隨著建筑業(yè)的發(fā)展，一種以建筑內(nèi)部空間為核心綜合多種功能的空間結(jié)構(gòu)形式——中庭，在我國的高層建筑中使用的越來越為頻繁和成熟。如上海的金茂大廈、港匯商廈、連卡佛等許多高層建筑，都設(shè)有貫穿若干層或全樓的中庭。中庭的出現(xiàn)，在創(chuàng)造了一個引人注目的共享環(huán)境的同時，也帶來了特殊的火災(zāi)危險性。中庭的高度（通常在20米以上）會大大降低自動噴水滅火系統(tǒng)的有效性，而貫穿全樓或多層的封閉大空間與樓層間的不完全隔離，無法有效延緩火、煙由著火層向其他樓層的蔓延，隨著火場溫度的升高，如無完善的送風(fēng)、排煙系統(tǒng)設(shè)計，中庭還可能產(chǎn)生明顯的煙囪效應(yīng)，造成火勢迅速上竄蔓延，甚至將導(dǎo)致大量人員傷亡，帶來不可估計的損失。以下我們了解中庭的一些情況及對中庭建筑的防火安全設(shè)計進(jìn)行探討?！?br /> 　　一、概況　
　　1.1　中庭的概念　
　　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)有中庭的建筑稱之為中庭建筑?！?br /> 　　1.2　防火設(shè)計中中庭的分類　
　　根據(jù)防火分隔設(shè)計所配備的消防設(shè)施，中庭一般可分為以下三類：　
　　1.2.1　天井式中庭　
　　它是指用耐熱的防火玻璃從建筑中分隔出來的高大空間，除了用于交通目的之外無其它使用功能。這類中庭由于采用了防火玻璃分隔，一般不會出現(xiàn)太大的問題，火災(zāi)時利用機(jī)械排煙可達(dá)到控制火災(zāi)蔓延的目的?！?br /> 　　1.2.2　開敞式中庭　
　　它是指除部分房間裝有玻璃分隔之外，多數(shù)層間與中庭完全相通。這類中庭在火災(zāi)時的主要威脅來自與中庭直接相通的疏散通道及回廊，因此，需設(shè)計煙氣控制系統(tǒng)防止煙氣進(jìn)入疏散通道?！?br /> 　　1.2.3　封閉式中庭　
　　它是指用普通玻璃分隔出來的空間，具備使用功能，通常可作為娛樂場所或餐廳。封閉式中庭在火災(zāi)中即使整個空間充滿煙氣，危險性也不太大，考慮周圍的回廊，房間全滲進(jìn)煙氣，通常要設(shè)置機(jī)械排煙裝置防止煙氣擴(kuò)散?！?br /> 　　二、中庭的火災(zāi)危險性　
　　“中庭”能使建筑的內(nèi)部空間達(dá)到最大范圍連接性，并形成整體的內(nèi)部空間視覺效果以及大面積自然采光，其莊重美觀、內(nèi)部采光性能好、環(huán)境舒適，但同時也帶來了一系列新的問題。例如：1967年比利時布魯塞爾伊若巴施格百貨商店二樓起火，共造成325人死亡，其中260人死于四樓食堂，損失約70億丹。此次火災(zāi)是由于建筑中中庭部分未設(shè)防火分區(qū)，中庭設(shè)置的感煙探測器未動作，由于中庭的煙囪效應(yīng)，使煙氣迅速擴(kuò)散，火勢擴(kuò)大，起火45分鐘后，玻璃屋頂很快遭到破壞，一部分鋼結(jié)構(gòu)被燒而倒塌，樓內(nèi)人員無法安全、迅速的疏散，從而造成了此次悲慘事件?！?br /> 　　中庭建筑的火災(zāi)危險性：　
　　2.1　易燃、可燃物多　
　　中庭大部分都設(shè)置于賓館和商貿(mào)樓等公共場所，滿足諸多功能的需求，建筑標(biāo)準(zhǔn)高，內(nèi)部裝修豪華，在裝潢過程中，為追求效果，大量使用木質(zhì)，化纖及高分子合成等易燃、可燃材料，發(fā)生火災(zāi)時極易形成氣體火災(zāi)且難以控制?！?br /> 　　2.2　易性形成“煙囪效應(yīng)”，煙火蔓延快　
