隨著(zhù)建筑業(yè)的發(fā)展，一種以建筑內部空間為核心綜合多種功能的空間結構形式——中庭，在我國的高層建筑中使用的越來(lái)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，在創(chuàng )造了一個(gè)引人注目的共享環(huán)境的同時(shí)，也帶來(lái)了特殊的火災危險性。中庭的高度（通常在20米以上）會(huì )大大降低自動(dòng)噴水滅火系統的有效性，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(wú)法有效延緩火、煙由著(zhù)火層向其他樓層的蔓延，隨著(zhù)火場(chǎng)溫度的升高，如無(wú)完善的送風(fēng)、排煙系統設計，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(lái)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(jìn)行探討。

    一、概況

    1.1　中庭的概念

    短邊長(cháng)度不小于6m（或半徑不小于6m），橫截面積不小于100m2，且其共享層數不少于三層的帶有頂蓋的室內庭院。設有中庭的建筑稱(chēng)之為中庭建筑。

    1.2　防火設計中中庭的分類(lèi)

    根據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(lèi)：

    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(lái)的高大空間，除了用于交通目的之外無(wú)其它使用功能。這類(lèi)中庭由于采用了防火玻璃分隔，一般不會(huì )出現太大的問(wèn)題，火災時(shí)利用機械排煙可達到控制火災蔓延的目的。

    1.2.2　開(kāi)敞式中庭

    它是指除部分房間裝有玻璃分隔之外，多數層間與中庭完全相通。這類(lèi)中庭在火災時(shí)的主要威脅來(lái)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防止煙氣進(jìn)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(lái)的空間，具備使用功能，通?？勺鳛閵蕵?lè )場(chǎng)所或餐廳。封閉式中庭在火災中即使整個(gè)空間充滿(mǎn)煙氣，危險性也不太大，考慮周?chē)幕乩?，房間全滲進(jìn)煙氣，通常要設置機械排煙裝置防止煙氣擴散。

    二、中庭的火災危險性

    “中庭”能使建筑的內部空間達到最大范圍連接性，并形成整體的內部空間視覺(jué)效果以及大面積自然采光，其莊重美觀(guān)、內部采光性能好、環(huán)境舒適，但同時(shí)也帶來(lái)了一系列新的問(wèn)題。例如：1967年比利時(shí)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，中庭設置的感煙探測器未動(dòng)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，一部分鋼結構被燒而倒塌，樓內人員無(wú)法安全、迅速的疏散，從而造成了此次悲慘事件。

    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樓等公共場(chǎng)所，滿(mǎn)足諸多功能的需求，建筑標準高，內部裝修豪華，在裝潢過(guò)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(shí)極易形成氣體火災且難以控制。

    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、外部空氣的溫度及密度差而引起的在建筑內部垂直的方向上的自然空氣流動(dòng)現象。中庭空間形似煙囪，當大樓發(fā)生火災，室內火場(chǎng)溫度升時(shí)，往往形成“煙囪效應”，風(fēng)助火勢，火借風(fēng)威，煙氣順著(zhù)中庭快速向垂直和水平方向擴散，造成豎向、橫向延燒。

    2.3　疏散困難大

    具有中庭的建筑一般都有相當的高度，電梯、自動(dòng)扶梯是主要的垂直交通工具?；馂臅r(shí)因斷電致使電梯和自動(dòng)扶梯不能使用，人員只能依賴(lài)樓梯進(jìn)行緊急疏散。然而，這類(lèi)建筑一般供人員使用的步行樓梯設計時(shí)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結構不熟悉?；馂臅r(shí)，大量人員同時(shí)疏散，極易出現擁擠、混亂，造成疏散通道堵塞，加上火場(chǎng)內煙氣濃度大，有害氣體成分多，極易造成群死群傷的悲慘局面。

    2.4　 災撲救困難大

    2.4.1　消防隊同時(shí)要在數樓層進(jìn)行滅火，需要調集大量兵力；2.4.2　消防隊員不得不沿著(zhù)疏散人員逃生的相反方向進(jìn)入，這就會(huì )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(kāi)口很多，很難確定從何處著(zhù)手；2.4.4　煙霧迅速擴散并充滿(mǎn)空間，嚴重影響消防活動(dòng)；2.4.5　火災時(shí)，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，火災統計資料說(shuō)明，火災死亡的人數中，由于煙熏死亡的占一半以上，在被火燒死的人當中多數也是因為先中毒、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以阻止著(zhù)火空間的熱氣流和有毒煙氣通過(guò)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(diǎn)談?wù)勚型ソㄖ姆阑鸢踩O計。

