地上、地下层共用防烟楼梯间防烟设计的探讨

刘焱 张智力

同济大学建筑设计研究（集团）有限公司

0 引言

为了适应对建筑面积高效利用的需求，以及建筑使用功能、结构埋深等原因，通常建筑都设有1层~3层不等的地下层。地下层大多无外窗，不能实现自然通风，一旦发生火灾，疏散与扑救很是困难，这就对建筑地下层的防排烟设计提出严格要求。其中防烟楼梯间作为地下层主要的逃生通道，显得尤为重要。

1 地下层楼梯间的设计

GB 50016-2006《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）第7.4.4条规定：地下室、半地下室的楼梯间，在首层应采用耐火极限不低于2.00h的不燃烧体隔墙与其他部位隔开并应直通室外，当必须在隔墙上开门时，应采用乙级防火门。地下室、半地下室与地上层不应共用楼梯间，当必须共用楼梯间时，在首层应采用耐火极限不低于2.00h的不燃烧体隔墙和乙级防火门将地下、半地下部分与地上部分的连通部位完全隔开，并应有明显标志[1]。GB 50045-95《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》） 第 6.2.8条[2]与 GB 50098-2009《人民防空工程设计防火规范》（以下简称《人防规》）第5.2.3条[3]也有类似规定。

参照规范，建筑师在做楼梯间的方案时，除非特殊情况，地上、地下层不得共用楼梯间。但分设楼梯间的方案，因为增加公用面积、建筑布局复杂等原因基本不被甲方和建筑师采纳，几乎均采用共用楼梯间。这就给共用楼梯间的防烟设计提出一个严峻的课题。

2 共用楼梯间的防烟设计

2.1 共用楼梯间防烟设计的基本要求

参照规范，共用楼梯间应在首层采用隔墙和防火门将地下部分与地上部分完全隔断，这其实是把共用楼梯间相对分成地上、地下两个楼梯间，此时再简单设计为一个加压送风系统，送风量按一个楼梯间计算、送风竖井一通到底的做法是错误的。这种做法既可能会造成地下层送风量的严重不足[4]；又会使建筑安全存在隐患。原本建筑专业利用防火墙和防火门将上下层分隔为两个防火分区，而送风竖井又将上下层连通，削弱了那道防火墙、防火门的作用，给防火安全带来问题。笔者认为，此时可参照《人防规》第6.5.4条的规定“当需要穿过时，防烟管道应在过墙处设置温度大于70℃时能自动关闭的防火阀”[3]进行设计。

通过以上分析及规范要求，笔者认为，共用楼梯间的防烟设计应满足三点基本要求：一，满足自然排烟条件时，宜采用自然排烟；二，采用机械加压送风系统时，共用楼梯间地上与地下部分的送风量均应得到保证；三，地上与地下部分必须设置有效的防火分隔，包括机械加压送风系统的共用竖井。

2.2 共用楼梯间机械加压送风系统的风量确定

进行机械加压送风系统的设计，应首先确定送风量。但现行规范对共用楼梯间的加压送风量无明确的条文规定，在国家建筑标准设计图集《建筑防排烟及暖通空调防火设计》07K103-1的第5页中提到，防烟楼梯间地上与地下部分合用送风道时，加压送风量应按两个楼梯间计算[5]。即将颁布的《建筑防排烟系统技术规范》（送审稿）第3.3.2条规定：地下室、半地下室与地上共用楼梯间，且地下室、半地下室的楼梯间不具备自然通风方式防烟条件时，地下室、半地下室楼梯间宜设置独立加压送风系统。受条件限制时可与地上楼梯间共用加压送风系统，但应按公式5.2.1分别计算地上、地下楼梯间加压送风量，相加后作为共用加压送风系统风量。送审稿中的公式5.2.1就是上海市工程建设规范《建筑防排烟技术规程》DGJ08-88-2006中第5.1.1条的公式5.1.1-1。

综上，笔者认为，共用楼梯间地下部分的送风量可按照以下原则确定：

1）当地下部分属于人防工程时，送风量应满足《人防规》第6.2.1条的规定。

2）当地下部分不属于人防工程时，当地有地方规范规定的，按当地规范进行设计，比如上海；当地没有地方规范规定时，现在可按《高规》与《建规》中加压送风量的计算原则进行设计，当新规范正式颁布后，则按新规范的规定进行设计。

2.3 共用楼梯间机械加压送风系统的方案分析

共用防烟楼梯间采用机械加压送风系统时：

方案一：当地上、地下加压送风量相等或相近时，可合用风机和送风竖井，在竖井穿越首层与地下层间的防火墙处设置温度大于70℃时能自动关闭的防火阀，送风口采用常闭型电控风口。当地上层发生火灾时开启地上层所有风口，地下层发生火灾时开启地下层所有风口。

方案二：当地上、地下加压送风量相差较大时，可合用风机和送风竖井，在竖井穿越首层与地下层间的防火墙处设置温度大于70℃时能自动关闭的防火阀，送风口采用常闭型电控风口。有两种设计方法：1）选用一台变频或双速风机，当地上或地下层发生火灾时，分别开启与之对应的风量档位或转速，并开启相应的风口；2）按地上、地下二者中较大风量选择风机，但所需风量较小时，需要泄压或泄流，可在风机出口设旁通泄流阀，或在送风量较小的楼梯间内设余压阀，也可为送风量较小的楼梯间预设泄压或泄流风口，送风时，同时打开楼层风口和预设风口。

