浅谈高层民用建筑防烟楼梯间及其前室的防排烟方式
结构设计与研究应用
【文章编号】：1672-4011（2006）01-0175-02
《四川建材》2006年第1期
浅谈�高层民用建筑防烟楼梯间���
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及其前室的防排烟方式
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（广州市机电安装有限公司）
����【摘要】：根据近几年来工作中的实际设计及安装施烟火扩大蔓延的主要途径，这就要求设计时在建筑物的每�
工经验，介绍广东地区高层民用建筑的防烟楼梯间及其前室所采用之防排烟方式，分析各自的设计、安装特点。
【关键词】：高层民用建筑；防烟楼梯间及其前室；机
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层营造出一块火灾时免受高温烟气侵害的“相对安全空间”，让处在建筑物中的人员能够安全地疏散转移到室外的安全地带。这一“相对安全空间”就是防烟楼梯间，防烟楼梯间顾名思义就是防烟和热气用的疏散楼梯间。因此，楼梯间及其前室的防烟是高层建筑防排烟的核心。有见及此，《高规》（B50045-95）明确规定：一类建筑和除单元式和通廊式住宅外的建筑高度超过32米的二类建筑以及
械排烟；自然排烟；机械防烟
【中图分类号】：
976+.9
【文献标识码】：B
我国自1982年颁布试行《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）以来，经过专家、学者及工程人
员多年的研究及工程实践，有关高层民用建筑防排烟的技塔式住宅，均应设防烟楼梯间。�
术取得了很大发展，趋于成熟。一旦发生火灾时，高层建《高规》中对防烟楼梯间的防排烟方式及选用要求也作筑因其功能复杂、烟气流动速度快、垂直疏散距离长，造成人员疏散困难，楼梯间及其前室是安全疏散通道，也是
出规定。防烟楼梯间的防排烟方式主要分为自然排烟、机械防烟和机械排烟三种。在近年高层民用建筑工程实例中，
----------------------------------------------各层设置的阻尼器总的最大阻尼力4000
于是，阻尼器给结构附加的阻尼比由式振反应均值为：
（）
0.19
（2/1）求得。于是，最大风
0.7
。其它各层的阻尼器总的最大阻尼力也可相应求得。
结论
本文通过对高层建筑结构风振反应的阻尼控制效果以及耗能减振装置附加给结构的阻尼特性分析，建立起了耗能减振结构风振反应分析与设计的实用方法。主要结论如下：
（1）调谐吸振耗能器（
D、D）和速度线性相关型耗
能器对结构风振反应的控制效果分析可转化为耗能器附加给结构振型阻尼比和减小结构风振脉动增大系数的计算。文中给出的相应计算式和图表值可方便工程人员实际应用。
（2）增大振型阻尼比，对长周期结构的风振脉动增大系数有更加明显的减小效果。阻尼比在20%以内增加时，风振脉动增大系数减小的效果明显；阻尼比超过20%继续增加时，风振脉动增大系数减小的效果不再明显。因此，耗能减振结构的振型阻尼比不宜超过20%。
（3）在工程中能实现的质量比范围内，D和和
D给结
DD
构附加的阻尼比是有限的。例如，质量比小于4%时，
D给结构附加的阻尼比不超过5%。因此，D和
[4()]
设置粘滞阻尼器=1.27108
=2，3，…，10
静风位移与（1）中相同，部分数值结果列入表5中。
表5
有控、无控结构顶部的风振反应
原结构
设置D
（=0.03）
/
=［1-（-1）/10］1，
静风位移（）/静动增大系数
动风位移（）/
总风位移
（）/
1
0.833.2
0.831.95
0.831.4
0.260.19
0.43
（控制效果40%）（控制效果55%）1.261/2380.17
1.091/275
1.021/295
对小阻尼结构（如钢结构）可有较好的风振控制效果，而对大阻尼结构（如钢筋混凝土结构）则控制效果一般不超过20%。
本文的结果稍加推广，即分别计算耗能器附加结构不同振型的阻尼比，以及相应振型的风振脉动增大系数，本文的法也完全适用于考虑多个振型的高层建筑结构和考虑第一振型或多个振型的高耸结构的风振阻尼控制分析与设计。［D：2215］
（）/风振加速度（）/
-2
0.10.08
（控制效果40%）（控制效果55%）
注：（=1，2，…，10）是第个10层设置的粘滞阻尼器的阻尼系
；控制效果指动风移或风振加速度［（有控
-无控）/无控
］100%。
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《四川建材》200年第1期
结构设计与研究应用
室必须靠外墙设计，否则难以实现，因此，机电专业设计进行防排烟方式能否选择自然排烟方式就必须基于建筑设计的蓝本。2、受风向等多种因素的影响较大，自然排烟的排烟效果不稳定，特别是低层区，火灾时如果开窗方向与风向相反，会造成向楼梯间或前室灌烟现象，严重影响人员的疏散。3、排烟窗的开启比较困难，火灾时如果考虑由人员手动开启每层的排烟窗是不现实的，理论上必须设置远距离开窗装置。4、此方式不适用于建筑高度超过50公共建筑和建筑高度超过100
