中庭设计案例分析

中庭设计案例分析（共7篇）

中庭设计案例分析 篇1

公共建筑中中庭设计 的分析与总结

姓名：王光辉 学号：1001081027 班级：10建筑学

公共建筑中中庭设计的分析与总结

【摘要】从中庭的背景谈起，针对国内公共建筑（特别是商业建筑）中庭设计现状，指出了我国建筑师在学习国外成功案例时，应充分重视其中技术的复杂性和灵活性，并主要的总结了相关的公建中庭设计的方法和要点。【关键词】公共建筑 中庭 商业建筑 空间

对于公共建筑来说，中庭因具有良好的空气品质、环境品质更具有突出的公共性、平等性，所以备受人们的欢迎。近年来，中庭作为一种广受欢迎的公共建筑空间，在办公、科教、医疗等各类公共建筑中得到广泛应用。

一 中庭空间产生的背景和发展

据了解，中国古代建筑中藻井的形式便是现在中庭空间的雏形，在皇家建筑、佛教建筑中为了体现封建制度的集权性、体现威严、敬畏的至高无上的权利，使庭内空间高大。在近代建筑中，山西、安徽等商人民宅设计中，围合的2层庭院中也有出现。最为典型的中庭出现在福建地区的“围屋”居住建筑中，当地居民为了防御外族的入侵，建筑成圆形布置，中庭为族民日常生活的活动空间。在国外古罗马建筑中不覆顶的开敞庭院，才真正地把自然引入到了建筑室内空间。

人不能脱离自然而生存，越是发展到高级阶段越是需要自然的回归。因此，20世纪60-70年代，在城市高密度的居住条件下，人们开始对崇尚于机器美学而建造起来的钢筋水泥的建筑森林产生了厌倦，开始以一种返朴归真的心态重新找回失落已久的庭院空间。但是这无疑具有一定难度，为此，设计者们作了多种的尝试，尝试把庭院重新引入现代建筑中。

1967年，由约翰·波特曼设计的“中庭旅馆”(亚特兰大海亚特摄政旅馆)展现在世人面前，在美国甚至全球的建筑界立即掀起了一股强劲的“中庭旋风”。现代中庭的使用和推广，一方面是由于这种方式满足了生活在城市中的人群对亲近自然的渴望，另一方面也离不开现代技术的进步和发展。

随着建筑的发展趋势由水平伸展到垂直向上或是向下，垂直绿化系统随之产生。建筑庭院从原先的单一平面进入到了三维立体空间，即向垂直方向发展。通常意义上的庭院是二维的、平面的，随着科技的发展，像空中庭园这样的在垂直系统 上发展的庭院形式已经屡见不鲜了。

传统庭院的主要目的是创造有趣且赏心悦目的环境。而现代建筑庭院有时是作为一种新的功能元素应用于设计中，例如在生态建筑中，这类庭院突破了现代庭院以消遣、娱乐和增加建筑趣味为首要需求的局限，被赋予了生态和节能上的功能意义。庭院作为生态建筑发展中不可或缺的一部分出现，在改善建筑内部环境，提高城市空间环境质量，以及建筑可持续发展方面起着关键的作用。中庭不仅是有趣的建筑空间，也是光和净化室内空气的载体；在附属于建筑的空中庭院中，一方面，绿色植物满足了人们希望能与自然界接触的愿望；另一方面，绿色植物可以吸收二氧化碳，通过光合作用生氧气，所以，它们的存在也 为使用者提供了舒适的环境与新鲜的空气。因此，功能 性也是现代庭院发展中所凸现的一种新的特征趋势。以 多向度的绿色使建筑充满自然的意趣，为在用地条件限 制下，尤其是在密集的城市中心区，创造自然生态的建 筑环境提供了新的解决方法。在很多实际的方案中，设

计者都采用了建造空中庭院的方法在建筑中加入自然的

元素。建筑中存在很多凹入的空间，大大小小，从里面伸出茂密的植物，形成垂直向的绿色改善自然通风，补充自然采庭院体系。在一些建筑中，花卉植物从底层深凹的大平台一直螺旋上升攀长到屋顶，成为建筑造型的一种独特手法。

当今的中国社会，在某种意义上说，正在进入消费社会。同时，消费也不仅是物的消耗，人们更加关注的是价值和意义的建构与消耗。商业环境作为商业活动最为密切的发生地，其特征已不再是单一功能化的空间，而是与其他功能空间不断融合、交叉的复合型态。大型商业建筑中的中庭空间具有重要的空间意义，它同商业建筑的各个功能空间有着紧密的联系，起着统摄全局的作用。中庭空间在大型商业建筑商业空间中的运用可以说是满足人们现代购物复合行为目的及要求的重要手段之一，也是空间设计的重点和难点。

目前，国内外中庭设计的相关书籍还较为匮乏。国外技术人员对中庭的研究涉及采光顶、自然通风、烟气控制等方面，并大多建立在模型及数值分析的基础上。国内的期刊、学位论文等文献中对于中庭的空间形式、物理环境、通风、防火、景观、和节能等方面已经有了一些探讨研究。针对目前国内外研究现状，本文将从波特曼“中庭旅馆”案例出发，结合相关文献资料，探讨公共建筑中庭的空间设计，尤其侧重在大型商业建筑中庭的空间设计。

二 波特曼“中庭旅馆”

在波特曼的中庭中，有三样东西是必不可少的：玻 璃电梯、自动扶梯与旋转餐厅。波特曼追求者动态的空 间，在这个观点上，他深受另一位大师赖特的影响。于 是乎，他在他的中庭中改压抑的、封闭的电梯空间，为 发散的、透明的玻璃电梯。而自动扶梯与旋转餐厅，则 将整个中庭的静态空间打破：往来的人群，迷离的彩灯，华丽的喷泉，虚幻的倒影——这一切交织在一起，使 得整个中庭充满了动感。在这儿，人们或“以静观动” 或“以动观静”。他们在看风景，同时也是别人的风景。这种理念，与苏州园林的“步移景异”“处处皆风景，处处是山水”相当接近。

在波特曼看来，城市的发展，带来的是城市的拥挤 不堪，是公共空间的急剧减少。于是，波特曼从亚特兰 大海特亚摄政旅馆的中庭开始到底特律文艺复兴中心旅 馆的中庭，都一直致力与将中庭塑造层一个微观意义上 的城市生活舞台，一个新的公共空间。波特曼将一些室 外的活动带入室内，如散步逛街交谈喝咖啡等等。同时 又将大量室外缺少，但人们极为渴求的东西，如绿化植 物室内湖喷泉雕塑。在通过对光线的巧妙组合，结合为 一个具有“世外桃源”效果的中庭空间。

想必相当多的同学已经去过厦门的SM城市广场。那 儿也有一个巨大的中庭空间，也同样有自动扶梯与玻璃 电梯，同样有大量的装饰。但我到那儿并没有轻松与暇 逸的感觉，反而产生了逛街购物常有的疲劳感。仔细对 比一番，发现SM广场少了波特曼中庭的绿色植物，水流 与休闲区（比如咖啡座，冷饮座），却多了许多叛卖小吊饰或小电器的地摊式小店。以我个人认为，如果将这些小摊换成休闲桌椅，再加上一些植物，喷泉，雕塑，想必会更加舒适，更加接近城市广场的意味。当然，这仅代表我个人的想法。三 公共建筑中庭的形式及与商业建筑的结合

从波特曼“中庭旅馆”中，我们感受到现代中庭的定义极大的扩大了。我们从中也能发现中庭的形式与公共建筑的结合越来越紧密，特别是商业建筑。因此，我通过查阅相关的资料，对商业中庭的设计方法与理念作总结与分析： 中庭的开敞形式及与商业建筑的结合

1）中庭空间在建筑中的布置方式：中庭空间在建筑中有单向、双向、三向及四向等布置方式。

2）与商业建筑的结合

(1)四向中庭为封闭型中庭、围合式中庭，也是建筑设计中较为常见、较为典型的一种中庭布置方式。(2)连接式中庭也称为双向中庭。这种中庭形式是运用高架的玻璃采光和围护结构把两段或几段建筑相连接起来。(3)单向中庭及双向中庭作为过渡式空间。中庭的组合形式及与商业建筑的结合

