地上、地下層共用防煙樓梯間防煙設(shè)計(jì)的探討

劉焱 張智力

同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究（集團(tuán)）有限公司

0 引言

為了適應(yīng)對(duì)建筑面積高效利用的需求，以及建筑使用功能、結(jié)構(gòu)埋深等原因，通常建筑都設(shè)有1層~3層不等的地下層。地下層大多無(wú)外窗，不能實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，疏散與撲救很是困難，這就對(duì)建筑地下層的防排煙設(shè)計(jì)提出嚴(yán)格要求。其中防煙樓梯間作為地下層主要的逃生通道，顯得尤為重要。

1 地下層樓梯間的設(shè)計(jì)

GB 50016-2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《建規(guī)》）第7.4.4條規(guī)定：地下室、半地下室的樓梯間，在首層應(yīng)采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體隔墻與其他部位隔開(kāi)并應(yīng)直通室外，當(dāng)必須在隔墻上開(kāi)門(mén)時(shí)，應(yīng)采用乙級(jí)防火門(mén)。地下室、半地下室與地上層不應(yīng)共用樓梯間，當(dāng)必須共用樓梯間時(shí)，在首層應(yīng)采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體隔墻和乙級(jí)防火門(mén)將地下、半地下部分與地上部分的連通部位完全隔開(kāi)，并應(yīng)有明顯標(biāo)志[1]。GB 50045-95《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》） 第 6.2.8條[2]與 GB 50098-2009《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《人防規(guī)》）第5.2.3條[3]也有類(lèi)似規(guī)定。

參照規(guī)范，建筑師在做樓梯間的方案時(shí)，除非特殊情況，地上、地下層不得共用樓梯間。但分設(shè)樓梯間的方案，因?yàn)樵黾庸妹娣e、建筑布局復(fù)雜等原因基本不被甲方和建筑師采納，幾乎均采用共用樓梯間。這就給共用樓梯間的防煙設(shè)計(jì)提出一個(gè)嚴(yán)峻的課題。

2 共用樓梯間的防煙設(shè)計(jì)

2.1 共用樓梯間防煙設(shè)計(jì)的基本要求

參照規(guī)范，共用樓梯間應(yīng)在首層采用隔墻和防火門(mén)將地下部分與地上部分完全隔斷，這其實(shí)是把共用樓梯間相對(duì)分成地上、地下兩個(gè)樓梯間，此時(shí)再簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)為一個(gè)加壓送風(fēng)系統(tǒng)，送風(fēng)量按一個(gè)樓梯間計(jì)算、送風(fēng)豎井一通到底的做法是錯(cuò)誤的。這種做法既可能會(huì)造成地下層送風(fēng)量的嚴(yán)重不足[4]；又會(huì)使建筑安全存在隱患。原本建筑專業(yè)利用防火墻和防火門(mén)將上下層分隔為兩個(gè)防火分區(qū)，而送風(fēng)豎井又將上下層連通，削弱了那道防火墻、防火門(mén)的作用，給防火安全帶來(lái)問(wèn)題。筆者認(rèn)為，此時(shí)可參照《人防規(guī)》第6.5.4條的規(guī)定“當(dāng)需要穿過(guò)時(shí)，防煙管道應(yīng)在過(guò)墻處設(shè)置溫度大于70℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥”[3]進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通過(guò)以上分析及規(guī)范要求，筆者認(rèn)為，共用樓梯間的防煙設(shè)計(jì)應(yīng)滿足三點(diǎn)基本要求：一，滿足自然排煙條件時(shí)，宜采用自然排煙；二，采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，共用樓梯間地上與地下部分的送風(fēng)量均應(yīng)得到保證；三，地上與地下部分必須設(shè)置有效的防火分隔，包括機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的共用豎井。

2.2 共用樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量確定

進(jìn)行機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，應(yīng)首先確定送風(fēng)量。但現(xiàn)行規(guī)范對(duì)共用樓梯間的加壓送風(fēng)量無(wú)明確的條文規(guī)定，在國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《建筑防排煙及暖通空調(diào)防火設(shè)計(jì)》07K103-1的第5頁(yè)中提到，防煙樓梯間地上與地下部分合用送風(fēng)道時(shí)，加壓送風(fēng)量應(yīng)按兩個(gè)樓梯間計(jì)算[5]。即將頒布的《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（送審稿）第3.3.2條規(guī)定：地下室、半地下室與地上共用樓梯間，且地下室、半地下室的樓梯間不具備自然通風(fēng)方式防煙條件時(shí)，地下室、半地下室樓梯間宜設(shè)置獨(dú)立加壓送風(fēng)系統(tǒng)。受條件限制時(shí)可與地上樓梯間共用加壓送風(fēng)系統(tǒng)，但應(yīng)按公式5.2.1分別計(jì)算地上、地下樓梯間加壓送風(fēng)量，相加后作為共用加壓送風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)量。送審稿中的公式5.2.1就是上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》DGJ08-88-2006中第5.1.1條的公式5.1.1-1。