的居住建筑。
的
除少数采用单一自然排烟或机械加压防烟方式外，绝大多数均采用自然排烟和机械加压防烟相结合的方式，机械排烟的方式已基本不被采用，仅作辅助措施。这是由于机械排烟方式是利用排烟风机将烟气抽走，从而降低被保护区的烟气浓度，达到防烟效果，从而导致机械排烟适用范围小、效果差的问题。机械排烟方式用于防烟楼梯间仅适用于带裙房的高层建筑，并且需当裙房以上部分利用可开启的外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，应在前室或合用前室局部设置。旧的《高规》
45-2
中规定，防烟楼梯间前室、消防电梯前室和合用前室可以采用机械排烟方式。但从多年来的实践证明，这种方式的对于自然排烟方式受建筑结构限制，排烟效果不稳定的缺点，相比之下，机械防烟方式则具有防烟效果好，而且可灵排烟效果并不理想，这是因为机械排烟给前室造成负压，人员疏散时的疏散方向与烟流动方向一致，特别是疏散人员拥挤时会造成大量烟气拥入前室，没有从根本上达到疏散通道内无烟的目的，给疏散人员造成不安全感。因此，新的《高规》
50045-5中规定，仅把其作为特殊情况
下的辅助措施，以弥补自然排烟方式的不足。其次，机械排烟方式所设置的排烟口需设手动和自动开启装置，这就要求其能与自动报警设备联动，而且要求系统中，任一排烟口开启时，排烟风机能自行启动，增加了设备的复杂性和工程造价。由于该方式具有较大的局限性，在防烟楼梯间及其前室和合用前室一般不单独使用，而是作为一种特殊情况下的辅助措施。
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图1
中海名都花园
栋防烟楼梯间及其前室平面图
而利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊进行排烟的自然排烟方式，则具有构造简单，不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，平时还可兼做换气用，管理方便等等的优点。特别是前室或合用前室利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，楼梯间可不设排烟设施。因此，这种方式仍被大家采用。例如：于2005年荣获国家詹天佑大奖的中海名都花园，其防烟楼梯间及其前室和合用前室就是采用这种防烟方式（见图1），一方面既节省工程投资，另一方面，因其开敞式的前室，可自然采光，通风开阔，与同期的楼盘相比，极具优势，受到业主及各界一致好评。虽则如此，自然排烟
式
没有被广泛应用，是由于它也有其自身缺点：1、楼梯间前
1
活布置，不受环境条件的限制的优点。机械防烟是通过风机加压送风，使楼梯间和前室或合用前室保持正压，从而阻止烟气的侵入。经消防及有关部门实验证明，机械防烟不仅防烟效果显著，而且具有较大的可靠性和稳定性。但在设计过程中，机械防烟方式的设计计算的比较复杂的。防烟楼梯间及其前室、合用前室和消防电梯前室的加压总风量要通过计算确定，由于影响压力送风量计算的因素较复杂，目前对送风量尚无统一的计算方法。从理论上讲，每个公式的产生与其对应的研究背景是各有自己的理由，而当用某一公式去解决某一实际工程设计时，往往存在着一定的差别，这样就造成了即使同一条件的工程，因选择不同的计算公式，其结果差别也很大。另一方面，在加压送风量的设计计算中，由于某些计算公式缺乏系统的全面的介绍，特别是假设参数的选择不当，也容易造成设计计算的错误。即使在同一条件下，
因使用公式不同，其结果差别很大，上述原因使当前在加压
送风量的设计计算中存在着一定的盲目性，可变性，造成设
计上的难度。而在工程成本上分析，机械防烟方式除风机外，为保证送风压力的均衡不至于个别部位因压力过大造成人员开门困难，还要设置许多送风口。《高规》要求楼梯间每隔2-3层设一个加压送风口，前室的加压送风口每层一个，而且要求风口有手动开启和远距离联动控制的功能。因此
增加了系统的复杂性，以及工程的投资，维护管理也不方便。因此，从控制工程成本考虑，近年高层民用建筑大多是因为建筑结构关系无条件开设自然排烟外窗方而采用单一机械
防烟方式的。
正是由于以上几种防排烟方式都有其各自的优缺点，为达到合理利用资源，取得最佳防排烟效果的目的，近年来，高层建筑防烟楼梯间及其前室、电梯前室和合用前室的防排烟设计均采用根据建筑工程实际，同一栋建筑物综合应用各种防排烟方式的方法：优先考虑自然排烟方式；在部分建筑结构条件不允许的情况下，采用防烟效果好，不受环境条件限制的加压送风防烟方式；机械排烟只是在极特殊条件下适用防烟楼梯间的前室和合用前室的辅助方式。［
：2223］
参考文献1］
中华人民共和国公安部主编.高层民用建筑设计防火规范（
50045-5）.北京：中国计划出版社，2001年版.
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