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摘 要：高層建筑的防排烟系统设计及施工直接关系着建筑使用安全性，应注意设计施工中容易出现的问题，并采取有效的补救措施。文章将结合某高层建筑防排烟系统工程案例，分析在防排烟系统设计施工中应注意的问题，在此基础上，提出几点补救措施，以期促进高层建筑防排烟系统设计及施工水平。
关键词：高层建筑;防排烟系统;设计施工
0 前言
在城市土地资源压力下，高层建筑越来越多。由于高层建筑体量大、楼层高、人员密集，在发生火灾时，扑救和疏散逃生难度较大。其中，烟气扩散是影响人员逃生的主要因素，在高层建筑设计和施工中，必须提高对防排烟系统的重视，确保防排烟系统设计的合理性，从而实现对烟气的有效控制。
1 高层建筑防排烟系统工程案例
某现代化商业建筑的总面积为140000m2，包含两栋21层建筑。其中，1号楼含有4层地下室，分别作为车库、设备机房和人防层使用。地面1到20层为商务空间，21层顶楼用于设置电梯机房、消防排烟风机和水塔等设施。2号楼也包含4层地下室结构，其中地下1到3层为地下车库，地下4层为人防层。地面部分的1到3层为裙房，设计标高18.8m，3到17层为标准层，标准层高为3.9m，18到20层的层高为4.5m，21层顶层的高度为6m，顶层用于设置电梯机房等设施。在该工程中，地下室部分设置有机械排烟系统和补风系统，裙房部分主要采取机械排烟措施，并采用结构风道将排烟风机的烟气排放到室外。从地下4层到顶层21层均设计有排烟口，将烟气从屋面的排烟风机排出。此外，消防电梯前室、防烟楼梯间还要设计机械加压送风系统，将加压送风机设置在屋面。建筑内的竖向风道采用结构风道，结构相对复杂，在详细设计和施工过程中，必须提高对细节的重视，尽可能提高设计和施工质量。
2 高层建筑防排烟系统设计施工应注意的问题
2.1 排烟效果不达标
在上述工程的防排烟系统安装完毕后，对系统进行运行测试。其中，地库、裙楼防排烟系统，以及消防电梯前室和防烟楼梯间的正压送风系统能够满足设计要求，各项测试指标均可以达到消防验收标准。但是在建筑排烟系统测试过程中，发现排烟口风速从地面7层开始，已经下降到2m/s以下，排烟效果不显著，说明排烟系统设计和施工存在问题。出现这种情况的可能原因是排烟风机效能不符合要求、风机风压偏低、排烟系统中存在风量泄露问题。因此，需要进一步开展测量和计算工作，采取相应的补救措施。
2.2 防排烟设施设计不合理
除了上述问题外，在高层建筑防排烟系统设计过程中，容易因设备选择或设施安装位置不合理，导致防排烟系统的功能无法正常发挥。高层建筑需要在地下室、正厅、中庭以及无窗房建等设置防排烟系统，并按照设计要求划分防烟分区。对于大型商用建筑而言，还需要合理设置排烟口的位置，对风机风量进行准确计算，合理选择风机型号。一般采取自然排烟方式与机械排烟方式相结合的设计方法，在自然排烟系统无法满足实际排烟需求时，则必须采用机械排烟设施。但是在实际工程设计和施工中，容易出现自然排烟结构不合理的问题，比如窗口面积、开窗方式等设计不合理，难以发挥其排烟功能。有些工程出于节约成本的目的，对于应该采用机械排烟措施的部分，仍采用自然排烟系统，如果发生火灾，会影响人员安全疏散。
2.3 配电系统稳定性较差
高层建筑防排烟系统的稳定运行，需要供配电系统提供保障，如果在供配电系统的设计和施工方面出现问题，也会影响建筑防排烟系统的正常使用。比如在设计过程中未充分考虑风机负荷量、在施工过程中出现配电箱接线错误、配电系统自身防火能力不足等，都会影响供配电可靠性。在此情况下，容易导致机械排烟系统失效，导致建筑排烟能力大幅度下降。
3 高层建筑防排烟系统设计施工问题的补救措施
3.1 准确测量计算系统运行参数