1）公共建筑中多种中庭方式组合及其他方式：（1)水平组合；(2)竖向组合。2）从与商业建筑的结合

水平组合是多种中庭样式及垂直交通的相组合而成，从而达到多个视觉和感官中心，使建筑空间由多个不同形式的中庭组成，形成一个三维空间，达到步移景异、各有千秋，更具有灵动的生命力，因此，在大型商场中经常采用。中庭与周围空间的联系方式及与商业建筑的结合 1）中庭与周围空问的联系方式

（1）独立式中庭：沿中庭高度方向，用玻璃或其他建筑材料将中庭与四周建筑空间分开，这样中庭内的热环境不会对其他临界建筑空间产生影响。

（2）开放式中庭：普遍运用在建筑中，中庭直接与相邻的建筑空间相连通，中庭的热环境会对其他建筑空间产生直接的影响。2）中庭空间与商业建筑的结合

开放式中庭有着明显优势，在大型商业建筑中发挥着重要的作用，它把商业建筑的各个功能空问紧密的联系在一起，起着统帅全局的作用，这也是中庭设计的重点和难点。(1)

气氛营造。在大型商业建筑中中庭空间为其注入了新的活力。中庭为商业空间创造了一个又一个精彩的瞬间，如同歌曲中达到高潮部分，同时也成为商业空间打造了特殊的商业氛围的场所。形成整个商业空间的景观中心：回廊、旋转楼梯、通透的景观电梯、商品的展示空间等处理方式也增添了繁荣的商业气氛。

(2)

交通组织。中庭多采用扶梯、景观电梯交通方式组成商业建筑的垂直交通枢纽空间。不同方向的人流在这里汇集，成为整个建筑的人流集散中心。(3)

多元化。中庭空间为人们提供了休息、交往的场所。

(4)宽扩的场地，人流的聚集成为商场商家举办各类活动的重要场所，使中庭形成一个多元化的空问。不仅招揽顾客同时提升了商业价值。(5)

环保、绿色、生态。这是人类永恒的主题，在强调

节能减排的今天，生态建筑将会带来新的发展。中 庭空间在促进室内通风、改善自然采光、利用光合 作用、吸收太阳辐射等方面的生态效应也逐渐被人 们所认知，中庭在建筑空间的精彩演绎，也是生态

建筑中的不可或缺的一部分。右图为德国盖尔森基兴日光能科技园，其利用南北

走向的中庭为建筑引入自然通风。应该注意到建筑 师在中庭进风口侧设置大片水面和绿化，其目的在 于保持该处较低的表面温度，从而保证经由该表面 吹入中庭内的空气温度较低，以获得良好的降温效 果。

(6)自然的回归。为了能实现都市中梦想，为了能身临其境，把自然景观搬到中庭内，来慰藉我们的情感。

四 商业建筑中庭的平面设计

中庭的平面形式可以分为：点状、线状、环状三大类。1）点状中庭在商业建筑的应用

点状中庭主要包括圆形、正多边形、矩形、不规则多边形等平面形式。

圆形和正多边形都具有静止、内敛的特征。这类中庭间往往位于整个建筑的核心位置，通常是设计师组织建筑空间的重要手段之一。如平面较为规整的酒店、商场、市政建筑中。矩形中庭是较为常见的形式，它具有一定的导向性，利于组织人流，同时增强人们对空间的识别性。

2）线状中庭在商业建筑的应用

线状中庭即长向中庭，其平面形式多为带形布置。线状中庭具有很强的方向性，通过空中过廊的连接从而创造一种巧妙充、丰富的空问形态。一般通过明亮的色彩、别具一格的采光顶棚处理、沿中庭内街不同立面风格的处理，营造出丰富、繁华的商业氛围。也常被建筑师当作平面构图中的轴线而成为组织建筑空间的重要手段之一。3）环状中庭与商业建筑的结合

环状中庭在商业建筑中并不常使用，只是在个别高层和底层局部使用。

五 结语

中庭是建筑内常用的一种空间类型，作为室内空间它具有封闭的空间形式与宜人的气候条件，但同时它又作为一种外向的城市空间，容纳了一定的城市活动，丰富了城市街道生活。在现代城市中心充斥超大体量建筑的情况下，中庭是对人的尺度的召唤，是对传统空间模式的一种复归，是城市空间向建筑室内空间的一种延伸。而那些还未被挖掘出的中庭应用理念，兴许就会由我们当中的某一位来发现。

【参考文献】 雷涛；《生态建筑中的中庭空间设计探讨》，摘自《建筑学报》；2004年 任相松，崔博；《浅析公共建筑中庭的空间设计》，摘自《城市设计》；2011年 3 谢浩，倪红.体现岭南建筑特色的中庭空间[J].城市，2008年

中庭设计案例分析 篇2

酒店的中庭景观设计特色:(1)岩花园走廊,简约创新,迷人环境,优雅服务,珍馐美食,尽在昆仑饭店---岩花园走廊。位于昆仑饭店一层的岩花园走廊创造性的体现了中式园林“移步换景”的表现手法,使整个空间无处不渗透着“中式与西式相结合”、“粗犷与精致相结合”、“古典与现代相结合”的设计理念。(2)特色餐厅的景观设计,天庭咖啡厅内高大的棕榈树葱郁茂盛、树下水池清澈见底,柔和的自然光从水晶玻璃顶棚徐徐而下,天庭咖啡厅围绕并延伸着绿色美景。锦园餐厅的装饰整体呈现皇家园林风格,庄重中又蕴含着深厚的文化底蕴。厅中央由汉白玉围就的“高台”丰富了室内的层次变化;特别建造的“长廊”是庭院风景和室内建筑和谐衔接。芭蕉别墅泰越餐厅茅草天棚、竹木栅栏、绿色乔木与欧式镏金吊灯、路易风格的家具互相映衬地相处一堂。芭蕉别墅每晚竖琴悠扬,您能体验到建筑、美食与音乐的奇妙结合。溪谷村日本料理餐厅整体风格古朴、典雅而纯净。脚下洁白的沙石上层层叠叠的波浪寓意着潮海刚刚退去,壮硕规整的木构架托着幢幢日式木屋,玲珑剔透的窗柩里灯火通明。溪谷村日本料理提供正宗铁板和炉端烧。“元祖”是溪谷村的一个厅,日式炉端烧,阔大巍峨,圆形的餐台环抱其间,四根需两人合抱的木柱挑起4米多高的空间,像是村人围坐的聚义堂。易舍鲁菜餐厅进入餐厅,宛若进入月华辉映下的大自然,小桥流水迂回,翠竹花木婆娑。充盈着南方渔米之乡的旖旎和北方皇家御苑的大气。(3)中庭的设计,昆仑饭店大堂设计独特、装修风格现代而时尚,既有气宇轩昂的庄重,也充盈着前卫而浪漫的格调。中庭的背景是现代艺术形式表现的巍巍昆仑山,是昆仑饭店极具有代表性的酒吧。中庭为客人提供咖啡、饮品及茶点。

①炫台酒廊,巧具匠心的旋转楼梯将客人引上炫目的大堂酒廊。落地玻璃幕墙将室内外风景尽收眼底,是客人观景、休息、会谈的绝佳场所。炫台酒廊为客人提供咖啡、饮品和自助下午茶。

②阳光酒廊酒,廊里阳光明媚,酒廊内的高大棕榈树交相辉映,构成一派热带风韵。窗棂间的轻柔的纱缦体现了古埃及帝王气概中特有的温情与浪漫。落地高窗外的竹林隐约透出庭院的宁静。阳光酒廊另设有可供8人开会的“月光厅”会议室。为宾客提供美酒饮品、特色咖啡。

