超高層住宅建筑防煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

馬惠芳

中建科技集團(tuán)有限公司深圳分公司

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，城市化進(jìn)程不斷加快，城市用地供需矛盾日漸凸出，超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。特別像深圳這種人多地少的一線城市，超高層住宅建筑[1]日漸成為了城市住宅建筑的主流。建筑防煙、排煙設(shè)計(jì)是建筑防火安全設(shè)計(jì)的重要組成部分。國(guó)內(nèi)外的多次火災(zāi)表明，火災(zāi)中產(chǎn)生的煙氣，其遮光性，毒性和高溫缺氧的影響是造成火災(zāi)人員傷亡的最主要因素。為了及時(shí)排除煙氣，保障建筑內(nèi)人員的安全疏散和消防救援的展開(kāi)[2]，合理設(shè)置防煙系統(tǒng)，建立有效的煙氣控制設(shè)施是十分必要的。防煙系統(tǒng)分為自然通風(fēng)系統(tǒng)和機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)在功能上不受建筑結(jié)構(gòu)，氣象條件和環(huán)境的影響，作為安全系數(shù)最高的防煙手段廣泛應(yīng)用于超高層建筑人員疏散、火災(zāi)撲救等方面。

《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》GB51251-2017（下稱《煙標(biāo)》）自2018 年8 月1 日實(shí)施以來(lái)，本公司已承接了幾個(gè)超高層住宅的建筑設(shè)計(jì)，本文擬根據(jù)《煙標(biāo)》的要求，結(jié)合本公司其中一個(gè)實(shí)際工程，淺談超高層住宅建筑防煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于廣東省深圳市羅湖區(qū)。項(xiàng)目總用地面積5556.76 m2，總建筑面積為44349.93 m2。地下共3層，其中地下三層為人防區(qū)域，車庫(kù)及生活水泵房；地下二層為車庫(kù)，發(fā)電機(jī)房及消防水泵房。地下一層為車庫(kù)，變電所，公共開(kāi)關(guān)房，消防控制室及弱電機(jī)房。塔樓地上46 層，建筑高度為141.4 m，地上一層～三層為公共配套用房。四層為架空層，五～十四層、十六～三十層、三十二～四十六層為住宅，十五層、三十一層為避難層。

圖1 工程效果圖

2 建筑防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超高層住宅建筑設(shè)置防煙系統(tǒng)的主要部位為防煙樓梯間、前室、合用前室及避難層。本項(xiàng)目建筑高度為141.4 m，根據(jù)《煙標(biāo)》3.1.2 要求，超高層住宅建筑防煙樓梯間、前室、合用前室應(yīng)采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以保持給安全區(qū)域尤其是疏散區(qū)域送入大量的新鮮空氣，阻止火災(zāi)煙氣侵入樓梯間，前室，合用前室及避難層（間）等空間。

2.1 地下室防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目地下共3 層，核心筒由電梯，消防電梯，電梯廳，剪刀樓梯間，前室和合用前室組成（圖2）。負(fù)三層地下室建筑標(biāo)高為-13.300 m，地面標(biāo)高為±0.000，地下室的建筑高度為13.3 m。防煙樓梯間，前室及合用前室均無(wú)法開(kāi)啟可開(kāi)啟外窗或開(kāi)口，不滿足《煙標(biāo)》中第3.2.1 及3.2.2 的要求實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)，因而分別設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。

圖2 負(fù)二層核心筒平面圖

2.1.1 機(jī)械加壓送風(fēng)量計(jì)算

防煙樓梯間，前室和合用前室均應(yīng)按照《煙標(biāo)》第3.4.5 條～第3.4.8 條的規(guī)定計(jì)算。

1）防煙樓梯間的機(jī)械加壓送風(fēng)量計(jì)算

建筑的地下或半地下部分與地上部分不應(yīng)共用樓梯間[3]，因而地下室防煙樓梯間采用獨(dú)立的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。3 層地下室的建筑高度為13.3 m，系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度不大于24 m，根據(jù)《煙標(biāo)》第3.4.2 要求，防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)根據(jù)《煙標(biāo)》第3.4.5～3.4.7條計(jì)算，計(jì)算得地下室防煙樓梯間的加壓送風(fēng)量為11876 m3/h，而根據(jù)《煙標(biāo)》第3.4.1 條，地下室防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量為14244 m3/h，風(fēng)機(jī)所選風(fēng)量為14400 m3/h。見(jiàn)表1。

