敞开楼梯间是指建筑物内由墙体等围护构件构成的无封闭防烟功能,且与其他使用空间相通的楼梯间。目前,敞开楼梯间在多层建筑中被广泛采用。由于楼梯间与通道之间无任何防火防烟分隔措施,所以一旦发生火灾,将会造成火灾烟气沿敞开楼梯间蔓延,封堵其疏散通道,造成大量的人员伤亡。笔者针对敞开楼梯间的消防安全问题,通过大量实践工作的积累提出了三种解决火灾烟气通过敞开楼梯间向上部楼层蔓延的方法,并分析了各自的优缺点。
烟气控制是指所有可以单独或组合起来使用以减轻或消除火灾烟气危害的方法。建筑物发生火灾后,有效的烟气控制是保护人们生命财产安全的重要手段。控制烟气在建筑物内的蔓延主要有两条途径:一是挡烟;二是排烟。挡烟是指用某些耐火性能好的物体或材料把烟气阻挡在某些限定区域,不让其流到对人或物产生危害的地方。这种方法适用于建筑物与起火区没有开口、缝隙或漏洞的区域。排烟就是使烟气沿着对人和物没有危害的通道排到建筑外,从而消除烟气的有害影响。排烟有自然排烟和机械排烟两种形式。
针对敞开楼梯间的消防安全问题,主要从防止烟气通过敞开楼梯间向上部楼层蔓延的角度考虑,根据烟气控制的基本原理,解决该问题有两种可选方案:一是允许烟气进入敞开楼梯间,在敞开楼梯间设置排烟设施,将有毒有害的热烟气从敞开楼梯间排到室外;二是应用防烟设施阻止烟气进入敞开楼梯间。但是,如果把敞开楼梯间作为疏散通道,以保证人员在疏散时间内安全地从敞开楼梯间通过,这样就产生了第三种方案,即发生火灾时,应用防火防烟分隔措施将敞开楼梯间与起火层分隔开,划分为不同的防火分区。
我国现行的《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》以及《人民防空工程设计防火规范》中,均没有对敞开楼梯间的消防安全问题进行具体的规定。笔者提出了以下三种相应的具体解决方法:
1、在敞开楼梯间外墙上部设置排烟或机械排烟系统,敞开楼梯间与楼层连接处设置防烟垂壁。
2、敞开楼梯间与楼层连接处设置防烟空气幕,以阻止烟气进入敞开楼梯间。
3、敞开楼梯间与楼层连接处设置防火卷帘,将敞开楼梯间划分为不同的防火分区。
几种方法的比较:
(1)在敞开楼梯间外墙上部设置自然排烟或机械排烟系统,敞开楼梯间与楼层连接处设置挡烟垂壁。
自然排烟方式是利用烟气产生的浮力,把火灾产生的烟气排出到室外,使其不能侵入上部楼层人员疏散通道内。该方式不需要机械通风设备,不受电源中断的影响,简单易行,造价较低。其缺点是排烟效果将受到许多不稳定因素的影响,如室外风向、风速、室内外温度分布和所在楼层等的影响。但如果能够处理恰当,会是合理的防排烟方式之一。机械排烟方式是利用通风机进行强制性排烟,它不受室外环境条件的影响,排烟效果稳定,但需要有专门的通风设备、可靠的事故用电源及自动控制装置等,并需设专人进行维护管理,定期检查。挡烟垂壁是指用不燃材料制成,从顶棚下垂不小于500mm的固定或活动的挡烟设施。活动挡烟垂壁是指火灾是因感温、感烟或其它控制设备的作用,自动下垂的挡烟垂壁。挡烟垂壁的作用是减慢烟气扩散的速度,提高防烟分区排烟口的吸烟效果。为了提高自然排烟或机械排烟系统的排烟效果,应在敞开楼梯间与楼层连接处设置挡烟垂壁。在一些层高不是很高的商(市)场内,为了满足敞开楼梯间的使用功能和视觉要求,可以设活动挡烟垂壁,但应注意维护保养,保证其有效性。
(2)在敞开楼梯间与楼层连接处设置防烟空气幕,以阻止烟气进入敞开楼梯间。
