CN102177301B - 具有楼道和空气供给通道的高层建筑 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高层建筑，其具有楼道(38)、空气供给通道(74)、将空气供给通道连接至楼道的入口开口(76)和用于保持楼道无烟的压力系统。楼道通过至少一个隔离壁(bulkhead)(58)沿垂向分成多个局部空间，并且每个隔离壁具有能够从楼道的一个局部空间通入相邻局部空间的门。

Description

具有楼道和空气供给通道的高层建筑

技术领域

本发明涉及一种具有楼道、空气供给通道、将空气供给通道连接至楼道的入口开口、以及用于保持楼道无烟的压力系统，楼道由至少一个隔板沿垂向分成至少两个局部空间，且每个隔板包括能够从楼道的一个局部空间通入相邻局部空间的门。

背景技术

在高达约197英尺，即约60米、具有15至20层的高层建筑中，如果例如在楼道的最低区域处吹入供给空气，并同时通过入口开口经空气供给通道吹入楼道，则可以通过相对均匀的过压可靠地保持楼道无烟。这种技术是现有技术，而本发明正基于这种技术。

然而，当建筑更高时，基本上更难在楼道的整个高度上形成相对均匀的压力柱。原因在于楼道的几何形状。楼道的迂回（winding）和楼道扶手以及楼道的多个部分形成流动阻力。这导致每层平均损失为0.04磅/平方英尺，即2Pa(帕斯卡)的压力。

根据09/2005版本的欧洲标准EN12101的第6部分，对于建筑中无烟的疏散路径作以下规定：

-开门力最大100N（即22.5磅力），

-当门关闭时，楼道中相对于各楼层的过压为50Pa±10%（即1.04磅/平方英尺），以及

-在由消防部门进行灭火的情况下，楼道与使用单元之间开着的入口门内的平均空气速度≥2m/s(≥6.56英尺/秒)。

由于所允许的压力范围在0.94至1.15磅/平方英尺之间，即45Pa至55Pa之间，在上述例子中15-20层中只有5层受到正确的压力。在该层上面的所有楼层均具有低于0.94磅/平方英尺，即低于45Pa的压力。

根据现有技术，此问题通过从约第九层起设置上述入口开口来解决；例如在每三层处设置这些入口开口。通过这些入口开口，使空气从通常与楼道相邻的空气供给通道进入楼道。因此，可以获得在建筑的整个高度上稳定的压力均匀性。

然而，这仅对达到一定高度的建筑有效。由于要造越来越高的高层建筑（例如超过393英尺，即120米），不能再不考虑诸如烟囱效应的物理效应。尤其是，由内部和外部温度之间的温差引起的烟囱效应（例如夏天和冬天时）对开门的力有负面作用，并且在建筑正常运作中也是这样，而不仅是在极端情况下才如此。

下表示出对于具有42层的高层建筑的计算例；表格示出楼道和使用单元之间的压力如何在正常运作时、在夏天和冬天进行调节。通常，在压力高于1.04磅/平方英尺，即50Pa压力的情况下，即使不是不可能，对于正常体重和力量的人也较难将门打开。超过根据EN12101-6、限制为最大22.5磅力，即100N的上述开门力。

下述符号用于表示楼层：楼层0表示底楼。楼层1表示底楼上面的第一层楼。楼层n表示楼层0上面的第n层楼。此系统不同于美国使用的、楼层1表示底楼的标记。

表格：

在保持最小10Pa的过压和不同的温度条件的同时，紧急和正常通风运作情况下楼道相对于楼层的过压

1Pa约是0.021磅/平方英尺，1m约是3.28英尺。

发明内容

这就是本发明的由来。本发明的目标是，即对于相对较高的高层建筑，例如总高高于393英尺，即120米，无论如何高于约197英尺，即60米的高层建筑，实现在火灾情况下保持均匀的压力，及由此使开门的力限于标准值，其中确保受火灾影响的楼层上面的使用单元与楼道之间的流速符合标准，例如≥6.56英尺/秒，即≥2m/s，且对于建筑中火灾的情况或正常运作不须考虑烟囱效应。

此目标通过一种具有楼道、空气供给通道、将空气供给通道连接至楼道的入口开口和用于保持楼道无烟的压力系统的高层建筑来实现，其中该楼道由至少一个隔板沿垂向分成至少两个局部空间，且每个隔板包括适于让人能够从楼道的一个局部空间进入相邻的局部空间的门。楼道形成类似电梯通道的通道。

