高层民用建筑内走道的自然排烟1

高层民用建筑防排烟工程设计有关问题探讨
中国消防在线| 时间：2008-01-17 | 文章来源：山西吕梁| 作者：山西任丽丽
摘要：探讨了高层建筑内的防排烟设计
关键词：高层建筑；防排烟设计
随着我国经济的迅速发展，高层民用建筑已从大中城市发展到中小城市，并且朝着大型化、高层化、多功能化的方向发展，火灾所带来的危害和严重后果越来越大。

而在大量的火灾实例统计数字表明，火灾中爱烟害直接致死的约占80%以上，在高层建筑中，由于烟囱效应作用的影响，由于火灾产生的烟气浓度黑、温度高，危害性比一般建筑更加严重。

如何使火灾时烟气少生产甚至不产生；如何使火灾烟气控制在火灾发源地而不蔓延扩散出去；如何使火灾烟气迅速地最大限度地排除到安全的地方；如何在疏散通道上保证实现防烟安全区，这些问题使防排烟工程设计成为建筑防火设计的一个重要组成部分。

本文就高层民用建筑防排烟工程设计的有关问题进行了探讨。

一、高层民用建筑防烟、排烟设施设置范围
《高层民用建筑设计防火规范》（2005版）中规定：凡建筑高度度超过24米的新建、扩建和改建的高层民用建筑及其相连的且高度超过24米的裙房当中没有防烟楼梯间及消防电梯的；地下一层、四层及四层以上设有歌舞厅、卡拉OK厅（含具卡拉OK功能的餐厅）、夜总会、录像厅、夜映厅、桑拿浴室（除洗浴部分外）、游艺厅（含电子游戏厅）、网吧等歌舞娱乐放映场所；设有地下商店的建筑均应进行防、排烟设计。

需要设置防排烟的部位有：1、防烟楼梯间及
其前室、消防电梯间前室或合用前室；2、一类建筑和高度超过32米的二类建筑的下列部位：长度超过20米的内走道；面积超过100平方米且经常有人停留或可燃物较多的房间；高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室；封闭式避难层；3、设置在地下一层、地上四层及四层以上的歌舞娱乐放映场所；4、设置在地下一、二层的商店。

二、防烟楼梯间、前室、消防电梯前室、合用前室的防排烟设计
防烟楼梯间、前室、消防电梯前室、合用前室防排烟方式有自然排烟和正压送风防烟两种方式，这两种方式在同一部位仅可以使用一种，不可两者并存。

1、下面根据楼梯间、前室、合用前室、消防电梯前室不同情况，选择不同的防排烟设施。

（1）超过50米的一类公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑，防烟楼梯间仅可采用机械加压送风方式，如设有窗户必须为不可开启的固定窗户；前室、合用前室、消防电梯前室50米以上的部分只可采用机械送风方式，如设窗户必须为固定式窗户，50米以下部分可利用外窗进行自然排烟，外窗可开启面积不应小于2平方米。

（2）超过50米的一类公共建筑高度超过100米的居住建筑除外的防烟楼梯间及前室，消防电梯前室和合用前室根据情况不同，采取的方式和位置不同，见下表：
2、满足自然排烟的条件：
（1）靠外墙的防烟楼梯间每五层可开启外窗面积不小于2平方米；防烟楼梯间前室、消防电梯前室可开启面积不小于2平方米；合用前室不小于3平方米。

有两个不同朝向的可开启外窗时，朝同方向开窗面积前室不小于2平方米，合用前室不小于3平方米，阳台、凹部为敞开式阳台、凹部。

3、排烟口、送风口设计要求
楼梯间、前室、合用前室，消防电梯前室采用自然排烟方式其排烟口即为可开启的外窗开口部位，一般应设置在距顶棚800毫米处，不应布置在下方，设在上方的可开启外窗应有方便开启的装置，窗户开启方式宜采用翻转式，且不应采用下悬式开启外窗，开口面积应达到自然排烟的条件。

机械加压送风系统的送风口，防烟楼梯间的加压送风口宜每隔2－3层设一风口，前室的加压送风口应每层设一个，风口可采用自垂式百叶风口或常开的双层百叶风口，当采用常开的双层百叶风口时，应在其加压机风机的吸入管上设置与开启风机联锁的电位动阀，送风口上缘离地板面的距离应为顶棚面高度的二分之一以下，前室的送风口位置宜设置在前室通向走道门的对面，楼梯间的送风口设置宜设置在前室通向楼梯间门的对面。