③老锦江雪茄吧,雪茄吧以古典的装饰元素酿就高尚的怀旧氛围,窗外满目的苍翠又给怀旧的心情带来勃勃生机。提供精选雪茄和极品美酒。

北京饭店中庭景观设计案例分析,酒店中庭的景观设计特点,北京饭店的中庭绿化设计的是最典型性可一眼看出,顺着酒店窗户看到北京饭店内,高大的人造棕为支柱竖向支撑了整个空间,使成为中庭构架独立、整体大气的立体空间。其中墙体采用绿化植物和花盆、池、台等围合,形成绿化设计则通透和参差不齐的围合引人入胜。地下中庭设计布置的同样很完美,在自动扶梯的拐角利用地面标高的变化设计形成台地,人造椰子树和不同种类的植物把景观营造成热带植物群落。同样采用人造植物,应用盆栽、插花的形式,装饰、分隔空间还有北京饭店的内部。北京饭店的大堂入口处有左右两个边庭,西侧面边庭的设计开始于地下一层,东侧面的边庭是酒店的餐厅,而中庭接着由玻璃组成的玻璃墙连接外部的长安街,中庭内部植物繁茂,喷泉流水山石,大型的彩色雕塑设置在天光和人工照明下,这些通过酒店的玻璃强也给酒店外的人们提供了观赏景观。冬天时与外界的冰雪世界形成了呼应和对比。大堂入口处两侧的边庭都是一个从地下一层开始,有三层楼高。边庭的南侧和顶部用玻璃吊顶来采光,以北京的地理位置来说平均每年的阳光照射很充沛。酒店西侧的庭叫做“冬园”,充分利用五星级酒店中庭的特点,空间的面积大、纵向高的优势。

辽宁省国际会议中心贵宾楼中庭景观设计案例分析,辽宁省国际会议中心位于棋盘山开发区,由上海绿地集团投资66亿元建设,是为第十二届全运会提供服务的配套项目。辽宁省国际会议中心总建筑面积55万平方米,将于2013年3月建成投入使用,辽宁省国际会议中心建成后将成为辽宁省集国际会议中心、运动比赛场地、温泉度假、商住于一体的综合性高端项目。棋盘山4A级风景区核心内,以辽宁省国际会议中心、国际会议中心迎宾馆、辽宁省国宾健身中心和超五星级绿地铂瑞酒店共同构成的东北首席政务接待中心,正筑建于这波光潋滟的秀湖岸畔,静享沈阳唯一稀缺的山水生态资源。青山碧水、鸟语花香,连绵的棋盘山脉蜿蜒、起伏,凛冽的秀湖水顺山势涓涓注入蒲河。建成后的“东北首席政务接待中心”,将在这深山鸟语、碧波荡漾的幽静中接待贵宾,在景致宜人、建筑恢弘的氛围中尽展国宾馆的高贵与庄重。东北首席政务接待中心建筑群,总建筑面积达12万平方米,以国际最高等级标准设计,在充分利用棋盘山优越生态资源的基础上,将山、水、建筑融为一体,在流露汉唐宏伟气魄的同时,高端的配套设施和顶级的服务又彰显自然、生态、运动和休闲的惬意。

辽宁国际会议中心贵宾楼的室内生态设计,辽宁省国际会议中心,整体风格为汉唐式建筑,不仅汲取了中华古典建筑的经典元素,承载着人们对汉唐文化的记忆,更将汉唐文化的大气与厚重通过方正的造型、低调沉静的色调、舒展平远的屋顶及细致精巧的线条呈现出来。儒雅的颜色,简约大气的气质,无一不渗透出汉唐宫殿的气魄,尽显中华文化千年精髓。

贵宾楼的设计也延续着国际会议中心的整体设计风格以中国古典元素为基础的设计方案,贵宾楼的中庭设计是以中国古典元素为基础的生态景观设计。设计师为保证室内的自然环境清新,特意从外面运来土壤为室内植物的生长提供条件,与植物相连的水体景观里有一个小型的水系循环设施保证水流进出的循环和从地表下灌溉室内大面积植物,为其生长提供必要条件,而贵宾楼建筑的玻璃幕墙提供了植物生长的光和热。这样在贵宾楼的“四季厅”里“阳光、水体、植物、土壤、循环设备”形成了一个完整的生态循环绿化系统,给身处其中的人们提供了一个美好的自然环境。

四季厅的整体设计是利用中国古典元素,设计“光”“景”的呼应感觉让人们漫步在光影交错的自然环境里,厅内的云式艺术吊顶和地面的中国黑烧面条形地拼的铺装,形成了连接与对比,厅内白色山石的应用与绿色的植物,红色的景观小品融合了整个室内空间的色彩。这些色彩与光影、植物、山石、云式、水体和整个室内生态循环系统的结合成为贵宾楼中庭四季厅景观设计的支撑,把设计师的设计理念完整的呈现在人们的眼前,五星级酒店中庭景观的生态、环保、绿色设计。

参考文献

[1]王欣美国当代风景园林大师——J·O·西蒙兹[J].中国园林,2001(04).

[2]李奕佳.三亚喜来登度假酒店植物景观分析[J].农技服务,2007(11).

中庭建筑的防火设计初探 篇3

关键词 中庭建筑、防火、危险性

中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)011-0185-01

中庭这一概念最初来源于罗马时代，也被叫做共享空间或四季厅，它是一种四周相连接并具有房顶的建于建筑里的立体空间，中庭的建立让人们在感官上更具整体性，尤其适用于休闲娱乐以及工作的多功能建筑。然而由于建筑的建造规模不断扩大以及性能不断增多，中庭的高度也在不断增加，性能变得多样复杂，对于火灾的承载量也在加大。因为功效性能的需求，中庭无法完成对于烟火的分离，倘若中庭某些地方出现火灾现象，在建筑里就会聚集大量的烟雾，对于让财务和人员造成严重威胁。因此，完善的中庭防火设计对于火灾事件的发生以及后续的控制有着深刻的影响。

1 中庭的火灾危险性

1.1 烟气扩散速度快、范围广

在上下相连的高层建筑里，中庭好比一个通风管，容易聚集烟雾。一旦火灾发生烟雾会顺着中庭迅速向各个方向分散并很快充斥在建筑的所有角落。比利时在1976年时布鲁塞尔伊若巴施格购物广场出现火灾，因为中庭里的火灾预防机制没有做出反应，火情不断的加重，烟雾立即充斥所有的空间，由于人员不能够快速有效地撤离，酿成死伤众多的悲惨局面，他们之中大多是死于吸入大量烟气造成缺氧而亡。

1.2 火情易于蔓延

设有中庭的建筑最为突出之处就是较高的屋顶。所以以往的火灾预警机制与自动化灭火等方法无法快速的对于火灾情况作出反应。此外，虽然在屋顶的下端安置了自动喷水装置，然而，因为安置的高度过高，喷头所感应到的温度没有达到系统设置的感应温度，喷水装置就不能及时的喷水对火灾情况加以控制。这样一来，自动灭火机制就没有其存在的意义，使得火灾发生时的损害程度增加。

1.3 疏散工作难以开展

中庭连接了每个工作区，在中庭里人员较为密集，疏散的工作量较大，相对于某些商业性的建筑而言，中庭里聚集了许多对于该建筑的结构不熟悉的人群，这类人通常对于进去时的环境记忆比较清晰，一旦火灾情况发生便会把入口当做第一逃生出口，人员过于集中定会出现一些出入口混乱拥挤的局面，使人员不能迅速逃离，出现人员伤亡的事件。

1.4 不利于有关救援工作实施

当中庭里出现火灾，建筑关键通道被撤离人员占据，使得救援工作者只得反向进入火灾现场，增加了到达火灾现场需要的时间，从而推迟救援行动；中庭里存在多楼層一起出现火灾的可能性，这就对于消防员而言需要同时的对于多层楼火情做出控制，需要具备较高的灭火能力；因为中庭的类似于通风管功效让烟雾在中庭里快速的传播，对于消防工作的施展增加了一地的难度；中庭的空间范围广阔，使火情的延伸范围不断增加，无法对其做出有效地控制。

