公共建筑走道排煙設計探討與分析

楊林棣 楊若鈺

中核華緯工程設計研究有限公司

0 引言

防煙、排煙設計是建筑防火安全設計的重要組成部分。當發(fā)生火災時，建筑內(nèi)的人員選擇的逃生路線大致為房間、走道、前室、樓梯間、室外[1]。因此，走道是建筑物內(nèi)重要的疏散通道，保證火災發(fā)生時走道煙氣的有效排出，才能保證建筑物內(nèi)人員的安全疏散。

在一些大型單體建筑中，走道的設計相對較為復雜，例如前后寬度不一致，形狀不規(guī)則等，這些都提高了走道排煙系統(tǒng)設計的難度。綜述文獻發(fā)現(xiàn)，尚缺少結合《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術標準》(GB51251-2017)（下稱《煙標》）[2]與復雜走道排煙設計相結合問題的探討。本文針對走道常見的排煙設計問題進行分析，并結合實際案例，給出相應的設計方案，為類似工程案例提供參考。

1 走道常見問題分析

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》(GB50016-2014)，民用建筑內(nèi)長度大于20 m 疏散走道應設置排煙設施[3]。對于走道排煙系統(tǒng)的設計流程，如下圖1 所示。筆者將針對設計中一些常見的問題進行探討。

圖1 走道排煙系統(tǒng)設計流程

1.1 長邊長度計算方法

長邊長度是指同一防火分區(qū)中連續(xù)走道的煙氣擴散最大長度，用來判斷走道是否需要劃分防煙分區(qū)。當需要劃分防煙分區(qū)時，如何準確地確定長邊長度則顯得至關重要。如果走道長邊長度過長，煙氣的水平射流中，會卷吸大量冷空氣而沉降，不利于煙氣的及時排除。因此，對走道進行防煙分區(qū)劃分時，必須對長邊長度進行控制。

假設走道發(fā)生火災，對于“L”型走道，火災源及煙氣擴散的途徑如圖2 所示，情景(1)和(3)下煙氣在“L”型走道內(nèi)的最長擴散途徑最長，為a+b；對于“工”字型走道，火災源及煙氣擴散的途徑如圖3 所示，情景(1)下煙氣在“工”字型走道內(nèi)的最長擴散途徑最長，為a+c+e；對于“口”字型走道，火災源及煙氣擴散的途徑如圖4 所示，已知c+d=b，火災源不管在走道什么位置，煙氣在走道內(nèi)的最長擴散途徑都為a+b。

圖2 L 型走道

圖3 “工”型走道

圖4 “口”型走道

整理圖2、3 和4 可知，對于上述幾種復雜走道，長邊長度滿足如下公式（1）：

式中：Dmax為走道任意兩點之間最大沿程距離（以最快捷路徑計），m。

1.2 走道寬度不一致

《煙標》中條文4.2.4（注1）標明，走道寬度不大于2.5 m 時，長邊最大允許長度不應大于60 m。走道寬度應根據(jù)疏散人數(shù)按每100 人的最小疏散凈寬度計算確定?？紤]到一些建筑的特殊功能需要，如影劇院，走道的寬度可能出現(xiàn)大于2.5 m 的情況。如果走道的整體寬度都加大至2.5 m 以上，長邊最大允許長度則根據(jù)《煙標》中表4.2.4 確定即可。如果走道只是局部寬度加大至2.5 m 以上，出現(xiàn)走道前后寬度不一致的情況，應如何考慮？

假設案例走道如圖5 所示，凈高3.3 m，走道寬度2.1 m(＜2.5 m)，長邊長度40 m，滿足長邊最大允許長度60m 的要求，則走道可劃為一個防煙分區(qū)，且滿足自然排煙條件，在走道兩端各開2 m2的排煙窗，并保證間距不小于走道長度的2/3 即可。

圖5 案例走道平面圖

將案例走道局部寬度增至2.7 m，如圖6 所示。此時，走道寬度該如何確定？若按2.1 m 考慮，則走道的排煙方式同上所述；若按2.7 m 考慮，則最大允許長邊長度則為36 m，走道應劃分為兩個防煙分區(qū)，則無法滿足自然排煙需求（在走道兩端各開2 m2的排煙窗，并保證間距不小于走道長度的2/3），則需要設置機械排煙。

