城市建筑设计论文之防烟楼梯间的运用
摘要：高层建筑因其功能复杂、烟气流动速度快、垂直疏散距离长，因此在发生火灾时人员疏散困难。而高层建筑的防烟楼梯间能够帮助人们在火灾时及时安全地疏散到安全地带。本文主要比较了防烟楼梯间的三种防排烟方式，对其布置形式进行了说明，并得出相应的结论。
关键词：防烟楼梯间,高层建筑,火灾,防排烟,布置形式
前言
高层建筑层数多、房间多、使用人员多,由于这几多,给消防工作带来很多不便和麻烦。
一幢高层建筑,往往集中很多个不同的使用单位,因此功能复杂。各单位都有各自的特点和要求,不同的工作方式,不同的管理方式,加之防火知识缺乏,易燃易爆物品随意堆放,管理松懈,这将导致火灾的机会增多,火灾的危险程度加大。由于房屋层数大大地增加,高度远远超过目前救火车云梯所能达到的高度,楼内交通路线长又复杂,疏散目标不明显等因素,一旦房屋发生火灾,火势迅速蔓延,烟气快速扩散,造成救火工作困难,人员伤亡多、财产损失大,给人们的生命财产造成很大威胁,如何解决以上问题就是建筑设计所要研究的。
实践证明，防烟楼梯间是一块火灾时免受高温烟气侵害的“相对安全空间”，让处在建筑中的人员能够从容疏散到室外的安全地带。由此，防烟楼梯间在我国高层建筑中得到了越来越广泛的应用。
一、防烟楼梯间的概念
防烟楼梯间是在楼梯间入口处设有防烟前室或设专供排烟用的阳台、凹廊等，且通向前室和楼梯间的门为乙级防火门的楼梯间。防烟楼梯间是指具有防烟前室和防排烟设施并与建筑物内使用空间分隔的楼梯间。其形式一般有带封闭前室或合用前室的防烟楼梯间，用阳台作前室的防烟楼梯间，用凹廊作前室的防烟楼梯间等。
防烟楼梯间的适用范围为：高度超过32m，且每层人数超过10人的高层厂房；塔式住宅；一类高层建筑；高度超过32m的二类高层建筑；十九层及十九层以上单元式住宅应设防烟楼梯间；11层以上的通廊式住宅。
二、防烟楼梯间的功能
当火灾发生时,人们心理是很紧张的,都想迅速脱离火灾现场,疏散到安全地点。由于公共建筑物集聚了各方面的人员,在一个楼内共事和生活,如果着火时疏散目标不明确,路线长又复杂,就会使火灾现场秩序大乱,这样就会延误时间。因此,防烟楼梯必须设计合理,位置得当,要作到有效的、全面的、安全的、方便迅速的在发生火灾后和烧燃之前,这段时间内(约5～10分钟)把人财物疏散到安全地点。同时,还要给消防人员创造有利的救火条件,使消防人员能迅速到达着火地点,另外还要方便灭火运输工作,从而使火灾在很短时间内扑灭,尽可能减少损失。
三、高层防烟楼梯间的防排烟方式比较
防烟楼梯间的防排烟方式有三种：自然排烟、机械防烟和机械排烟。
（一）自然排烟
自然排烟是利用可开启的外窗或利用阳台、凹廊排烟的方式。
1、自然排烟的优点
其优点是构造简单、经济，不需要专门的排烟设备，火灾时不受电源中断的影响，平时还可兼做换气用。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，这种方式多被大家广泛采用。
2、自然排烟的缺点
(1)利用敞开的阳台、凹廊排烟时，不利于防盗，特别是一些高层商业建筑和金融财政建筑，防盗也是一项十分重要的因素。
(2)楼梯间前室必须靠外墙设计，否则难以实现。
(3)受风向等多种因素的影响较大，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。
(4)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，必须设置远距离开窗装置。
(5)自然排烟的开窗面积有所规定限制。
(6)此方式不适用于建筑高度超过50m的公共建筑和建筑高度超过100米的居住建筑。
（二）机械防烟
1、机械防烟的优点
其优点是防烟效果好，可灵活布置，不受条件限制。
2、机械防烟的缺点
(1)设计计算比较复杂
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设计计算中存在着一定的盲目性、可变性。
