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摘要：針對現行消防排煙的國家規范及浙江省消防紀要的實施情況、復雜空間消防排煙問題的研究現狀作了詳細分析，發現復雜空間的消防排煙設計存在眾多亟待解決的問題。分別對復雜豎向結構空間、復雜橫向結構空間和復雜功能空間的排煙系統及其排煙量的設計進行了深入研究，給出了復雜空間施工圖消防排煙審查的原則和要求，列舉了具有代表性的工程實例，并對其復雜空間的排煙問題進行了研究和探討。最后得到了復雜空間排煙設計和審查的基本方法。
關鍵詞：復雜結構空間；復雜功能空間；特殊場所；消防排煙；排煙設計審查
0引言
隨著現代建筑技術的發展，建筑結構復雜、功能復雜的空間越來越多，復雜空間通常具有可燃物較多、人員密度大等特點，消防安全也特別重要，防排煙系統作為消防安全的重要保障措施，也必然成為施工圖審查的重點和難點。特別是GB51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》（以下簡稱《煙標》）對復雜空間消防排煙的設計提出了更高的要求，《煙標》相比于GB50045—95《高層民用建筑設計防火規范》（2005年版）（以下簡稱《高規》）和GB50016—2006《建筑設計防火規范》（以下簡稱《建規》）作了較大幅度的調整修改，借鑒并引入新的防排煙計算、設計理論，但是《煙標》中的相關規定無法直接解決所有復雜空間的消防排煙問題。為了解決這類復雜空間消防排煙問題，很多學者針對類似問題作了深入分析和研究，例如，冒宏軍針對城市地鐵中庭車站公共區，結合實際工程案例，對防排煙設計進行了火災數值模擬［1］；林東安對超大型電子潔凈廠房防排煙系統設計進行了研究，并對工廠建設過程中的防排煙設置要點進行了探討［2］；唐棟超針對大空間防排煙系統的設計要點進行了簡要分析［3］；宋晉等人針對復雜空間的建筑防排煙設計相關問題進行了探討［4］；張弘探討了復雜功能空間建筑防排煙設計的相關問題［5］。為了貫徹實施《煙標》，2019年《浙江省消防技術規范難點問題操作技術指南》（簡稱《2019指南》）和修訂后的2020年《浙江省消防技術規范難點問題操作技術指南（2020版）》（簡稱《2020指南》）針對復雜空間的消防排煙設計作了相應研究和規定，這些研究很大程度上解決了一些工程上復雜空間的排煙問題，但因為實際工程的復雜性，施工圖審查過程中發現仍然存在一些問題亟待解決。本文就針對浙江省施工圖審查中常見的復雜空間消防問題進行分析和探討。根據施工圖審查經驗，將復雜空間分為復雜結構空間和復雜功能空間2種，復雜結構空間又分為復雜豎直結構空間和復雜豎向結構空間。
1復雜結構空間
1.1復雜豎向結構空間
復雜豎向結構空間通常是由中庭與多層回廊共同組合的一種建筑室內豎向空間。如酒店超高的球形中庭、商業綜合體的超大不規則中庭等，通過簡化復雜豎向結構空間的邊界條件，建立豎向復雜結構空間的模型，如圖1所示。圖1中，H為中庭高度；Hi為建筑層高或周圍場所建筑層高；Wi為豎向復雜結構空間洞口的開口尺寸；HD為擋煙垂壁高度?！稛煒恕返?.1.3條規定了：中庭及其周圍場所和回廊應根據建筑構造及該標準第4.6節規定，選擇設置自然排煙系統或機械排煙系統。《煙標》第4.6.3條和4.6.5條針對中庭及其周圍場所、回廊的排煙系統排煙量的設計作了詳細規定。施工圖審查過程中鮮少發現典型中庭的排煙系統設計存在不合理的設計問題，但由于復雜豎向結構空間的排煙系統選擇和排煙量的設計只能參考《煙標》中關于中庭及其回廊、周圍場所的相關規定，因而施工圖審查過程中發現復雜豎向結構空間排煙設計會出現對規范和結構空間的理解不同而存在較多的爭議設計。以某酒店球形中庭的排煙設計為例，球形中庭和回廊圍合而成一個球形超高空間，空間高度H＝75.8m，中庭洞口的尺寸W1至W7從45m逐漸增大至66m，W8至W14從66m縮小至45m，建筑層數總共17層，除頂層以外建筑層高均小于6.0m，頂層的建筑層高為8m，但其對應的周圍場所（客房）的層高小于6m，排煙口設于空間頂部，中層及頂層回廊設計采用自然排煙，中庭與頂層回廊可不劃分防煙分區，自然排煙窗的有效開窗面積不小于60m2。