2 庭的防火设计

2.1 中庭的安全疏散设计

在建筑物里安全疏通有关设施含有：主要的安全疏通设备，例如：应急照明的、楼梯通道等，辅助性的安全疏通设备，例如逃生绳索等，而其中的电梯之类均不可以当做逃生通道。疏散的基础性要求是让围困在火灾建筑里的人员迅速撤离现场，逃脱危险。所以，在人员的快速撤离上手段方式的选择以及安全性渠道了关键性的作用。在中庭建筑里的宅间标志清晰，空间范围广和良好的光照效果，适合于人们的习惯思维，是的疏散过程更加的方便。中庭里的逃生楼梯在火灾发生之初对于逃生具有着功效，然而由于其实际的设计标准和在火灾中随着氧气不足与热量的增加各种现实情况，所以没有足够的保护措施下不可以当做逃生出口。

2.2 中庭建筑的结构保护

中庭的构造中主要运用到的是钢材，它所承载的物件多为采光性玻璃，对于它需要的热量承受能力需要依据建筑中中庭的实际方位和可承受范围以及钢材对于建筑的作用做出不同的分析。对高层建筑，它的热力承受能力应当大于1.5 h，并使用大于1 h的具有防火功能的采光玻璃，相对于普通的中庭，体育馆、广场等具有的火灾承受能力要较高，而酒店、办公等建筑物可以相对的低些。对于封闭或者长廊型的中庭它的钢结构方面可以不用实行保护。

2.3 平面布局设计

1）防火分隔措施。当前用于建筑上的防火分离方法通常是水幕、防火卷帘、窗、防火墙、水幕以及防火比例和防火门。因为中庭在设计使用方面相对的繁琐而且人群集中等，有效地对于其进行防火隔离具有中重要的意义。但是仅仅依据相关的规章制度去做，真正意义上去执行就比较难办到。所以，在现实的运用中，需要依照建筑自身的的构造巧妙的运用多样的防火分离方法。2）防火分区设计。现行规范将整个中庭作为一个独立的防火分区在水平方向上与中庭相连的其现今的规章典范里把中庭当做一个单独火灾隔离区，将和中庭相平行的其他功能区做了分离。对于竖向的分离方面，却没有运用有效地隔离方式，作为四季厅的中庭，简单的依据防火区分进行安排不是很恰当。防火分区应当按照每个工作区的具体作用进行合理的划分，应该依据层面高度的差距和火灾承受能力以及具体的消防体系实际情况进行区分，以便对于建筑里的防火划分区域设计做出不同的应对方案。3）防烟分区设计。对于防烟分区的设立主要是为了把烟雾限制在火灾发生区域内的小范围里，它的基础性原则就是烟雾不会外漏。通常而言对于防烟分隔材料的耐热性要求不是太高，然而它具有的密封性较强。众所周知，在火灾发生中烟气是最为主要夺人性命的武器，经常因为一些隔离烟雾的材质存在裂缝或者存在漏洞而使得人员生命受到威胁。

2.4 防排烟设计

不管是什么类别的建筑中庭，在有关的规章制度里都清晰的表示出建立烟雾派出系统，对于烟雾大排放做出了统一的规定，在中庭里安置机械化的排烟系统，它的烟雾排放量需要根据中庭为基础，依据气体交换的实际次数来确立，当中庭的体积不大于17 000 m3的时候，它的烟雾排放量依照它的体积的每小时六次做计算；中庭超过17 000 m3的时候，它的烟雾排放量依照它的体积的一小时四次方式来计算得出，但是最低的排烟要求应该大于102 000 m3每小时。在制度里也明确的表示出，目前我国还没有有关的实际数据和理论性的研究，所以也适当的借鉴了一些国外的有关文献。但是，依据外国研究可以看出，单纯的根据中庭的体积来制定烟雾的排放量是不科学的，运用换气这种方式得到具体的烟雾排放量不够明晰，无法合理的适应在构造、外形功能性质等多方面的中庭建筑中对于烟雾气体的控制上。

3 结束语

在文章中对于中庭建筑的火灾预防设计方面做了系统的分析，针对中庭建筑发生火灾的危险做出了讨论，并对于中庭的各个方面进行了详细的说明，对于将来的中庭设计上具有一定意义。伴随建筑领域的不断扩大，中庭建筑也会不断增加，在中庭建筑中遗留的有关问题也会逐步被消除，类似于中庭这样的建筑将会在未来运用到更多的领域中。

参考文献

[1]张树平.建筑防火设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]李引擎.建筑防火性能化设计[M].北京:化学工业出版社,2009.

[3]GB50045-95高层民用建筑设计防火规范[S].

[4]GB50016-2006建筑设计防火规范[S].

某商业综合体中庭消防设计评估 篇4

1 工程概况

某商业综合体总建筑面积约10.4万m2,建筑占地面积13 584.9m2。建筑地上22层,地下1层,内设商业中心、办公及相应配套设施,建筑总高度99.95m,属商业办公综合性建筑,采用框架和框筒结构。

该建筑一至四层为商场,五至二十二层为办公楼,地下一层设有车库和商业中心,每层均设自动灭火系统。地下一层的商业区域每个防火分区小于2 000m2,餐饮区域的每个防火分区小于1 000m2,车库区域的每个防火分区均小于4 000m2。地上一至四层,商业区域每个防火分区小于4 000 m2,餐饮区域每个防火分区小于2 000m2。五至二十二层每层为一个防火分区,防火分区面积小于2 000m2。每个防火分区均有两个以上安全出口,并可满足双向疏散的要求,疏散楼梯间均为封闭楼梯间。不满足自然排烟条件的防烟楼梯、合用前室、前室、消防电梯前室设置机械加压送风系统。

不具备自然排烟条件的内走廊设机械排烟系统,排烟量按60m3/(m2·h)计算。

中庭设置机械排烟系统,体积小于等于17 000m3,排烟量按换气次数的6次计算;体积大于17 000m3,排烟量按换气次数的4 次计算,且排烟量不小于102 000m3/h。五至二十二层办公楼部分采用机械排烟。

2 消防设计存在的问题及对策

2.1 存在的问题

该商业综合体内设置有中庭,为保证空间造型,不设置防火卷帘进行分隔,整个中庭上下四层贯通,总建筑面积达到7 519m2,作为一个防火分区,面积不满足“建规”规定的4 000 m2,且中庭内部分区域疏散距离超过 “建规”规定的30m。

2.2 解决方法

工程为“方”型地块,建筑中部设置有中庭,建筑地上各层商铺内人员需要经过中庭回廊疏散到楼梯,回廊内部分区域到达楼梯间的距离超过规范规定的30m的要求。为了降低商场发生火灾对中庭区域的影响,以及保证中庭区域人员疏散的安全性,提出以下解决措施。

2.2.1 防火分隔

(1)商场与中庭相邻部位设置3.00h防火墙和自动喷水灭火系统保护的耐火极限不低于1.00h的C类防火玻璃墙。防火墙上的门、窗采用甲级防火门窗,防火玻璃墙上的门采用防火玻璃门,保护防火玻璃墙的灭火系统火灾延续时间不小于3.00h。

(2)面向中庭区域一侧的商铺每间建筑面积不大于300m2,当为餐饮用途时,不大于500m2,与中庭相邻部位采用自动喷水灭火系统保护的耐火极限不低于1.00h的防火玻璃墙分隔;面积大于300m2的商铺(餐饮大于500m2)但小于1 000m2的商铺,与中庭之间的分隔采用自动喷水灭火系统保护的耐火极限不低于1.00h的防火玻璃墙,并在玻璃一侧设置单片钢质防火卷帘;面积大于1 000m2的次主力店与中庭相邻部位采用防火墙和防火卷帘分隔,防火卷帘长度不超过9.0m。

(3)中庭两侧的商铺采用耐火极限不小于2.00h的隔墙分隔,隔墙分隔到顶板底部;该隔墙在中庭一侧设置宽度不小于2.0m、耐火极限不低于2.0h的实体墙。

(4)保护防火玻璃墙的自动喷水灭火系统的喷头采用边墙型快速响应喷头,喷头动作温度为68 ℃,工作压力需要经过计算确定,但不小于0.1 MPa,喷水强度不小于0.5L/(s·m2)。当喷头距地面的高度大于4.0m时,每增加1.0m,喷水强度增加0.1L/(s·m2)(不足1.0m,按1.0m计算)。

