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摘要：本文重點(diǎn)調(diào)研了北京中青旅大廈中庭的煙氣控制措施性能化設(shè)計(jì)。通過FDS數(shù)值模擬研究方法，模擬超高中庭內(nèi)部，對(duì)比不同火災(zāi)場(chǎng)景下，不同火災(zāi)煙氣蔓延時(shí)間的溫度和能見度，排煙口的速度矢量。最終，確定是否可以有效的排煙措施，達(dá)到良好的排煙效果，是否能保證人員疏散。

關(guān)鍵詞：中庭;煙氣控制;FDS模擬

一、建筑物簡(jiǎn)介

北京中青旅大廈位于東城區(qū)東直門南大街5號(hào)，總建筑面積65126.9㎡，其中：地上建筑面積43507.7㎡，地下建筑面積21619.2㎡。地上：20層，地下：3層。建筑高度：75.0m。建筑分類及耐火等級(jí)為一類一級(jí)。

二、建筑物中庭設(shè)計(jì)的基本情況

中青旅大廈的中庭屬于超高中庭，由東、西邊庭及中部相連通的空間組成，其中部連通的部分每隔四層設(shè)有通向南北辦公區(qū)的樓板，此外，從二層起設(shè)有連接南、北辦公區(qū)的連廊。中庭頂部的采光屋頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)。與中庭相連的建筑的開口設(shè)置防火卷簾，或者設(shè)置玻璃防火隔斷。

三、建筑物中庭的排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在建筑物設(shè)計(jì)階段，關(guān)于室內(nèi)中庭排煙量的計(jì)算，根據(jù)的是《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.4.2.3的規(guī)定。根據(jù)《建筑防排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 51251-2017）4.6.5條的規(guī)定：中庭周圍場(chǎng)所設(shè)有排煙系統(tǒng)時(shí)，中庭采用機(jī)械排煙系統(tǒng)的，中庭排煙量應(yīng)按周圍場(chǎng)所防煙分區(qū)中最大排煙量的2倍數(shù)值計(jì)算，且不應(yīng)小于107000m3/h。

由于中庭體量巨大，需要通過性能化的分析確定合理的排煙量，并驗(yàn)證我國現(xiàn)行規(guī)范要求的排煙量的有效性。采用FDS數(shù)值模擬研究方法對(duì)中庭的煙氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算中庭鋼結(jié)構(gòu)周邊的空氣溫度，從而考察建筑結(jié)構(gòu)的安全性。

四、火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)

火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)一般包括選擇火災(zāi)發(fā)生的位置、預(yù)測(cè)火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展過程、確定火災(zāi)的最大可能規(guī)模等。假設(shè)，在北京中青旅大廈中庭內(nèi)可能發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域有：首層入口大廳、每隔四層連通的休息平臺(tái)（選取第5層）、中庭內(nèi)連通任意辦公區(qū)的走廊（選取第17層）。

五、中庭煙氣控制目的

防止煙氣危及疏散人員的安全，這就要求將煙氣層的高度、溫度等參數(shù)控制在人體的耐受極限以內(nèi)。大量的研究表明，人體在火場(chǎng)的耐受極限的評(píng)定指標(biāo)如下：疏散場(chǎng)所煙氣層高度不小于2.0m;煙氣層溫度不高于200℃;疏散場(chǎng)所空氣層溫度不高于60℃;疏散場(chǎng)所能見度不小于10m，或煙氣濃度不超過4×10-5 kg/m3。

六、火災(zāi)的規(guī)模

首層入口大廳主要可燃物為日常的展品或節(jié)日裝飾物品等。由于大廳的主要功能是保障人員通行順暢，所以可燃物不會(huì)很多，且發(fā)生大面積蔓延的可能性較小。

休息平臺(tái)（5層）。休息平臺(tái)主要的可燃物為桌椅或柜臺(tái)。但由于中庭面積較大，可以看作是開敞式的，因此不會(huì)發(fā)生轟燃。

七、火災(zāi)煙氣FDS模擬

（一）場(chǎng)景一、中庭首層火災(zāi)煙氣FDS模擬

（二）場(chǎng)景

二F5層休息廳火災(zāi)煙氣FDS模擬

（三）場(chǎng)景三、F17層休息廳火災(zāi)煙氣FDS模擬

八、FDS模擬結(jié)果

火災(zāi)發(fā)生在中庭首層時(shí)，煙氣最容易充滿整個(gè)中庭并容易向其它區(qū)域蔓延。因此，中庭火災(zāi)對(duì)煙氣的控制最具有挑戰(zhàn)性。而在邊庭在內(nèi)休息平臺(tái)上的火災(zāi)容易對(duì)上層結(jié)構(gòu)及屋頂結(jié)構(gòu)的耐火性能造成影響。

場(chǎng)景一結(jié)果顯示，當(dāng)場(chǎng)景內(nèi)燃燒物為發(fā)煙量較大的木材與聚氨酯化纖的混合物時(shí)，除火羽流溫度較高外，1200s內(nèi)中庭溫度不超過60℃;中庭上部空間在330s以內(nèi)能見度不低于10m。

場(chǎng)景二結(jié)果顯示，火災(zāi)發(fā)生到1200s時(shí)，除火羽流溫度較高外，其他部位的溫度不超過60℃，設(shè)計(jì)排煙系統(tǒng)能夠確保5000kW火災(zāi)時(shí)600秒以內(nèi)中庭上部各層的人員疏散安全。

場(chǎng)景三結(jié)果顯示，火災(zāi)發(fā)生到300s時(shí)，溫度超過60℃的煙氣影響到F20層，煙氣層高度始終維持在70m高度以上。

九、結(jié)語

由于中青旅大廈的中庭不作為兩側(cè)辦公區(qū)的疏散通道，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩側(cè)辦公區(qū)有各自獨(dú)立的通道用于逃生。因此，中庭內(nèi)人員的疏散安全性，計(jì)算的人數(shù)包括一層的人員以及中庭內(nèi)各層走道與休息平臺(tái)的人員，中庭內(nèi)人員的疏散時(shí)間都小于中庭的火災(zāi)煙氣來臨時(shí)間。即：在中庭內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣對(duì)中庭內(nèi)的人員產(chǎn)生致命的危險(xiǎn)之前，中庭內(nèi)所有人員應(yīng)有充足的時(shí)間逃生。

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