高層建筑防排煙施工技術(shù)要點(diǎn)探析

張樹理

城市中高層建筑不斷增多，有的已成為城市發(fā)展的標(biāo)志性建筑，其特點(diǎn)是對(duì)土地資源的合理化運(yùn)用，提高了土地資源利用率，減少浪費(fèi)。但在實(shí)際的高層建筑使用管理中，必須面對(duì)一些安全隱患，特別是發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)，需要提前對(duì)高層建筑防排煙技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，才能提高建筑物的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

1.高層建筑防排煙的施工技術(shù)

1.1 自然防排煙

自然防排煙的工作原理是借助冷空氣與熱煙氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的[1]，即在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于產(chǎn)生了大量的熱煙氣流，形成浮力的同時(shí)與室外風(fēng)力形成共同作用在建筑物開口將煙氣排出。自然防排煙方式運(yùn)行起來非常簡便，不受設(shè)備、經(jīng)濟(jì)、用電等因素影響。對(duì)于自然防排煙而言，通過開門和開窗方式，再合理運(yùn)用通風(fēng)口就能實(shí)現(xiàn)防排煙目的，因此只要門窗、風(fēng)口保持良好的通風(fēng)條件即可。

1.2 機(jī)械防排煙

機(jī)械防排煙主要包含兩個(gè)方面，即機(jī)械加壓送風(fēng)防煙和機(jī)械排煙（見圖1）。機(jī)械排煙是從著火的房間或走道將火災(zāi)形成的煙氣排出至建筑物外，防止其向更大范圍擴(kuò)散。機(jī)械防煙主要通過機(jī)械加壓送風(fēng)方式，保障疏散和撲救火災(zāi)所用的防煙樓梯、前室與避難層等區(qū)域沒有煙氣，讓受困人員安全撤離，為接下來撲救火災(zāi)提供方便。防排煙系統(tǒng)涉及的主要區(qū)域有房間、走廊、避難層、防煙樓梯間等。

圖1 機(jī)械排煙示意圖

機(jī)械排煙主要是通過排煙口、排煙防火閥、管道及支撐體系、排煙風(fēng)機(jī)等組成的系統(tǒng)，把建筑物內(nèi)可燃物燃燒產(chǎn)生的有毒有害煙氣向外部排出，防止因火災(zāi)造成更嚴(yán)重的損失，讓高層建筑實(shí)現(xiàn)最佳的防排煙效果，且不會(huì)受到外界環(huán)境因素影響，有效減少了火災(zāi)造成的嚴(yán)重?fù)p害。但此法需要投入高額的資金，耗電量大，所以投入成本非常高[2]。

火災(zāi)發(fā)生過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的有毒煙氣，借助防排煙風(fēng)機(jī)可以將其快速排出建筑物，防止煙霧進(jìn)一步擴(kuò)散到其他區(qū)域或是疏散通道，可以為受災(zāi)人員撤離和避難提供有力的保障。另外也能使建筑物溫度降低，有效阻止煙霧和熱量擴(kuò)散，從而對(duì)火災(zāi)起到一定的防范和控制作用。通常在機(jī)械排煙方式中會(huì)利用風(fēng)口、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等設(shè)備進(jìn)行防排煙，而自然排煙機(jī)則是門窗、通道及風(fēng)口。

2.高層建筑防排煙施工中存在的技術(shù)問題

2.1 防排煙設(shè)計(jì)中的問題

依據(jù)建筑物高層建筑防排煙設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)要求，建筑物外墻每間隔5 層其防煙樓梯間外窗在開啟時(shí)總面積必須大于2m2，合用前室外窗、消防電梯間及防煙樓梯間前室外窗開啟面積分別應(yīng)大于3m2、2m2。實(shí)際上一些設(shè)計(jì)人員在防排煙設(shè)計(jì)中只重視窗戶的面積，不重視窗戶類型，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理。

