文／都杨杨 中国中轻国际工程有限公司 北京 100026
本项目位于北京市车公庄大街，属于一类高层办公建筑，建筑面积45500m2，高度60m，地下二层，地上十五层，屋顶层为电梯机房；
本办公楼采用现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构体系，此次改造范围为地上部分，建筑D-F 轴到五层（见下文图5），A-D 轴到十五层。该项目竣工图时间为1999年，当年设计施工规范标准与现行规范标准存在较大差异，而结构墙、梁、柱是设计限制条件；
本文对防排烟改造设计存在的主要问题进行分析。
2．1 加压送风系统未设泄压
2．1．1 原加压送风设置情况
本项目楼梯间加压送风机布置在十四层加压风机房内；
前室加压送风机布置在屋顶楼梯间内；
上述两处送风机出风口仅用软连接与土建竖井预留的进风洞口相连（见图1），没有安装其他管件，包括变径、防火阀、旁通泄压管等均未设，安装空间也极其紧凑。再经逐层勘测，楼梯间与前室隔墙、前室与内走道隔墙也未安装泄压阀，且没预留洞口，隔墙均为剪力墙，即1999年设计施工未考虑加压送风的泄压。
图1 前室加压风机现状
2．1．2 新规范对加压送风系统要求
现行《建筑防烟排烟系统技术标准 GB51251-201 7》[2]（下文称为《烟规》）3．4．4 规定：1．前室、封闭避难层（间）与走道之间的压差应为25Pa ～30Pa；
2．楼梯间与走道之间的压差为40Pa ～50Pa；
3．当系统余压值超过最大允许压力差时应采取泄压措施；
最大允许压力差由本标准3．4．9 条计算确定。
为保证楼梯间到前室，前室到内走道压差满足要求防止烟气侵入，也为防止楼梯间和前室之间、前室和室内走道之间防火门两侧压差过大导致防火门无法正常开启，影响人员疏散和消防人员施救，本次改造加压送风必须增设泄压措施。
2．2 排烟口与加压取风口安全距离问题
2．2．1 工程现状
现场踏勘发现五层屋面布置着排烟风机排烟口、加压送风取风口，结合竣工图以及现场勘测结果，将实际风口位置体现在图纸上（见图2），测得排烟口与加压取风口水平距离11．8m。
图2 现场勘测后风口位置示意
2．2．2 新规范要求
《烟规》3．3．5 条要求排烟出风口与加压取风口不应设在同一面上，当确有困难时，送风的进风口与排烟风机的出风口应分开布置，且竖向布置时，送风机的进风口应设置在排烟口的下方，其两者边缘最小垂直距离不应小于6．0m，水平布置最小水平距离不应小于20m。原有排烟口与加压送风口布置距离不符合规范要求，是本次设计要解决的主要问题之一。
2．3 排烟系统竖向高度超限
项目原有排烟竖井总高度54．9m，排烟风机设于十四层屋面，《烟规》4．4．2 条要求建筑高度超过50m 的公共建筑和建筑高度超过100m 的住宅，其排烟系统需要竖向分段独立设置，且公共建筑每段高度不应超过50m，住宅建筑每段高度不应超过100m。本条规定目的在于提高系统的可靠性，防止排烟系统因担负层数太多或竖向高度过高而失效，本次改造此问题是最为关键要解决的问题。
3．1 加压送风泄压设计
解决方案一：机械加压送风系统是火灾时保证人员快速疏散的必要条件，除了保证该系统能正常运行外，还必须保证它所输送的是能使人正常呼吸的空气，国内多例火灾建筑检查发现其将加压送风机布置在顶层屋面上，发生火灾时整个建筑被烟气笼罩，加压送风送进去的不是清洁空气，吸取教训，本次考虑从一层找加压送风机房，并采取旁通泄压措施。
结合图纸分析一层具备加压送风机房和取风条件，但是留洞竣工图纸一层楼梯间和前室的加压送风竖井上没有预留洞口，逐层核实留洞竣工图纸发现原送风竖井只有一处送风洞口。结构图纸楼梯间和前室墙体均为承重墙；
结论是加压送风设置在系统下部需要在承重墙上开两处洞口，每个为1100＊900mm，虽然结构可以进行加固处理，增加了改造投资，但毕竟还是造成了原有结构的破坏，对结构安全必定造成影响。
解决方案二：考虑能否将加压风机仍安装在原位置，采取余压阀的方式。查看留档竣工图，显示楼梯间到前室隔墙预留有洞口1000＊900mm，底距地1000mm，但是前室到内走道没有预留洞口。现场勘测得知预留洞口是用来设置消火栓的。如果要实现余压阀泄压方式，需要在每层剪力墙上开新洞口，这样不仅增加了结构加固造价，也给改造增加难度，且不安全。
