第1章基本知识 1

1．1高层建筑分类与建筑火灾特点1

1．1．1常用术语1

1．1．2高层建筑分类3

1．1．3几个名词解释4

1．1．4高层建筑火灾特点5

1．2建筑火灾的蔓延6

1．2．1建筑火灾的蔓延方式6

1．2．2建筑火灾的蔓延途径7

1．3建筑防火对策9

1．3．1建筑火灾的发展过程与消防9

1．3．2建筑防火综合措施12

1．4烟的性质和危害 14

1．4．1烟的性质 14

1．4．2烟气的危害18

1．5建筑物内烟的流动20

l．5．1火源上的火焰气流20

1．5．2开口处的烟气流动21

1．5．3建筑物内烟气流动特性23

1．6烟气控制的预测25

1．6．1火灾房间烟层下降的预测模型25

1．6．2烟流的控制29

第2章高层建筑防排烟设计33

2．1防排烟系统概述33

2．1．1火灾时高层建筑内的烟气流动特点33

2．1．2高层建筑防火排烟的基本概念34

2．1．3高层建筑的防火分区、防烟分区和排烟36

2．2 自然排烟38

2．2．1自然排烟的设计要点38

2．2．2自然排烟口的设置40

2．3机械排烟41

2．3．1机械排烟方式和系统组成 41

2．3．2机械排烟系统的设计要求·．．42

2．3．3机械排烟量的计算42

2．3．4排烟系统43

2．3．5排烟口的设计要求44

2．3．6排烟风机的设计要求46

2．3．7排烟风道的设计要求48

2．3．8机械排烟系统设计其他应注意的问题49

2．3．9机械排烟系统控制程序51

2．4高层建筑的中庭排烟问题52

2．4．1中庭的防火排烟要求52

2．4．2中庭的防排烟方式54

2．4．3中庭防排烟设计实例58

2．5机械加压送风防烟系统59

2．5．1机械加压送风防烟设施设置部位60

2．5．2机械加压送风防烟系统的设计要求62

2．5．3机械加压送风防烟系统的设计63

2．6防排烟方式的选择74

2．7通风与空气调节系统的防火76

2．7．1在必要位置设置防火阀76

2．7．2合理布置通风空调系统76

2．7．3垂直排风管道应采取防止回流的措施78

2．7．4严格选取设备及风管材料78

2．7．5注意防爆问题79

2．8超高层建筑的防排烟79

2．8．1超高层建筑烟控设计研究79

2．8．2正压风道均匀送风设计83

2．9非高层建筑大面积房间的防排烟87

2．9．1非高层建筑大面积房间的防排烟87

2．9．2大面积空间防烟分区的划分与系统排烟量88

2．10机械防排烟的控制程序89

2．11工程实例92

2．11．1静安希尔顿工程92

2．11．2上海环球金融中心防排烟工程设计93

2．12设计常用防排烟系统原理图 106

第3章防排烟设备107

3．1防火阀与排烟风口107

3．1．1防火阀107

3．1．2排烟阀108

3．1．3排烟风口 109

3．1．4加压送风口114

3．1．5电动防火阀、电动防烟防火阀 115

3．1．6余压阀 116

3．2排烟风机116

第4章地下建筑分类及火灾特点142

4．1地下建筑的分类与建筑特点142

4．1．1地下建筑的分类 143

4．1．2地下建筑的建筑特点143

4．2地下建筑的火灾特点 145

4．2．1地下建筑火灾时的燃烧特点146

4．2．2地下建筑火灾时烟气流动的特点 146

4．2．3地下建筑火灾的发展与蔓延146

4．2．4地下建筑火灾时的疏散147

4．2．5地下建筑的火灾特点148

第5章一般地下建筑与地下车库的通风与防排烟设计152

5．1地下建筑的防排烟措施152

5．1．1地下建筑防烟措施152

5．1．2地下建筑排烟措施153

5．1．3地下建筑防排烟方式的选择154

5．2一般地下建筑的防排烟设计156

5．2．1防烟分区的划分156

5．2．2防排烟设施的设置范围157

5．2．3防排烟风量的计算上158

5．3地下车库的通风与防排烟设计159

5．3．1地下车库通风与防排烟系统的设计原则159

5．3．2地下车库通风量与排烟量的确定 160

5．3．3常用的地下车库通风与排烟系统 162

第6章地下隧道的通风165

6．1概述165

6．2道路沉管隧道通风设计的基础资料调查167

6．2．1交通调查一确定每小时通过隧道的交通量167

6．2．2气象调查l67

6．2．3当地条件和环境调查167

6．3道路地下隧道通风系统设计167

6．3．1通风系统设计的技术路线167

6．3．2设计条件的设定及确认167

6．4通风量的计算169

6．4．1有害气体及烟雾发生量169

6．4．2 CO及烟雾浓度容许标准169

6．4．3通风量计算170

6．4．4通风量计算实例175

6．5通风方式选择176

6．5．1通风方式选择原则176

6．5．2自然通风方式176