根据本发明，楼道沿垂向方向上被分成各局部空间。因此，形成各段。各个局部空间分别通过隔板彼此分开。分隔不必密封；但其仅有较低的泄漏率。低泄漏率表示相对于空气供给是低的；泄漏率尤其小于所供给的空气的5%，较佳地小于1％，或小于0.33英尺/秒，即0.1m/s。推测每秒钟通过泄漏而损失少于每秒35立方英尺，即1m³。

如在现有技术中那样，气体供给通道保持连续。空气供给通道形成像楼道的通道，然而，其横截面小得多，至少小20倍。保留入口开口。对于现有技术的改变基本上是针对楼道的。还改变控制空气引入空气供给通道并从空气供给通道引入楼道的类型。

较佳地在各楼梯（stairs）外，例如平行于各个楼道(staircase)，并例如在楼道平台上或楼道转弯处对楼道进行分隔。也可能在还设置有用于过渡到使用单元中的入口门的位置处进行分隔。然而，也可以偏离半层楼进行分隔。

通道状楼道的空气空间通过隔板每10至30层，尤其是每15至20层分别进行分隔。换言之，形成30至70米之间的各段。隔板既是压力隔板也是流动隔板。如果例如高层建筑有48层，其适宜通过两个隔板分成三个局部空间或压力区域。下部压力区域从第一层（底层）延伸至楼层16，中间压力区覆盖楼层17-32，上部压力区包括楼层32-48。

将楼道分成单独的局部空间或压力区域具有以下优点：

一旦监测到火灾烟，火警系统触发过压单元。过压单元具有控制已供给空气流的控制单元，控制以只对火灾所在的局部空间供给空气及由此供给过压的方式进行。

因此，用于供给空气的风机数基本上保持相同，这是因为只有在各压力段中所需的空气必须经空气供给通道来供给。备妥足够数目的风机以确保在相关的局部空间中形成安全压力。如在现有技术中那样，装置是多余的。

在发生火灾的情况下，在楼道与使用单元之间总有由标准规定的、预定过压以阻止烟进入楼道。

楼道仍可用作火灾区域外的那些局部空间中的应急通道；在那些局部空间中没有过压。如果高于火灾平面的楼层必须被疏散，那些人员就能够穿过楼梯的加压区域；为此，隔板中的门必须在任何情况下都能打开。

隔板较佳地是或多或少紧密地分隔楼道的轻质构造壁。隔板的目的是使楼道的空气空间隔开或分开。由于隔板位于火灾段“楼道”内，对建筑材料、门或调节装置没有火灾规章要求。较佳地，隔板使用本身不可燃或具有足够防火等级的材料。

隔板的门以逃生方向，即沿从上向下的路径装入。较佳地，为门配备自动关门单元。因此，确保门可正常关闭。隔板的门还可构造成弹簧门（swingingdoor），这种弹簧门适当地沿关闭方向偏置。

较佳地，在隔板壁上设有气压阀瓣（flap），这些气压阀瓣立即确保受火灾影响的局部空间与其上或其下的相邻局部空间之间的压力平衡，尤其是无须任何辅助动力。气压阀瓣可构造成机械调节单元。根据建筑的类型，藉由例如重量或弹簧加载，可将气压阀瓣调节至所需的预定压力。较佳地，在隔板壁内插入两个气压阀瓣；这些气压阀瓣使空气能够流进两个方向。气压阀瓣较佳地设置在门旁和门上面。它们也可以形成在门上；它们可以或多或少由门（例如弹簧门）来形成。

气压阀瓣关于尺寸和压差的设计取决于防火设计。尤其相关的是，楼道与使用单元之间需要怎样的压差。气压阀瓣可以根据现有技术进行设计。

例如，如果火灾从高层建筑的第24层开始，则火灾被监测到，且空气从空气供给通道供给至楼道对应的局部空间，该局部空间例如由第16层和第32层限定。较佳地，分别设置在空间供给通道和楼道之间的连接结构中的对应阀专为此目的而打开。只有那些位于相关的局部空间中的阀才打开。为达到楼道的观察到的局部空间与使用单元之间例如1.04磅/平方英寸，即50Pa的压差，或为产生进入受火灾影响的层的≥6.56英尺/秒，即≥2m/s的空气流，需要670x10³立方英尺/小时，即20,000m³/h的空气体积。为有足够的安全裕度，例如针对未计划在内的泄漏，实际上约1x10⁶立方英尺/小时，即30,000立方米/小时供给至楼道的观察到的局部空间。

