民建中庭消防設(shè)施與運(yùn)用

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本文作者：陳曉晴 單位：福建省廈門市公安消防支隊(duì)

庭院可簡單的稱之為面積較大的天井，也可稱之為“內(nèi)院”，是建筑的內(nèi)部環(huán)境。同時(shí)為了有效區(qū)別于建筑內(nèi)諸如敞開樓梯、自動(dòng)扶梯、夾層等其它面積較小的共享方式，總結(jié)各種中庭建筑的共同特點(diǎn)，并參照美國規(guī)范（1981年版），我們不妨給中庭這樣一個(gè)定義：中庭是短邊長度不小于6m（或半徑不小于6m），橫截面積不小于100m2，且其共享層數(shù)不少于三層的帶有頂蓋的室內(nèi)庭院。設(shè)有中庭的建筑稱為中庭建筑。

中庭消防設(shè)施的設(shè)置

排煙的性能化判定標(biāo)準(zhǔn)一般包括：煙層高度、溫度、CO體積分?jǐn)?shù)、減光性等方面的具體數(shù)值。如NFPA指出煙氣層高度要高于人行走高度的1.8m，溫度要低于180℃，CO體積分?jǐn)?shù)不能高于0.25%等。根據(jù)上述的各項(xiàng)安全參數(shù)，為排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了明確的依據(jù)。中庭火災(zāi)的特點(diǎn)是火勢(shì)蔓延快、煙氣擴(kuò)散快、疏散困難，因此中庭的排煙系統(tǒng)對(duì)于控制煙氣、保障疏散通道暢通有重要作用。排煙方式有自然排煙和機(jī)械排煙兩種。對(duì)于凈空高度不超過12m的中庭采用自然排煙方式，排煙口設(shè)置于頂部或中庭側(cè)壁上部，并應(yīng)設(shè)置方便開啟的裝置。當(dāng)中庭內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，開啟排煙口，煙氣依靠其浮升力從中庭上部排煙口排出。自然排煙方式的排煙量主要由排煙口的尺寸、煙氣層的厚度和煙氣溫度決定，其中GB50016—2006《建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》就規(guī)定中庭排煙口尺寸不應(yīng)小于該中庭地面面積的5%。GB50045—95（2005年版）《高層民用建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡稱《高規(guī)》）規(guī)定不具備自然排煙條件或高度超過12m的中庭應(yīng)采用機(jī)械排煙方式，而沒有規(guī)定排煙口的設(shè)置位置。排煙量計(jì)算按照換氣次數(shù)法進(jìn)行確定。但早期火災(zāi)煙氣在上升的過程中，受到溫度分層環(huán)境或熱分層環(huán)境、浮力因素的影響，難以突破熱空氣層從而有可能終止在某一高度，而不能到達(dá)頂篷，因此，機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙口的位置設(shè)計(jì)應(yīng)分析煙氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，多數(shù)工程案例中，具有采光功能的中庭排煙口一般設(shè)置在中庭側(cè)壁上部，不具有采光功能的建筑中庭則通常設(shè)置在頂棚部位。對(duì)超高層建筑和地下大空間建筑的中庭則在較高側(cè)壁上設(shè)置機(jī)械排口，在較低高度的側(cè)壁設(shè)置正壓送風(fēng)口，控制煙氣擴(kuò)散至與中庭連通的區(qū)域，幫助煙氣向上運(yùn)動(dòng)至排煙口。需要注意的是排煙風(fēng)機(jī)的排煙量并非越大越好。排煙量過大，可能使初始煙氣層變薄，則排煙風(fēng)機(jī)可能排走煙氣層以下潔凈區(qū)或鄰室區(qū)的空氣，以致于降低了排煙風(fēng)機(jī)的排煙效率，最終導(dǎo)致了煙氣層下降至設(shè)計(jì)高度以下，使人員暴露在煙氣中，不利于安全疏散。

目前國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范只明確要求回廊應(yīng)設(shè)噴淋系統(tǒng)，沒有明確針對(duì)中庭建筑應(yīng)設(shè)置何種消防滅火系統(tǒng)的規(guī)定。閉式噴水滅火系統(tǒng)設(shè)置不超過12m，然而目前我國大多數(shù)中庭的高度超過12M，必須采用雨淋系統(tǒng)、固定消防炮系統(tǒng)、消防水槍等滅火設(shè)施。雨淋系統(tǒng)控制火災(zāi)蔓延效果好，但是系統(tǒng)造價(jià)高，用水量大，投資較大。在實(shí)際工程應(yīng)用中較多的是固定消防炮，一般設(shè)置在中庭側(cè)壁中上部不易被遮擋的突出部位。消防炮系統(tǒng)利用可視化圖像探測(cè)方法，可實(shí)現(xiàn)對(duì)火源定點(diǎn)滅火的功能，增強(qiáng)了滅火的準(zhǔn)確性和有效性。消防水炮系統(tǒng)具有用水量少、滅火效果好、管線簡單的特點(diǎn)，雖然一次性投資稍大，但維護(hù)管理方便、費(fèi)用低，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感應(yīng)火災(zāi)，遠(yuǎn)程控制方向，聯(lián)動(dòng)設(shè)備等功能。