2）前室、合用前室機(jī)械加壓送風(fēng)量計(jì)算

3 層地下室與地上14 層的前室、合用前室共用一個(gè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)負(fù)擔(dān)建筑高度大于24 m，根據(jù)《煙標(biāo)》第3.4.2 條要求，機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)按3.4.5～3.4.7 條計(jì)算值與表3.4.2-1～ 表3.4.2-4 的較大值確定。根據(jù)規(guī)范公式計(jì)算得到前室、合用前室的加壓送風(fēng)量21562 m3/h，根據(jù)表格3.4.2-4 的取值為26500 m3/h，比較計(jì)算值和表格取值的大者得前室、合用前室的加壓送風(fēng)量26500 m3/h，而根據(jù)《煙標(biāo)》第3.4.1 條，前室、合用前室機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量為31800 m3/h，風(fēng)機(jī)所選風(fēng)量為32000 m3/h。見(jiàn)表1。

表1 地下室防煙樓梯間、前室及合用前室機(jī)械加壓送風(fēng)量

2.2 地上建筑防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地上建筑防煙系統(tǒng)設(shè)置區(qū)域?yàn)榉罒煒翘蓍g，前室，合用前室及避難層。圖3 為標(biāo)準(zhǔn)層核心筒平面圖。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)層核心筒平面圖

2.2.1 地上防煙樓梯間的防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目地上部分防煙樓梯間采用機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)《煙標(biāo)》第3.3.1 條，地上防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)在2 個(gè)避難層被分隔成3 段，分別為首層～十四層、十五層～三十層、三十一層～四十六層共3段，每段高度不超100 m。結(jié)合《煙標(biāo)》第3.4.2 條要求，機(jī)械加壓送風(fēng)量應(yīng)按3.4.5～3.4.7 條計(jì)算值與表3.4.2-1～表3.4.2-4 的值的較大值確定。根據(jù)公式計(jì)算得到防煙樓梯間的加壓送風(fēng)量20498 m3/h，根據(jù)表格取值第一段機(jī)械加壓送風(fēng)量為21187 m3/h，第二、三段機(jī)械加壓送風(fēng)量為20625 m3/h，比較計(jì)算值和表格取值的大者得防煙樓梯間加壓送風(fēng)量分別為21187 m3/h及20625 m3/h，因而防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量為25425 m3/h，風(fēng)機(jī)所選風(fēng)量為26000 m3/h，見(jiàn)表2。

表2 地上防煙樓梯間機(jī)械加壓送風(fēng)量

根據(jù)《煙標(biāo)》第3.3.5 條4、5 點(diǎn)，防煙樓梯間的機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)設(shè)置在專用機(jī)房?jī)?nèi)且位于系統(tǒng)的下部。首層～十四層的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)放置于負(fù)二層，十五層～三十層的放置于十五層避難層的加壓送風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，三十一層～四十六層的放置于三十一層避難層的加壓送風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。

2.2.2 地上前室和合用前室的防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

地上建筑前室和合用前室利用2 個(gè)避難層把機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)豎向獨(dú)立設(shè)置為3 段，分別為負(fù)三層～十四層、十五層～三十層、三十一層～四十六層，每段高度不超100 m。機(jī)械加壓送風(fēng)量按《煙標(biāo)》第3.4.5～3.4.7 條計(jì)算值與表3.4.2-1～表3.4.2-4 的值的較大值確定。根據(jù)公式計(jì)算得到前室、合用前室的加壓送風(fēng)量21562 m3/h，根據(jù)表格3.4.2-4 的取值為26500 m3/h，比較計(jì)算值和表格取值的大者得前室、合用前室的加壓送風(fēng)量為26500 m3/h，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)風(fēng)量為31800 m3/h，風(fēng)機(jī)所選風(fēng)量為32000 m3/h。見(jiàn)表3。