防烟的方法有挡烟垂壁防烟、正压送风防烟等。但挡烟垂壁只能起到延缓烟气蔓延的作用,并不能从根本上防止烟气向敞开楼梯间的蔓延;正压送风防烟适用于密闭性比较好的构造,敞开楼梯和各楼层都是连通的,不适合采用正压送风防烟。防烟空气幕的作用在于提高阻烟效率,使烟气在它面前难以通过。运行良好的情况下具有隔烟、人员可自由出入隔烟场所和不影响视野等功能。可以有效阻止烟气的扩散,对最大限度地降低火灾事故中的人员伤亡具有重大意义。但防烟空气幕要达到以上效果,要有足够的风量和风速,在条件允许时,可选用此方法。设置防烟空气幕的优点是防烟效果好,不受环境条件的限制。相关实验表明,防烟空气幕不仅防烟效果显著,而且具有较大的可靠性和稳定性。但也存在其缺点,需要有可靠的事故用电源、自动控制装置等,并需设专人进行维护管理,投资较高。
(3)在敞开楼梯间与楼层连接处设置防火卷帘,将敞开楼梯间划分为不同的防火分区。如果火灾时敞开楼梯间用作疏散通道,则必须保证人员疏散时间内敞开楼梯间是安全的。对于商(市)场等人员密集场所,人员疏散时间比较长,而且商(市)场的空间结构形式、所售商品的类型、摆放形式等都是不确定的。从人员疏散行为知道,人员在安全疏散时习惯于原路返回;而从性能化设计的角度考虑,火灾场景不明确就无法确定敞开楼梯间的环境在火灾发生后多长时间内是安全的。所以,作为最保守的考虑,火灾时需要把敞开楼梯间与起火区域划分为不同的防火分区,以确保人员疏散的安全性。
7.4 楼梯间、楼梯和门
7.4.1 疏散用的楼梯间应符合下列规定:
1 楼梯间应能天然采光和自然通风,并宜靠外墙设置;
2 楼梯间内不应设置烧水间、可燃材料储藏室、垃圾道;
3 楼梯间内不应有影响疏散的凸出物或其它障碍物;
4 楼梯间内不应敷设甲、乙、丙类液体管道;
5 公共建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道;
6 居住建筑的楼梯间内不应敷设可燃气体管道和设置可燃气体计量表。当住宅建筑必须设置时,应采用金属套管和设置切断气源的装置等保护措施。
7.4.2 封闭楼梯间除应符合本规范第7.4.1条的规定外,尚应符合下列规定:
1 当不能天然采光和自然通风时,应按防烟楼梯间的要求设置;
2 楼梯间的首层可将走道和门厅等包括在楼梯间内,形成扩大的封闭楼梯间,但应采用乙级防火门等措施与其它走道和房间隔开;
3 除楼梯间的门之外,楼梯间的内墙上不应开设其它门窗洞口;
4 高层厂房(仓库)、人员密集的公共建筑、人员密集的多层丙类厂房设置封闭楼梯间时,通向楼梯间的门应采用乙级防火门,并应向疏散方向开启;
5 其它建筑封闭楼梯间的门可采用双向弹簧门。
7.4.3 防烟楼梯间除应符合本规范第7.4.1条的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 当不能天然采光和自然通风时,楼梯间应按本规范第9 章的规定设置防烟或排烟设施,应按本规范第11章的规定设置消防应急照明设施;
2 在楼梯间入口处应设置防烟前室、开敞式阳台或凹廊等。防烟前室可与消防电梯间前室合用;
3 前室的使用面积:公共建筑不应小于6.0m2,居住建筑不应小于4.5m2;合用前室的使用面积:公共建筑、高层厂房以及高层仓库不应小于10.0m2,居住建筑不应小于6.0m2;
4 疏散走道通向前室以及前室通向楼梯间的门应采用乙级防火门;
5 除楼梯间门和前室门外,防烟楼梯间及其前室的内墙上不应开设其它门窗洞口(住宅除外);
6 楼梯间的首层可将走道和门厅等包括在楼梯间前室内,形成扩大的防烟前室,但应采用乙级防火门等措施与其它走道和房间隔开。
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