綜上，筆者認(rèn)為，共用樓梯間地下部分的送風(fēng)量可按照以下原則確定：

1）當(dāng)?shù)叵虏糠謱儆谌朔拦こ虝r(shí)，送風(fēng)量應(yīng)滿足《人防規(guī)》第6.2.1條的規(guī)定。

2）當(dāng)?shù)叵虏糠植粚儆谌朔拦こ虝r(shí)，當(dāng)?shù)赜械胤揭?guī)范規(guī)定的，按當(dāng)?shù)匾?guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，比如上海；當(dāng)?shù)貨](méi)有地方規(guī)范規(guī)定時(shí)，現(xiàn)在可按《高規(guī)》與《建規(guī)》中加壓送風(fēng)量的計(jì)算原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)新規(guī)范正式頒布后，則按新規(guī)范的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.3 共用樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的方案分析

共用防煙樓梯間采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)時(shí)：

方案一：當(dāng)?shù)厣?、地下加壓送風(fēng)量相等或相近時(shí)，可合用風(fēng)機(jī)和送風(fēng)豎井，在豎井穿越首層與地下層間的防火墻處設(shè)置溫度大于70℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥，送風(fēng)口采用常閉型電控風(fēng)口。當(dāng)?shù)厣蠈影l(fā)生火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟地上層所有風(fēng)口，地下層發(fā)生火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟地下層所有風(fēng)口。

方案二：當(dāng)?shù)厣?、地下加壓送風(fēng)量相差較大時(shí)，可合用風(fēng)機(jī)和送風(fēng)豎井，在豎井穿越首層與地下層間的防火墻處設(shè)置溫度大于70℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥，送風(fēng)口采用常閉型電控風(fēng)口。有兩種設(shè)計(jì)方法：1）選用一臺(tái)變頻或雙速風(fēng)機(jī)，當(dāng)?shù)厣匣虻叵聦影l(fā)生火災(zāi)時(shí)，分別開(kāi)啟與之對(duì)應(yīng)的風(fēng)量檔位或轉(zhuǎn)速，并開(kāi)啟相應(yīng)的風(fēng)口；2）按地上、地下二者中較大風(fēng)量選擇風(fēng)機(jī)，但所需風(fēng)量較小時(shí)，需要泄壓或泄流，可在風(fēng)機(jī)出口設(shè)旁通泄流閥，或在送風(fēng)量較小的樓梯間內(nèi)設(shè)余壓閥，也可為送風(fēng)量較小的樓梯間預(yù)設(shè)泄壓或泄流風(fēng)口，送風(fēng)時(shí)，同時(shí)打開(kāi)樓層風(fēng)口和預(yù)設(shè)風(fēng)口。

方案三：地上、地下層共用送風(fēng)豎井，在穿越首層與地下層間的防火墻處設(shè)置溫度大于70℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥，送風(fēng)口采用常開(kāi)風(fēng)口，合用一臺(tái)風(fēng)機(jī)，但風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)按兩個(gè)樓梯間計(jì)算，如圖集07K103-1中所示。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，地上與地下層同時(shí)加壓送風(fēng)。

方案四：地上、地下層共用送風(fēng)豎井，在穿越首層與地下層間的防火墻處設(shè)置溫度大于70℃時(shí)能自動(dòng)關(guān)閉的防火閥，送風(fēng)口采用常閉型電控風(fēng)口，分設(shè)風(fēng)機(jī)，分別適合地上與地下層的風(fēng)量。當(dāng)?shù)厣蠈影l(fā)生火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟與地上層對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)和風(fēng)口，地下層發(fā)生火災(zāi)時(shí)開(kāi)啟與地下層對(duì)應(yīng)的風(fēng)機(jī)和風(fēng)口。

方案五：地上和地下層分別獨(dú)立設(shè)置加壓送風(fēng)系統(tǒng)，包括加壓風(fēng)機(jī)、垂直風(fēng)道以及加壓送風(fēng)口等，送風(fēng)口采用常開(kāi)風(fēng)口。通常的做法是地上層與地下層的送風(fēng)豎井位置不變，但不連通，以樓板相隔，地下層的風(fēng)機(jī)可設(shè)置在地下層或地面上。

設(shè)計(jì)時(shí)，地上樓層的加壓送風(fēng)口宜每隔2～3層設(shè)置一個(gè)；地下樓層通常比較少，為了防止疏散時(shí)樓梯間超壓，防火門(mén)不宜打開(kāi)，宜每層設(shè)置一個(gè)加壓送風(fēng)口，并在樓梯間內(nèi)設(shè)置余壓閥，保證系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，樓梯間的余壓維持在40～50Pa的范圍內(nèi)。