三、走道的排烟设计
1、《高层民用建筑设计防火规范》（2005版）中仅规定一类高层建筑和建筑高度超过32米的二类高层建筑的走道应设计排烟设施，走道的排烟方式有自然排烟和机械排烟两种，这两种方式可以同时存在，但应注意设计时不应考虑两者互补，不能由于存在可开启外窗减少机械排烟口的排烟量。

下面为不同情况的走道的排烟方式的选择：
（1）小于20内走道，可不设排烟设施。

（2）大于20米的内走道，由于内走道的形式多种多样，有的走道为一字形，山形、Z字形，其外窗的位置各有不同，有的在走道一端，有的在走道两端，也有的走道中间，各种形式的走道排烟方式的选择只需要根据其可开启外窗的位置来进行，不需要考虑走道的形状，根据《高规》规定走道任何一个位置距排烟口位置不小于30米，以此为依据做为排烟方式选择的量化标准，可以得到以下结论：如下走道内任一点到最近可开启外窗水平距离均小于30米，可选择自然排烟方式；如果走道内有一点到最近可开启外窗的水平距离大于30米时，必须选择机械排烟方式，并且必须满足机械排烟口距走道内最远处水平距离不小于30米的要求。

以这种方式来确定排烟方式避免了许多设计人员对于走道形状在执行《高规》过程中所带来的争议。

2、自然排烟口、机械排烟口的设计
（1）自然排烟口即为可开启外窗，其可开启外窗面积
根据内走道面积来确定，内走道内可开启的其面积为不应小于走道面积的2%，其它要求可参照楼梯间、前室排烟口的设计要求。

（2）机械排烟系统的排烟口的位置应满足内任一点与最近的排烟口水平距离不大于30米，应设在顶棚上或距顶棚800毫米的墙面上，应尽量远离楼梯间、前室，且不得小于1.5米，并应具有手动、自动、联动启动功能。

三、中庭的排烟设计
1、排烟方式的选择：
中庭的排烟设计有两种方式：机械排烟和自然排烟，两者可并存且不可互补。

《高层民用建筑设计防火规范》规定根据中庭的高度不同，选择不同的排烟方式。

（1）、净空高度≤12米，具备自然排烟条件的中庭（可开启天窗或高侧窗面积≥中庭面积的5%）可采用自然排烟方式。

（2）、净空高度≤12米，不具备自然排烟条件，采用机械排烟方式。

（3）、净空高度＞12米，无论有无可开启天窗、高侧窗均应采用机械排烟方式。

2、排烟口设计要求
自然排烟口应满足窗户总可开启部位面积不小于中庭地面面积的5%，由于中庭窗户较高，应有方便开启的装置。

机械排烟口对于大于等于12米的中庭应竖向分段设置排烟口，每二至三层设一个排烟口。

四、房间的排烟设计
《高层民用建筑设计防火规范》中规定，以下房间需进行排烟设计：
1、设在地下、四层及四层以上的歌舞娱乐场所；
2、地下商店；
3、一类及高度超过32米的建筑中，面积超过100平方米，且经常有人停留或可燃物较
多的房间；经常有人停留或可燃物较多的地下室。

房间的排烟方式有两种，即自然排烟和机械排烟，如果房间内可开启外窗的面积大于等于该房间面积的2%，均可采用自然排烟方式，如无可开启外窗或开启面积达不到要求，均应采取机械排烟方式。

当在地下室采取机械排烟时，应考虑补风系统，补风量为机械烟量的50%，如地下室有直通室外的安全出口时，可视为自然补风，无须机械补风，房间的排烟口位置可参照走道排烟口进行设计，同时应满足一个防烟分区布置一个排烟口，距该防烟分区内任一点水
平距离不大于30米。

高层建筑防火排烟设计若干问题的探讨
(2008-8-15 8:25:00)
【E路中国风机网】
高层建筑防火排烟设计若干问题的探讨
2008/8/15/08:13 来源：湖南消防总队作者：胡志
[摘要]针对高层建筑内部重点部位、重点场所的布局和结构特点，对防排烟设计进行分析、论证，提出部分优化设计的意见和建议，供设计、审核人员参考。