　　煙囪效應(yīng)是指由建筑內(nèi)、外部空氣的溫度及密度差而引起的在建筑內(nèi)部垂直的方向上的自然空氣流動現(xiàn)象。中庭空間形似煙囪，當(dāng)大樓發(fā)生火災(zāi)，室內(nèi)火場溫度升時，往往形成“煙囪效應(yīng)”，風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威，煙氣順著中庭快速向垂直和水平方向擴(kuò)散，造成豎向、橫向延燒?！?br /> 　　2.3　疏散困難大　
　　具有中庭的建筑一般都有相當(dāng)?shù)母叨?，電梯、自動扶梯是主要的垂直交通工具?；馂?zāi)時因斷電致使電梯和自動扶梯不能使用，人員只能依賴樓梯進(jìn)行緊急疏散。然而，這類建筑一般供人員使用的步行樓梯設(shè)計時位置安排的比較隱蔽，每天進(jìn)出的大量非固定人員對樓內(nèi)結(jié)構(gòu)不熟悉?；馂?zāi)時，大量人員同時疏散，極易出現(xiàn)擁擠、混亂，造成疏散通道堵塞，加上火場內(nèi)煙氣濃度大，有害氣體成分多，極易造成群死群傷的悲慘局面?！?br /> 　　2.4　 災(zāi)撲救困難大　
　　2.4.1　消防隊(duì)同時要在數(shù)樓層進(jìn)行滅火，需要調(diào)集大量兵力；
　　2.4.2　消防隊(duì)員不得不沿著疏散人員逃生的相反方向進(jìn)入，這就會在出入的通道上相撞；　
　　2.4.3　火災(zāi)迅速擴(kuò)大，應(yīng)當(dāng)阻止火勢擴(kuò)大的開口很多，很難確定從何處著手；　
　　2.4.4　煙霧迅速擴(kuò)散并充滿空間，嚴(yán)重影響消防活動；　
　　2.4.5　火災(zāi)時，屋頂和壁面玻璃爆裂散落，對消防隊(duì)員構(gòu)成威脅。
　　三、中庭建筑的防火安全設(shè)計　
　　由于中庭建筑存在上述的火災(zāi)危險性，尤其以煙氣的火災(zāi)危險性最大，火災(zāi)統(tǒng)計資料說明，火災(zāi)死亡的人數(shù)中，由于煙熏死亡的占一半以上，在被火燒死的人當(dāng)中多數(shù)也是因?yàn)橄戎卸?、窒息暈倒后被火燒死的。日本“千日”百貨大樓火?zāi)，死亡的人118人當(dāng)中就有93人是被煙熏死的。因此，有必要在中庭設(shè)計一種合理的煙氣控制系統(tǒng)以阻止著火空間的熱氣流和有毒煙氣通過中庭向公共空間擴(kuò)散是極其重要的。下面本人就以防排煙設(shè)計為重點(diǎn)談?wù)勚型ソㄖ姆阑鸢踩O(shè)計?！?br /> 　　3.1　防排煙設(shè)計　
　　中庭的防排煙設(shè)計是一個比較復(fù)雜的問題，檢驗(yàn)防排煙系統(tǒng)能否及時、有效的防排煙，必須滿足以下的目的：　
　?。?）在人員撤離所需時間內(nèi)，利用排煙設(shè)施保持大容量空間建筑出口的有序環(huán)境；　
　　（2）控制并減少煙在著火區(qū)向附近空間擴(kuò)散；　
　?。?）在著火區(qū)外提供有利條件，使之有助于消防人員進(jìn)行搜索和救援行動，及探明和控制火勢；　
　?。?）保護(hù)生命和財產(chǎn)的損失；　
　?。?）火災(zāi)發(fā)生后使煙散去?！?/p>

?