以上五種方案都可有效解決共用樓梯間的加壓送風(fēng)問(wèn)題，其中，方案一、方案二與方案四由于選用常閉型電控風(fēng)口，控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，實(shí)施起來(lái)有一定難度，尤以方案二為最；方案三和方案五控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，但方案三由于風(fēng)量加大，使風(fēng)井面積加大而不經(jīng)濟(jì)，建筑設(shè)計(jì)往往會(huì)存在困難；方案五豎井面積不用加大，但需要找到合適的地下層送風(fēng)機(jī)位置，并解決好室外新風(fēng)的引進(jìn)問(wèn)題。另外，方案一與方案二立足于考慮一個(gè)著火點(diǎn)，方案三與方案五可滿足地上與地下層同時(shí)著火的情況，方案四當(dāng)風(fēng)井面積足夠大時(shí)，也可滿足同時(shí)著火的情況。

從節(jié)能方面考慮，方案三最為耗能，不論何種情況，地上與地下層都同時(shí)加壓送風(fēng)；其次為方案二的方法（2），所需較小風(fēng)量時(shí)，風(fēng)機(jī)仍需以較大風(fēng)量運(yùn)行；其他方案相差不大。

從系統(tǒng)運(yùn)行可靠、控制簡(jiǎn)單及節(jié)能角度來(lái)看，宜優(yōu)先考慮方案五。

3 工程實(shí)例

本文以江蘇儀征某新建住宅為例，說(shuō)明共用樓梯間的設(shè)計(jì)過(guò)程。

本工程地上28層，地下2層，地上為住宅，地下為儲(chǔ)藏間。地上部分采用剪刀樓梯，其中一部需伸入地下，與地下層共用，地上標(biāo)準(zhǔn)層樓梯間如圖1所示。地上部分合用前室可以設(shè)置自然排煙，排煙窗面積需滿足3.0m2。由于江蘇省地方規(guī)范限制，地上剪刀樓梯間設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)。按《高規(guī)》表8.3.2-1選取風(fēng)量，按風(fēng)速法和風(fēng)壓法校核，并考慮15%的漏風(fēng)系數(shù)，選取兩臺(tái)風(fēng)量為40456m3/h的加壓風(fēng)機(jī)。

圖1 地上標(biāo)準(zhǔn)層樓梯間及合用前室

圖2 地下一層樓梯間、合用前室防煙設(shè)計(jì)

地下層的合用前室無(wú)法采用自然排煙，需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，由于建筑布局原因，最后加出一個(gè)層高為1.90m的設(shè)備夾層作為合用前室加壓風(fēng)機(jī)的機(jī)房，如圖2所示。

建筑專業(yè)開(kāi)始定內(nèi)側(cè)的那部樓梯伸入地下，此時(shí)，共用樓梯間需設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。優(yōu)先考慮方案五，需增設(shè)送風(fēng)機(jī)房，由于地下儲(chǔ)藏間數(shù)量本就不足，建筑專業(yè)不同意再增設(shè)機(jī)房，因此不予采用。其次考慮方案三，但風(fēng)井面積有限，當(dāng)只負(fù)責(zé)地上層樓梯間時(shí)，風(fēng)井內(nèi)風(fēng)速已達(dá)到13.5m/s，若再增加風(fēng)量，風(fēng)速則超過(guò)15m/s，不符合規(guī)范規(guī)定，放棄。經(jīng)過(guò)與業(yè)主及當(dāng)?shù)叵啦块T(mén)溝通，主張以安全性及運(yùn)行簡(jiǎn)單可靠為首要原則，不建議樓梯間采用常閉電控閥門(mén)。最后，經(jīng)過(guò)協(xié)商決定，建筑專業(yè)采用外側(cè)那部樓梯伸入地下，此時(shí)，可在一層樓梯間的外墻開(kāi)窗，從而為地下層的樓梯間創(chuàng)造出自然排煙的條件，如圖3所示。

圖3 一層樓梯間、合用前室防煙設(shè)計(jì)

4 結(jié)論

1）本文較為完整地分析了地上、地下層共用樓梯間的防煙設(shè)計(jì)問(wèn)題，得出設(shè)計(jì)時(shí)需要滿足的三點(diǎn)基本要求以及機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量確定原則。

2）對(duì)于共用樓梯間防煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，滿足條件時(shí)，宜采用自然排煙；否則，采用機(jī)械防煙。本文提出機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的五種設(shè)計(jì)方案，建議優(yōu)先考慮方案五。

3）在對(duì)共用防煙樓梯間進(jìn)行防煙設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)本著科學(xué)的態(tài)度，靈活設(shè)計(jì)，因地制宜，合理運(yùn)用各種方案及其組合，積極有效地保證火災(zāi)時(shí)共用防煙樓梯間的安全疏散功能。

[1] 中華人民共和國(guó)公安部.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB 50016-2006)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2006

[2] 中華人民共和國(guó)公安部.高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB 500 45-95)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2005

[3] 國(guó)家人民防空辦公室,中華人民共和國(guó)公安部.人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范(GB 50098-2009)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009

[4] 陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)(第2版)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008

[5] 總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院,公安部天津消防研究所,公安部四川消防研究所.建筑防排煙及暖通空調(diào)防火設(shè)計(jì)(07K103-1)[S].北京:中國(guó)建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院,2007