2.2 排煙防火閥的安裝問題

排煙防火閥是整個(gè)防排煙系統(tǒng)的重要組成構(gòu)件，能夠在一定程度上對(duì)火災(zāi)形成弱化及必要的控制作用，且能有效減少火災(zāi)所造成的重大危害[3]。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)施工過程中，一些施工人員由于對(duì)防火閥的安裝設(shè)計(jì)、作用并沒有深刻的認(rèn)識(shí)，容易在安裝過程中出現(xiàn)安裝不規(guī)范，如安裝不合理、漏裝等，導(dǎo)致無法充分發(fā)揮其防排煙的重要作用，不能保障高層建筑物的安全。因此，為了防止此類事故或問題的出現(xiàn)，在對(duì)防火閥安裝時(shí)，必須明確其設(shè)計(jì)施工的重要作用和意義，施工人員與技術(shù)人員加強(qiáng)溝通和交流，嚴(yán)格按照防火閥施工技術(shù)進(jìn)行安裝，并進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，使其能夠在火災(zāi)發(fā)生時(shí)充分發(fā)揮作用。

2.3 防排煙管道的耐火極限

相關(guān)規(guī)范對(duì)防排煙管道的耐火極限給予了明確的定義，依據(jù)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）要求，豎向設(shè)置的排煙管道除應(yīng)設(shè)置中管道井外，還對(duì)排煙管道的耐火極限作出不應(yīng)小于0.5h 的要求，而水平設(shè)置的排煙管道設(shè)置在吊頂內(nèi)時(shí)，其耐火極限要求不應(yīng)小于0.5h，對(duì)于設(shè)置在走道部位吊頂內(nèi)，以及穿越防火分區(qū)的排煙管道，則要求管道的耐火極限不應(yīng)小于1.0h[4]。設(shè)計(jì)人員通常會(huì)按照規(guī)范要求，在設(shè)計(jì)文件中對(duì)相應(yīng)的防排煙管道耐火極限作出明確要求。但在施工中遇到的經(jīng)常問題是：無論是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還是設(shè)計(jì)文件，均沒有對(duì)如何達(dá)到規(guī)定耐火極限風(fēng)管的做法提出明確的要求，從而造成施工現(xiàn)場(chǎng)各方對(duì)防排煙風(fēng)管是否達(dá)到設(shè)計(jì)與規(guī)范要求耐火極限的判定缺少依據(jù)。

2.4 防排煙風(fēng)機(jī)設(shè)置

由于火災(zāi)形成大量有毒煙霧，要更好地防排煙就需要從建筑物的面積、結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合考慮。國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251-2017）要求機(jī)械排煙風(fēng)機(jī)宜設(shè)在排煙系統(tǒng)的最高處，機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)宜設(shè)置在系統(tǒng)的下部。但在施工中經(jīng)常遇到有裙房等情況，機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)與排煙風(fēng)機(jī)布置難以滿足規(guī)范要求。

3.高層建筑防排煙的施工技術(shù)要點(diǎn)分析

3.1 自然防排煙外窗優(yōu)化

自然防排煙方式是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不借助任何機(jī)械化形式，運(yùn)用高層建筑的自身優(yōu)勢(shì)，同時(shí)依靠內(nèi)外壓力差和空氣浮力、風(fēng)力等作用進(jìn)行自然排煙。這就需要建筑物在設(shè)計(jì)施工時(shí)必須滿足一定的條件——設(shè)置進(jìn)氣口、出氣口?？衫媒ㄖ锏拈T窗作為出氣口，也可在建筑物中設(shè)計(jì)專門的煙氣排氣口。針對(duì)當(dāng)前自然防排煙外窗開窗面積，需要對(duì)外窗類型進(jìn)行優(yōu)化。一般情況下自然排煙口開啟時(shí)其有效面積應(yīng)注意：若使用懸窗作為排煙口，其開窗角度大于70°時(shí)，面積依據(jù)懸窗面積進(jìn)行計(jì)算，開窗角度小于70°時(shí)，面積依據(jù)懸窗最大的水平投影面積計(jì)算。若使用百葉窗應(yīng)當(dāng)按照窗的有效開口面積計(jì)算。因此在選擇使用外窗類型時(shí)，需要依據(jù)高層建筑的實(shí)際情況和防排煙需求，對(duì)外窗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2 排煙防火閥的安裝技術(shù)要點(diǎn)