　　基于上述目的，對于那些通過中庭連接的樓層，最重要的一點(diǎn)是確保人們從各層之間向有保護(hù)的疏散通道（前室　、樓梯間）疏散時煙和熱控制在人們所能忍受的范圍內(nèi)，中庭建筑火災(zāi)時煙的生成和流出分為幾個階段，著火房間發(fā)生的火災(zāi)，經(jīng)開口向中庭等相鄰空間流動，或在中庭底層發(fā)生火災(zāi)，煙氣向上部流動；煙氣在流動過程中卷吸周圍空氣在火焰上方升起，形成煙柱。根據(jù)煙氣的流動特征，我們可以對中庭的控制采取以下幾種方法；　
　?。?）利用中庭頂部的排煙設(shè)施，將煙層保持在與中庭相通的最高居住面上部，稱之為對流貫穿式排煙法；　
　?。?）利用擋煙垂壁等輔助設(shè)施形成貯煙倉，將起火層產(chǎn)生的煙氣就地排除，阻止煙氣進(jìn)入中庭，稱之為起火間排煙法；　
（3）將煙氣引入中庭四周的回廊（或陽臺），回廊與中庭之間設(shè)置擋煙垂壁，將回廊作為貯煙倉，利用回廊內(nèi)的排煙系統(tǒng)，將煙氣排除，稱之為回廊排煙法；　
　?。?）對于高度較高，或?qū)訑?shù)較多的中庭，下面幾層中采用對流貫穿式排煙，使煙層的高度符合這幾層的疏散要求，上面幾層中庭采用擋煙垂壁，使煙氣不侵入上面幾層的中庭，稱之為混合排煙法?！?br /> 　?。?）對于高度較低或?qū)訑?shù)較少的中庭，可以借助室內(nèi)外氣體溫度差引起的熱壓作用和室外風(fēng)力造成的風(fēng)壓作用而形成的室內(nèi)煙氣和室外空氣的對流運(yùn)動進(jìn)行排煙，稱之為自然排煙法；　
上述中庭的排煙方法其適用條件有所不同，我們根據(jù)其中庭形式的不同區(qū)別對待?！?br /> 　　3.1.1　對流貫穿式排煙法　
　　對流貫穿式排煙法由于其對中庭建筑的輔助要求最少，因此是比較理想的方法。但對其使用卻有條件上的限制，根據(jù)國外資料表明，第一、當(dāng)煙氣質(zhì)量流量達(dá)到150—200Kg/s時，煙氣控制系統(tǒng)將不再具有實(shí)用價值；第二、如果煙氣卷吸冷空氣使熱量損失較大，煙層會出現(xiàn)比預(yù)想的高度低很多的情況，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示當(dāng)煙氣比周圍環(huán)境溫度僅15—20℃時，利用自然和機(jī)械排煙系統(tǒng)排煙都將是無效的，因此理想的煙層應(yīng)保持較高溫?！?br /> 　　3.1.2　起火間排煙法　　
　　由于對流貫穿式排煙對于三層以上的中庭已經(jīng)受到限制，因此一些層數(shù)多，沿中庭四周布置的大型商業(yè)廳可以采用起火間排煙法，將煙氣控制在起火間內(nèi)，防止向其它區(qū)域擴(kuò)散，可采用設(shè)于火災(zāi)區(qū)域內(nèi)的專用排煙設(shè)備，也可以與通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)兼用。向中庭敞開部分應(yīng)設(shè)置固定擋煙垂壁或由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動的活動式擋煙垂壁，擋煙垂壁的設(shè)置應(yīng)使煙層的底部不低于垂壁的底部，防煙分區(qū)可選擇在2000㎡左右，煙氣的形式按軸對稱煙縷確定?！?br /> 　　3.1.3　回廊排煙法　
　　對于中庭建筑中常見購物中心，這類中庭四周布置許多單元商店，每個店的面積較小，如果每個商店均要設(shè)置排煙設(shè)備是非常困難的，而且絕對是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)榕艧熛到y(tǒng)要運(yùn)用于每一個店，甚至是小店鋪，才能保護(hù)整個建筑，況且排煙系統(tǒng)的控制又很復(fù)雜。如果火災(zāi)在著火間形成，煙氣將經(jīng)過房間開口流入回廊，再向中庭擴(kuò)散。為了防止煙氣涌入中庭，應(yīng)該在回廊將煙氣排除，因此回廊邊緣設(shè)置擋煙垂壁，利用回廊作為“貯煙倉”，回廊內(nèi)的排煙設(shè)備將煙氣排除?！?br /> 　　3.1.4　混合排煙法　