《高層民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》中只規(guī)定中庭每層回廊應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，未規(guī)定中庭建筑設(shè)置火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，現(xiàn)行的《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中也沒有提及適合中庭建筑使用的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。由于缺乏相關(guān)的防火設(shè)計(jì)規(guī)范，給中庭建筑內(nèi)火災(zāi)探測(cè)設(shè)計(jì)帶來了難題。通過對(duì)線型紅外光束感煙火災(zāi)探測(cè)器、點(diǎn)型紅外火焰探測(cè)器、吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器、圖像型火焰探測(cè)器等設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)吸氣式感煙探測(cè)器較線型光束感煙探測(cè)器報(bào)警時(shí)間提早1-2分鐘，有時(shí)提早5-7分鐘，而線型感煙探測(cè)器受安裝位置和煙霧量影響，有的不報(bào)警。吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)作為中庭火災(zāi)探測(cè)的首選，通過大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除酒精是明火無煙，其它實(shí)驗(yàn)吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器均能有效探測(cè)，采用垂直布管方式，管路布置在中庭周圍立柱墻壁上，不但可以保護(hù)中庭首層，而且可以對(duì)于中庭相通樓層的火情進(jìn)行輔助監(jiān)測(cè)。適時(shí)選用火焰探測(cè)器，在有明火發(fā)生時(shí)，火焰探測(cè)器報(bào)警時(shí)間要比吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警時(shí)間提前2~3min，比線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器報(bào)警時(shí)間提前5—7min以上。因此，可在中庭內(nèi)設(shè)置火焰探測(cè)器，如發(fā)生明火，可以提早探測(cè)火災(zāi)。由于中庭建筑形式多數(shù)被大型商場(chǎng)、會(huì)展中心所采用，中庭內(nèi)陽光、照明演出燈光、煙氣、熱體輻射等環(huán)境干擾的因素較多，火災(zāi)探測(cè)器容易產(chǎn)生誤報(bào)警，建議在商場(chǎng)、會(huì)展中心等中庭建筑中可以采用視頻圖像型火焰探測(cè)器用于對(duì)中庭首層的保護(hù)，可以在探測(cè)器報(bào)警后通過視頻圖像進(jìn)行確認(rèn)，既保證了火災(zāi)探測(cè)的可靠性和及時(shí)性，也可以降低系統(tǒng)工程成本。

中庭結(jié)構(gòu)的耐火極限

除了要對(duì)建筑整體作統(tǒng)一的防火設(shè)計(jì)外，還應(yīng)充分考慮各種類型的中庭結(jié)構(gòu)本身的消防安全。中庭鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件主要承受的是采光玻璃，對(duì)其所需的耐火極限應(yīng)根據(jù)中庭在建筑物中的位置，中庭內(nèi)火災(zāi)荷載的大小，以及鋼結(jié)構(gòu)對(duì)主體建筑的影響提出不同的要求。對(duì)于中庭上部就是主體高層建筑的，其鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限應(yīng)不小于1.5h（參照樓板的耐火極限要求），采光玻璃也應(yīng)為1h以上的防火玻璃，對(duì)于展覽館、商場(chǎng)等火災(zāi)荷載較大的建筑中的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限應(yīng)高些，而辦公樓，賓館等建筑的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限要求可適當(dāng)降低。長廊式中庭，封閉式中庭，其鋼結(jié)構(gòu)可不予保護(hù)。目前經(jīng)常使用的中庭鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)措施有兩種：主動(dòng)措施。于中庭建筑結(jié)構(gòu)之上設(shè)置噴淋系統(tǒng)，火災(zāi)情況下對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)施冷卻保護(hù)。但有一點(diǎn)需要提醒注意的，根據(jù)中庭火災(zāi)案例的分析（美國哥倫比亞特區(qū)中心IMF大樓中庭火災(zāi)）對(duì)于設(shè)置了噴淋系統(tǒng)保護(hù)的中庭在考慮其應(yīng)具有充分的排煙量的同時(shí)，還應(yīng)于中庭頂棚部分設(shè)計(jì)有效的“貯煙”空間。否則，火災(zāi)情況下噴淋設(shè)備會(huì)因其周圍空間溫度達(dá)不到動(dòng)作溫度而無法自動(dòng)打開。被動(dòng)措施。于結(jié)構(gòu)上外包不燃燒材料或做防火涂料的噴涂處理，使結(jié)構(gòu)達(dá)到不小于1.0h的耐火極限。相比之下這種措施更為安全有效和方便易行。

結(jié)語

采取以上各方面的措施，可以保證在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙霧探測(cè)器感測(cè)煙霧，并報(bào)警，促使噴水設(shè)備立即啟動(dòng)，機(jī)械送風(fēng)與排煙系統(tǒng)隨之啟動(dòng)，對(duì)中庭建筑內(nèi)的煙氣進(jìn)行排除。整個(gè)系統(tǒng)可由手動(dòng)啟動(dòng)，輔以自動(dòng)噴水系統(tǒng)，采取有效的分隔措施與中庭內(nèi)部鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件保護(hù)的并用，中庭建筑防火安全能基本得以解決。