随着我国经济的迅速发展，高层民用建筑已从大中城市发展到中小城市，并且朝着大型化、高层化、多功能化的方向发展。

由于高层建筑烟囱效应作用的影响，火灾产生的烟气浓度黑、温度高，危害性比一般建筑更加严重，大量的火灾统计数据表明，火灾中受烟害直接致死的约占80%以上。

因此，高层建筑一旦发生火灾，迅速排放烟气，防止蔓延扩散，确保人员安全疏散是关键。

本文就高层民用建筑防排烟
设计方面的几个问题进行探讨。

一、关于排烟口与室内最远点的水平距离问题
高层建筑的排烟分为可开启外窗的自然排烟和机械排烟。

自然排烟是利用火灾时产生的热压，通
过可开启的外窗或排烟窗（包括在火灾发生时破碎玻璃以打开外窗）把烟气排放到室外。

自然排烟方式简单、经济，不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，但受室外风向、风速和建筑本身的密封性或热压作用的影响。

机械排烟是设置专用的排烟口、排烟管道及排烟风机把火灾产生的烟气和热量排放到室外。

排烟风机工作时，排烟口附近产生负压，加速室内烟气的流动，强制将烟气排放到室外。

机械排烟口与室内最远点的水平距离，《高规》第8.4.5条规定很明确，“防烟分区内的排烟口距最远点的水平距离不应超过30m”。

《高规》第8.1.3.1条：“一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑长度超过20m的内走道应设排烟设施”；《高规》第8.4.1.1条：“一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的无直接自然通风，且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风，但长度超过60m的内走道，应设置机械排烟设施”。

火灾时，人在浓烟中低头掩鼻最大通行距离为20～30m。

显然，《高规》以人在浓烟中低头掩鼻最大通行距离的下限值20m判定高层建筑的内走道是否设排烟设施，考虑双向疏散，以人在浓烟中低头掩鼻最大通行距离上限值30m的二倍，即60m，判定高层建筑内有可开启外窗（仅在走道的两个尽端设置）的内走道是否设机械排烟设施。

人在浓烟中低头掩鼻最大通行距离是20m还是30m，笔者认为这个数值要根据火灾时人员密度、火灾自动报警系统和灭火系统的完善程度，建筑材料中不燃烧体和难燃烧体使用情况而定，高层建筑内的商场、观众厅、多功能厅、会议室、歌舞娱乐放映游艺场所等公众聚集场所可燃装饰材料多、人员密度高，火灾时产生有毒烟气多、人员疏散速度相对较慢。

因此，对于高层公共建筑，人在浓烟中低头掩鼻最大通行距离应该严格要求，采用20m。

笔者建议在《高规》自然排烟一节中增加一条“自然排烟可开启外窗与室内最远点的水平距离不应超过20m”；《高规》第8.4.1.1条修改成“一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑的无直接自然通风，且长度超过20m的内走道或虽有直接自然通风，但长度超过40m的内走道，应设置机械排烟设施”。

这样，就与2006年版《建规》
中的相关执行条款统一起来了。

综上所述，高层建筑的内走道、大空间场所（如商场、展厅等）无论采用何种形式的排烟方式，只要满足室内任一点20m范围内设置了自然排烟口或者30m范围内设置了机械排烟口，其排烟设计是符合要求的。

例如：某高层建筑内走道长度超过40m，仅在走道两个尽端设置自然排烟窗口，侧走道中间适中位置应增设机械排烟口；某大型商场，进深大于40m，则市场内部应当设置机械排烟设施。

二、关于楼梯间、前室、消防电梯间前室及合用前室的防烟设计问题
高层建筑的防烟分为可开启外窗的自然排烟和机械加压送风的防烟。

高层建筑发生火灾时，楼梯间是内部人员唯一的垂直疏散通道，消防电梯是消防队员进行扑救的主要垂直运输工具，为了安全疏散和扑救的需要，必须确保楼梯间、前室、消防电梯前室及合用前室内无烟。

从安全和经济的角度出发，高层建筑的楼梯间、前室、消防电梯间前室及合用前室宜靠外墙设置，并应直接天然采光和自然通风。

无论何种形式的楼梯间，采用自然排烟，均应满足每五层内可开启外窗面积之和不应小于2㎡的要求。

防烟楼梯间前室、消防电梯间前室采用自然排烟，可开启外窗面积不应小于2㎡，合用前室不应小于3㎡。

当防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室、合用前室不具备自然排烟条件时，则应当设置机械防烟设施，其加压送风量具体可参见《高规》相关条款的规定，本文不再赘述。

具体讨论以下两个方面的问题：
一是建筑高度超过50m的商住楼，住宅部分防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及合用前室是否要设机械防烟设施。

