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高層建筑煙囪效應(yīng)分析
煙囪的主要作用是拔火拔煙，排煙，改善燃燒條件。當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，室內(nèi)熱空氣沿著這些垂直通道自然上升，從門(mén)窗和各式各樣的洞里滲出來(lái)，而室外冷空氣由于樓梯間，排風(fēng)道，送風(fēng)通道，排氣管，電梯井，管井密度大，室外冷空氣密度大，當(dāng)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，室內(nèi)熱風(fēng)順著這些垂直通道自然上升，通過(guò)門(mén)窗及各種孔洞滲出，室外冷空氣由于密度大而被下層的滲透所補(bǔ)充。煙囪效應(yīng)是室內(nèi)外溫差引起的熱壓和室外風(fēng)壓共同作用的結(jié)果，通常以前者為主，熱壓值與室內(nèi)外溫差引起的空氣密度差和進(jìn)出口高度差成正比。說(shuō)明室內(nèi)溫度越高，建筑高度越高，煙囪效應(yīng)越明顯。同時(shí)，民用建筑煙囪效應(yīng)一般只發(fā)生在冬季。就建筑物而言，理論上將建筑物高度的一半視為中性平面，認(rèn)為中和面以下的房間從外部滲入空氣，中和面以上的房間滲出室內(nèi)。"
在煙囪效應(yīng)的作用下，可以實(shí)現(xiàn)房間內(nèi)有組織的自然通風(fēng)排煙，但其負(fù)面影響也是多方面的:一是風(fēng)沙通過(guò)下層的各種孔洞，縫隙吹入室內(nèi)，既消耗熱量，又污染房間；二是風(fēng)從底層廳門(mén)人口通過(guò)電梯井抽到頂層的過(guò)程中，梯門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉。三是火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隨著室內(nèi)空氣溫度的迅速升高，體積迅速增大，煙囪效應(yīng)更加明顯。此時(shí)，各類(lèi)豎井成為火災(zāi)和煙霧的垂直通道，是火災(zāi)垂直蔓延的主要途徑，從而助長(zhǎng)火災(zāi)擴(kuò)大災(zāi)情。有資料顯示，煙氣在垂直管井內(nèi)的垂直擴(kuò)散速度為3-4m/s，這意味著100米高的高層建筑從底層直接跑到頂層只需30s左右。如果燃燒條件具備，整個(gè)建筑可能瞬間形成一片火海。為了有效地減少煙囪效應(yīng)的負(fù)面影響，可以采取以下措施:"
1.冬季，空氣主要是通過(guò)各種外部門(mén)從底層進(jìn)入房間，最直接的途徑是將建筑物外的所有門(mén)，盡可能設(shè)置兩扇門(mén)、旋轉(zhuǎn)門(mén)、增加門(mén)桶或在外門(mén)內(nèi)部設(shè)置空氣幕，這對(duì)于大堂門(mén)來(lái)說(shuō)尤為必要，對(duì)于那些二次通道與地下停車(chē)場(chǎng)外門(mén)等，冬季也應(yīng)安裝門(mén)，至少要有厚門(mén)窗簾。在冬季，電梯豎井頂部的通風(fēng)孔應(yīng)小幅度調(diào)整或關(guān)閉。
2.對(duì)于被加熱的建筑物，盡量不要使較低樓層的室內(nèi)溫度高于高層部分。
3.火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不僅在任何季節(jié)通過(guò)各種豎井，而且還通過(guò)通過(guò)地板的少量空調(diào)管道，甚至通過(guò)一些未被注意到的毛孔產(chǎn)生煙囪效應(yīng)。在這方面，"高層民用建筑防火規(guī)范"(GB50045-1995)有以下明確規(guī)定：
(1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用幕墻形式時(shí)，"每層和隔墻之間的間隙應(yīng)用非燃燒材料緊密填充"。
(2)"對(duì)于建筑物高度不超過(guò)100米的高層建筑，電纜井和管道井應(yīng)由相當(dāng)于地板耐火極限的非易燃體隔2至3層隔開(kāi)，建筑物高度超過(guò)100米的高層建筑應(yīng)用相當(dāng)于每層地板耐火極限的非可燃體隔開(kāi)。"由施工缺陷、橋梁和管道根形成的各種孔隙必須用非易燃材料填充。
(3)"樓梯井和前廳的門(mén)為B類(lèi)防火門(mén)"和"須具有自動(dòng)關(guān)閉的功能"。各類(lèi)立井"C類(lèi)消防門(mén)"應(yīng)用于檢查井壁上的門(mén)："由電纜井、管道井、房間和通道連接的孔應(yīng)充滿非燃燒材料"："防火閥應(yīng)安裝在垂直風(fēng)管與每層水平風(fēng)管交界處的水平管段上"："廚房、浴室、衛(wèi)生間等的垂直排氣管應(yīng)采取措施防止回流或在分支管上安裝防火閥"。確保火與過(guò)道及房間分開(kāi)，并防止樓層間的交匯處透過(guò)豎井蔓延。
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