方案三：地上、地下层共用送风竖井，在穿越首层与地下层间的防火墙处设置温度大于70℃时能自动关闭的防火阀，送风口采用常开风口，合用一台风机，但风机的风量应按两个楼梯间计算，如图集07K103-1中所示。发生火灾时，地上与地下层同时加压送风。

方案四：地上、地下层共用送风竖井，在穿越首层与地下层间的防火墙处设置温度大于70℃时能自动关闭的防火阀，送风口采用常闭型电控风口，分设风机，分别适合地上与地下层的风量。当地上层发生火灾时开启与地上层对应的风机和风口，地下层发生火灾时开启与地下层对应的风机和风口。

方案五：地上和地下层分别独立设置加压送风系统，包括加压风机、垂直风道以及加压送风口等，送风口采用常开风口。通常的做法是地上层与地下层的送风竖井位置不变，但不连通，以楼板相隔，地下层的风机可设置在地下层或地面上。

设计时，地上楼层的加压送风口宜每隔2～3层设置一个；地下楼层通常比较少，为了防止疏散时楼梯间超压，防火门不宜打开，宜每层设置一个加压送风口，并在楼梯间内设置余压阀，保证系统运行时，楼梯间的余压维持在40～50Pa的范围内。

以上五种方案都可有效解决共用楼梯间的加压送风问题，其中，方案一、方案二与方案四由于选用常闭型电控风口，控制系统比较复杂，实施起来有一定难度，尤以方案二为最；方案三和方案五控制系统简单可靠，但方案三由于风量加大，使风井面积加大而不经济，建筑设计往往会存在困难；方案五竖井面积不用加大，但需要找到合适的地下层送风机位置，并解决好室外新风的引进问题。另外，方案一与方案二立足于考虑一个着火点，方案三与方案五可满足地上与地下层同时着火的情况，方案四当风井面积足够大时，也可满足同时着火的情况。

从节能方面考虑，方案三最为耗能，不论何种情况，地上与地下层都同时加压送风；其次为方案二的方法（2），所需较小风量时，风机仍需以较大风量运行；其他方案相差不大。

从系统运行可靠、控制简单及节能角度来看，宜优先考虑方案五。

3 工程实例

本文以江苏仪征某新建住宅为例，说明共用楼梯间的设计过程。

本工程地上28层，地下2层，地上为住宅，地下为储藏间。地上部分采用剪刀楼梯，其中一部需伸入地下，与地下层共用，地上标准层楼梯间如图1所示。地上部分合用前室可以设置自然排烟，排烟窗面积需满足3.0m2。由于江苏省地方规范限制，地上剪刀楼梯间设置机械加压送风。按《高规》表8.3.2-1选取风量，按风速法和风压法校核，并考虑15%的漏风系数，选取两台风量为40456m3/h的加压风机。

图1 地上标准层楼梯间及合用前室

图2 地下一层楼梯间、合用前室防烟设计

地下层的合用前室无法采用自然排烟，需设置机械加压送风系统，由于建筑布局原因，最后加出一个层高为1.90m的设备夹层作为合用前室加压风机的机房，如图2所示。

建筑专业开始定内侧的那部楼梯伸入地下，此时，共用楼梯间需设置机械加压送风系统。优先考虑方案五，需增设送风机房，由于地下储藏间数量本就不足，建筑专业不同意再增设机房，因此不予采用。其次考虑方案三，但风井面积有限，当只负责地上层楼梯间时，风井内风速已达到13.5m/s，若再增加风量，风速则超过15m/s，不符合规范规定，放弃。经过与业主及当地消防部门沟通，主张以安全性及运行简单可靠为首要原则，不建议楼梯间采用常闭电控阀门。最后，经过协商决定，建筑专业采用外侧那部楼梯伸入地下，此时，可在一层楼梯间的外墙开窗，从而为地下层的楼梯间创造出自然排烟的条件，如图3所示。

图3 一层楼梯间、合用前室防烟设计

4 结论

1）本文较为完整地分析了地上、地下层共用楼梯间的防烟设计问题，得出设计时需要满足的三点基本要求以及机械加压送风系统的风量确定原则。

2）对于共用楼梯间防烟系统的设计，满足条件时，宜采用自然排烟；否则，采用机械防烟。本文提出机械加压送风系统的五种设计方案，建议优先考虑方案五。

3）在对共用防烟楼梯间进行防烟设计时，应本着科学的态度，灵活设计，因地制宜，合理运用各种方案及其组合，积极有效地保证火灾时共用防烟楼梯间的安全疏散功能。

[1] 中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范(GB 50016-2006)[S].北京:中国计划出版社,2006

[2] 中华人民共和国公安部.高层民用建筑设计防火规范(GB 500 45-95)[S].北京:中国计划出版社,2005

[3] 国家人民防空办公室,中华人民共和国公安部.人民防空工程设计防火规范(GB 50098-2009)[S].北京:中国计划出版社,2009

[4] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第2版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2008

[5] 总装备部工程设计研究总院,公安部天津消防研究所,公安部四川消防研究所.建筑防排烟及暖通空调防火设计(07K103-1)[S].北京:中国建筑标准设计研究院,2007