2.2.2 安全疏散

(1)商场的人员疏散不借用高层塔楼的疏散楼梯。

(2)中庭内不布置摊位、展示台等阻碍人员疏散的物品及任何可燃物体。

(3)面向中庭的商铺,当面积小于120m2时,可通过中庭疏散;当面积大于120m2时,除可向中庭疏散外,主要通过商铺背面设置的疏散走道疏散;面积小于1 000m2的次主力店的安全出口数量、安全出口宽度满足主力店内人员安全疏散的需要,且人员不经过中庭疏散。

(4)建筑商业各层设置安全走道,使回廊内任意一点到达疏散楼梯间门或安全走道入口的疏散距离不超过37.5m,如图1、图2所示。

安全走道的防火设计要求如下:

(1)安全走道两侧的隔墙为防火墙,上、下楼板的耐火极限不低于1.50h;

(2)通向安全走道的入口至最近疏散楼梯间的距离不大于60m;

(3)安全走道的净宽度不小于任一防火分区通向该走道的设计疏散总净宽度,且不小于3m;

(4)安全走道内部装修材料的燃烧性能为A级;

(5)防火分区至安全走道入口处设置防烟前室,前室的使用面积不小于6.0m2,商场开向前室的门为甲级防火门,前室开向安全走道的门为乙级防火门;

(6)安全走道内设置室内消火栓、应急照明、应急广播和消防专线电话。

2.2.3 消防设施

(1)商场的消火栓箱内设置消防软管卷盘。

(2)商场内设置自动喷水灭火系统,喷头采用快速响应喷头。

(3)中庭内设置自动跟踪定位射流灭火系统。

(4)室内消火栓系统、自动喷水灭火系统的消防水泵均单独设置,不共用。增大高位水箱的容量至36m3。

以上消防设计能否满足建筑防火分隔和人员安全疏散的要求,笔者将采用数值模拟的方法进行验证。保障人员生命安全是消防设计最重要的安全目标,通过模拟计算可分别得到各设定火灾场景条件下的人员可用疏散时间(TASET)和人员必需疏散时间(TRSET)。将人员可用疏散时间和人员必需疏散时间进行比较,以判断中庭各层人员疏散的安全性。

3 火灾场景分析及烟气流动分析

3.1 设计火灾

在设计火灾场景时,首先要根据建筑的实际空间几何特征设定火源在建筑内的位置。笔者旨在分析中庭消防设计的合理性,在设计火源位置时主要围绕中庭及两侧商铺展开。根据设计资料,中庭内部在日常运营过程中不放置任何固定可燃物,但不排除在节假日或商品展销活动时,在中庭内临时布置装饰物、小型展台等。这是该类商业综合体消防设计必须要考虑的火灾风险。由于这些火灾荷载具有临时性、不固定性、多样性等特征,无法非常明确地确定其初期火灾热释放速率。根据国内外相关研究文献、实验数据,一般将中庭及商铺火灾类型确定为t2快速火,火灾增长系数α=0.0468 9kW/s2。

工程中庭四层贯通,内设自动跟踪定位射流灭火系统,根据灭火系统的工作原理及系统启动需要的时间,考虑1.5倍的安全系数,可将中庭内的火灾最大热释放速率控制在2.2 MW;如果自动跟踪定位射流灭火系统因为某种原因不能够正常启动灭火,根据相关研究报告分析,将中庭内的最大火灾热释放速率确为4 MW。根据上文提出的消防设计方案,中庭两侧的商铺内自动喷水灭火系统,喷头采用快速响应喷头,采用DETACT-T2模型进行模拟计算并考虑1.5倍的安全系数,可将商铺内的火灾最大热释放速率确定为1.8 MW。自动喷水灭火系统失效时,根据托马斯轰燃公式计算得到商铺内的最大火灾热释放速率为9 MW。对于面积大于1 000m2商铺的最大热释放速率,则考虑消防队员在10min内到达现场并控制火灾,商铺内的最大火灾热释放速率为16.9 MW。

为验证中庭消防安全设计的可行性,在建筑内设置了3处火源位置,首层中庭内设置一处火源位置,建筑首层中庭通往室外的安全出口附近的商铺设置1处火源位置,二层面向中庭的商铺设置一处火源点。综合考虑建筑空间特征、安全出口分布、起火楼层以及消防设施的有效性,以及火灾发生的可能性与潜在的后果,确定设计火灾场景,见表1。

3.2 烟气流动模拟

运用火灾动力学模拟软件FDS对设定的火灾场景进行模拟计算,火源周围区域20m范围内设定的网格尺寸为0.25m×0.25 m×0.25 m,其他区域网格尺寸为0.5m×0.5m×0.5m。以其中的一个设定火灾场景为例,模拟分析中庭内发生火灾烟气对人员安全疏散的影响。设定火灾位于中庭内,为展示台商品发生火灾。火灾按t2火发展,火灾增长系数α=0.046 89kW/s2,自动灭火系统有效,最大热释放速率为2.2 MW,机械排烟系统有效。图3为火灾烟气蔓延图。

通过模拟计算,中庭内展示台商品发生火灾后,火灾产生的热烟气以轴对称羽流形式上升,通过中庭首先蔓延到建筑四层,然后在四层蔓延,充满四层中庭空间后,在三层中庭空间内蔓延。受机械排烟系统的影响,在模拟时间1 800s内,中庭各层回廊安全出口附近10m范围内清晰高度处温度没有达到设定极限值60 ℃,能见度没有下降到10 m。CO体积分数没有到达0.03%。因此,中庭各层回廊的人员可用疏散时间为1 800s。根据对所有设定火灾场景进行烟气运动模拟计算分析,可得到人员可用疏散时间,见表3。

3.3 人员安全疏散分析

设定疏散场景的原则为找出建筑内火灾发生后,最不利于人员安全疏散的情况。一般考虑火灾发生在某一安全出口附近,使该安全出口不能用于人员疏散。根据设定火灾场景设置如下3个疏散场景,见表2。

采用疏散软件PathFinder对上述设定疏散场景进行疏散模拟分析。该软件已经成功用于世界各地许多大型、复杂建筑的人员疏散模拟,具有较高的可信度和准确度。图4为疏散场景模型模拟计算图。通过模拟计算可得到人员在发生火灾后疏散至安全区域的时间,将人员疏散时间考虑1.5倍的安全系数,并加上报警时间和人员响应时间,最后可得到各疏散场景的人员必需疏散时间TRSET,见表3。

通过对比分析人员可用疏散时间和人员必需疏散时间可知,在自动灭火系统有效启动控灭火、机械排烟系统有效启动排除热烟气的情况下,中庭或两侧商铺发生火灾时,建筑内各层人员可以通过中庭或疏散通道疏散至安全区域。当中庭一侧商铺发生火灾时,若自动灭火系统不能正常启动控制火灾或机械排烟系统不能正常启动排除热烟气的情况下,部分疏散场景人员的安全不能得到保证。由此可见,消防设施是否能够有效作用是建筑人员安全疏散非常关键的影响因素,建议对自动灭火系统和排烟系统进行定期维护保养,保证消防设施能够在火灾时可靠有效运行。

4 结论

针对某带有中庭的大型商业综合体,对其建筑防火设计进行设计优化调整,并采用消防安全工程学的方法进行验证和评估,根据分析结果可以认为消防设计方案能够达到与规范要求同等的消防安全目标,同时满足了该商业综合体的运营需求。

参考文献

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[2]NFPA 92B-2002,烟气控制系统指南[S].

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[10]祁晓霞.对高大中庭防火设计的消防性能化分析[C]//第十届中国科协年会论文集(一),2008.