煙氣層厚度為計算值5.6m，除頂層以外，其余樓層回廊均采用機械排煙，排煙口設于回廊頂部，回廊煙氣層高度為1.0m（擋煙垂壁高度HD＝1.0m），排煙量為13000m3／h。球形中庭的煙氣主要來自2個方向：一是客房所產生的煙羽流向中庭蔓延；另一種是球形中庭自身火災形成的煙羽流上升蔓延。客房著火點位置未知，當著火點位于中庭底部時，煙氣擴散路徑較長且溫度下降，導致煙氣在中庭上空滯留或沉降?！稛煒恕返?.6.8條解釋條文中明確規定：當儲煙倉的煙層溫度與周圍空氣溫差小于15℃時，此時煙氣已經基本失去浮力，會在空中滯留或沉降，無論自然排煙還是單點機械排煙系統，都難以有效地將煙氣排到室外，設計計算結果若得出上述情況之一時，說明設計方案是失效的，應重新調整排煙措施。在施工圖審查過程中，發現原排煙系統設計未考慮浮力計算，未根據球形空間自身的復雜結構選擇適宜的排煙系統。為解決煙氣滯留或者沉降問題，建議設計采用機械排煙系統，排煙系統根據中庭高度豎向分段設計排煙口。與典型中庭結構不同，球形中庭建筑標高32.9m以上回廊均處于球形中庭正上方，原設計擋煙垂壁高度的煙氣極易擴散至回廊，對回廊的人員疏散造成影響。因此，建議回廊與中庭之間設計電動擋煙垂壁，擋煙垂壁高度等于建筑層高以防止煙氣侵入回廊。《煙標》第4.6.5條中庭排煙量的設計計算應符合下列規定：中庭周圍場所設有排煙系統時，采用機械排煙系統的中庭的排煙量應按周圍場所防煙分區中最大排煙量的2倍數值計算，且不應小于107000m3／h。酒店球形中庭的周圍場所均為客房且建筑高度小于6m，客房屬于建筑面積小于100m2的房間，可不設計排煙系統。酒店球形中庭的機械排煙量根據火災模型計算且不應小于107000m3／h。客房層的回廊按照疏散走道要求設計防煙分區，排煙量不小于13000m3／h?？紤]到客房發生火災的危險性較高，因此建議客房采用自然排煙，一旦客房發生火災產生煙氣，可以迅速排出。
1.2復雜橫向結構空間
相對于復雜豎向結構空間，復雜豎向結構空間通常是沿水平方向、由不同建筑高度的空間組成的一種復雜結構空間，如劇院建筑中的觀眾廳和舞臺、電影院的影廳、學校建筑中的階梯教室等特殊用途的空間。通過簡化復雜橫向結構空間的邊界條件，建立復雜橫向結構空間的結構模型，如圖2所示。《煙標》中也沒有針對復雜橫向結構空間排煙設計的規定，其排煙系統的設計可參考《煙標》第4.1.1條的規定執行，既可以選擇自然排煙系統，又可以選擇機械排煙系統，但復雜橫向結構空間通常不具備自然排煙的條件，因而只能選擇機械排煙系統。排煙量依據《煙標》第4.6.3條的規定執行，施工圖審查過程中發現，幾乎所有設計均按照建筑高度大于6m的條件計算排煙量，選擇建筑高度的依據是《煙標》的第4.6.9條和《2020版指南》的第7.2.36條的相關規定。復雜橫向結構空間排煙審查難點是排煙系統選擇和清晰高度的審查，以某學校體藝樓的觀眾廳為例（見圖2）。圖2中舞臺建筑高度H1為19.2m，臺口建筑高度H2為10m，觀眾廳建筑高度H3為13m，觀眾廳后排和池座區域的建筑高度H4為2.5m。舞臺區和觀眾廳分別設計2套獨立的機械排煙系統，舞臺區的機械排煙口設計于舞臺頂部最高處，觀眾廳的機械排煙口設計在觀眾廳的不規則吊頂平面上，觀眾廳和舞臺區的清晰高度按照《煙標》第4.6.9條和《2020版指南》第7.2.36條的要求，分別為3.0m和4.0m。施工圖審查過程中發現，觀眾廳的設計清晰高度較低，2層池座區域甚至觀眾廳的后排疏散走道均淹沒在煙氣層中，對人員的疏散極其不利。審查建議，將觀眾廳的機械排煙口設計在吊頂之上以提高觀眾廳的清晰高度，吊頂上均勻布置的開口面積應滿足《煙標》第4.4.13條，觀眾廳的清晰高度設計值不應低于2層池座疏散通道的清晰高度設計值。在有條件的情況下，觀眾廳后排及池座區域的疏散通道頂部設計獨立的機械排煙系統。依據《煙標》第4.6.5的要求，設計將觀眾廳和舞臺區按照建筑高度大于6m的房間分別建立火災模型，并計算系統排煙量或者依據《煙標》中的表4.6.3選取系統排煙量，并取兩者之間的較大值。觀眾廳后排及池座區域疏散通道的機械排煙系統排煙量按照疏散走道選取，不小于13000m3／h。復雜結構空間的排煙設計，不僅要熟悉掌握規范的相關規定，還應結合結構空間的自身特點選擇適合的排煙系統。