如前所述，排煙防火閥的設(shè)計(jì)施工在機(jī)械排煙系統(tǒng)中也發(fā)揮了十分重要的作用，排煙防火閥產(chǎn)品應(yīng)取得國家認(rèn)可檢測(cè)部門的型式檢驗(yàn)報(bào)告，其主要安裝排煙管道的以下部位：（1）穿越防火分區(qū)處；（2）在垂直風(fēng)管與每層水平風(fēng)管連接處的水平管道上；（3）一個(gè)排煙系統(tǒng)分擔(dān)多個(gè)防煙分區(qū)的排煙支管上；（4）在排煙風(fēng)機(jī)的入口處。排煙防火閥應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的支、吊架。

排煙防火閥平時(shí)呈開啟狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，排煙系統(tǒng)開始工作，當(dāng)排煙管道內(nèi)的煙氣溫度達(dá)到280℃時(shí)，排煙防火閥關(guān)閉，同時(shí)連鎖關(guān)閉排煙風(fēng)機(jī)和補(bǔ)風(fēng)機(jī)。

3.3 防排煙管道耐火極限的施工技術(shù)要點(diǎn)

針對(duì)前述提及的防排煙管道耐火極限問題，工程技術(shù)人員進(jìn)行了許多的探討與實(shí)踐，目前比較通用的做法是按照規(guī)范選用規(guī)定厚度的金屬板材制作風(fēng)管，以此滿足耐火完整性的檢測(cè)要求，且有施工方取得的檢測(cè)報(bào)告。但對(duì)于耐火極限定義的滿足耐火隔熱性的要求，有設(shè)計(jì)文件提出采用在鍍鋅鋼板風(fēng)管外包裹防火板或絕熱材料等做法，但這種做法尚需取得第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)認(rèn)可。

為有效解決防排煙管道耐火極限在實(shí)際施工與驗(yàn)收中的困惑，建議《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251）規(guī)范修訂時(shí)，明確針對(duì)不同材質(zhì)管道不同耐火極限要求的構(gòu)造做法。

3.4 防排煙風(fēng)機(jī)的施工技術(shù)要點(diǎn)

防排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量要進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算，并考慮管道系統(tǒng)的漏風(fēng)量等因素，從而在實(shí)際運(yùn)行過程中能夠滿足防排煙的實(shí)際需求，充分發(fā)揮防排風(fēng)機(jī)的最大作用。排煙風(fēng)機(jī)產(chǎn)品應(yīng)取得國家認(rèn)可檢測(cè)部門的型式檢驗(yàn)報(bào)告。

防排煙風(fēng)機(jī)安裝時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求核對(duì)其安裝位置、水平與豎向間距等。在機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)的出口管道上應(yīng)安裝70℃防火閥，在排煙風(fēng)機(jī)的入口管道上應(yīng)設(shè)置280℃排煙防火閥。排煙風(fēng)機(jī)與管道的連接部件，應(yīng)能在280℃連續(xù)工作30min 條件下保證其結(jié)構(gòu)完整性，產(chǎn)品應(yīng)有相應(yīng)的第三方檢測(cè)報(bào)告。

防排煙風(fēng)機(jī)的支、吊架應(yīng)牢固可靠，不需設(shè)置減震裝置，排煙風(fēng)機(jī)與通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)共用且需考慮減震時(shí)，不應(yīng)采用橡膠減震方式。

4.結(jié)語

近年來，高層建筑火災(zāi)事故頻發(fā)，且發(fā)生概率有所提升，事故容易引發(fā)極其嚴(yán)重的后果，產(chǎn)生了較大的消極影響，這主要與高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和高層建筑防排煙設(shè)計(jì)施工不夠完善有著緊密聯(lián)系，因此當(dāng)務(wù)之急是加強(qiáng)高層建筑防排煙設(shè)計(jì)施工的質(zhì)量和效果，從而在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠?qū)馂?zāi)形成一定的制約，防止其擴(kuò)散和蔓延到無火災(zāi)區(qū)域，從整體上提高高層建筑的整體防范火災(zāi)安全系數(shù)。