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山東茂隆新材料 2020-11-16 1962
摘要: 對照新版《高規》《人防規》局部修訂條文,結合設計審(抽)查工作實踐,對高層民用建筑和人防地下室工程地下室與地上層共用防煙樓梯間防煙設計問題進行了有益的探討,指出了目前設計存在的問題,提出了解決方案。 關鍵詞: 共用防煙樓梯間 人防地下室 2001年4月,國家對《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95(以下簡稱《高規》)和《人民防空工程設計防火規范》GB50098-98(以下簡稱《人防規》)進行了局部修訂,強制性規定:地下 室與地上層不應共用樓梯間,當必須共用樓梯間時,應在首層與地下室出入口處設置防火墻與防火門,將上下隔開。對于共用防煙樓梯間設計,執行此規定,就意味著地下與地上以防火門為界形成了兩個相對獨立的防煙樓梯間。此時,防煙設計包括加壓送風量及加壓送風系統如何考慮?《高規》與《人防規》對此并無相應的條文規定,防煙設計人員無所適從。本人在從事設計審(抽)查工作中,發現建筑專業一般均采用共用樓梯間方案,且按規定設計了防火墻、防火門將上下隔開,而暖通專業人員在進行防煙設計時,并未注意那道防火墻和防火門的存在,地下地上樓梯間仍毫無改變地設計成一個防煙系統,專業之間不協調,致使地上特別是地下防煙樓梯間加壓送風量嚴重不足,存在著安全隱患。本文擬就這個問題進行一些探討,以利于正確理解和執行設計防火規范,改進和完善防火防煙加壓送風系統設計,并為今后防火設計規范修訂提供參考。
1 問題的提出
《高規》6.2.8條規定:“地下室或半地下室與地上層不應共用樓梯間,當必須共用樓梯間時,應在首層與地下室或半地下室的出入口處設置耐火極限不低于2.00h的隔墻和乙級防火門隔開,并應有明顯標志”。
《人防規》5.2.2條規定:“人民防空地下室與地上層不應共用樓梯間,當必須共用樓梯間時,應在首層與地下室的出入口處設置耐火極限不低于2.00h的隔墻和不低于乙級防火門隔開,并應有明顯標志”。
以上兩條均為強制性條文,設計人員必須執行。
怎樣正確理解并執行這兩條強制性規定?筆者認為,從條文“用詞”的嚴格程度理解,前半句“不應共用”,是指正常情況下,地下室與地上層均不應共用樓梯間,而應分別設置在不同位置,后半句“應……設置……”,是指非正常、特殊情況下,不得不采用地下室與地上層共用樓梯間方案時,應在首層與地下室出入口處設置防火墻和防火門,將上下隔開,使之著火時形成兩個相對獨立的樓梯間。建筑師在作樓梯間特別是防煙樓梯間布局方案時,首先應執行前半句,即按正常情況考慮,將地下室防煙樓梯間與地上層防煙樓梯間分開設置,分別布置在不同位置,盡量避免地下地上共用樓梯間方案,以為防煙設計和工程安全創造有利條件;只有確實受條件限制、按正常情況分設防煙樓梯間難以實現時,才采用共用防煙樓梯間方案,并按下半句的規定設置防火墻和防火門,將上下隔開。
目前在高層民用建筑和人防地下室工程防煙樓梯間建筑設計布局上,上述兩條規定并未得到全面、準確的執行,特別是規定的前半句,受到建筑師的普遍冷落。我們在初步設計審查、施工圖設計審查和消防設計審查中所接觸到的高層民用建筑工程和人防地下室工程的防煙樓梯間設計幾乎均采用地下、地上共用樓梯間方案,很少見到地下、地上樓梯間分設方案。似乎所有工程均處于非正常、特殊情況之下,正常情況幾乎不存在,這實在有違上述規定制定者的初衷。
建筑師采用共用防煙樓梯間方案,雖然方便了本專業,簡化了建筑布局,但卻給防煙設計帶來了一些不容忽視的問題和麻煩。