中庭设计案例分析 篇5

【关键词】中庭建筑;热环境;改善措施;节能

中图分类号:G267 文献标识码:A 文章编号:1009-8283(2009)05-0269-01

中庭通常具有不同于一般建筑形式的特点,大体量、高容积以及大面积的玻璃屋顶或者玻璃外墙,如何维持中庭良好的热环境并提高节能效果,成为了建筑师和工程技术人员需要用心思考的问题。

1 中庭建筑的热环境特点

中庭建筑有两种明显的效应现象:烟囱效应和温室效应。

1.1 烟囱效应

烟囱效应是由于室内外温差造成热压力差,从而形成中庭内气流的流动。中庭往往高度较高,由于空气浮力的作用,底部热空气上升,聚集在中庭顶部,而在中庭底部的活动区域,温度会相对较低,在整个中庭空间形成明显的垂直温度分层。在高层建筑中,烟囱效应的作用是比较明显的。烟囱效应作用下的建筑室内的通风换气构成高层建筑的热负荷和冷负荷的一个主要部分。对于低层建筑和多层建筑,一般而言,外围护结构的气密性较差,烟囱效应的作用也不能忽视。

1.2 温室效应

温室效应是由于太阳的短波辐射通过玻璃温暖室内建筑表面,而室内建筑表面的波长较长的二次辐射则不能穿过玻璃反射出去,因此中庭获得和积蓄了太阳能,使得室内温度升高。烟囱效应是由于中庭较大的得热量而导致中庭和室外温度不同而形成中庭内气流向上运动。

2 中庭建筑热环境的影响因素

中庭建筑热环境的影响因素诸多,下面主要就烟囱效应、气流组织方式、建筑密封性、室内负荷变化等影响因素作一阐释。

2.1 烟囱效应

中庭建筑的结构特点决定了,由热压引起的烟囱效应是影响中庭建筑热环境变化的一个主要原因。中庭的建筑布局结构、高度、大小以及开口位置等都会不同程度的影响烟囱效应的强度。

当室内温度高于室外温度,由于中庭建筑烟囱效应的存在,冷空气从建筑物低层部分的门窗及其他缝隙中涌入,而室内被加热的空气则从高层部分的缝隙渗出,将室内的热量带出室外,进而导致了室内热负荷的增加。

2.2 气流组织方式

中庭建筑热环境的另外一个主要的影响因素是气流组织方式。一般的中庭建筑都是开放型的,中庭与其周围各层区域相互连通,在连通区间内有气流的交换,造成中庭与功能区的热环境相互影响。但是如果室内的气流组织方式不合理,因中庭的烟囱效应所形成的垂直温度梯度常常会使热量滞留在中庭顶部,使顶层的温度高于设计值较多,底部活动区域温度低于设计值较大,出现上热下冷的现象。

2.3 密封性

中庭建筑在使用过程中,如果门窗长期开放和关闭不严,通风孔及其他附属建筑密封性不好,致使中庭内外气流的交换流量过多或交换加速,中庭内部的温度变化将会受室外气温的决定性影响。

2.4 负荷变化

对于一个完整意义上的中庭建筑物来说,它的热(冷)负荷值是基本不变的,即使变化,也是在一定限度内的。中庭结构中门窗布局和大小设计,采暖制冷设备的合理布设,建筑本身的热力学规划等等都会或多或少影响中庭建筑的热环境。

3 中庭热环境的改善措施

引起中庭热环境变化的主要因素,上节做了简单概述。如果能够合理设置机械供热、降温和通风等手段并充分利用烟囱效应和温室效应这两种效应现象,就能在一定程度上降低建筑能耗,提高中庭建筑热环境舒适度。改善中庭热环境的措施,主要有以下幾种:

3.1 炎热季节的改善措施

中庭是有大面积玻璃围护的空间,在温室效应作用下,如果不采取必要的防热措施,炎热季节将会导致中庭内的气温过高。具体防热措施如下:

(1) 隔热

目前,中庭建筑的玻璃幕墙使用最多的还是普通透明玻璃,这种玻璃的导热系数大,可达到5.99～6.84W/m•K, 透射率在90%以上,难以达到隔热的作用,从中庭现场测量的结果来看,室内的气温跟室外接近,甚至会出现高于室外气温的现象。运用新型的吸热玻璃、低辐射玻璃,都能较好地达到隔热目的。对于中庭幕墙还可采用双层皮系统、中空玻璃以提高隔热性能。

(2) 遮阳

中庭的遮阳包括顶棚遮阳和玻璃幕墙遮阳。对于夏热冬暖地区,因为不考虑冬季利用太阳能采暖,所以可采用固定式遮阳,热反射玻璃;对于夏热冬冷地区和西北干热地区,由于还需兼顾冬季利用太阳能取暖,所以应采用活动式遮阳。中庭顶棚在满足采光要求的前提下,可适当减少玻璃的面积,增加屋面的面积,以降低辐射得热和传递得热。

(3) 自然通风

风压通风就是利用建筑迎风面和背风面的压力差,有效的利用风压,在平面设计上,中庭建筑的开口应朝向夏季的主导风向,进口的面积大于出口面积,并且应有较便捷的通道把风引导到中庭内部,从而形成较好的自然通风。

3.2 寒冷季节的改善措施

严寒地区和夏热冬冷地区的冬季,室外气温低,需防止室内热量的散失,中庭的保温就显得尤为重要。寒冷季节中庭建筑的主要保温措施如下:

(1) 围护结构的保温

中庭的玻璃幕墙和玻璃采光顶是建筑围护结构中是热交换最活跃、最敏感的部位。低辐射玻璃、多层玻璃的热阻较大,适用于寒冷地区,而阳光透射系数小的热反射玻璃和传热系数大的吸热玻璃则不适用于寒冷地区。

(2) 安装双层挡风帘

在冬季,公共场所中的大门上通常安装挡风帘,挡风帘对大门的冷风入侵有一定的阻挡作用。该建筑安装有塑料单层挡风帘,本文在其外面增加布料材质的棉帘,即安装双层挡风帘。

(3) 利用太阳能

太阳辐射进入中庭内部能有效地提高中庭的气温,同时提高中庭内表面平均辐射温度,改善室内热环境。通过合理设置及采用积极的措施,把冬季的阳光导入中庭内部,是改善中庭热环境非常有效的方法。

(4) 安装空气幕

空气幕是安装在建筑物的大门上方,自上而下形成风帘,防止室外空气从大门进入室内的采暖通风设备。冬季,由于热空气上浮,空气幕吹出的热风风速自上而下逐渐减弱,距地面较近的热风被室外冷空气推进室内,形成暖流而被利用,既不损耗能源,又补充了部分新风。

(5) 防止冷风影响

为了防止冷风渗透,应保证中庭的玻璃幕墙和玻璃顶棚的接缝处的气密性要好,中庭直接对外的门或其他与中庭相通的门,在门口处应设置门斗。

4 结语

本文对中庭建筑热环境影响因素进行了分析,对改善不同季节中庭建筑热环境给予了一定的理论探讨。需要指出的是,现代中庭建筑热环境的分析已经迈入了计算机电子模拟阶段,改善中庭热环境需要综合多种方法,一方面可以营造舒适的热环境,一方面还可以达到节能目的。

参考文献:

[1]彭少华,徐伟来,杨轶.深圳五洲宾馆中庭空调改造.暖通空调,2003(5);

扁平中庭自然排烟有效性分析 篇6

判定高大空间采用自然排烟方式是否有效,应综合考虑两方面的内容:一方面是自然排烟的可行性,即在最不利情况下火灾烟气是否能够排出室外;另一方面是自然排烟的安全性,即在兼顾建筑高大空间的蓄烟能力和自然排烟速率的情况下,建筑内所有疏散人员的生命安全能否得到有效保护。其中,有关自然排烟的安全性分析一般通过FDS软件进行模拟。