    3.1　防排煙設計

    中庭的防排煙設計是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，檢驗防排煙系統能否及時(shí)、有效的防排煙，必須滿(mǎn)足以下的目的：

    （1）在人員撤離所需時(shí)間內，利用排煙設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(zhù)火區向附近空間擴散；（3）在著(zhù)火區外提供有利條件，使之有助于消防人員進(jìn)行搜索和救援行動(dòng)，及探明和控制火勢；（4）保護生命和財產(chǎn)的損失；

    （5）火災發(fā)生后使煙散去。

    基于上述目的，對于那些通過(guò)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的疏散通道（前室　、樓梯間）疏散時(shí)煙和熱控制在人們所能忍受的范圍內，中庭建筑火災時(shí)煙的生成和流出分為幾個(gè)階段，著(zhù)火房間發(fā)生的火災，經(jīng)開(kāi)口向中庭等相鄰空間流動(dòng)，或在中庭底層發(fā)生火災，煙氣向上部流動(dòng)；煙氣在流動(dòng)過(guò)程中卷吸周?chē)諝庠诨鹧嫔戏缴?，形成煙柱。根據煙氣的流?dòng)特征，我們可以對中庭的控制采取以下幾種方法；（1）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(chēng)之為對流貫穿式排煙法；（2）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(jìn)入中庭，稱(chēng)之為起火間排煙法；（3）將煙氣引入中庭四周的回廊（或陽(yáng)臺），回廊與中庭之間設置擋煙垂壁，將回廊作為貯煙倉，利用回廊內的排煙系統，將煙氣排除，稱(chēng)之為回廊排煙法；（4）對于高度較高，或層數較多的中庭，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(chēng)之為混合排煙法。

    （5）對于高度較低或層數較少的中庭，可以借助室內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煙氣和室外空氣的對流運動(dòng)進(jìn)行排煙，稱(chēng)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，我們根據其中庭形式的不同區別對待。

    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，根據國外資料表明，第一、當煙氣質(zhì)量流量達到150—200Kg/s時(shí)，煙氣控制系統將不再具有實(shí)用價(jià)值；第二、如果煙氣卷吸冷空氣使熱量損失較大，煙層會(huì )出現比預想的高度低很多的情況，實(shí)驗數據顯示當煙氣比周?chē)h(huán)境溫度僅15—20℃時(shí)，利用自然和機械排煙系統排煙都將是無(wú)效的，因此理想的煙層應保持較高溫。

    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，防止向其它區域擴散，可采用設于火災區域內的專(zhuān)用排煙設備，也可以與通風(fēng)和空調系統兼用。向中庭敞開(kāi)部分應設置固定擋煙垂壁或由火災自動(dòng)報警系統聯(lián)動(dòng)的活動(dòng)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，防煙分區可選擇在2000㎡左右，煙氣的形式按軸對稱(chēng)煙縷確定。

    3.1.3　回廊排煙法

    對于中庭建筑中常見(jiàn)購物中心，這類(lèi)中庭四周布置許多單元商店，每個(gè)店的面積較小，如果每個(gè)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，因為排煙系統要運用于每一個(gè)店，甚至是小店鋪，才能保護整個(gè)建筑，況且排煙系統的控制又很復雜。如果火災在著(zhù)火間形成，煙氣將經(jīng)過(guò)房間開(kāi)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”，回廊內的排煙設備將煙氣排除。

    3.1.4　混合排煙法

    對于結構較為復雜，用途廣泛的中庭建筑，可以采用混合排煙法。如常見(jiàn)的一些中庭建筑下面幾層為公共場(chǎng)所，上面幾層為辦公場(chǎng)所，對于此類(lèi)型的建筑，火災時(shí)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(lái)，封閉的方式可以采用設置卷簾等防火分隔方法。

    3.1.5　自然排煙法

    它利用高溫煙氣積聚在開(kāi)敞的最高部位這一特點(diǎn)，在中庭的頂部設置面積大于中庭地面面積5%的天窗或高側窗，統一將煙氣排至室外。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(guò)高時(shí)，由于火災初期煙氣溫度較低，煙氣在上升過(guò)程中遇冷（如受空調影響等）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(shí)便轉由水平方向擴展并隨著(zhù)溫度的降低還會(huì )下降，使得煙氣無(wú)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(kāi)啟外窗的自然排煙條件，仍應采用可靠的機械防煙裝置。