表3 地上防煙樓梯間前室及合用前室機(jī)械加壓送風(fēng)量

根據(jù)《煙標(biāo)》第3.3.5 條4、5 點(diǎn)，前室、合用前室的機(jī)械加壓送風(fēng)風(fēng)機(jī)設(shè)置在專用機(jī)房?jī)?nèi)且位于系統(tǒng)的下部。負(fù)三層～十四層的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)放置于負(fù)三層，十五層～三十層的放置于十五層避難層的加壓送風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，三十一層～四十六層的放置于三十一層避難層的加壓送風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。

2.2.3 避難層的防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）避難層前室的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

本項(xiàng)目在十五層及三十一層分別設(shè)置了避難層，防煙樓梯間在避難層前室分隔，共形成了4 個(gè)前室，其中2 個(gè)前室與其他樓層分別共用一個(gè)機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。另2 個(gè)前室在十五層及三十一層避難層分別設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，根據(jù)前室機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的計(jì)算方法，得送風(fēng)量為6890 m3/h，系統(tǒng)的計(jì)算風(fēng)量為8260 m3/h，風(fēng)機(jī)所選風(fēng)量為10000 m3/h。見(jiàn)表4。機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)放置于避難層加壓送風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)。

表4 避難層防煙樓梯間前室機(jī)械加壓送風(fēng)量

2）避難間的防煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

十五層及三十一層除設(shè)備用房外其余部分分別設(shè)置為東、西2 個(gè)避難間。其中東邊避難間建筑面積為114.3 m2，避難間設(shè)有東、北不同朝向的可開(kāi)啟外窗，可開(kāi)啟外窗有效面積為18.82 m2，為避難間面積的16.47%，且每個(gè)朝向的面積均不小于2.0 m2。西邊避難間建筑面積179 m2，避難間設(shè)有西、北不同朝向的可開(kāi)啟外窗，可開(kāi)啟外窗有效面積為35.26 m2，為避難間面積的19.7%，且每個(gè)朝向面積均不小于2.0 m2?？砷_(kāi)啟外窗在距地高度1.3～1.5m 處設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟裝置。東、西2 個(gè)避難間均滿足《煙標(biāo)》第3.2.3 自然通風(fēng)要求。

3 重點(diǎn)注意事項(xiàng)

為給滅火救援提供一個(gè)較好的條件，保障救援人員生命安全、不延誤滅火救援時(shí)機(jī)，應(yīng)在樓梯間的頂部設(shè)置可拆破的固定窗以及時(shí)排出火災(zāi)煙氣及熱量，因此《煙標(biāo)》3.3.11 要求，設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)的防煙樓梯間尚應(yīng)在其頂部設(shè)置不小于1 m2的固定窗?？客鈮Φ姆罒煒翘蓍g，尚應(yīng)在其外墻上每5 層內(nèi)設(shè)置總面積不小于2 m2的固定窗。這條規(guī)范是強(qiáng)條，地下室防煙樓梯間及地上防煙樓梯間均要滿足。建筑專業(yè)在建筑圖上一定要把固定窗的位置及面積表達(dá)出來(lái)。

4 結(jié)語(yǔ)

防煙系統(tǒng)是超高層住宅中保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全不可缺少的消防設(shè)施，合理選用防煙系統(tǒng)對(duì)在建筑火災(zāi)中的人員傷亡減至最低。防煙設(shè)計(jì)是消防設(shè)計(jì)中較為復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是消防系統(tǒng)的重點(diǎn)，作為工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分認(rèn)識(shí)規(guī)范的要求，領(lǐng)會(huì)其內(nèi)涵，結(jié)合工程實(shí)際，合理利用新的防煙技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑消防自救的安全可靠的設(shè)計(jì)目的。