试析单层大空间建筑的防排烟设计

试析单层大空间建筑的防排烟设计

张顺新李国栋

张顺新李国栋

山东东鲁建筑设计研究院有限公司264200

摘要：单层大空间建筑发生火灾时，由于烟气流动具有一定的特殊性，因此必须要进行防排烟设计，以免发生更大的伤亡事故。由于目前，我国还未有相关的实践经验，因此设计人员在设计时，只能够通过烟气流动的特征以及国家的相应规定来进行设计。本文首先对大空间建筑烟气流动的特征进行了介绍，其次对单层大空间建筑进行防排烟设计的必要性进行了分析，最后对具体设计要点进行了探讨，仅供参考交流。

关键词：单层大空间建筑；防排烟；设计

单层大空间建筑组主要是指建筑高度已经大于12m的建筑，此种类型的建筑通常会选择使用大跨度轻型钢结构，典型的单层大空间建筑有会展场所、体育馆、商场等。单层大空间建筑通常建筑内部都存在着比较多的可燃物，而且人员也十分密集，再加之，防火分区多，面积大，同时空间也比较高，所以发生火灾之后，普通的消防设施难以发挥出作用，因此必须设计防排烟，比较行之有效。

一、大空间建筑烟气流动的特征

如果建筑内部发生了火灾，必然会出现大量的烟气，有关装置必须在最短的时间内对烟气进行探测，同时发出预警，并且能够将烟气控制在一定的范围之内，这是建筑内人员得以顺利逃生的关键。而设计人员必须对烟气流动状态完全了解，这是设计人员设计疏散路线，确定安全出口以及进行防排烟设计的关键。换言之，要想做好单层大空间建筑的防排烟设计工作，设计人员必须对建筑烟气流动规律完全掌握。

如果建筑高度并不高，在其发生火灾时，正常情况下，烟气以着火区域为中心，不断的向上升腾，但是因为层高有限，烟气遇到顶棚之后，会不断的扩散，由于建筑周围存在着围护体，烟气遇到围护体会逐渐的冷却，所以又沿着墙向下，最终出现了上部烟层非常厚的情况。待到烟气接触到门窗洞口时，就会沿着门窗洞口向外流动，虽然可以将门窗关闭，但是因为烟气温度非常高，达到200-300℃时，玻璃就会破裂，烟气依旧能够从玻璃破裂处向外流出。

但是单层大空间建筑的烟气流动则上述建筑有些不同。这主要是因为单层大空间建筑的层高通常都非常高，待到烟气上升到相应的高度时，出现了明显的层化，简单的说，火灾发生开始时，火场温度并不是很高，而且在烟气上升期间，会有大量的低温空气加入其中，有一部分烟气就会下落，还没有到达单层大空间建筑顶层，就会出现横向扩展的问题，渐渐的停止上升，因此会在单层大空间建筑中间以及比较低的位置出现混合气流，造成烟缕扩散，同时烟流方向也会出现倒转，这样就会导致烟气无法从门窗等处流向外部，反而会出现明显的下沉情况，这就使得室内人员看不清方向，因此并不利于人员逃生，所以对于单层大空间建筑来说，一旦发生火灾，可能会导致大量的人员伤亡。

二、单层大空间建筑进行防排烟设计的必要性

目前我国单层大空间建筑在施工时，必须按照国家规定的工程建设标准来进行防火设计，但是目前我国颁发的有关防火规范中，只是对一些特定场所的防排烟设计进行了明确的规定，但是对于单层大空间建筑等各类建筑工程并未作出相应的规定。再加之，单层大空间建筑应用时间并不长，现阶段还没有出现火灾情况，因此设计人员在进行防排烟设计时，并没有可以借鉴的法律条款，也没有可以借鉴的实际经验。

