探讨高层建筑消防工程防排烟施工工艺

根据《建筑设计防火规范》将防排烟系统列为高层建筑、地下空间的必备设施，这样表明防排烟系统在建筑防火设计中的关键作用，符合消防安全规范要求。防排烟系统的组成包括防烟系统和排烟系统，防烟系统通过机械加压送风阻止烟气侵入疏散通道、排烟系统通过机械排烟或自然排烟，将火灾烟气快速排出室外。

引言

随着城市化进程的加快，高层建筑数量不断增多，而且建筑结构复杂、人员密集、疏散难度较大，发生火灾后的危险系数也明显提高。而且火灾中的烟气是主要致死因素，高温有毒烟气通过竖向管道快速蔓延，形成烟冲效应，是导致高层建筑火灾风险加剧的主要因素之一。本文通过研究高层建筑消防工程排烟施工工艺，通过优化工艺例如风管连接密接技术、自然排烟设计、防火阀安装精度等，保证排烟系统可以在火灾中发挥有效阻隔烟气扩散的作用，解决设计图纸与现场施工脱节的问题，减少工程变更。通过加强对高程建筑消防工程排烟工艺的研究，有利于促进工作人员疏散、助力消防救援、减少火灾损失等。总体而言，高层建筑防排烟施工工艺的研究，是平衡技术可行性与安全强制性的关键环节，可将理论转化为可落地的实践技术，提高高层建筑消防工程质量，保障高层建筑的安全。

一、高层建筑火灾烟雾的特点

1 垂直蔓延速度快

在高层建筑的楼梯间、电梯井等竖向通道形成天然烟囱，热烟气流速可达 3～5m/s ，水平蔓延速度约 0.3～1m/s 。100m 高层烟气从底层上窜到顶层仅需 20～30s 。同时有些高层建筑采用了玻璃幕墙，幕墙的单元接缝、设备穿墙孔洞等隐蔽通道，让烟雾沿着外墙向上蔓延。

2 成分复杂且有剧毒

烟雾主要成分包括一氧化碳、氰化氢、氯化氢、颗粒悬浮物。一氧化碳来源于有机物不完全燃烧，阻碍血红蛋白携氧量；氰化氢来源于聚氨酯泡沫和尼龙，会造成呼吸细胞抑制；氯化氢为PVC 电线套管和建材燃烧，会灼伤呼吸道，引发肺水肿；颗粒悬浮物（PM2.5），会进入肺泡，携带毒性化学物质。

二、高层建筑消防工程常用排烟方式

1 自然排烟

作为高层建筑常用的排烟方法，操作原理是利用自然界的物理现象，比如空气流动、温差效应等。若高层建筑中出现火灾，室内温度会快速升高，热空气、烟雾也会随之上升，从而可利用这一现象达到自然排烟的效果，因此可在高层建筑中设置排烟竖井、通风口等，促进烟气能够从建筑室内排出，避免聚集在室内影响救援、威胁室内人员的人身安全。比如通风口设计有不同的形式，比如屋顶排气孔、窗户等，这些都可以促进烟气的排出[1]。

2 机械排烟

机械排烟的核心原理是利用风机强制形成负压区，将火灾烟气经风管定向排除室外，作用力公式为：

Q=3600×A×X （1）

公式中 Q 表示排烟量 （m³/h） ），A 表示排烟口截面积 （m²） ），V 表示设计风速 （m/s） ）。与自然排烟对比，见表1。

表1 机械排烟与自然排烟相关指标对比

机械排烟的核心组件包括：（1）排烟风机。风量≥设计计算值 倍（冗余系数）；风压≥系统阻力 ×1.1 倍（超高层需叠加烟囱效应负压）。280℃持续运行超过1 小时，安装在专用风机房或屋面。（2）排烟风管。板材厚度为 ⩾1.2mm 镀锌钢管，耐火极限为吊顶内风管包覆 β≥0.5h ，密封等级为漏风率 ⩽3% 。

三、高层建筑消防工程的防排烟施工工艺的应用

1 工程概况

以某高层建筑举例，消防工程的防排烟施工工艺按照《建筑设计防火规范》GB50016-2014、《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251-2017 标准。构建“防-灭-疏-控”四位一体系统，实现防得住、没得早、疏的通、控的准的标准。

2 施工方案设计

结合高层建筑的实际情况制定消防工程防排烟工艺的应用标准。设计人员要分析建筑高度、面积、内部空间等情况，与专业的设计人员交流，确保设计符合高层建筑实际情况的防排烟系统。