《高规》第8.2.1条：“除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室，宜采用自然排烟方式”。

本条条文说明中明确指出，超过50m的一类公共建筑，防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室及合用前室仅采用自然排烟方式是不够的，应设置机械防烟设施。

笔者认为，对于建筑高度超过50m的商住楼、综合楼（上部设有住
宅）等公共建筑，其住宅部分的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室及合用前室，当能采用自然排烟方式时，不一定要设置机械防烟设施。

《建规》第5.4.6条：“住宅部分与非住宅部分应采用不开设门窗洞口的耐火极限不低于1.5h的不燃烧体楼板和2h的不燃烧体隔墙与居住部分完全分隔……；其他功能场所和居住部分的安全疏散、消防设施等防火设计，应分别按照本规范中住宅建筑和公共建筑的有关规定执行……”，《高规》仅对商住楼作出了类似规定。

为确保住宅部分的人员安全疏散，商住楼、综合楼等上部设有住宅的公共建筑，其住宅部分必须与非住宅部分之间达到完全分隔要求，这样整个住宅部分形成了一个独立的防火、防烟空间，即使下部的公共活动用房区域发生火灾，火势和烟气也不会迅速蔓延至楼梯间及前室。

因此，诸如此类高层公共建筑，其住宅部分防烟楼梯间及前室、消防电梯间前室及合用前室可直接采取自然排烟方式。

二是对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间进行加压送风，其前室是否要设机械防烟设施。

防烟楼梯间与其前室中间仅隔开一道乙级防火门，当防烟楼梯间进行加压送风时，风量只能通过前室及外门排放出去，在对防烟楼梯间加压送风的同时，实际上也间接的对其前室进行加压送风。

因此，对不具备自然排烟条件的防烟楼梯间进行加压送风时，其前室可不设机械防烟设施，只是通往前室的风受到门的阻力，其压力、风量受节流，在设计和计算防烟楼梯间的送风量时，宜取《高规》表8.3.2－1中的较大值。

三、关于歌舞娱乐放映场所的排烟设计问题
影剧院、录像厅、歌舞厅、KTV等歌舞娱乐放映场所由于考虑影视、音响效果及环保等因素，往往在建筑和室内装修设计时，将一部分靠外墙的窗户进行封堵，使整个场所不具备自然排烟条件，形成大量的无窗房间、无窗空间。

因此，消防监督人员在对歌舞娱乐放映场所进行审核、验收时，应对其内部排烟设计严格审查把关，防止火灾隐患产生。

具体把握以下两个原则：一是疏散通道、房间、大厅内最不利点20m范围内必须设置有自然排烟口，或者30m范围内设置有机械排烟口；二是建筑面积超过100㎡的无窗房间应当设置机械排烟设施。

实际上，歌舞娱乐放映场所为了确保室内良好的空气环境，平时都设有通风系统，设有排风管道设施。

如果房间采用局部机械排烟方式，并与通风系统相结合，选择合理的排烟风机，增加一些常开式电动排烟风口，保证系统符合一定的防火要求，同时，把排烟自动装置与火灾自动报警系统联动起来，其排烟设计就更加完美了。

四、关于中庭的防、排烟设计问题
中庭在高层建筑中往往贯通数层，火灾时，火势和烟气迅速蔓延，在较短的时间内弥散到整个中庭，并通过中庭扩散到相邻空间。

对于中庭的烟控技术主要有以下三个方面：一是限制中庭及相连空间内可燃物的存放量，减少发生火灾的可能性；二是安装自动喷水灭火系统，有效地降低火灾产生的热量和烟气，设置防烟隔断，限制烟气扩散；三是设置排烟设施，将火灾时中庭内积存的烟气有效地排放到建筑物外。

《高规》第8.2.2.5条：“净高小于12m的中庭可开启的天窗或侧高窗的面积不小于该中庭面积的5%时，可采用自然排烟方式。

”火灾时，烟气的上升速度为3～4m/s，一般只需3～4s就可上升到12m高度，由于烟气在上升过程中温度降低出现“层化”，当中庭不具备自然排烟条件或者高度超过12m时，应当设置机械排烟设施。

具体可通过计算确定中庭的排烟量和排烟风机的设置数量：当中庭体积小于17000m3时，其排烟量按其体积的6次/h换气计算；当中庭体积大于17000m3时，其排烟量按其体积的4次/h换气计算，但最小排烟量不应小于102000m3/h。

