基于《建筑防烟排烟系统技术标准》中防排烟管道在管道井内设置原则的研究

.前言1.1研究的目的、意义、必要性《建筑防烟排烟系统技术标准》（以下简称“《标准》”）GB51251-2017已于2018年8月1日正式实施，《标准》明确了竖向设置的防排烟管道需采用（防火）风管及其必须设置在管道井内的强制性要求。由于防火风管与普通风管在结构、尺寸、安装方式上的差异，在应用规范进行设计的过程中，对于其安装控件要求必须进行考虑。本课题中针对以上问题进行深入研究，希望可以为后续项目的设计工作提供参考，提高设计效率。1.2研究的主要内容和适用范围本课题首先根据《标准》对防排烟风管防火极限的具体要求，对常用防火风管的分类、结构及其厚度进行研究。在此基础上，根据防火风管的尺寸和安装需求，分别对风管单边邻剪力墙、直角两边邻剪力墙、四边无剪力墙、与其他管道合用管道井、竖向风管接支管或风口等不同情况展开研究。通过以上分析，分析计算得出防排烟管道在各种管道井内的安装空间要求，以为后续项目的设计工作提供参考，并对现场管道井的施工工序提出要求，以便优化施工的人力、物力。本课题适用于民用建筑防排烟系统竖向管道的安装设计。2.研究的主要内容2.1《标准》对于竖向管道的相关要求《标准》对于竖向防排烟管道的要求主要包括以下部分：3.3.7条机械加压送风系统应采用管道送风，且不应采用土建风道。3.3.8条竖向设置的送风管道应设置在独立的管道井内，当确有困难时，未设置在管道井内或与其他管道合用管道井的送风管道，其耐火极限不应低于1.00h。4.4.7条机械排烟系统应采用管道排烟，且不应采用土建风道。4.4.8条竖向设置的排烟管道应设置在独立的管道井内，排烟管道的耐火极限不应低于0.50h。2.2满足《标准》要求的防火风管常规的镀锌钢板风管不能满足《标准》中对于风管耐火极限的要求。国家标准图集07K103-2《防排烟系统设备及附件选用及安装》给出两种可达到一定耐火极限要求的风管制作方式，分别是自撑式防火风管和包覆式防火风管，制作安装详见图1和图2。图1：自撑式防火风管图2：包覆式防火风管国家标准图集07K103-2《防排烟系统设备及附件选用及安装》还给出防火板材厚度与耐火极限的对应关系：9mm厚板材制作的金属风管防火包覆构件防火性能达到180min（3h）内可以保持完整性和稳定性。对照《标准》中对于风道耐火极限的具体数值要求分别为0.5h、1.0h、1.5h可知，9mm厚板材制作的金属风管防火包覆构件能够满足《标准》对于防火风管的要求。结合安装的便利性兼顾风道阻力，本研究将包覆式防火风管作为研究对象。目前，已有厂商推出直接采用耐火材料制作的防火风管，经比较，其风管实际截面与包覆式防火风管的截面差异很小，因此本研究的结果对于直接采用耐火材料制作的防火风管的安装也具有参考价值。2.3竖向风管支架的安装空间要求国家标准图集19K112《金属、非金属风管支吊架（含抗震支吊架）》中给出竖向风管支架的做法，如下图所示：图3：竖向风管支架做法从图3可知：竖向风管外皮与支架所在墙面的距离为80mm。2.4安装人员身体尺寸对于安装空间的要求国家标准GB/T10000-98《中国成年人人体尺寸》给出成年中国男性的人体尺寸，从安装的角度考虑，本研究主要关注两个方面。一是安装人员用手臂伸入风管与墙体之间，手持工具操作所需的空间，图4为26-35岁男性人体正位水平尺寸：图4：26-35岁男性人体正位水平尺寸百分位数取90%，以（最大肩宽-胸宽）/2近似作为手臂直径，计算得到：（460-305）/2=77.5mm作为近似手臂直径，考虑个体差异及穿着工作服等因素，拟采用150mm作为手臂深入风管与墙体之间的推荐最小尺寸。当风道长边较长时，可能会出现安装人员仅靠手臂长度已无法进行螺栓紧固等操作的情况。那么，这个单臂安装的极限尺寸又是多少呢？国家标准GB/T10000-98《中国成年人人体尺寸》给出成年中国男性的人体尺寸，图5为26-35岁男性人体主要长度尺寸：图5：26-35岁男性人体主要长度尺寸百分位数取90%，以（上臂长+下臂长）近似作为手臂长度，计算得到：（333+253）=586mm作为近似手臂长度。考虑安装人员一般手持活扳手进行紧固作业，因此不考虑手自身长度，但考虑活扳手的长度。经查阅国家标准GB/T4440-2008《活扳手》可知，公差为+15的活扳手的长度范围为100-250mm，拟采用200mm作为计算值。另外，经查阅《通风与空调工程施工质量验收规范》，高压系统风管螺栓间距不大于100mm。由此可以计算得到，安装人员单手可以进行紧固法兰操作的风管长边范围为：586+200+100/2=836mm，考虑工程裕量，拟将800mm作为参考值。在风道长边长度超过800mm后，需考虑安装人员在长边两侧进行安装的可行性。受风道为土建竖井墙体材料及施工次序的影响，部分情况下安装人员需要侧身进入到风道与墙面之间，方可进行另一相邻面的操作，因此有必要对于侧身进入所需的安装尺寸进行研究。图6为26-35岁男性人体侧位主要尺寸：图6：26-35岁男性人体侧位主要尺寸百分位数取90%，以胸厚近似作为人体厚度，得到计算人体厚度约为233mm。考虑个体差异及着装等因素，拟采用350mm作为侧身安装时风管与墙体之间的推荐最小尺寸。2.5侧接风口对于安装空间的要求对于多叶送风口或多叶排烟口自身的规格，可以参照07K103-2《防排烟系统设备及附件选用及安装》，如下图7所示：多叶排烟口/多叶送风口：图7：多叶排烟口/多叶送风口：对于此类风口在竖向管道的安装要求，可参考07K103-2《防排烟系统设备及附件选用及安装》，如下图8所示：图8：多叶排烟口侧接示意结合图8，考虑多叶送风口或排烟口自身的厚度275mm，以及竖向管道三通的尺寸，建议要求竖井外墙至风道开风口侧边的长度为400mm，一般竖井的墙厚约150mm，因此，相对于风道与竖井内侧约250mm。3.结论本研究通过对《