2.1 中庭回廊的防火設(shè)計中庭的每層回廊要設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和自動

15、噴水滅火系統(tǒng)。對于中庭較高的回廊還應(yīng)設(shè)防火卷簾。3.2.2 房間，過廳等處的防火分隔對于房間與中庭回廊相通的門窗應(yīng)是能夠自行關(guān)閉的乙級防火門窗，而與 中 庭相通的過廳、通道那么要設(shè)乙級防火門或耐火極限大于 3 小時的防火卷簾。 在一 些要求不占空間、不影響建筑裝潢的防火分隔設(shè)計中可以使用防火卷簾。 卷簾平 時收藏在吊頂上，發(fā)生火災(zāi)時可以自動或手動降下隔斷火焰，假設(shè)采用防火防煙卷簾還可以起到防火隔煙的雙重功能。3.2.3 水幕系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用對于人員較多，設(shè)置防火卷簾會影響人員疏散的回廊等處可采用水幕系 統(tǒng)。 對水幕系統(tǒng)的設(shè)計要求是一定要形成水幕帶，其有效寬度不應(yīng)小于6m ，噴頭布置不少于3排，

16、噴頭的供水強(qiáng)度為 2-3L/S m2 。水幕系統(tǒng)的啟動可采用自動 或手動開啟裝置，確?；馂?zāi)發(fā)生時水幕系統(tǒng)起到防火隔煙作用。3.3 安裝雙自動系統(tǒng)在中庭頂蓋及各層走道、房間等部位遍設(shè)感煙探測器和自動噴水滅火系 統(tǒng)。 感煙探測器應(yīng)與排煙天窗及自動噴水系統(tǒng)聯(lián)動，并且由大樓的消防中心自動或手動控制。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在中庭范圍內(nèi)而煙感器報警后， 自動噴水系統(tǒng)就可 立即啟動。3.4xx 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的保護(hù)除了要對建筑整體作統(tǒng)一的防火設(shè)計外，還應(yīng)充分考慮各種類型中庭結(jié)構(gòu) 本 身的消防平安。中庭鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要承受的是采光玻璃，對其所需的耐火極 限應(yīng) 根據(jù)中庭在建筑物中的位置、中庭內(nèi)火災(zāi)荷載的大小、以及鋼結(jié)構(gòu)對主體 建筑的 影響提出了不同的要求。對于中庭上部就是主體高層建筑的，其鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限應(yīng)不小于1。5 小時參照樓板的耐火極限要求 ，采光玻璃也應(yīng)為 1 小時以上的防火玻 璃， 對于展覽館、 商場等火災(zāi)荷載較大的建筑物的中庭， 其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限應(yīng) 更高些， 而辦公樓、賓館等建筑的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的要求可適當(dāng)降 低，封閉式中 庭，其鋼結(jié)構(gòu)可不予保護(hù)。目前常用保護(hù)措施有三種： 1冷卻法。設(shè)置噴淋系統(tǒng)，火災(zāi)情況下對結(jié) 構(gòu) 實施冷卻保護(hù)。但對于設(shè)置了噴淋系統(tǒng)保護(hù)的中庭在考慮其應(yīng)具有充分排煙 量的 同時，還應(yīng)于中庭頂棚局部設(shè)計有效的 “貯煙倉 。否那么，火災(zāi)情況下噴淋 設(shè) 備會因其周圍空間溫度達(dá)