如果由于关门，压力超过1.04磅/平方英寸，即50Pa的最大值，气压阀瓣起到卸压阀瓣的作用，且卸压在两个方向上进行：局部空间的上隔板上向上打开的气压阀瓣引起向外的气流向上进入位于阀瓣上方未加压的局部空间。局部空间的下隔板上向上打开的气压阀瓣引起向外的气流向上进入位于阀瓣下方的未加压的局部空间。因此总是确保在局部空间的整个高度上保持局部空间内的最大压差。

隔板的优点不仅在火灾的情况下，而且已经在正常运作状态下也是明显的。在这种情况下，静态气压设置在楼道内。通常，不将空气附加地供给至楼道内。

烟囱效应发生在具有连续的楼道的非常高的建筑物内，这些楼道总有已定义或未知的泄漏量。烟囱效应由内部和外部之间的温差引起。发生的压差可以相当大（见上表），这样作用在门上的力防止门能够在任何时候由任何人打开。隔板中断烟囱效应，这样就不会到达临界阈值。据经验，在沿垂向197英尺，即60米以上段的高度之上不发生有效的烟囱效应。因此，通过本发明还抵消烟囱效应。这与火灾的状态无关。烟囱效应在正常状态下被中断。

在火灾的情况下，空气借助风机以已知方式吹入空气供给通道。这会在任何位置发生。火灾可能发生例如在层0（底层）上，可能发生在最上层，但也可能发生在中间位置，例如在维修层上。

空气压力随高度增加而减少，这可借助气压方程进行计算。因此，建筑最上层的空气比层0（底层）上的空气稀薄。对于相同的转速，风机将在更薄的空气中输送更小的空气体积。气压效应可通过计算机进行修正。由于受火灾影响的层的高度已知，风机可以适当的转速运转以根据气压方程补偿容积的减少量。

附图说明

从本发明的示例性实施例的下述说明和其它权利要求中，本发明的其它特征和优点将变得更加明显，本发明的示例性实施例应被理解为非限制性的并且下面将借助附图进行解释。

附图中：

图1示出用根据图2中的I-I的切线穿过高层建筑楼道的一部分的剖视图，

图2示出对应于图1中的切线II-II并约为图1的两倍比例的、隔板所在楼层的高层建筑的楼层平面图的一部分，以及

图3示出如图1的剖视图，但没有各个细节，而只有上端和下端。

具体实施方式

图1示出高层建筑中具有垂向通道的楼道38。该楼道在楼层14-33上延伸（带有19和29之间画出的间隔）。楼道的通道由壁40、42、44和46形成。楼道包括楼梯间48。楼梯间48包括各单个楼层楼梯间，这些楼梯间如例子中所示分别构造成具有半平台50的U形楼梯间。每个楼层楼梯间包括平台52，楼梯的通入半平台50的下段54与该平台52毗连。楼梯的上段56从半平台延伸至在下一个楼层楼梯间的在该平台上方的下一个平台。通常开着的井道位于楼梯的两段54、56之间。然而，在所示实施例中，井道在楼层15和16之间及楼层31和32之间的区域内是关闭的。

这在任何情况下借助隔板58完成。该隔板58包括隔板壁60。关于其形状，隔板壁包括细长矩形和附连于此矩形长边的三角形。隔板壁60垂向定向。三角形的不连接至矩形的边进入楼梯的下段54以及相关联的楼梯的上段56的井道内。所述矩形连接彼此相叠的楼层的半平台50。总体上，完成或多或少的紧密分隔。图1中示出两个这种隔板58，一个隔板在16和17层之间，另一个在31层和32层之间。

门62装入隔板壁60。适宜的是，为门配备顶上的闭门器（未示出）。此外，两个气压阀瓣64和66装入隔板壁60。它们沿不同方向起作用。压力阀瓣64从底部向上打开，压力阀瓣66沿相反方向作用。较佳地，两者构造相同。它们根据现有技术构造并设置成对于给定压力值，例如1.04磅/平方英尺，即50Pa会自动打开。可以在单个压力阀瓣内实现两个通过方向。

以已知方式从平台52经过楼道门68到达锁间70（lock），且从那里经过入口门72到达关联的楼层。在所示示例性实施例中，楼道门68与隔板58的门62偏离半层。这不是必需的，其它构造也是可以的。

高层建筑以已知方式具有空气供给通道74。如同楼道38，该通道在相关建筑，至少是相关段的整个高度上延伸。空气供给通道74以一定间隔（例如每三至八层），尤其在维修层上，经入口开口76与楼道38连接。阀78被配备到每个入口开口76。通常，阀78是关闭的。各单个阀78均连接至控制单元80。

空气供给通道74以已知方式供给有空气。这通常通过可设置在不同位置处的几个风机来完成。例如，在图1中示出风机82，如有需要，该风机将空气经管子84供给至空气供给通道74。风机82由控制单元80控制。