针对上述问题，在高层建筑防排烟系统设计过程中，首先要做好参数计算工作。上述工程通过对风机参数进行测量发现，实测值和设计值之间的误差在3%内，可以保证排烟风机效能的正常发挥。在对风压进行分析和测试时，首先要计算系统总压力损失，具体计算公式为：总压力损失=局部损失+沿程损失。其中，风道内气流平均流速为8m/s，风道横断面和纵切面如图1所示。风道当量直径为0.82m，在t=20℃和一个大气压条件下，空气粘滞系数为4.18×105。可以根据风道实际情况，计算出沿程损失为1.3倍的送风长度。局部压力损失则根据每个阀门的平均压力损失进行计算，结果为9.6Pa。通过计算发现，风机产生能量在达到3层后已经消耗殆尽，造成风道能量损失的主要原因是局部阻力。因此，需要减小风道局部阻力系数，增加风道内的气流能量。具体可采用更换阀门、调整风道尺寸、更换排烟风机以及增加风机等措施解决上述问题。其中调整风道尺寸的拆改量较大，不推荐使用，可以综合运用其他几种补救措施。
3.2 对风道采取风量泄露补救措施
在上述工程中，也存在风道风量泄露的问题。该工程的结构风道主要有混凝土墙和水泥压力板围成，在对结构风道进行检查时发现，水泥压力板和混凝土墙之间的接触面存在缝隙。由于水泥压力板强度不足，板上出现了裂纹和小孔等质量问题，也会导致风道中的风量泄露。同时，这些病害问题会增加风道表面的粗糙度，从而增加风阻，导致气流能量消耗较快。在补救过程中，需要在土建单位的配合下，对结构风道进行修正，封堵缝隙，修补裂纹和小孔，提高风道结构的严密性。经过一次修正后发现，风道内的风速虽然有所提升，但是达到5层后，风速仍然下降到了2m/s以下。这主要是受水泥压力板材料性能的制约，即使修补滞后，其严密性和光滑度仍不够理想。此外，经过检查发现，阀门漏风严重超出了允许范围，是导致漏风量较大的一个主要原因。针对这种情况，通过联系厂家对阀门进行处理，使风道漏风问题得到明显改善。由此可以得出结论，风道漏风是导致气流能量损失的主要原因，需要通过采取相应的补救措施，确保风道风量能够满足设计要求。
3.3 提高防排烟系统施工技术水平
总体而言，在高层建筑防排烟系统设计和施工中，必须不断提高设计施工水平，严格遵守相关规范要求，通过提高施工质量，确保防排烟系统功能的正常发挥。在正式施工前，技术人员需要对施工图进行审核，并组织开展现场技术交底工作，确保施工人员对施工图充分熟悉。应重点审查建筑防排烟系统风机风量设计的合理性，并将风阀设计在缝口处，防止出现窜风现象。风机型号也需要满足设计要求，并提高风机设备安装质量。此外，在自然排烟系统设计和施工方面，应准确确定排烟窗位置，对其结构和大小进行严格控制。对于需要采用机械排烟措施的部分，必须确保机械设备及配电系统的安装质量，杜绝出现设备接线错误的情况。在工程验收过程中，通过及时对发现的问题进行调整，可以提高工程最终的施工质量。
4 结束语
综上所述，高层建筑防排烟系统设计面临着多方面影响因素，也容易受到施工技术水平的影响，导致其无法满足实际应用需求。通过把握好高层建筑防排烟系统设计和施工的关键点，对容易出现的问题采取有效的补救措施，可以促进高层建筑防排烟系统施工质量的提升，从而为高层建筑的居住安全性提供保障。
参考文献
[1]张玉成，通风机设计与选型[M].化学工业出版社，2011.
[2]中华人民共和国国家标准.高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2001年版）：中国计划出版社，2001.
[3]张吉光，史自强，崔红社编著.高层建筑和地下建筑通风与防排烟[M].中国建筑工业出版社，2005.
[4]刘勇，付祥钊，谢斌.对不同类型中庭建筑防排烟措施的探讨[J] .制冷与空调，2002，60（22）：249-251.