解决方案三：将风机安装在原位置，考虑旁通泄压措施。楼梯间加压风机直径1250mm，（具体选型计算见表1和表2），机房内无论如何布置都摆不下大直径弯头、变径，最终用静压箱代替弯头，布置见图3；
由于空间限制泄压管最宽到200mm，泄压风量最大为14400m3/h，经此布置加压风机两侧有600 检修空间，旁通泄压管底距地面1400mm，由于本项目各项条件限制，这已是最大限度符合规范的布置方案。
表1 楼梯间及前室加压送风机风量计算值
表2 楼梯间前室加压风机型号
图3 楼梯间加压送风平面布置图
同样的思路布置前室加压风机和旁通泄压，前室加压送风机原位置是小楼梯间上空，预留孔洞位置梯步距梁底仅有2．7m，如果风机及泄压在此处设置，楼梯间将被堵住无法通行，最终布置见图4，此处需要在剪力墙开两处洞口，与结构专业沟通，在顶层加固可行；
以上布置风机检修虽有困难，但鉴于土建条件限制，后期检修只好将风机拆下来修好再装回去，前室加压送风布置见图4。
图4 前室加压送风系统平面布置图
图5 五层新设排烟机及屋面排烟口和排油烟口走向示意图
旧建筑改造，很难在不破坏原有体系和满足新规范之间做到两全其美，每个专业需要相互配合共同来保证建筑本体和人员安全，此问题本项目采取方案三。
3．2 解决排烟出口与加压取风口距离问题
方案一：原五层屋面的加压取风口服务于2#楼梯，2#楼梯从一层至四层高度为22．5m；
其中《烟规》3．3．3条规定，高度小于等于50m 的建筑，当楼梯间设置加压送风井（管）道确有困难时，楼梯间可采用直灌式送风；
且本楼梯采用直惯式一点部位送风。四层加压送风机由原来的屋面取风改为从天井取风，取风口距离屋面高差为2．7m，屋面原排烟服务于地下车库，不可避免要在屋面设排烟出风口，将排烟出风口延伸至建筑外沿长度约18m，虽然此方案造价低，施工相对方便，但是垂直高差和水平距离相对于规范要求仍有些偏差。
方案二：将加压送风机布置在天井一层的地面上，直接从天井内取风，2#楼梯间靠近天井一侧墙体不是承重墙，在此墙上开设加压送风孔洞，这样设计加压取风口距离屋面高差为20．5m，符合规范要求；
但是加压送风机没有设置在专用机房内，《烟规》3．3．5 条文说明中解释设置在专用机房内的目的是保证加压送风机不受风、雨、异物等侵蚀损坏。同时《北京市既有建筑改造工程消防设计指南（试行）》中4．2．3 条有说明防排烟风机在满足防护、通风散热及检修要求时可不设在专用机房内。针对此问题本项目采取方案二。
3．3 排烟竖向分段解决方案
本文认为针对此问题，第一要解决排烟系统竖向分段独立设置，第二要对分段后的排烟系统重新设计使其符合新规范要求。
方案一：首先考虑是否可以采用自然排烟，这样可以规避机械排烟竖向高度超高的问题，还可以减少设备和动力配电造价，并且有利于管线综合排布。同建筑专业从一层至十五层逐层沟通，了解到因建筑方案需要，四层内区需有91m2机房，六至十二层、内区要有90m2会议室。内区无窗大于50m2且经常有人停留的房间，需要设置排烟设施（《建筑防火设计规范GB50016-2014（2018 版）》[3]第8．5．4 条）；
且本项目走廊成回字形，长边最长91m，五层两端设置有档案室将走廊两端堵住，档案室因其荷载较高，无法挪到其他位置，无法满足开启自然排烟窗，上述原因自然排烟方案无法实施。
方案二：结合五层解决规范规定的排烟竖向分段且独立设置的要求，排烟竖井于五层顶板处做防火分隔，一层至五层为一个排烟系统，六至十五层为一个排烟系统；
按照《烟规》计算一到五层每层排烟量，以其中最大一层排烟量选排烟风机，置于五层新设的排烟机房内，一层至五层排烟系统平面布置见图6（PY ～1-5 层为新增排烟风机）。于十三层新设排烟机房，位置同五层排烟机房位置。本项目排烟竖向分段问题采取方案二。
另外五层和十三层排烟风机排烟口均位于建筑北侧，从安全角度考虑，将屋顶加压送风机取风口通过风道延伸至建筑南侧设置，保证加压送风为清洁空气。
建筑业发展，尤其新楼盘市场从其黄金期逐渐趋于饱和期，未来设计行业中旧楼改造将占据市场大比额，而新规范新标准的颁布实施及旧楼建筑结构体系限制，成为改造设计难点，本文以北京某高层办公建筑改造为例分析防排烟改造存在的问题与解决方案；
市场上很多改造建筑，有些建筑存在着局部改局部不改，更是给设计在符合规范上设置了层层阻碍；
所以建筑设计行业需要有更多适用于改造项目的规范和标准为设计提供指引。