6．5．3机械通风的纵向通风方式178

6．5．4机械通风的半横向通风方式185

6．5．5全横向通风方式 197

第7章上海环球金融中心大厦防排烟模拟试验202

7．1背景介绍202

7．2防排烟模拟实验202

7．2．1防排烟模拟试验概况202

7．2．2上海环球金融中心防排烟模拟实验203

7．2．3烟层高度、烟层温度、压力差随时间的变化211

附录一《民用建筑防排烟技术规程》(DG J08-88一2000) 215

附录二风管防火阀的设置232

附图l防排烟系统原理图/插页

附图2防排烟系统原理图/插页

附图3防排烟系统原理图/插页

附图4某剧院防排烟系统原理图/插页

主要参考文献235

本书系统地介绍了高层建筑、非高层建筑的大面积房间、地下建筑、地下停车场、隧道等工程的火灾和烟气流动特点，对各种建筑的防排烟要求和防排烟设计进行了系统地阐述。本书可作为建筑环境与设备工程(暖通)专业和防火设计的相关技术人员进行通风与防排烟工程设计时的参考资料，亦可作为建筑环境与设备工程(暖通)专业有关课程的教材。

由于地下建筑 的大规模发展，地下建筑学正在形成，它的研究内容包括地下建筑发展历史和发展方向，地下空间的开发和利用，城市地下空间的综合规划，各类地下建筑的规划设计，以及与地下建筑有关的环境、生理、心理和技术等问题。　地下建筑具有良好的防护性能，较好的热稳定性和密闭性（见地下建筑传热），以及综合的经济、社会和环境效益。地下建筑处在一定厚度的岩层或土层中，可免遭或减少核武器、常规武器、化学武器和生物武器的破坏，同时也能较有效地抵御地震、飓风等自然灾害。地下建筑的密闭环境和周围存在着的比较稳定的温度场，对于创造恒温或超净的生产环境和在低温或高温状态下贮存物资，防止污染，特别是对于节约能源，都是有利的。在城市中有计划地建造地下建筑，对节省城市用地，降低建筑密度，改善城市交通，扩大绿地面积，减轻城市污染，提高城市生活质量等方面，都可以起到重要的作用。地下建筑也有缺点，如建筑成本高，施工复杂等。

地下建筑简史

远古时期，人类就开始利用天然洞穴防寒暑、避风雨和躲避野兽。在中国周口店发现，50多万年前，北京猿人就居住在天然岩洞中。据仰韶文化和龙山文化遗址的考古发现，证明在距今7000～5000年前开始出现人工挖掘的居住洞穴，从简单的袋形竖穴到圆形或方形的半地穴，上面有简单屋顶。后来，开始在地面上建造住房，穴居逐渐不再是人类的主要居住方式。但古代陵墓仍然按照地上建筑方式在地下营建。有些粮仓也建在地下，如隋代洛阳的含嘉仓。中国西北、华北的黄土高原地区，由于黄土地层便于挖掘和气候干燥，穴居的传统一直延续至今。估计中国目前仍有3500万以上的人口居住在窑洞中（见生土建筑）。

产业革命以后，由于矿业和交通事业的发展，矿井、巷道、公路隧道、铁路隧道等相继建成。1863年英国伦敦建成世界上第一条城市地下铁道。第二次世界大战期间，地下建筑在防护上的优越性受到重视，一些参战国把重要的军事设施和军火工厂、仓库等建在地下，并为居民修建防空洞。50年代末期以来，由于经济的发展和科学技术的进步，城市人口的迅速增加，环境污染日益严重，能源危机以及战争危险的存在等因素的影响，地下建筑在日本、美国、瑞典、联邦德国、法国、瑞士、挪威、加拿大、中国、苏联等许多国家，有了高速度和大规模的发展。由于地理构成、社会发展、经济发达程度和战略指导思想的差异，各国发展地下建筑的出发点和所要解决的矛盾不尽相同。目前，世界上已有80多个城市修建了地下铁道，还有许多城市正在兴建。中国、苏联、瑞士、瑞典、芬兰等国从战备要求出发，建造了大量地下防空工程，有一部分在平时可作各类公共建筑使用。日本、联邦德国、法国等，国土较小，大城市人口高度集中，城市各种矛盾突出，因而大量修建地下高速交通网和地下街、地下商业中心。美国从70年代中期开始，致力于把地下建筑作为节约能源的措施，发展出一种半地下覆土建筑，除留出必要的朝阳面外，房屋的其他部分都用一定厚度的土掩埋或覆盖，并结合太阳能的利用，取得节能50%以上的效果（见太阳能建筑）。一些能源缺乏的国家，利用地下建筑大量贮存能源作为战略储备，例如瑞典、芬兰等国建造的地下水封油（或气）库的规模都很大，单库容量已超过100万立方米。瑞典、挪威、意大利等国水力资源比较丰富，许多水电站建在地下，以增加水的落差。加拿大气候寒冷，因此在大城市发展地下商业中心，蒙特利尔市的几个地下商业中心已经连成一片，建筑面积达81万平方米，形成了地下城。此外，工业发达国家还注意发挥地下建筑在保护城市传统风貌、改善城市环境、扩大城市空间等方面所起的积极作用。例如，日本名古屋市结合城市干道的改建，在地下布置了商业街和停车场，地面除留出必要的行人、行车道外，在中心部分建成一座大型街心公园。其他如东京、大阪等处也设有地下商业街（图1）。又如美国一些大学为了保存历史性建筑物的统一风格和缓解用地紧张，建造了一些地下建筑，如图书馆、体育馆、教学馆（图2）等，取得良好的效果。这些事实反映了地下建筑的应用范围日益广泛。