圖6 案例走道局部變寬

通過上述案例可知，走道局部寬度增大對防煙分區(qū)的長邊最大允許長度產(chǎn)生影響，從而影響防煙分區(qū)的劃分，并最終影響排煙方式的選擇。

解決走道局部變寬帶來的影響，首先需要注意走道局部變寬區(qū)域的定性問題。走道的主要功能是人員通行和疏散，一般情況下人員并不會在走道長時間停留。但在一些建筑物中，走道變寬區(qū)域可能承擔著其它的使用功能，例如休息廳等，人員會在該區(qū)域長時間駐足。因此，該區(qū)域不滿足走道的功能和人員情況，不應該再定性為走道；其次需要能夠準確判斷防煙分區(qū)的長邊最大允許長度。走道局部變寬后防煙分區(qū)長邊最大允許長度的處理意見如表1[4]所示。情況1 表示局部變寬區(qū)域同時滿足條件1、2 和3，則可忽略局部變寬區(qū)域對于走道整體的影響，走道寬度按不大于2.5 m 考慮，防煙分區(qū)長邊最大允許長度不大于60 m；情況2 表示局部變寬區(qū)域無法同時滿足條件1、2 和3，例如走道局部變寬區(qū)域為休息廳，則走道寬度按大于2.5 m 考慮，且應將休息廳與走道劃分在不同的防煙分區(qū)。

表1 走道局部變寬后防煙分區(qū)長邊最大允許長度

上述走道長邊長度的處理方法，不僅兼顧了局部變寬區(qū)域的長度和面積，更重要的是考慮了走道局部變寬區(qū)域的使用功能，杜絕了僅從物理性質上的一刀切，從而避免了走道在火災發(fā)生時出現(xiàn)局部區(qū)域大量人員停留的情況。

1.3 走道自然排煙

根據(jù)《煙標》條款4.6.3 第3 條和第4 條可知，走道自然排煙與周圍相鄰房間是否需要設置排煙密切相關。將走道自然排煙分為僅需在走道設置排煙、走道及相鄰房間均需要設置排煙和走道及部分相鄰房間設置排煙三種情況。

1.3.1 僅需在走道設置排煙

根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》中條款8.5.3 和8.5.4 可判斷哪些房間不需要考慮排煙，通常這些房間人員較少，疏散條件好。當這類房間與走道相鄰時，為了滿足經(jīng)濟性原則，規(guī)范適當放寬了這類房間的排煙要求，人員疏散的排煙依賴于走道，因此走道的排煙方式更為嚴格。

盡管走道相鄰房間都不需要設置排煙，但并不表明這些房間就不能滿足自然排煙的要求，例如地上一些開有外窗且儲煙倉內(nèi)開窗面積大于房間建筑面積的2%的房間，即可認為滿足自然排煙。因此，需要對該情況進行討論。當相鄰房間都滿足自然排煙時，根據(jù)《煙標》條款4.6.3 第4 條，走道設置有效面積不小于建筑面積2%的自然排煙窗（口）即可。當相鄰房間都不滿足自然排煙或僅有部分滿足自然排煙時，根據(jù)《煙標》條款4.6.3 第3 條，走道兩端（側）均設置不小于2 m2的自然排煙窗（口）且兩側自然排煙窗（口）的距離不應小于走道長度的2/3。

1.3.2 走道及相鄰房間均需要設置排煙

同上可判斷民用建筑中哪些房間需要設置排煙，這些房間人員或可燃物較多，本身疏散條件較差。根據(jù)規(guī)范要求，這些房間被強制要求設置了排煙設施，因此房間具有了較好的疏散條件，走道的排煙要求也因此可以適當?shù)姆艑挘O置有效面積不小于走道建筑面積2%的自然排煙窗（口）即可。

1.3.3 走道及部分相鄰房間設置排煙

這里還需要討論一種情況，即：當走道相鄰房間出現(xiàn)部分設置排煙，部分未設置排煙，該如何考慮走道的自然排煙？

若部分未設置排煙的房間也能夠滿足自然排煙的要求，則可以理解為走道相鄰房間均設置排煙。因此，設置有效面積不小于走道建筑面積2%的自然排煙窗（口）即可。

若部分未設置排煙的房間不能夠滿足自然排煙的要求，則這些房間的排煙依賴于走道。因此，走道兩端（側）均需設置不小于2 m2的自然排煙窗（口）且兩側自然排煙窗（口）的距離不應小于走道長度的2/3。

2 案例分析

以某辦公建筑為例，其標準層由若干個辦公室和走道等組成，平面施工圖如圖7 所示，對其走道進行排煙設計。標準層空間凈高為3.3 m，辦公房間的面積均大于100 m2，需設置排煙系統(tǒng)，具體排煙信息如下表2。走道長邊長度62.3 m，且前后寬度不一致。

