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摘要：随着社会经济的不断发展，城市化建设进程的不断加快，城市用地越来越紧张，致使建筑建设越来越高，超高层建筑数量逐年增多。一旦发生安全事故，其处理难度就非常大，而且会造成严重的危害。其中火灾问题尤为突出，为此，防排烟设计作为防火设计的重要组成内容，受到了人们的广泛关注，值得予以深入研究。
关键词：超高层建筑；防火设计；防排烟设计
随着改革开放的不断深入，我国建筑行业得到了快速的发展，超高层建筑越来越多，并且建筑综合性越来越强，为此，在充分发挥建筑功能满足居住要求的同时，一定要重视防火安全。根据有关调查结果显示，超高层建筑火灾伤亡中大约90%的人员均是由烟气窒息导致的，所以，在超高层建筑防火设计中，一定要重视防排烟设计，保证在发生火灾的时候，可以将烟气顺利排出，为人员的安全撤离创造有利条件。
一、超高层建筑防火设计中防排烟设计的必要性
从生命安全系统的角度看，超高层建筑的一般特征：（1）建筑高度超出了现有消防云梯设备的可及范围；（2）潜在的烟囱效应作用加强；（3）需要超长的疏散时间。当超高层建筑发生火灾的时候，防烟楼梯间成为了唯一的垂直疏散通道，消防电梯主要是消防员扑救火灾的垂直运输工具，普通客梯会快速落到底层。为了有效疏散人员与扑救，需要保证防烟楼梯间与消防电梯井内没有烟，为此，在进行设计的时候，设置独立的防烟楼梯间与消防电梯井前室或者两者合用一个前室。前室（合用前室）设置作用主要包括以下几点：一是，可以当成是临时避难所；二是，阻挡烟气直接进入防烟楼梯间与消防电梯井中；三是，为消防员扑救工作提供了安全区；四是，降低了“烟囱效应”。因为设有前室，将防烟楼梯间、消防电梯井和走道予以分开，降低了防烟楼梯间与消防电梯井的烟囱效应，能够减缓火势，缩小了火灾蔓延范围。除此之外，还可以设置防排烟设施，在发生火灾的时候，一般烟气水平流动速度为0.3-0.8m/s，垂直流动速度为2~4m/s，也就是说，在无法阻挡烟气流动的情况下，只需要大概1min就能够扩散几十层，其流动速度远远超出了人员的撤离速度。防烟楼梯间与消防电梯井作为超高层建筑火灾蔓延的重要途径，一定要设置相应的防排烟设施，阻挡烟气流动，确保人员的安全撤离，为火灾扑救争取时间。
二、超高层建筑火灾烟气的防排烟措施
如上所述，超高层建筑火灾中人员疏散所需时间大概与建筑物高度成正比例，一般人员疏散的时间较长，而在楼梯间和楼内远离着火区的其它地方形成难以忍受的烟雾状况所需时间则较短。因些，在发生火灾时全部撤出建筑物内人员是非常团难的。如果让人留在建筑内，全面的消防系统必须包括对烟气和火焰的控制，使某些特定区域内的烟浓度始终能维持在建筑内人员可以忍受的水平。这些特定的区域包括防烟楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间前室或合用前室，以及封闭避难层。
目前，高层建筑防排烟方式一般分为三种。即：①自然排烟；②机械排烟；③机械加压送风的防烟方式。我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）规定，超高层建筑防烟措施应采用机械防烟措施。主要是在防烟楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯间前室或合用前室，以及封闭避难层设置机械加压送风系统，以造成一个压力差，防止烟气侵入这些疏散通道。即：发生火灾时，由消防控制中心联动，开启火灾层与上下层相邻楼层的电动防烟送风口，用风机通过竖向混凝土风道作火灾层与上下层相邻楼层的机械加压送风。其控制系统简单、安全、可靠，近年来已经成为超高层建筑的主要防烟方式。
目前，最好的排烟方法在于消除产生烟气的源头。因为，在高层建筑中应设置火灾报警系统及自动灭火系统，以便尽早发现火灾，在大量浓烟产生前扑灭火灾或控制火灾发展。自然排烟是利用热压、风压使室内外空气对流并通过外窗、阳台等建筑设施排烟。在超高层中，自然排烟受烟囱效应、外风和火灾向上蔓延快速等的影响，自然排烟的排烟效果有很多不稳定的因素。因此，采取自然排烟的部位应严格遵照《高层民用建筑设计防火规范》有关规定。而采用机械排烟则只要能在火灾初期，在正确的位置报警，就可使烟气分离并排出，使烟难以流入避难层或其它房间。机械排烟也存在不足的地方，就是排烟能力（排烟量）受到很大的限制，如果烟气向几个区域同时扩散的话，就毫无办法。因此，在设置机械排烟设施时，其排烟风机设备选型和风量、风压选取、排烟口位置、排烟管道材料以及整个系统的控制，应符合现行的，《高层民用建筑设计防火规范》有关规定。通常来说，对于人员比较密集的场所，例如：长度超过20m内走道或有自然通风外窗，但长度超过60m的内走道，中庭等，推荐采用机械排烟方式。地上面积超过100平方米且经常有人停留或可燃物较多的房间，可开启外窗面积满足该地面面积的2％，可采用自然排烟。否则，应设置机械排烟系统。
超高层建筑中大部分设有中庭，由于建筑的需要中庭类型又是多种多样。中庭烟控设计由于受到边界条件的影响，难以做到完善。中庭烟气控制的主要目的就是限制中庭烟气的流动，避免其扩散到邻近房间以及安全疏散通道中，同时，控制烟层温度，防止因为温度过高发生爆炸；但是也不要过低，致使其降到地面。针对中庭和周边房间无间隔的情况，中庭空气和周围房间空气是流通的，可以通过顶部集中排烟法进行有效排烟；也可以进行分散排烟；集中排烟与分散排烟结合，可以有效提高排烟效果。针对中庭和周边房间之间设有玻璃间隔的时候，中庭空气和周边房间空气不流通，可以借助集中排烟法进行排烟，同时对钢化玻璃幕墙进行水幕保护。如果在设置分散排烟系统，可以有效提高排烟效果，在超高层建筑中得到了广泛的应用。中庭排烟系统具有多重设计目标，一方面为建筑物内人员疏散提供一个安全的环境，另一方面为消防人员进入空间确定火灾具体位置和控制火势创造必要条件。
结束语
总而言之，在超高层建筑防火设计中，防排烟设计是非常重要的组成内容，发挥着至关重要的作用，一定要予以高度重视。在建筑防排烟设计中，必须充分结合建筑结构的设计情况，选择合适的排烟方式，保证烟气的有效排出，为人员的撤离与火灾扑救创造有利条件。只有完善超高层建筑的防排烟设计，才可以确保建筑安全，有效提高人们的生活质量与水平。
参考文献：
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[2]朱耀杰.高层建筑楼梯间及电梯井火灾烟气运动与控制数值模拟[D].太原理工大学，2010年.
[3]《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）.