对于建筑的高大空间而言,火灾烟气存在不能排出室外的可能性。一方面烟气羽流在上升过程中不断卷吸周围空气,质量流率不断增加,温度逐渐降低,烟气上升驱动力不断减小;对于高大建筑空间,由于新鲜空气的不断卷入,火灾烟气上升到十几米或几十米的高处时温度将明显降低,可能无法升至建筑顶棚便开始缓慢沉降;另一方面,出于建筑自然采光的需要,部分特殊建筑的顶部往往采用全封闭的安全玻璃,由于建筑物内部热障效应的影响,尤其是夏季高温时,高大空间顶部往往会形成一定厚度的热空气层,阻止火灾烟气上升到建筑高大空间的顶部,从而导致火灾烟气不能有效排出室外。

综合分析,当考虑环境空气存在温度分层现象时,考虑扁平型大空间中庭采用自然排烟方式是可行的,但需要对自然排烟方式及效果进行定量分析,笔者采用数值模拟计算的方法,对高侧窗及天窗两种自然排烟模式的有效性进行分析,为该类场所的自然排烟设计提供参考。

1 中庭自然排烟可行性分析

选取扁平大空间建筑高度20 m,中庭尺寸20 m×20 m,为保证视觉通透,未设置防火卷帘等分隔措施,仅在中庭下方各楼层设置0.5 m的挡烟垂壁。参考规范要求,自然排烟口的面积至少为20 m2,设计自然排烟方案如下:自然排烟口为8 m×8 m的顶棚天窗;自然排烟口为4个1 m×16 m的高侧窗。

根据美国《SFPE消防工程手册》的计算公式,火羽流能够达到的最大高度可由式(1)计算。

undefined (1)

式中:Zm为火羽流能够达到的最大高度,m;Tal为与火源同一高度处的环境空气温度,取25 ℃;g为重力加速度, 取9.8 m/s2;ρal为与火源同一高度处的环境空气密度,取1.2 kg/m3;cp为环境空气定压比热容,1.007 kJ/( kg·K);undefined为环境空气竖直方向的温度梯度,K/m;Qc为火源热释放速率对流部分,kW。

扁平大空间建筑所在地夏季温度一般为30～40 ℃,故取最高温度为40 ℃,则undefinedkW,将数值带入式(1)可得Zm=38.3 m,因笔者选取的扁平大空间建筑高度为20 m,所以采取自然排烟方案是可行的,即在最不利火灾条件下,火灾产生的烟气仍能排出室外。

2 中庭高侧窗自然排烟有效性分析

假定火源位置在一层,火源功率为2 MW,火灾为t2增长方式,每层中庭与回廊连接处都设有0.5 m的挡烟垂壁,4个1 m×16 m的排烟口分别布置在中庭四周,模拟时间600 s。烟气在不同时间的运动结果见图1所示。

从模拟结果可以看出,通过开启侧窗可以将烟气控制在着火层和中庭内部。150 s时,烟气控制在着火层,中庭内几乎没有烟气;300 s时,烟气在中庭内部蔓延;500 s时,烟气开始向四周楼层扩散,楼层内部有少量烟气,但并不影响人员疏散。

从中庭垂直方向上烟气能见度变化可以得出,通过开启侧窗可以将烟气控制在着火层和中庭内部,其他楼层能见度都高于10 m,连通的中庭并未对其他楼层的能见度产生显著影响,可以保证人员安全疏散,但是300 s时,一层能见度已经低于10 m,为保证人员安全,一层(着火层)人员应迅速撤离危险区域。

综上所述,扁平大空间中庭采用高侧窗的自然排烟方式,可以有效控制烟气,阻止烟气向其他楼层蔓延。

3 中庭顶棚天窗自然排烟有效性分析

为与高侧窗的自然排烟效果作对比,设定8 m×8 m的天窗,同时假定火源在一层,火源功率为2 MW,火灾为t2增长方式,每层都设有0.5 m的挡烟垂壁,模拟时间为600 s,烟气在不同时间的运动结果见图2所示。

从模拟结果可以看出,开启8 m×8 m的天窗可以将烟气控制在着火层和中庭内部。150 s时,烟气控制在着火层,中庭内几乎没有烟气;300 s时,烟气在中庭内部蔓延。500 s时,烟气向四周楼层扩散,楼层内部有少量烟气,但并不影响人员的疏散。

从中庭垂直方向上烟气能见度变化可以得出,8 m×8 m滑移式天窗可以将烟气控制在着火层和中庭内部,其他楼层能见度都高于10 m,可以保证人员的安全疏散,但是300 s时,一层能见度已经低于10 m,为保证人员的安全,一层人员应迅速撤离危险区域。

4 高侧窗和天窗自然排烟方案对比分析

扁平大空间中庭自然排烟可以采用高侧窗和天窗两种方式,两种方式都可以有效控制烟气,但是何种排烟方式更有效还有待研究。为了研究和分析中庭自然排烟方案,对比了高侧窗、8 m×8 m天窗两种方式的烟控效果,假定火源在一层和三层两种情况,火源功率为2 MW,火灾为t2增长方式,模拟时间600 s。

4.1 火源在一层

烟气在不同时间的蔓延如图3所示。

从模拟结果可以看出,火源在一层时,移动式天窗的排烟效果优于高侧窗排烟效果,150 s时,天窗和侧窗烟气开始向四周蔓延;300 s时,天窗和侧窗中庭周围楼层

内都已经充满大量烟气,但侧开窗二层和三层内烟气量明显大于天窗的烟气量,说明移动式天窗的排烟效果优于侧窗的排烟效果。另外,从天窗和侧窗在7 m高度处的能见度分布同样可以得出,移动式天窗的排烟效果优于侧窗的排烟效果。

4.2 火源在三层

烟气在不同时间的蔓延过程如图4所示。

从模拟结果可以看出,当火源在三层时,侧窗排烟效果优于移动式天窗排烟效果,300 s时,侧窗排烟时四层充满少量烟气,但天窗排烟时四层充满大量的烟气,说明侧窗排烟效果优于移动式天窗,排烟的有效性受火源位置影响较大。

综上所述,当火源在一层时,移动式天窗的排烟效果优于侧窗,当火源在三层时,侧窗的排烟效果优于移动式天窗。

5 结 论

自然排烟是扁平大空间一种主要的排烟方式,笔者主要通过FDS分析扁平大空间中庭自然排烟的有效性,得出以下结论。

(1)对于建筑高度超过12 m的扁平中庭,条件允许的情况下可以采用自然排烟方式,这是因为扁平大空间建筑火灾及烟气主要聚集于起火楼层,当自然排烟窗面积满足排烟需要时,可以在一定时间内控制火灾烟气向其他楼层蔓延。

(2)通过对比高侧窗和天窗开启方式的烟控效果发现,高侧窗和天窗的排烟方式均能在一定时间内有效控制烟气蔓延,但火源位置对烟控效果有一定的影响。当火源在一层时,移动式天窗排烟效果优于侧窗,当火源在三层时,侧窗排烟效果优于移动式天窗。

(3)对于扁平大空间中庭,条件允许时应采用高侧窗和天窗相结合的自然排烟方式,可以有效控制烟气,保证火灾时人员安全疏散。

参考文献

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中庭设计案例分析 篇7

近年来,中庭式地铁站相继在北京、上海、西安、杭州、深圳、郑州等多个城市落成,对中庭式车站的火灾安全研究也受到了越来越多的关注。2010年,何利英利用Legion行人仿真模型和FDS对中庭式地铁站的安全疏散性能进行了仿真分析;2012 年,吴显超按照地铁设计规范和数值模拟两种方法对中庭式地铁站的人员疏散时间进行了计算;2013年,沈亮峰对中庭式地铁站的公共区防排烟系统设计方案进行了对比分析;2014 年,郝鑫鹏针对中庭式地铁站不同位置的火灾工况进行了防排烟系统设计,并应用FDS模拟验证了系统效果。

然而,对中庭式地铁车站的疏散时间计算的研究较为不足。2013年我国最新出台的GB 50157-2013《地铁设计规范》,2014年美国国家消防协会修订了专门针对轨道交通系统的规范NPFA 130《固定导轨运输和有轨客运系统标准》,而日本《铁道技术标准》在国际上有着较高的认知度。基于此,笔者选取典型的中庭式地铁站,分别依照三国最新地铁标准对其疏散时间进行计算和比较,分析我国规范疏散时间计算方法的优劣,并对疏散时间的计算提出意见和建议。

