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、排煙系統(tǒng)設計，中庭還可能產(chǎn)生明顯的煙囪效應，造成火勢迅速上竄蔓延，甚至將導致大量人員傷亡，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計進行探討?！?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。設有中庭的建筑稱之為中庭建筑?！?br /> 　　1.2　防火設計中中庭的分類　
　　根據(jù)防火分隔設計所配備的消防設施，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，火災時利用機械排煙可達到控制火災蔓延的目的。　
　　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，需設計煙氣控制系統(tǒng)防止煙氣進入疏散通道。　
　　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?？勺鳛閵蕵穲鏊虿蛷d。封閉式中庭在火災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，房間全滲進煙氣，通常要設置機械排煙裝置防止煙氣擴散?！?br /> 　　二、中庭的火災危險性　
　　“中庭”能使建筑的內(nèi)部空間達到最大范圍連接性，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。此次火災是由于建筑中中庭部分未設防火分區(qū)，中庭設置的感煙探測器未動作，由于中庭的煙囪效應，使煙氣迅速擴散，火勢擴大，起火45分鐘后，玻璃屋頂很快遭到破壞，一部分鋼結(jié)構被燒而倒塌，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 /> 　　中庭建筑的火災危險性：　
　　2.1　易燃、可燃物多　
　　中庭大部分都設置于賓館和商貿(mào)樓等公共場所，滿足諸多功能的需求，建筑標準高，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)生火災時極易形成氣體火災且難以控制?！?br /> 　　2.2　易性形成“煙囪效應”，煙火蔓延快　
　　煙囪效應是指由建筑內(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，當大樓發(fā)生火災，室內(nèi)火場溫度升時，往往形成“煙囪效應”，風助火勢，火借風威，煙氣順著中庭快速向垂直和水平方向擴散，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?shù)母叨?，電梯、自動扶梯是主要的垂直交通工具?；馂臅r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行緊急疏散。然而，這類建筑一般供人員使用的步行樓梯設計時位置安排的比較隱蔽，每天進出的大量非固定人員對樓內(nèi)結(jié)構不熟悉?；馂臅r，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　 災撲救困難大　
　　2.4.1　消防隊同時要在數(shù)樓層進行滅火，需要調(diào)集大量兵力；
　　2.4.2　消防隊員不得不沿著疏散人員逃生的相反方向進入，這就會在出入的通道上相撞；　
　　2.4.3　火災迅速擴大，應當阻止火勢擴大的開口很多，很難確定從何處著手；　
　　2.4.4　煙霧迅速擴散并充滿空間，嚴重影響消防活動；　
　　2.4.5　火災時，屋頂和壁面玻璃爆裂散落，對消防隊員構成威脅。
　　三、中庭建筑的防火安全設計　
　　由于中庭建筑存在上述的火災危險性，尤其以煙氣的火災危險性最大，火災統(tǒng)計資料說明，火災死亡的人數(shù)中，由于煙熏死亡的占一半以上，在被火燒死的人當中多數(shù)也是因為先中毒、窒息暈倒后被火燒死的。日本“千日”百貨大樓火災，死亡的人118人當中就有93人是被煙熏死的。因此，有必要在中庭設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散是極其重要的。下面本人就以防排煙設計為重點談談中庭建筑的防火安全設計?！?br /> 　　3.1　防排煙設計　
　　中庭的防排煙設計是一個比較復雜的問題，檢驗防排煙系統(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)，利用排煙設施保持大容量空間建筑出口的有序環(huán)境；　
　?。?）控制并減少煙在著火區(qū)向附近空間擴散；　
　?。?）在著火區(qū)外提供有利條件，使之有助于消防人員進行搜索和救援行動，及探明和控制火勢；　
　?。?）保護生命和財產(chǎn)的損失；　
　?。?）火災發(fā)生后使煙散去?！?/p>

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　　基于上述目的，對于那些通過中庭連接的樓層，最重要的一點是確保人們從各層之間向有保護的疏散通道（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)，中庭建筑火災時煙的生成和流出分為幾個階段，著火房間發(fā)生的火災，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，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 /> 　　（5）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力造成的風壓作用而形成的室內(nèi)煙氣和室外空氣的對流運動進行排煙，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、當煙氣質(zhì)量流量達到150—200Kg/s時，煙氣控制系統(tǒng)將不再具有實用價值；第二、如果煙氣卷吸冷空氣使熱量損失較大，煙層會出現(xiàn)比預想的高度低很多的情況，實驗數(shù)據(jù)顯示當煙氣比周圍環(huán)境溫度僅15—20℃時，利用自然和機械排煙系統(tǒng)排煙都將是無效的，因此理想的煙層應保持較高溫?！?