圖7 平面施工圖

表2 走道相鄰房間排煙信息

2.1 防煙分區(qū)劃分

走道長邊長度62.3 m(＞60 m)，可劃分兩個防煙分區(qū)。走道主體寬度2.1 m(＜2.5 m)；最左端和最右端局部寬度2.7 m(＞2.5 m)；電梯廳（功能為候梯）與走道相連，寬度3.4 m(＞2.5 m)。很顯然，走道出現(xiàn)前后寬度不一致且主體小于2.5 m 局部大于2.5 m 的情況。電梯廳長度D1為11.5 m，占走道長度的18.5%，無論防煙分區(qū)如何劃分，都大于相應防煙分區(qū)總長度的1/6。因此，包含電梯廳部分的防煙分區(qū)長邊最大允許長度為36 m，防煙分區(qū)的劃分方案見圖7。

防煙分區(qū)1 凈寬3.4 m(＞2.5m)，凈高3.3 m，根據(jù)《煙標》，長邊長度35 m 滿足長邊最大允許長度（36 m）要求。防煙分區(qū)2 主體凈寬2.1 m，僅左端有局部變寬，變寬區(qū)域凈寬2.7 m(＞2.5 m)，長度3.2 m，小于防煙分區(qū)2 長度的1/6，且功能仍為疏散走道。因此，防煙分區(qū)2 變寬區(qū)域對整體影響可以忽略，長邊長度38.3 m 滿足最大允許長度(60 m)，防煙分區(qū)的劃分方案合理。

2.2 自然排煙驗證

防煙分區(qū)1 走道和相鄰的辦公室均需要設置排煙。若走道采用自然排煙，僅需要設置有效面積不小于走道建筑面積2%(1.9 m2)的自然排煙窗（口）。通過圖7 可知，開窗條件滿足，且防煙分區(qū)1 內(nèi)任意一點到自然排煙窗（口）的距離都小于30 m。因此，防煙分區(qū)1滿足自然排煙條件。

防煙分區(qū)2 走道和相鄰的辦公室均需要設置排煙。若走道采用自然排煙，僅需要設置有效面積不小于走道面積2%(1.9 m2)的自然排煙窗（口）。通過圖7可知，開窗條件可以滿足，但無法保證防煙分區(qū)2 內(nèi)任意一點到自然排煙窗（口）的距離都小于30 m。因此，防煙分區(qū)2 不滿足自然排煙條件，需設置機械排煙。

2.3 機械排煙計算

防煙分區(qū)2 需設置機械排煙，已知走道和相鄰的辦公室均需要設置排煙。因此，機械排煙量可按60 m3/(h·m2)計算且不小于13000 m3/h。

通過分析，走道被劃分為防煙分區(qū)1 和2，且分別采用自然排煙和機械排煙。雖然上述設計滿足規(guī)范要求，但筆者認為仍有不妥，原因如下：走道為一個連通空間，若煙氣蔓延到兩個防煙分區(qū)，需要同時啟用排煙設施，防煙分區(qū)2 的機械排煙會導致兩個防煙分區(qū)間存在明顯的壓力差，防煙分區(qū)1 的自然排煙窗則可能成為補風口，從而影響自然排煙的效果。因此，走道排煙的設計具體如圖8、表3 所示。

圖8 排煙系統(tǒng)平面圖

表3 防煙分區(qū)信息

2.4 排煙口最大允許排煙量校核

對防煙分區(qū)1 進行排煙口最大允許的排煙量校核[5]。通過計算，單個排煙口排煙量為6500 m3/h，小于單個排煙口最大允許排煙量6602.92 m3/h，單個排煙口的排煙量在最大允許范圍內(nèi)，校核通過。同理，對防煙分區(qū)2 進行排煙口最大允許排煙量校核，單個排煙口的排煙量在最大允許范圍內(nèi)，校核通過。

3 結論

1）對于走道長邊長度如何計算的問題，提出了公式L=Dmax，即走道長邊長度等于走道任意兩點之間最大沿程距離（以最快捷路徑計）。

2）分析了走道局部寬度增大后對于排煙系統(tǒng)設計的影響，并給出了具體的解決方案。對于局部寬度超過2.5 m 的走道，局部變寬的累計長度不超過該走道總長度的1/3，且單一局部變寬區(qū)域長度不超過該走道總長度的1/6，變寬區(qū)域的寬度不超過5 米，變寬區(qū)域無除疏散、候梯之外的其他功能的，可按走道寬度不大于2.5 米情況劃分防煙分區(qū)。

3）對于走道自然排煙問題進行討論，將走道自然排煙分為僅需在走道設置排煙、走道及相鄰房間均需要設置排煙和走道及部分相鄰房間設置排煙三種情況，分別給出了相應的自然排煙開窗（口）方式。

4）以某項目為例，結合前文討論的問題，對其走道進行排煙系統(tǒng)設計，將走道劃分為兩個防煙分區(qū)，分別給出了各防煙分區(qū)排煙系統(tǒng)的設計方案并對方案進行排煙量校核。

本文研究僅供參考，各地方在設計時仍需要遵循當?shù)匾?guī)范解讀。