1 各国地铁人员疏散时间计算方法

1.1 中国GB 50157-2013《地铁设计规范》

GB 50157-2013《地铁设计规范》第28.2.11 条规定,车站站台公共区应满足当列车发生火灾时在6 min内将远期或客流控制期超高峰小时一列进站列车所载的乘客及站台候车人员全部撤离站台到达安全区的要求。第28.2.12条规定了提升高度不超过3层的车站,乘客从站台层疏散至站厅公共区或其他安全区域的时间计算公式,如式(1)所示。

式中:T为站台事故疏散时间,min;Q1为列车载客人数,人;Q2为站台上候车乘客人数,人;A1为一台自动扶梯通过能力,人/(min·m);A2为步行楼梯通过能力,人/(min·m);N为自动扶梯台数,台;B为步行楼梯总宽度,m。

1.2 美国NFPA 130-2014

NFPA 130规定车站的设计应能保证站台上的全部人员从站台上的最远点到安全区域的疏散时间控制在6min内。计算方法见式(2)。

式中:T为地铁出口线路上的总行走时间,s;Wp为站台出口等待时间,s;WN为其他流通区的等待时间,s。

1.3 日本《铁道技术标准》

日本《铁道技术标准》规定,在列车火灾的情况下,从站台层到地面的疏散时间一律为10 min。1982 年颁布的标准提出疏散安全检查必须考虑大深度的车站形态和疏散路径。

2004年,日本国土交通省对火灾对策标准进行了修订,给出了疏散时间的定义。疏散时间(Ttotal)指所有疏散者到达疏散场所,疏散活动结束为止所需要的时间。计算方法如式(3)所示。

式中:∑ti为疏散人员行走过全路径的步行时间,s;Ti-max为最大滞留时间,s。

2 中庭式地铁站疏散时间计算对比

2.1 地铁站及人员疏散基本参数

北京地铁A站为双层岛式车站,A站站厅采取中庭设计理念,如图1所示。

将站厅层和站台层统筹为一个整体来进行设计,在车站中板开洞,中庭属于室内空间,中庭孔口总面积占站台公共区面积大于1/3,为典型的大中庭地铁站。由于A站中庭的存在,在站台与站厅之间形成了较大的开口面积,对楼扶梯处风速具有较大的影响,很难实现规范要求的1.5m/s向下风速,对火灾安全疏散具有一定的隐患。因此,选取该站作为研究对象。

地铁车站的待疏散的乘客人数利用高峰小时客流量法来确定,由设计资料可得超高峰系数1.4,即乘客人数=1.4×高峰客流量×停留时间。

A站远期早高峰预测客流量,见表1。

8节车厢满载人数1 920人;站台层乘客平均等待时间为2.5min,站台层767人;站厅层乘客平均行走时间为3min,站台层920人;车站总乘客数3 607人。

2.2 GB 50157-2013《地铁设计规范》计算疏散时间

列车为8编组B型车,Q1取1 920人;Q2取767人。站台共有自动扶梯6台,宽度取折减值1m,输送能力为0.65m/s,N=5,楼梯总宽度B取折减值3.3m,通行能力A1、A2由表2得出,A1取9 600人/h,A2取3 700人/h。

将所得数据代入式(1)得T=3.71 min。满足GB50157-2013《地铁设计规范》6min内将一列车和站台上候车乘客全部撤离站台的要求。

2.3依照NFPA 130-2014计算疏散时间

由规范对A站出口数据分析见表3。

对行走时间进行计算,见表4。

根据公式,乘客从站台疏散到站厅时间5.43min,站台出口等待时间4.3min,通过闸机时间3.28min,闸机口等待时间0min,站厅出口的疏散时间2.67min,站厅出口等待时间0min,总的疏散时间6.46min。通过计算可知,北京地铁A站未达到美国NFPA 130标准对地铁人员疏散时间的要求。

2.4 依照日本《铁道技术标准》计算疏散时间

根据日本《铁道技术标准》计算得出,从疏散开始到最后一名疏散者到达地面的必要时间为7.93min,可以达到日本规范规定的10min内将人员由列车疏散到地面的要求。

3 地铁疏散时间的对比分析

中国疏散时间3.71 min,美国6.46 min,日本7.93min。通过对三者的比较可以得出以下分析。

3.1 疏散元素不同

我国GB 50157-2013《地铁设计规范》在计算疏散时间时,主要考虑的疏散元素是地铁站台楼梯、自动扶梯的通行能力,对地铁车站内的建筑结构和人员路径选择等问题均未做明确规定。

美国NFPA 130定义了疏散总时间的概念,同时给出了步行行走时间、疏散通道流动时间、人员在疏散过程总的等待时间的计算方法,不仅考虑了地铁站台楼梯、自动扶梯的通行能力,也考虑了疏散通道、进站闸机的通行能力,将疏散时间划分为不同的部分。

日本规范认为,疏散时间是由行人疏散时的步行时间和滞留时间决定的,滞留时间与各出口的流出系数、出口宽度和使用人数有关,使用人数按照各出口的宽度进行分配。疏散时间由车站建筑结构、疏散通道、各出口流出系数以及人员行走速度决定。

3.2 疏散结束区域不同

GB 50157-2013安全区指地下封闭车站配备了事故通风系统,能为站台或轨行区列车火灾工况下可为疏散提供保护的场所。在计算地铁疏散时间时,安全区为站厅公共区。

NFPA 130规定人员在通过站台楼梯上部进入站厅后,通过检票口到达站厅出口楼梯下部,标志疏散结束。

日本规范详细的规定了人员疏散路径为列车乘降口→站台→站台楼梯→检票口→出口楼梯→地面,要求计算至行人到达地面为止的时间。

4 火灾疏散数值模拟分析

为了进一步比较和分析使用中国、美国和日本规范所计算出来的疏散时间的准确性,笔者选取了疏散模拟软件STEPS对地铁站模型中的人员疏散行为进行仿真模拟分析,结果如图2所示。

火灾场景选取为站台内的列车火灾,列车和车站内的乘客需经过站台楼扶梯通过进站闸机,疏散至站厅出口。计算结果表明,从疏散开始,到最后一人疏散至站厅出口的时间为6.75min,这与美国、日本规范的时间非常接近,但与GB 50157-2013的结果相差较大。在图3中可以清晰地看到检票口A的排队现象。

在疏散过程中,车站的疏散瓶颈出现在检票口A处和检票口C处,这也与美国和日本规范所计算出的结果相吻合。

5 结论

通过三者的比较可以发现,GB 50157-2013在疏散元素方面具有一定的局限性,且对于安全区的定义不够严谨,疏散时间计算趋于乐观。

美国规范的计算方法属于适中的水平,对车站结构和人员行走路径做了一定的考虑,同时对自动扶梯承担疏散人数的百分比做了相关规定,要求保证不易出现电气意外的楼梯作为疏散的主要路径,考虑得比较周全。

日本规范严谨的规定了疏散路径,计算结果与实际更接近,更能反映出地铁站的站体设计、疏散设施等对疏散时间的影响。

由此可知,我国规范对于中庭地铁站的疏散时间计算并不完全适用,而美国、日本规范所采用的方法相对更加准确、合理。建议在实际工程中应考虑使用多国规范进行综合分析论证,以期得到最准确的疏散时间。

摘要：介绍中国、美国、日本最新地铁规范中疏散时间计算方法。选取典型的中庭式地铁车站,分别根据中国GB50157-2013《地铁设计规范》、美国NPFA 130(2014)《固定导轨运输和有轨客运系统标准》及日本《铁道技术标准》,针对列车火灾情况,计算该站的疏散时间。分析结果表明,我国规范计算方法虽简单易用,但忽略了车站结构、逃生路径等重要元素;而美国、日本规范对人员疏散路径做出了详细规定,安全区的划分以及疏散时间更加严谨、合理。

关键词：地铁,疏散时间,中庭式地铁站,火灾

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