防排烟设计是建筑消防设计中较复杂的环节，也是建筑生命安全系统的重点。

作为设计、审核人员应在充分掌握理解规范要求的同时，针对具体工程仔细分析其客观特性，检查规范适用性和设计细节诸多容易出现偏差或遗漏的问题，实现高层建筑消防立足自救、安全可靠的设计目的。

参考文献：
1、GB50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2005年版，简称《高规》)
2、GB50016-2006《建筑设计防火规范》（简称《建规》）
高层建筑消防设计中几个问题的意见
近年来，高层建筑火灾事故呈明显上升趋势，群死群伤事故时有发生，给国家和人民生命财产造成了极大的损失。

统计资料显示，在各类火灾事故中，绝大部分的人员伤亡都是因烟气窒息、中毒，不能安全疏散所致。

如2003年10月18日美国芝加哥35层政府大楼火灾，火灾发生时熊熊的火焰和滚滚的浓烟从大楼的12层涌出，由于烟雾太浓，致使许多人找不到逃生的通道，被困在楼内。

虽然大火仅在大厦12层燃烧，但12层以上的每一楼层都不同程度地受到浓烟的威胁，大约有数十人因向上跑而最终被浓烟熏伤，在22层的通道和楼梯中发现了6名被烟熏的尸体。

同样，日本的“千日”百货大楼火灾，死亡的118人中就有93人是被烟熏死的；美国米高梅饭店特大火灾，死亡的84人中有67人也是被烟熏死的。

1993年12月13日福州市马尾高福纺织公司仓库发生火灾，除住在仓库内的37个生灵被火魔夺走，隔壁临时宿舍内的59名打工妹有24个被浓烟呛得无处逃生。

2000年12月25日，河
南省洛阳市东都商厦发生特大火灾事故，起火点在地下二层，整个大火没有烧过地上一层，然而有毒高温浓烟却将地上四层娱乐城内的309人消费者活活呛死。

从这些火灾事例足见防排烟在高层建筑消防安全中的重要地位。

如何才能做到火灾发生时及时排除烟气并有效防止烟气进入安全疏散通道，保证人员在较好的能见度下进行安全疏散，同时使消防人员更有效的开展灭火救援工作，最大限度地减少高层民用建筑火灾事故中的人员伤亡，科学地进行防排烟设计、施工、管理尤为重要。

当前，由于部分设计、施工人员对国家规范标准理解不够透彻、全面，导致在疏散走道、疏散楼梯间、前室、合用前室、避难层等人员疏散场所的防烟设计、施工上存在一些缺陷，导致工程在设计、施工中存在一些明显的火灾隐患。

在此，笔者结合工作实践，谈谈当前高层建筑防排烟系统中存在的一些问题，以期引起设计、施工、管理和使用人员的重视。

一、防烟楼梯间与防烟前室共用正压送风系统的设计有缺漏。

在有的设计图纸中，当防烟楼梯间及其前室（非与消防电梯合用前室）均不具备自然排烟条件时，防烟楼梯间及前室分别设置了正压送风。

根据《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）第8.3.1.1条规定：不具备自然排烟条件的防烟楼梯间应设置独立的机械加压送风的防烟设施，其不具备自然排烟条件的前室可以利用楼梯间送风的余压达到规范要求，无需再设置正压送风，从而满足经济合理要求。

但实际的工程中，许多设计人员或施工人员，都忘了在楼梯与前室之间设计、安装一个余压阀，导致实际上楼梯间的风压无法进入前室，造成楼梯间的风压太大，影响到疏散，而前室只靠楼梯防火门的缝隙漏风，风压又不足的事实。

二、对自然排烟方式的限制条件不理解。

由于城市用地的紧张，导致建筑高度很自然地在增长，一类高层公共建筑，超高层住宅楼随处可见。

为了节省投资，一些开发商及设计人员对建筑高度超过52m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑，其防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的防烟设施设计采用自然排烟方式，而未设置机械防烟设施。

其实规范已明确规定建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室、由于受外界的自然环境影响，不应采用自然排烟方式，应按照《高规》第8.3.1条之要求设置防烟设施，才能保证建筑内部的高温烟气顺利到室外空间。

三、不具备自然排烟条件的封闭楼梯间未采取防烟设计。

《高规》第6.2.2.1条规定：封闭楼梯间当不能直接天然采光和自然通风时，应按防烟楼梯间规定设置，《高规》同时规定了防烟楼梯间的设计要求，其中《高规》第6.2.1.1条规定防烟楼梯间应在楼梯间入口处设前室、阳台或凹廊，《高规》第8.3.1.1条规定不具备。