此外，设置有火警系统86，其监测火情并对控制单元80发出火警信号；为此，该系统与控制单元电气连接。火警系统86包括多个火灾探测器88，每层设置这些探测器，且仅示例地示出这些探测器中的一些。它们例如通过总线彼此连接，并连接至火警系统86。如果这些火灾探测器88之一被触发，火警系统86则提供有火灾和受影响的楼层的信息。这些信息被传送至控制单元80。现该控制单元确定哪个局部空间受影响，风机以所要求的程度并有选择地考虑到高度开始转动，并且打开那些通入受影响的局部空间的阀78，或有选择地仅打开阀78中的一部分阀。因此在局部空间内达到规定的过压。

空气只经过通过入口开口76和通过空气供给通道74的空气馈送到达楼道38。没有用于楼道38的其它空气供给源。

将参考图3解释最下面的局部空间及最上面的局部空间的构造。为下部局部空间示出层0（底层）、1和2，且为最上面的局部空间示出层90至93。未在图3中示出如从图1中明显示出的以及添加到空气供给通道、管路、阀和馈送至空气供给通道74的空气供给的构造的细节以简化附图。然而，设置有这些细节。

隔板58位于通常可使用的最后一层之上，在此是楼层93之上。该隔板58以已知方式包括隔板壁，如其在图1所示，该隔板壁具有设置在其上的门62。如果可以不经过楼道，而是例如通过其它入口到达楼层93上的空间，则这种门可以省略。从底部向上打开的气压阀瓣64也装入隔板壁60。显然，不在相反方向上设置压力阀瓣。这意味着空气只可以向上通过最上面的隔板逸出，但没有空气可以从上面，即从楼层93上面流入。

室101位于最上面的隔板58上方。该室约具有一层楼的高度。楼顶102位于此室上面。通风阀瓣103设置在楼顶102上。该阀瓣对应于现有技术。只有沿向上方向的向外气流可以通过该阀瓣。

入口门110设置在层0（底层）上；可以通过入口门到达出口区域111。出口区域借助内部通道门112朝房子侧关闭。必须经过两个门110、112以到达楼道38。入口区域114位于通道门112后面。从入口区域，通过门62到达楼道38的下部室131。门设置在将入口区域114与下部室131分开的隔板58内。允许向外气流从顶部向下流出的压力阀瓣66设置在相关联的隔板壁60内。还可以设置在第一层与第二层或第二层与第三层之间的前述隔板壁。

保留组合各特征，尤其是说明书和/或权利要求的单个特征和附属特征的权利。

Claims (12)

1.一种高层建筑，所述高层建筑包括楼道（38）、空气供给通道（74）、将所述空气供给通道（74）连接至所述楼道（38）的入口开口（76）和用于保持所述楼道（38）无烟的压力系统，其特征在于，通过至少一个隔板（58），所述楼道（38）沿垂向分成几个局部空间，且每个隔板（58）包括能够从所述楼道（38）的一个局部空间进入相邻的局部空间的门。

2.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述局部空间通过所述隔板每十至三十层分别进行分隔。

3.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述隔板（58）包括至少一个压力阀瓣（64）。

4.如权利要求3所述的高层建筑，其特征在于，所述一个压力阀瓣（64）是气压阀瓣（64）。

5.如权利要求2所述的高层建筑，其特征在于，所述隔板（58）包括沿不同流动方向设置的两个压力阀瓣（64，66）。

6.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述门（62）沿逃生方向打开，并尤其是铰接门或弹簧门。

7.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述隔板（58）的所述门（62）通常处于打开位置，且在火警情况下，所述门移动到关闭位置。

8.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述高层建筑包括火警系统（86）、控制单元（80），所述控制单元（80）连接至所述火警系统（86），所述控制单元（80）控制通过所述入口开口（76）的气流，使得仅对所述楼道（38）的火源所在楼层上的局部空间供给空气。

9.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述空气供给通道（74）经配备有阀（78）的所述入口开口（76）中的至少一个入口开口连接至每个单独的局部空间，所述阀（78）控制经所述入口开口（76）流过的气流并连接至所述控制单元（80）。

10.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述火警系统（86）包括几个火灾探测器（88）并构造成能够获知发生火灾的楼层。

11.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述高层建筑包括控制单元（80），并且关于哪些楼层（14-33）属于所述楼道（38）的哪个局部空间的信息存储在所述控制单元中。

12.如权利要求1所述的高层建筑，其特征在于，所述局部空间通过所述隔板每十五至二十层分别进行分隔。

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