[5]刘江荣.地下人员密集场所的火灾特点和防排烟技术[J].山西建筑，2011（28）：21-22.
关键词：高层建筑;防排烟系统;设计施工
0 前言
在城市土地资源压力下，高层建筑越来越多。由于高层建筑体量大、楼层高、人员密集，在发生火灾时，扑救和疏散逃生难度较大。其中，烟气扩散是影响人员逃生的主要因素，在高层建筑设计和施工中，必须提高对防排烟系统的重视，确保防排烟系统设计的合理性，从而实现对烟气的有效控制。
1 高层建筑防排烟系统工程案例
某现代化商业建筑的总面积为140000m2，包含两栋21层建筑。其中，1号楼含有4层地下室，分别作为车库、设备机房和人防层使用。地面1到20层为商务空间，21层顶楼用于设置电梯机房、消防排烟风机和水塔等设施。2号楼也包含4层地下室结构，其中地下1到3层为地下车库，地下4层为人防层。地面部分的1到3层为裙房，设计标高18.8m，3到17层为标准层，标准层高为3.9m，18到20层的层高为4.5m，21层顶层的高度为6m，顶层用于设置电梯机房等设施。在该工程中，地下室部分设置有机械排烟系统和补风系统，裙房部分主要采取机械排烟措施，并采用结构风道将排烟风机的烟气排放到室外。从地下4层到顶层21层均设计有排烟口，将烟气从屋面的排烟风机排出。此外，消防电梯前室、防烟楼梯间还要设计机械加压送风系统，将加压送风机设置在屋面。建筑内的竖向风道采用结构风道，结构相对复杂，在详细设计和施工过程中，必须提高对细节的重视，尽可能提高设计和施工质量。
2 高层建筑防排烟系统设计施工应注意的问题
2.1 排烟效果不达标
在上述工程的防排烟系统安装完毕后，对系统进行运行测试。其中，地库、裙楼防排烟系统，以及消防电梯前室和防烟楼梯间的正压送风系统能够满足设计要求，各项测试指标均可以达到消防验收标准。但是在建筑排烟系统测试过程中，发现排烟口风速从地面7层开始，已经下降到2m/s以下，排烟效果不显著，说明排烟系统设计和施工存在问题。出现这种情况的可能原因是排烟风机效能不符合要求、风机风压偏低、排烟系统中存在风量泄露问题。因此，需要进一步开展测量和计算工作，采取相应的补救措施。
2.2 防排烟设施设计不合理
除了上述问题外，在高层建筑防排烟系统设计过程中，容易因设备选择或设施安装位置不合理，导致防排烟系统的功能无法正常发挥。高层建筑需要在地下室、正厅、中庭以及无窗房建等设置防排烟系统，并按照设计要求划分防烟分区。对于大型商用建筑而言，还需要合理设置排烟口的位置，对风机风量进行准确计算，合理选择风机型号。一般采取自然排烟方式与机械排烟方式相结合的设计方法，在自然排烟系统无法满足实际排烟需求时，则必须采用机械排烟设施。但是在实际工程设计和施工中，容易出现自然排烟结构不合理的问题，比如窗口面积、开窗方式等设计不合理，难以发挥其排烟功能。有些工程出于节约成本的目的，对于应该采用机械排烟措施的部分，仍采用自然排烟系统，如果发生火灾，会影响人员安全疏散。
2.3 配电系统稳定性较差
高层建筑防排烟系统的稳定运行，需要供配电系统提供保障，如果在供配电系统的设计和施工方面出现问题，也会影响建筑防排烟系统的正常使用。比如在设计过程中未充分考虑风机负荷量、在施工过程中出现配电箱接线错误、配电系统自身防火能力不足等，都会影响供配电可靠性。在此情况下，容易导致机械排烟系统失效，导致建筑排烟能力大幅度下降。
3 高层建筑防排烟系统设计施工问题的补救措施
3.1 准确测量计算系统运行参数
