中庭建筑的防火安全设计探讨

作者:安全管理网 来源:安全管理网 点击:  评论: 更新日期:2016年10月07日

随着建筑业的发展,一种以建筑内部空间为核心综合多种功能的空间结构形式--中庭,在我国的高层建筑中使用的越来越为频繁和成熟。如上海的金茂大厦、港汇商厦、连卡佛等许多高层建筑,都设有贯穿若干层或全楼的中庭。中庭的出现,在创造了一个引人注目的共享环境的同时,也带来了特殊的火灾危险性。中庭的高度(通常在20米以上)会大大降低自动喷水灭火系统的有效性,而贯穿全楼或多层的封闭大空间与楼层间的不完全隔离,无法有效延缓火、烟由着火层向其他楼层的蔓延,随着火场温度的升高,如无完善的送风、排烟系统设计,中庭还可能产生明显的烟囱效应,造成火势迅速上窜蔓延,甚至将导致大量人员伤亡,带来不可估计的损失。以下我们了解中庭的一些情况及对中庭建筑的防火安全设计进行探讨。
        一、概况
        1.1、中庭的概念
        短边长度不小于6m(或半径不小于6m),横截面积不小于100㎡,且其共享层数不少于三层的带有顶盖的室内庭院。设有中庭的建筑称之为中庭建筑。
        1.2、防火设计中中庭的分类
        根据防火分隔设计所配备的消防设施,中庭一般可分为以下三类:
        1.2.1、天井式中庭
        它是指用耐热的防火玻璃从建筑中分隔出来的高大空间,除了用于交通目的之外无其它使用功能。这类中庭由于采用了防火玻璃分隔,一般不会出现太大的问题,火灾时利用机械排烟可达到控制火灾蔓延的目的。
        1.2.2、开敞式中庭
        它是指除部分房间装有玻璃分隔之外,多数层间与中庭完全相通。这类中庭在火灾时的主要威胁来自与中庭直接相通的疏散通道及回廊,因此,需设计烟气控制系统防止烟气进入疏散通道。
        1.2.3、封闭式中庭
        它是指用普通玻璃分隔出来的空间,具备使用功能,通常可作为娱乐场所或餐厅。封闭式中庭在火灾中即使整个空间充满烟气,危险性也不太大,考虑周围的回廊,房间全渗进烟气,通常要设置机械排烟装置防止烟气扩散。
        二、中庭的火灾危险性
        “中庭”能使建筑的内部空间达到最大范围连接性,并形成整体的内部空间视觉效果以及大面积自然采光,其庄重美观、内部采光性能好、环境舒适,但同时也带来了一系列新的问题。例如:1967年比利时布鲁塞尔伊若巴施格百货商店二楼起火,共造成325人死亡,其中260人死于四楼食堂,损失约70亿丹。此次火灾是由于建筑中中庭部分未设防火分区,中庭设置的感烟探测器未动作,由于中庭的烟囱效应,使烟气迅速扩散,火势扩大,起火45分钟后,玻璃屋顶很快遭到破坏,一部分钢结构被烧而倒塌,楼内人员无法安全、迅速的疏散,从而造成了此次悲惨事件。
        中庭建筑的火灾危险性:
        2.1、易燃、可燃物多
        中庭大部分都设置于宾馆和商贸楼等公共场所,满足诸多功能的需求,建筑标准高,内部装修豪华,在装潢过程中,为追求效果,大量使用木质,化纤及高分子合成等易燃、可燃材料,发生火灾时极易形成气体火灾且难以控制。
        2.2、易性形成“烟囱效应”,烟火蔓延快
        烟囱效应是指由建筑内、外部空气的温度及密度差而引起的在建筑内部垂直的方向上的自然空气流动现象。中庭空间形似烟囱,当大楼发生火灾,室内火场温度升时,往往形成“烟囱效应”,风助火势,火借风威,烟气顺着中庭快速向垂直和水平方向扩散,造成竖向、横向延烧。
        2.3、疏散困难大
        具有中庭的建筑一般都有相当的高度,电梯、自动扶梯是主要的垂直交通工具。火灾时因断电致使电梯和自动扶梯不能使用,人员只能依赖楼梯进行紧急疏散。然而,这类建筑一般供人员使用的步行楼梯设计时位置安排的比较隐蔽,每天进出的大量非固定人员对楼内结构不熟悉。火灾时,大量人员同时疏散,极易出现拥挤、混乱,造成疏散通道堵塞,加上火场内烟气浓度大,有害气体成分多,极易造成群死群伤的悲惨局面。
        2.4、火灾扑救困难大
        2.4.1、消防队同时要在数楼层进行灭火,需要调集大量兵力;
        2.4.2、消防队员不得不沿着疏散人员逃生的相反方向进入,这就会在出入的通道上相撞;
        2.4.3、火灾迅速扩大,应当阻止火势扩大的开口很多,很难确定从何处着手;
        2.4.4、烟雾迅速扩散并充满空间,严重影响消防活动;
        2.4.5、火灾时,屋顶和壁面玻璃爆裂散落,对消防队员构成威胁。
        三、中庭建筑的防火安全设计
        由于中庭建筑存在上述的火灾危险性,尤其以烟气的火灾危险性最大,火灾统计资料说明,火灾死亡的人数中,由于烟熏死亡的占一半以上,在被火烧死的人当中多数也是因为先中毒、窒息晕倒后被火烧死的。日本“千日”百货大楼火灾,死亡的人118人当中就有93人是被烟熏死的。因此,有必要在中庭设计一种合理的烟气控制系统以阻止着火空间的热气流和有毒烟气通过中庭向公共空间扩散是极其重要的。下面本人就以防排烟设计为重点谈谈中庭建筑的防火安全设计。
        3.1、防排烟设计
        中庭的防排烟设计是一个比较复杂的问题,检验防排烟系统能否及时、有效的防排烟,必须满足以下的目的:
        (1)在人员撤离所需时间内,利用排烟设施保持大容量空间建筑出口的有序环境;
        (2)控制并减少烟在着火区向附近空间扩散;
        (3)在着火区外提供有利条件,使之有助于消防人员进行搜索和救援行动,及探明和控制火势;
        (4)保护生命和财产的损失;
        (5)火灾发生后使烟散去。
        基于上述目的,对于那些通过中庭连接的楼层,最重要的一点是确保人们从各层之间向有保护的疏散通道(前室 、楼梯间)疏散时烟和热控制在人们所能忍受的范围内,中庭建筑火灾时烟的生成和流出分为几个阶段,着火房间发生的火灾,经开口向中庭等相邻空间流动,或在中庭底层发生火灾,烟气向上部流动;烟气在流动过程中卷吸周围空气在火焰上方升起,形成烟柱。根据烟气的流动特征,我们可以对中庭的控制采取以下几种方法:

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