　　對于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用途廣泛的中庭建筑，可以采用混合排煙法。如常見的一些中庭建筑下面幾層為公共場所，上面幾層為辦公場所，對于此類型的建筑，火災(zāi)時為確保下面公共層人員疏散的安全，可采用混合排煙法，即下部采用對流貫穿式排煙法，使煙層底部的高度維持在人員的居住面之上，而其它的樓層則與中庭封閉起來，封閉的方式可以采用設(shè)置卷簾等防火分隔方法?！?br /> 　　3.1.5　自然排煙法　
　　它利用高溫?zé)煔夥e聚在開敞的最高部位這一特點(diǎn)，在中庭的頂部設(shè)置面積大于中庭地面面積5%的天窗或高側(cè)窗，統(tǒng)一將煙氣排至室外。但這種排煙方法對中庭的高度有一定的限制，一般在2－5層之間。當(dāng)中庭高度過高時，由于火災(zāi)初期煙氣溫度較低，煙氣在上升過程中遇冷（如受空調(diào)影響等）而使其密度加大。當(dāng)熱煙氣流到與其密度相等的空氣高度時便轉(zhuǎn)由水平方向擴(kuò)展并隨著溫度的降低還會下降，使得煙氣無法從頂部高窗排到室外。因此，對于使用性質(zhì)極為重要的建筑在投資條件許可的情況下，雖然具有開啟外窗的自然排煙條件，仍應(yīng)采用可靠的機(jī)械防煙裝置?！?br /> 　　3.1.6　排煙系統(tǒng)的補(bǔ)風(fēng)　　
　　要有效地進(jìn)行中庭的排煙，必須考慮補(bǔ)風(fēng)，以替換被排放出去的煙氣，補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)不小于排煙量的70%，補(bǔ)充的空氣可以采用自然的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，如果可利用的進(jìn)風(fēng)口面積有限，可以考慮設(shè)置機(jī)械的補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)通過安全門入口的風(fēng)速必需小于5m/S，以避免對這些出口疏散的人群造成傷害，補(bǔ)風(fēng)口設(shè)于下部，補(bǔ)充的空氣必須低于煙層，排煙時應(yīng)采用相鄰防煙分區(qū)補(bǔ)風(fēng)，但補(bǔ)風(fēng)口應(yīng)遠(yuǎn)離排煙口，補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與排煙系統(tǒng)聯(lián)動起來?！?br /> 　　3.2　防火分隔措施　　　
　　在中庭建筑中開敞式中庭的火災(zāi)危險性最大，根據(jù)國內(nèi)有關(guān)中庭防火設(shè)計規(guī)定并結(jié)合本人在學(xué)習(xí)中的體會，當(dāng)中庭上下層連通的面積超過一個防火分區(qū)時，應(yīng)采取以下的設(shè)計?！?br /> 　　3.2.1 中庭回廊的防火設(shè)計　
中庭的每層回廊要設(shè)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。對于中庭較高的回廊還應(yīng)設(shè)防火卷簾?！?br /> 　　3.2.2　　房間，過廳等處的防火分隔　
　　對于房間與中庭回廊相通的門窗應(yīng)是能夠自行關(guān)閉的乙級防火門窗，而與中庭相通的過廳、通道則要設(shè)乙級防火門或耐火極限大于3小時的防火卷簾　。在一些要求不占空間、不影響建筑裝潢的防火分隔設(shè)計中可以使用防火卷簾。卷簾平時收藏在吊頂上，發(fā)生火災(zāi)時可以自動或手動降下隔斷火焰，若采用防火防煙卷簾還可以起到防火隔煙的雙重功能?！?br /> 　　3.2.3　水幕系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用　