    3.1.6　排煙系統的補風(fēng)

    要有效地進(jìn)行中庭的排煙，必須考慮補風(fēng)，以替換被排放出去的煙氣，補風(fēng)量應不小于排煙量的70%，補充的空氣可以采用自然的補風(fēng)系統，如果可利用的進(jìn)風(fēng)口面積有限，可以考慮設置機械的補風(fēng)系統。補風(fēng)系統通過(guò)安全門(mén)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，補風(fēng)口設于下部，補充的空氣必須低于煙層，排煙時(shí)應采用相鄰防煙分區補風(fēng)，但補風(fēng)口應遠離排煙口，補風(fēng)系統應與排煙系統聯(lián)動(dòng)起來(lái)。

    3.2　防火分隔措施

    在中庭建筑中開(kāi)敞式中庭的火災危險性最大，根據國內有關(guān)中庭防火設計規定并結合本人在學(xué)習中的體會(huì )，當中庭上下層連通的面積超過(guò)一個(gè)防火分區時(shí)，應采取以下的設計。

    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(dòng)報警系統和自動(dòng)噴水滅火系統。對于中庭較高的回廊還應設防火卷簾。

    3.2.2　　房間，過(guò)廳等處的防火分隔

    對于房間與中庭回廊相通的門(mén)窗應是能夠自行關(guān)閉的乙級防火門(mén)窗，而與中庭相通的過(guò)廳、通道則要設乙級防火門(mén)或耐火極限大于3小時(shí)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(shí)收藏在吊頂上，發(fā)生火災時(shí)可以自動(dòng)或手動(dòng)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　水幕系統的設計與應用

    對于人員較多，設置防火卷簾會(huì )影響人員疏散的回廊等處可采用水幕系統。對水幕系統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·㎡。水幕系統的啟動(dòng)可采用自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)啟裝置，確?；馂陌l(fā)生時(shí)水幕系統起到防火隔煙作用。

    3.3　安裝雙自動(dòng)系統

    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(dòng)噴水滅火系統。感煙探測器應與排煙天窗及自動(dòng)噴水系統聯(lián)動(dòng)，并且由大樓的消防中心自動(dòng)或手動(dòng)控制。當火災發(fā)生在中庭范圍內而煙感器報警后，自動(dòng)噴水系統就可立即啟動(dòng)。

    3.4　中庭鋼結構構件的保護

    除了要對建筑整體作統一的防火設計外，還應充分考慮各種類(lèi)型中庭結構本身的消防安全。中庭鋼結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中庭在建筑物中的位置、中庭內火災荷載的大小、以及鋼結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，其鋼結構的耐火極限應不小于1。5小時(shí)（參照樓板的耐火極限要求），采光玻璃也應為1小時(shí)以上的防火玻璃，對于展覽館、商場(chǎng)等火災荷載較大的建筑物的中庭，其鋼結構耐火極限應更高些，而辦公樓、賓館等建筑的中庭，其鋼結構耐火極限的要求可適當降低，封閉式中庭，其鋼結構可不予保護。目前常用保護措施有三種：（1）冷卻法。設置噴淋系統，火災情況下對結構實(shí)施冷卻保護。但對于設置了噴淋系統保護的中庭在考慮其應具有充分排煙量的同時(shí)，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(huì )因其周?chē)臻g溫度達不到動(dòng)作溫度而無(wú)法自動(dòng)打開(kāi)；（2）噴涂法。將防火涂料直接噴涂在構件表面，形成保護層，使鋼結構構件的耐火極限達到或大于1小時(shí)；（3）包封法。外包不燃燒材料，使構件達到規定的耐火極限。三種方法相比之下，后兩種措施更為安全有效和方便易行?！　∷?、總結采取了以上多方面的措施，可以做到，當發(fā)生火災時(shí)，感煙探測器首先報警噴水設備使立即啟動(dòng)，機械送風(fēng)、排煙系統亦隨之啟動(dòng)排除火災產(chǎn)生的煙氣。整個(gè)系統也可以由手動(dòng)來(lái)啟動(dòng)。再加上自動(dòng)噴水滅火系統的設置，有效的防火分隔措施和中庭自身的鋼結構保護，中庭建筑的防火安全問(wèn)題便基本上得以解決。