(2)各部位的送风量要保证其压力差和余压值，其压力必须与人员疏散方向相反，即保证楼梯间大于前室、前室大于走廊，楼梯间和前室余压值一般要求分别为50Pa和25Pa。
(3)防烟楼梯问和合用前室宜分别独立设置送风系统，当必须共用一个系统时，应在通向合用前室的支风管上设置压差自动调节装置。
(4)设备复杂、投资高。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，要设置多个送风口。一般要求楼梯问每隔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，提高了工程投资，维护管理也不方便。
（三）机械排烟
机械排烟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。这种排烟方式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，但其对于排出疏散走道、起火房间的烟气有着显著的效果。
1、机械排烟存在适用范围小、效果差的问题。机械排烟方式用于防烟楼梯问仅适用于带裙房的高层建筑，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，在前室或合用前室局部设置。这种方式的排烟效果并不理想，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。
2、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。
通过对三种防排烟方式的比较，可以得出：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宜优先考虑自然排烟方式；加压送风的防烟方式适用于各种楼梯间的前室，防烟效果好，不受环境条件的限制。
四、高层建筑防烟楼梯间的布置形式
（一）外廊式
开敞外廊式:疏散走道与外墙外面的开敞外廊相连结,人们通过开放式的外廊进入楼梯间安全疏散。而烟气通过走道进入外廊后,随即就扩散到大气中，从而使楼梯电梯间安全,能正常的使用,保证疏散。
封闭外廊式:就是开敞式外廊用能开启的玻璃窗将外廊封闭的形式。开敞式外廊用在我国南方比较合适,因冬季南北方的温差很大,当北方零下30℃时,南方却是零上10℃,四季如春。但在北方最好是封闭式外廊,而且应该是活动的能开启的玻璃窗,平时关闭,火灾时打开,最好当火灾发生时,窗子受烟气和温度的作用能自动打开,当然也可以人工控制的开启方
式。但是，封闭式外廊在火灾刚发生时的排烟效果不好，不如开敞式排烟迅速。
（二）靠外墙前室有窗式
楼梯间和电梯间都设有排烟前室,而前室靠外墙都设有能开启的窗子,同时排烟前室又用防火门与楼梯间、电梯间及疏散走道互相隔开。当火灾发生时,烟气进入前室后,随即通过外墙上的开启窗子排到大气中,从而保证楼梯间及消防电梯间的正常使用。此种布置形式,有单用和合用的排烟前室两种方式。
（三）内廊前室无窗式
高层建筑往往由于结构形式和功能要求,把防烟楼梯间和消防电梯间放在建筑物内廊位置上,故防烟楼梯间和前室均处在黑房间之中,采光靠人工照明,通风换气也不能直接靠窗进行。因此要保证楼梯间及电梯间的前室无烟,并有良好的疏散条件,就必须在前室内采取必要的排烟和通风措施。
目前应用最广泛的前室是内廊无窗靠机械送风的前室,这种前室是正压的,因为机械运转以后,连续不断地从外面抽入新风送往前室,使前室内气体压力加大,因此外面的烟气就无法进入前室。这样前室是无烟区,是安全的,当火灾时,人员疏散,人流越是靠近前室烟气也越少,越感觉安全。这是一种常用的方式,但这种方式用风量大,能源耗量大。
结语
综上，防烟楼梯间在高层建筑中有极重要的意义，因此务必做好高层公共建筑防烟楼梯间的设计,安排好合理的位置,这是防火、排烟、疏散、抢救不可缺少的部分,也是保障人民生命财产安全很重要的一环。
参考文献
[1]高层民用建筑设计防火规范（GB50045-2005）[S].中国建筑工业出版社，2005.
[2]杨理文.关于共用防烟楼梯间防烟设计问题的探讨[J].暖通空调，2009.39.