　　對于人員較多，設(shè)置防火卷簾會影響人員疏散的回廊等處可采用水幕系統(tǒng)。對水幕系統(tǒng)的設(shè)計要求是一定要形成水幕帶，其有效寬度不應(yīng)小于6m，噴頭布置不少于3排，噴頭的供水強(qiáng)度為2-3L/S·㎡。水幕系統(tǒng)的啟動可采用自動或手動開啟裝置，確?；馂?zāi)發(fā)生時水幕系統(tǒng)起到防火隔煙作用?！?br /> 　　3.3　安裝雙自動系統(tǒng)　
　　在中庭頂蓋及各層走道、房間等部位遍設(shè)感煙探測器和自動噴水滅火系統(tǒng)。感煙探測器應(yīng)與排煙天窗及自動噴水系統(tǒng)聯(lián)動，并且由大樓的消防中心自動或手動控制。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生在中庭范圍內(nèi)而煙感器報警后，自動噴水系統(tǒng)就可立即啟動?！?br /> 　　3.4　中庭鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的保護(hù)　
　　除了要對建筑整體作統(tǒng)一的防火設(shè)計外，還應(yīng)充分考慮各種類型中庭結(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)對主體建筑的影響提出了不同的要求。對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。5小時（參照樓板的耐火極限要求），采光玻璃也應(yīng)為1小時以上的防火玻璃，對于展覽館、商場等火災(zāi)荷載較大的建筑物的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限應(yīng)更高些，而辦公樓、賓館等建筑的中庭，其鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的要求可適當(dāng)降低，封閉式中庭，其鋼結(jié)構(gòu)可不予保護(hù)。目前常用保護(hù)措施有三種：（1）冷卻法。設(shè)置噴淋系統(tǒng)，火災(zāi)情況下對結(jié)構(gòu)實(shí)施冷卻保護(hù)。但對于設(shè)置了噴淋系統(tǒng)保護(hù)的中庭在考慮其應(yīng)具有充分排煙量的同時，還應(yīng)于中庭頂棚部分設(shè)計有效的“貯煙倉”。否則，火災(zāi)情況下噴淋設(shè)備會因其周圍空間溫度達(dá)不到動作溫度而無法自動打開；（2）噴涂法。將防火涂料直接噴涂在構(gòu)件表面，形成保護(hù)層，使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限達(dá)到或大于1小時；（3）包封法。外包不燃燒材料，使構(gòu)件達(dá)到規(guī)定的耐火極限。三種方法相比之下，后兩種措施更為安全有效和方便易行?！　∷?、總結(jié)
　　采取了以上多方面的措施，可以做到，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，感煙探測器首先報警噴水設(shè)備使立即啟動，機(jī)械送風(fēng)、排煙系統(tǒng)亦隨之啟動排除火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣。整個系統(tǒng)也可以由手動來啟動。再加上自動噴水滅火系統(tǒng)的設(shè)置，有效的防火分隔措施和中庭自身的鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)，中庭建筑的防火安全問題便基本上得以解決。?