针对上述问题，在高层建筑防排烟系统设计过程中，首先要做好参数计算工作。上述工程通过对风机参数进行测量发现，实测值和设计值之间的误差在3%内，可以保证排烟风机效能的正常发挥。在对风压进行分析和测试时，首先要计算系统总压力损失，具体计算公式为：总压力损失=局部损失+沿程损失。其中，风道内气流平均流速为8m/s，风道横断面和纵切面如图1所示。风道当量直径为0.82m，在t=20℃和一个大气压条件下，空气粘滞系数为4.18×105。可以根据风道实际情况，计算出沿程损失为1.3倍的送风长度。局部压力损失则根据每个阀门的平均压力损失进行计算，结果为9.6Pa。通过计算发现，风机产生能量在达到3层后已经消耗殆尽，造成风道能量损失的主要原因是局部阻力。因此，需要减小风道局部阻力系数，增加风道内的气流能量。具体可采用更换阀门、调整风道尺寸、更换排烟风机以及增加风机等措施解决上述问题。其中调整风道尺寸的拆改量较大，不推荐使用，可以综合运用其他几种补救措施。
3.2 对风道采取风量泄露补救措施
在上述工程中，也存在风道风量泄露的问题。该工程的结构风道主要有混凝土墙和水泥压力板围成，在对结构风道进行检查时发现，水泥压力板和混凝土墙之间的接触面存在缝隙。由于水泥压力板强度不足，板上出现了裂纹和小孔等质量问题，也会导致风道中的风量泄露。同时，这些病害问题会增加风道表面的粗糙度，从而增加风阻，导致气流能量消耗较快。在补救过程中，需要在土建单位的配合下，对结构风道进行修正，封堵缝隙，修补裂纹和小孔，提高风道结构的严密性。经过一次修正后发现，风道内的风速虽然有所提升，但是达到5层后，风速仍然下降到了2m/s以下。这主要是受水泥压力板材料性能的制约，即使修补滞后，其严密性和光滑度仍不够理想。此外，经过检查发现，阀门漏风严重超出了允许范围，是导致漏风量较大的一个主要原因。针对这种情况，通过联系厂家对阀门进行处理，使风道漏风问题得到明显改善。由此可以得出结论，风道漏风是导致气流能量损失的主要原因，需要通过采取相应的补救措施，确保风道风量能够满足设计要求。
3.3 提高防排烟系统施工技术水平
总体而言，在高层建筑防排烟系统设计和施工中，必须不断提高设计施工水平，严格遵守相关规范要求，通过提高施工质量，确保防排烟系统功能的正常发挥。在正式施工前，技术人员需要对施工图进行审核，并组织开展现场技术交底工作，确保施工人员对施工图充分熟悉。应重点审查建筑防排烟系统风机风量设计的合理性，并将风阀设计在缝口处，防止出现窜风现象。风机型号也需要满足设计要求，并提高风机设备安装质量。此外，在自然排烟系统设计和施工方面，应准确确定排烟窗位置，对其结构和大小进行严格控制。对于需要采用机械排烟措施的部分，必须确保机械设备及配电系统的安装质量，杜绝出现设备接线错误的情况。在工程验收过程中，通过及时对发现的问题进行调整，可以提高工程最终的施工质量。
4 结束语
综上所述，高层建筑防排烟系统设计面临着多方面影响因素，也容易受到施工技术水平的影响，导致其无法满足实际应用需求。通过把握好高层建筑防排烟系统设计和施工的关键点，对容易出现的问题采取有效的补救措施，可以促进高层建筑防排烟系统施工质量的提升，从而为高层建筑的居住安全性提供保障。
参考文献
[1]张玉成，通风机设计与选型[M].化学工业出版社，2011.
[2]中华人民共和国国家标准.高层民用建筑设计防火规范GB 50045-95（2001年版）：中国计划出版社，2001.
[3]张吉光，史自强，崔红社编著.高层建筑和地下建筑通风与防排烟[M].中国建筑工业出版社，2005.
[4]刘勇，付祥钊，谢斌.对不同类型中庭建筑防排烟措施的探讨[J] .制冷与空调，2002，60（22）：249-251.
[5]刘江荣.地下人员密集场所的火灾特点和防排烟技术[J].山西建筑，2011（28）：21-22.