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)域擴散，可采用設于火災區(qū)域內(nèi)的專用排煙設備，也可以與通風和空調(diào)系統(tǒng)兼用。向中庭敞開部分應設置固定擋煙垂壁或由火災自動報警系統(tǒng)聯(lián)動的活動式擋煙垂壁，擋煙垂壁的設置應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置排煙設備是非常困難的，而且絕對是不經(jīng)濟的，因為排煙系統(tǒng)要運用于每一個店，甚至是小店鋪，才能保護整個建筑，況且排煙系統(tǒng)的控制又很復雜。如果火災在著火間形成，煙氣將經(jīng)過房間開口流入回廊，再向中庭擴散。為了防止煙氣涌入中庭，應該在回廊將煙氣排除，因此回廊邊緣設置擋煙垂壁，利用回廊作為“貯煙倉”，回廊內(nèi)的排煙設備將煙氣排除?！?br /> 　　3.1.4　混合排煙法　
　　對于結(jié)構較為復雜，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置卷簾等防火分隔方法?！?br /> 　　3.1.5　自然排煙法　
　　它利用高溫煙氣積聚在開敞的最高部位這一特點，在中庭的頂部設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。當中庭高度過高時，由于火災初期煙氣溫度較低，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，仍應采用可靠的機械防煙裝置?！?br /> 　　3.1.6　排煙系統(tǒng)的補風　　
　　要有效地進行中庭的排煙，必須考慮補風，以替換被排放出去的煙氣，補風量應不小于排煙量的70%，補充的空氣可以采用自然的補風系統(tǒng)，如果可利用的進風口面積有限，可以考慮設置機械的補風系統(tǒng)。補風系統(tǒng)通過安全門入口的風速必需小于5m/S，以避免對這些出口疏散的人群造成傷害，補風口設于下部，補充的空氣必須低于煙層，排煙時應采用相鄰防煙分區(qū)補風，但補風口應遠離排煙口，補風系統(tǒng)應與排煙系統(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危險性最大，根據(jù)國內(nèi)有關中庭防火設計規(guī)定并結(jié)合本人在學習中的體會，當中庭上下層連通的面積超過一個防火分區(qū)時，應采取以下的設計?！?br /> 　　3.2.1 中庭回廊的防火設計　
中庭的每層回廊要設火災自動報警系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。對于中庭較高的回廊還應設防火卷簾?！?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是能夠自行關閉的乙級防火門窗，而與中庭相通的過廳、通道則要設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。　
　　3.2.3　水幕系統(tǒng)的設計與應用　
　　對于人員較多，設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)的設計要求是一定要形成水幕帶，其有效寬度不應小于6m，噴頭布置不少于3排，噴頭的供水強度為2-3L/S·㎡。水幕系統(tǒng)的啟動可采用自動或手動開啟裝置，確?；馂陌l(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、房間等部位遍設感煙探測器和自動噴水滅火系統(tǒng)。感煙探測器應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。當火災發(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。　
　　3.4　中庭鋼結(jié)構構件的保護　
　　除了要對建筑整體作統(tǒng)一的防火設計外，還應充分考慮各種類型中庭結(jié)構本身的消防安全。中庭鋼結(jié)構構件主要承受的是采光玻璃，對其所需的耐火極限應根據(jù)中庭在建筑物中的位置、中庭內(nèi)火災荷載的大小、以及鋼結(jié)構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)構的耐火極限應不小于1。5小時（參照樓板的耐火極限要求），采光玻璃也應為1小時以上的防火玻璃，對于展覽館、商場等火災荷載較大的建筑物的中庭，其鋼結(jié)構耐火極限應更高些，而辦公樓、賓館等建筑的中庭，其鋼結(jié)構耐火極限的要求可適當降低，封閉式中庭，其鋼結(jié)構可不予保護。目前常用保護措施有三種：（1）冷卻法。設置噴淋系統(tǒng)，火災情況下對結(jié)構實施冷卻保護。但對于設置了噴淋系統(tǒng)保護的中庭在考慮其應具有充分排煙量的同時，還應于中庭頂棚部分設計有效的“貯煙倉”。否則，火災情況下噴淋設備會因其周圍空間溫度達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件表面，形成保護層，使鋼結(jié)構構件的耐火極限達到或大于1小時；（3）包封法。外包不燃燒材料，使構件達到規(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，當發(fā)生火災時，感煙探測器首先報警噴水設備使立即啟動，機械送風、排煙系統(tǒng)亦隨之啟動排除火災產(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)的設置，有效的防火分隔措施和中庭自身的鋼結(jié)構保護，中庭建筑的防火安全問題便基本上得以解決。?