在地下與地上共用防煙樓梯間建筑設計中,首層與地下室出入口處那道防火墻與防火門的設置,對防煙樓梯間加壓送風量計算和加壓送風系統的設計影響極大,有無那道防火墻、防火門,地上特別是地下防煙樓梯間加壓送風量計算與加壓送風系統設計是大不一樣的。
2 不具備自然排煙條件的共用防煙樓梯間加壓送風量的確定地下與地上共用防
瀝青木絲板主要用于道路、基建等伸縮縫,沉降縫等工程的建設,安放在構件中能長時間使用不腐敗,基建因環境溫度變化變形時不被自己的應力所破壞的作用,現國內很多基建往往是因為伸縮縫中材料使用不當,導致基建工程出現被自己的應力漲開,或材料彈性不夠,收縮時隨著塵土等雜質的進入后等再膨脹時漲開裂縫,在安裝后能阻止水流通過收縮縫進入構件內部,沖刷基建基礎層,導致基建受力不平衡出現裂縫、塌陷等現象。
煙樓梯間,由于首層與地下室出入口處那道防火墻和防火門的阻隔,著火時樓梯間上下不通了,實際上形成了地下和地上兩個相對獨立的防煙樓梯間,按照《高規》8.3.1條和《人防規》6.2.1條的規定,應分別獨立設置加壓送風防煙系統。此時,地上防煙樓梯間與地下防煙樓梯間加壓送風量如何確定?這是防排煙設計人員首先要面對的一個問題。地上高層防煙樓梯間部分,其加壓送風量應按《高規》8.3.2條執行。當僅給防煙樓梯間加壓送風(前室不送風)時,:20~32層,加壓送風量為35000~40000m3/h;<20層加壓送風量為25000~30000m3/h。當防煙樓梯間與前室(合用前室)分別加壓送風時,其防煙樓梯間加壓送風量應按表8.3.2-2確定:20~32層,加壓送風量為20000~25000m3/h;<20層時,加壓送風量為16000~20000m3/h。如果經過計算復核,計算所得加壓送風量大于表中數值,應按計算風量取用。如果計算所得加壓送風量小于表中數值,則應按表中風量取用。
地下防煙樓梯間部分,如為人防地下室,其加壓送風量毫無疑問地應按《人防規》6.2.1條規定確定:當前室不送風時,防煙樓梯間的送風量不應小于25000m3/h;當防煙樓梯間與前室分別送風時,防煙樓梯間的送風量不應小于16000m3/h,前室送風量不應小于12000m3/h。如果地下室部分并非人防工程,其防煙樓梯間加壓送風量如何確定?《高規》中并無相應條文規定。筆者認為,此時,其加壓送風量可按《高規》8.3.2條表8.3.2-1、表8.3.2-2中<20層時的風量取用,也可參照《人防規》6.2.1條確定,其結果是一致的:當前室不送風時,防煙樓梯間的送風量不應小于25000m3/h;當防煙樓梯間與前室分別送風時,防煙樓梯間的送風量不應小于16000m3/h,前室送風量不應小于12000m3/h。以上風量尚應根據工程的實際情況進行計算復核。由于共用防煙樓梯間防火墻(門)以下地下室層數不多,一般為1~3層,門窗縫隙計算漏風總面積不大,按“風壓法”計算送風量較小,故實際工程復核計算應采用“風速法”,其計算公式為:
式中 F — 每個門開啟面積,一般防火門為1.5×2.1
V — 門洞平均風速0.6~1.0m/s
a — 背壓系數,按密封程度取0.9~1.0
b — 漏風附加率,可取0.1
n — 同時開啟門數,取n=2(地下室為2~3層時,按同時開啟二層門計,地下室為一層時,按一進一出二個門計)
3 共用防煙樓梯間防煙設計存在的問題
不具備自然排煙條件的地下地上共用防煙樓梯間加壓送風,目前常見的做法是,地上地下仍設計為一個加壓送風系統:總加壓送風量仍按一個防煙樓梯間計算,加壓送風機仍選用一臺,置于屋頂或地下室,加壓送風豎風道仍為一條,一通到底,加壓送風口仍采用大小相同的自垂百葉風口,每2~3層設一個(地下層1~2個風口),各風口送風量均相等。