3 自然排烟的设计首先，自然排烟的核心条件见图1。

结合高层建筑情况对关键参数进行计算：（1）排烟窗有效面积计算。计算公式为：

A-min=S×2% （2）

A-min 表示最小有效排烟面积，S 表示防烟分区地面面积。例如某区域地面面积为 800m² ，则 A- min=800×0.02=16m². 。（2）开口高度与倾斜高度。开口底部高度≥室内净高 50% 且 ⩾2m ；倾斜高度 H-q≥0.5H-lm （H 为室内净高）[2]。

4 机械排烟方法的应用

机械排烟方法设计阶段必须对高层建筑的排烟量进行计算：（1）走道/房间。计算公式为Q=60× 面积。（2）中庭/高达空间。计算公式为 Q=4 次/h 换气量。

机械排烟的关键设备选型为：（1）排烟风机参数见表2。（2）风管技术采用镀锌钢板，厚度 ⩾lmm 高压系统。风管与结构间距 ⩾150mm^[3] 。

表2 排烟风机参数

机械排烟施工安装要点为：（1）风管安装采用法兰连接，螺栓间距 ⩽150mm ；支吊架安装间距 ⩽3m ；防火阀要距离墙体 200mm 以内，采用红外测距仪明确位置；风管严密层采用风管漏风测试仪进行检测，漏风率 ⩽3% ；减震处理采用弹簧减震器+橡胶垫，振动传递率≤5% 。（2）排烟口布设。走道排烟口间距 ⩽30m 、房间排烟口间距 ⩽ 防烟分区对角线、中庭排烟口间距要均匀。

5 风管连接密封技术

风管连接失效的原因包括：接口漏风、高温变形泄露、振动脱落等。工艺应用流程为：（1）材料选择。根据不同密封层选择相应的材料，充分发挥不同材料的优势，见表 3。（2）采用要扣密封五步法进行施工操作，工艺流程为：风管板材折边压槽→涂抹防火密封胶→机械咬合锁紧→外部包覆陶瓷纤维带→不锈钢箍带加固。注意胶层厚度需≥3mm、咬合重叠宽度需 > 15mm。（3）特殊节点处理。穿墙套管密封采用膨胀型防火封堵模块进行套管间隙的填充，风管与套管之间设置柔性石墨密封环，补偿结构变形问题。软连接部位采用双层硅涂玻纤织物软接，软接两端用304 不锈钢喉箍锁紧，喉箍间距 ⩽100mm 。

表3 分层级耐火密封体系

5 消防工程排烟工艺优化效果

通过研究可知：排烟窗有效面积要求为16m2，本工程采用18m2 电动排烟窗，开口底部高度 >4.5m×50%=2.25m ，倾斜高度实际为 3.5m 高于设计的 3.25m ，可有效满足紧急排烟需求，倾斜高度增强热烟气导流效率。对走道/房间、中庭区域进行排烟量计算，分别为48000m3/h 、 192000m3/h ，远超过标准的中庭做小排烟量 107000m3/h 的要求。

风管连接密封工艺的应用，漏风率为 4.8% ，具有较高的高温密封性，振动脱落率 <0.56% ，具有良好的抗震性能。采用3MCP25WB+防火封堵模块+柔性石墨密封环，在火灾模拟中套管间隙无烟气渗漏；软连接部位采用双层硅涂玻纤软接 +304 不锈钢喉箍，补偿结构位移达到 ± 15mm ，避免风管撕裂。

结语

高层建筑消防工程防排烟施工工艺的应用中，要深化设计方案并做好技术交底，主体施工阶段预留竖向风井、穿墙套管，然后进行风管制作与安装、风机与阀门安装、电气与控制系统等流程，有效提高施工质量，保障高层建筑的消防工程的功能。本工程通过精细化参数设计、复合密封技术等，达成“防-灭-疏-控”目标，三重密封阻断了 99% 烟气扩散路径，90s快速响应做好人员的安全疏导，有效提高高层建筑消防工程质量。

参考文献：

[1]张逸澍.高层建筑消防工程防排烟施工技术分析[J].今日消防，2025，10（3）：113-115.

[2] 张 朋 ， 张 瑞 峰 . 高 层 建 筑 暖 通 消 防 工 程 防 排 烟 施 工 技 术 研 究 [J]. 中 国 厨卫，2025，24（4）：274-277.

[3]石嘉祺.刍议高层建筑暖通消防工程防排烟施工技术[J].四川建材，2024，50（10）：233-235.