但是无论是从单层大空间建筑的构造来说，还是从使用功能以及火灾危害性方面来说，单层大空间建筑的确有必要设计防排烟装置。这一点已经得到了广泛的共识。在上世纪即将结束，新世纪即将开始时，我国防火规范中对防排烟的设计进行了明确，即建筑面积高于100m2，而且时常有人员停留或者是无法通过自然的方式来进行排烟，并且建筑中拥有比较多的可燃物等建筑都必须进行防排烟设计。规范中尤其是单层大空间建筑进行了说明，比如体育馆、展览馆等单层大空间建筑，必须设计防排烟设施。有些民众比较富有远见，主动要求单层大空间建筑开发商要设计防排烟系统，这一做法值得大家去学习。

三、大空间建筑防排烟系统的设计

1、系统的选择

大空间建筑的外围护结构多采用中间夹隔热层的复合彩板或其他轻质材料制作，气密性较好；再者，大空间建筑的使用功能特殊，一般不设中、低侧窗，而多采用屋顶采光带或高侧窗进行自然采光。根据大空间的建筑结构特点和火灾时烟气流动的规律，并参照《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）及《初稿》的有关条文及其说明，不难断定，简单的自然排烟在大空间建筑中是难以奏效的。因此，大空间建筑防排烟系统的设计首先可考虑采用自然排烟和机械防排烟相结合的合用系统，即在国外运用较多的，从底部送入空气，在大空间的烟气停滞区设置侧窗，并结合活动性垂壁形成狭长的“贮烟箱”，利用“烟囱效应”有组织地将烟气从侧窗或屋顶排气窗排出，同时迅速诱发火灾报警系统报警，启动排烟风机投入运行。如果受条件限制，不能从底部送入空气或者无法形成“贮烟箱”时，就只能依靠机械排烟系统进行强制排烟。这种情况在实际工程中更具普遍性。

2、机械排烟系统的设置

从专业的角度看，大空间建筑一般设有空调系统，至少设有通风系统。无论哪种情形，综合考虑安全、经济、有效、美观、噪声等因素，排烟系统都应结合平时的通风系统加以设计。大空间建筑排烟系统的排烟风机以设在屋顶为佳，考虑到屋面采光带及空调设备的布置，以及防止气流短路和主导风向有利等因素，建议风机采用屋面多点均匀布置，并由火灾自动报警系统集中联动控制。

设有空调系统时，屋顶风机可采用单速风机，其平时的作用类似普通风帽，可将屋盖下的热湿污浊空气藉热浮升力和室内微正压的作用排出室外。仅设通风系统时，可采用双速风机，以配合平时全面通风换气和火灾时高速排烟的不同需要。应当强调的是，如屋顶风机能做到多点均布，就无需再设风管，系统的组件配置也可大大简化，这是该系统与其它建筑机械排烟系统的一大区别：通常意义上的排烟口被风机取代，每台屋顶风机就是一个排烟口，即便为美观计，也只需在风机入口处加设一个普通风口；此外，风口、风机与排烟防火阀的联动启闭及排烟防火阀本身均已失去意义，可以取消。

3、火灾自动报警系统的设置

大空间建筑的防排烟设施由火灾自动报警系统联动控制，但大空间建筑的层高如超过12m，普通的点型感烟、感温、火焰探测器按照《火灾自动报警系统设计规范》的要求设置，是不能正常发挥作用的。在工程实践中，有采用空气采样火灾报警系统的，也有在商场中利用高层货架的布置特点，将点型感烟、感温探测器成组布置在货架间隙上空的，但都不尽如人意，存在着难以克服的缺陷。可见，选用什么类型的火灾探测器，如何设置，也已成为大空间建筑防排烟设施能否及时、有效地控制烟气所亟待解决的问题之一。

四、结语

综上所述，可知单层大空间建筑的确很有必要进行防排烟设计，虽然有关规范中并没有十分明确的加以说明，但是建筑开发商以及设计人员都应该意识到防排烟设计的重要性。由于我国在此方面的设计经验比较少，因此设计人员必须要参考国外经验以及依据建筑特点来进行设计。

参考文献：

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