地下建筑类型

地下建筑按功能分类，有军用建筑（如射击工事、观察工事、掩蔽工事等）、民用建筑（包括居住建筑、公共建筑）、各种民用防空工程、工业建筑、交通和通信建筑、仓库建筑，以及各种地下公用设施（如地下自来水厂、固体或液体废物处理厂、管线廊道等）。兼具几种功能的大型地下建筑称为地下综合体。地下建筑按施工方法分类，有明挖和暗挖两类。明挖施工后完全回填，上面不建任何建筑物的，称为单建式地下建筑；上面再建其他建筑物的，称为附建式地下建筑。明挖施工后部分回填、覆土或堆土的，称为覆土建筑或堆土建筑。暗挖的地下建筑，通常是在较深的岩层或土层中挖掘成所需要的空间，顶部以上保留一定厚度的自然覆盖层。此外，在中国还有一种习惯的分类方法，把地下建筑分为坑道式、地道式（一般为暗挖）、掘开式（相当于明挖单建）和防空地下室（即明挖附建）。坑道和地道的主要区别在于内外地面标高的关系，内部高于外部的称为坑道，低于外部的称为地道。

地下建筑物，构筑在地面以下的建筑物。如地下室、地下铁道、地道等。地下建筑物在战时对敌人的空袭、特别是核武器袭击有良好的防护作用，平时能在国民经济建设和人民生活中发挥积极作用。

地下建筑发展简史

20世纪70年代中期，随着环境科学和环境保护工作的发展，地下建筑的环境问题逐步被引起重视。70年代后期，工业发达国家将地下空间视为资源，大力发展各类地下建筑工程。由于地下建筑本身的特点及其内部环境条件与地面的差异，一些环境因素严重地影响着地下建筑内部人员的舒适感、工作效率和身体健康，使地下建筑环境问题日益受到重视。

地下建筑环境特性问题

与地面相比，地下建筑环境有如下一些特性：①封闭性；②恒温性；③人为因素的从属性；④围岩介质和围护结构材料等自然因素的侵蚀性等。

建造在岩土中的地下建筑物为一封闭体，既受到围岩介质的物理、化学和生物性因素的作用和影响，也受到建筑物的功能、材料、经济和技术等人为因素的制约。地下建筑物内部缺少阳光直接照射，光线暗淡。围岩和建筑材料可能放射出有害气体或射线，人们的生产和生活活动也会产生有毒物质、臭味和尘土，引起空气污染。室内潮湿，壁面温度低，负辐射大，空气中负离子含量少。蚊、蝇害虫及细菌、病毒繁殖快，生存期长。生产和生活活动会使环境噪声级增强，引起人们神经系统不舒适。

地下建筑环境保护改造

主要措施有：

①加强通风换气。改善小气候和排出空气中的污染物。通风设计还要防止有害气体从室外侵入。

②围护结构表面加设防潮、保温和隔热材料，减少壁面对人体的负辐射及提高舒适感。

③合理的采光和照明。把天然光线和自然景色引入地下，增加照度和自然气氛；适当地提高地下照度标准，采用人工照明；增设一定数量的保健灯，利用紫外线杀菌、抗佝偻病，促进免疫，抵抗疾病。

④进行必要的装修装饰。从造型、色彩、质感和光源等方面综合设计，以满足视觉舒适和降低噪声。

⑤对机械设备采取减振和隔噪。

⑥坚持环境设计。把室内空间作为整体环境综合设计，除符合使用功能外，还应尽量满足人体的生理和心理要求。室内空间的分隔和造型艺术要力求创造一个较好的视觉环境。内部采用高明度、浅淡和明亮的后退色，可使房间有宽敞之感；在狭长的过道内，设计明亮色彩的侧墙，或用几种不同的色彩，可以打破单调、漫长和沉闷之感；室内空间尺度要布置合适，使其尽量通透；家具设备和门洞间的尺度要符合人体工程学的要求；各部件相互之间的比例要协调；光和色要经过科学和艺术处理。

⑦进行科学管理。对环境质量进行定期卫生调查和监测；对主要污染源进行控制和治理；秋、冬季节进行湿式扫除以减少尘埃；根据需要增设降湿机、吸尘器、空调机等机械设备；建立专人管理负责制等。总之，需要采取综合措施，才能经常保持良好的地下建筑环境。