2復雜功能空間
與復雜結構空間不同，復雜功能空間的建筑結構相對簡單，但是空間功能屬性相對比較復雜，通常具有2種及以上功能屬性，不同的功能屬性對應著不同的排煙系統及其排煙量。例如，與走道連通的門廳（門廳既具備平時通行人員短暫停留的功能又具備消防疏散走道的功能）、多層走道與建筑高度大于6m的通高門廳組成的空間等，復雜功能空間的功能屬性多樣化，不同的建筑定性對應著不同的排煙系統及其排煙量。以某劇院劇場前廳為例，如圖3所示，前廳為一個貫通4層的不規則高大門廳，建筑高度H為22.8m，橫向最大長度W為23.0m，縱向最大長度為66.0m，4層建筑標高H3、H4、H5、H6均為5.7m，建筑設計多個不均勻布置的鏤空洞口，最小洞口的面積Smin為80m2，最大洞口面積Smax為350m2；觀眾廳的建筑高度H2為11.4m，觀眾廳與前廳采用防火墻或防火門分隔。劇院前廳是一個復雜功能空間，既可以按照中庭又可以按照建筑高度大于6m的房間設計排煙系統。施工圖審查過程中發現，設計定性前廳為中庭和回廊組成的功能空間，依據《煙標》第4.1.1條規定來選擇機械排煙系統。多個面積不等的樓板開洞按照中庭設計排煙系統，中庭與回廊之間設計擋煙垂壁，回廊按照走道的要求設計機械排煙系統?；乩群椭型ザ噙_6套機械排煙系統（其中，2套回廊機械排煙系統，4套中庭排煙系統）?？紤]到劇院前廳屬于同一防火分區，前廳無可燃物質且發生火災危險性較低，除自身疏散以外，均無疏散功能，施工圖審查建議，在經過火災性能化分析論證的基礎上，按照建筑高度大于6m的房間優化設計排煙系統，優先選擇自然排煙系統，在自然排煙條件不滿足的情況下選擇機械排煙，防煙分區的長度應滿足規范要求。依據《煙標》第4.6.5條的要求，當中庭周圍場所設有排煙系統時，中庭采用機械排煙系統的中庭排煙量應按周圍場所防煙分區中最大排煙量的2倍數值計算，且不應小于107000m3／h；當中庭采用自然排煙系統時，應按上述排煙量和自然排煙窗（口）的風速不大于0.5m／s計算有效開窗面積。施工圖審查中發現，設計按照走道選取了2套31200m3／h回廊排煙系統和4套220000m3／h的中庭排煙系統，系統排煙量巨大。審查建議：依據《2020指南》，將門廳定義為火災危險性較低的門廳，利用消防性能化的方法對火災場景進行模擬計算［5］，綜合評估門廳火災危險性及煙氣來源，按照建筑高度大于6m的單個房間設計火災模型，并計算系統實際排煙量，由于周圍場所與門廳之間已設計了嚴格的防火分隔措施，可簡化排煙系統數量并降低機械排煙系統的排煙量。
3結語
自2018年《煙標》頒布實施以后，浙江省根據地方要求分別頒布實施了《2019指南》和《2020指南》，解決了大部分設計單位和施工圖審查機構對部分條文理解的爭議問題。由于建筑的多樣性和復雜性，在施工圖審查過程中，仍然發現眾多爭議問題，特別是復雜結構空間、復雜功能空間等排煙系統的選擇和排煙量計算等問題。為解決類似復雜的排煙問題，本文將以往審查過程中遇到的具有代表性的問題在此進行了一一討論，希望對類似空間結構的排煙設計有所幫助。通過以上分析發現，消防排煙設計不僅需要嚴格滿足消防規范的規定，對于消防規范中存在爭議或者沒有明確規定的消防問題，必須因地制宜地根據空間的結構、功能等特性，在滿足規范的前提條件下，合理分析和解決消防排煙問題。
作者：田向寧 高克文 王琰 單位：浙江精創建設工程施工圖審查中心 浙江大學建筑設計研究院有限公司 浙江綠城都會建筑規劃設計有限公司