這種做法,未充分注意建筑專業在共用樓梯間設計中首層與地下室出入口處的微妙變化,忽視了那道防火墻和防火門的存在。如果沒有那道防火墻、防火門,地下室與地上層防煙樓梯間設計成一個加壓送風系統,不存在任何問題,而有了那道防火墻、防火門(不論地下著火還是地上著火,此門均應處于關閉狀態),再設計成一個加壓送風系統就產生了問題:當地下層著火時,所有送風口均開啟送風,絕大部分風量均送至地上層防煙樓梯間,地下層防煙樓梯間僅1~2個風口送風,送風量嚴重不足,遠達不到《高規》和《人防規》要求的25000m3/h(前室不送風)或16000m3/h(樓梯間與前室分別送風);當地上層著火時,所有送風口均開啟送風,由于地下層防煙樓梯間所設1~2個風口亦開啟送風,故地上層防煙樓梯間送風量亦顯不足,也難以符合《高規》規定的送風量;當地下層與地上層同時著火時,所有送風口開啟送風,地下層僅1~2個風口送風,送風量嚴重不足,地上層少了1~2個風口的送風量,送風量也顯不足,上下均達不到規范規定的風量要求。
另外,由于加壓送風口采用自垂百葉風口,地上地下采用一條豎風道,該風道穿越首層與地下室出入口處那道防火墻時未設防火閥,存在著安全隱患。原本建筑專業依防火設計規范強制性條文規定,在首層與地下室出入口處設置了一道防火墻和防火門,將樓梯間上下隔開,而防煙設計卻用一條垂直豎風道和若干個自垂百葉風口又將樓梯間上下連通,削弱了那道防火墻、防火門的作用,專業間存在矛盾,給防火安全帶來問題,是不可取的?!度朔酪帯?.5.4條規定:“機械加壓送風防煙、排煙管道不宜穿過防火墻。當需要穿過時,過墻處應設置煙氣溫度大于280℃時能自動關閉的防火閥”。筆者認為,此條對共用樓梯間防煙設計也是適用的,其加壓豎風道通過防火墻處亦應設防火閥,以確保建筑防火安全。
4 解決辦法
不具備自然排煙條件的共用防煙樓梯間防煙設計要同時滿足地下室與地上層防煙樓梯間加壓送風要求,有二個方案可供選擇:
方案一:地下室與地上層仍共用一個垂直豎風道(穿越首層與地下室出入口處那道防火墻處設置煙氣溫度大于280℃時能自動關閉的防火閥);加壓送風量加倍,由同型號的二臺加壓風機共同承擔;風口采用常閉防火型,與加壓送風機聯鎖控制;地上層風口每2~3層設一個,風量均攤;地下層風口每層設一個,依《高規》8.3.2條或《人防規》6.2.1條風量要求及風口限定風速確定風口斷面積(較地上層大的多);同時在地下室防煙樓梯間與前室的隔墻上設置余壓閥。當地下層著火時,地下室防煙樓梯間送風口聯鎖其中一臺加壓風機開啟給地下室防煙樓梯間加壓送風;當地上層著火時,地上層樓梯間所有送風口聯鎖另一臺加壓風機給地上層防煙樓梯間加壓送風;當地下地上同時著火時,地下地上防煙樓梯間所有風口聯鎖二臺加壓風機同時給地下和地上兩個防煙樓梯間加壓送風。這種系統在任何情況下均可滿足加壓送風要求,但聯鎖控制相當復雜,實施起來有一定難度。
方案二:地下室與地上層兩個防煙樓梯間,分別獨立設置加壓送風系統,包括加壓風機、垂直風道、加壓送風口等均分開設置。這種系統在任何情況下均能滿足加壓送風要求,且聯鎖控制簡單、靈活、可靠,應優先選用。
共用防煙樓梯間的防煙設計,由于首層與地下室出入口那道防火墻、防火門的設置,確實帶來了新的問題,值得認真探討。建議在《高規》和《人防規》再次修訂時對此做出明確的規定,明確制定與《高規》6.2.8和《人防規》5.2.2條相對應的防煙設計條文規定,以便該部分防煙設計有所遵循,有法可依。
參考文獻
1、GB50045-95 高層民用建筑設計防火規范 北京:中國計劃出版社 2001年版
2、GB50098-98 人民防空工程設計防火規范 北京:中國計劃出版社 2001年版
3、張遵宇 高層民用建筑防排煙設計常見問題分析 暖通空調: 2003,33(3)
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