紧急疏散门的应用设计

在建筑防排烟设计中，防烟楼梯间及其（合用）前室、避难层等部位均设置有一定耐火等级的紧急疏散门。这些门，无论平时常开还是常闭，在加压送风系统开启后均处于关闭状态，以保证楼梯间、前室内空气压力高于其周围空气压力，阻止着火层烟气侵入疏散区域。而人员在逃生过程中总要打开疏散门，所需开门力过大就会导致开门困难甚至打不开门，十分危险。这就出现了紧急疏散门开启的可靠性问题。在紧急疏散门尺寸一定的条件下，闭门器开启力矩、门两侧空气压差将决定开门力的大小。

1 开门力和中国人群大推力

作用在紧急疏散门门轴上的开门力F需要克服两个反方向的力，一个是加压空间空气压力差作用于门扇上的力，另一个是闭门器的反扣力，根据力矩概念，建立开门力数学模型：

式中：F为开门力，N；M为闭门器开启力矩，N·M；W为门的宽度，m；H为门的高度，m；ΔP为门两侧的压差，Pa；d为把手到门闩的距离，一般情况下d取0.076m。

此数学模型假设开门力全部作用在拉手上。当开门力不超过人的大推力时，才能保证疏散人员能够顺利进入加压空间。一个人的推门力，则取决于此人的力量、拉手位置、地板与鞋之间的摩擦、开门方式等因素。美国消防协会（National Fire Protection Association）制定的标准《防火规范》（NFPA Standard 1-Fire Code）14章对疏散通道中疏散门开启力给出以下数值，“打开逃生设施任意门的力不应超过133 N”，这相当于13.6 N的力。儿童的手臂无法产生这样大的推力，小女孩的小推力为46 N，老年妇女的小推力只有83 N。这一数值更适合工业门及商业门，对民用住宅建筑而言此值偏大。

目前，中国现行国家标准对人群大推门力还没有明确规定。《实用供热空调设计手册》提出疏散时加压空间疏散门推门力不大于10 kg，即98 N，这一限值的人群对象主要为妇女。DGJ08-88-2006《上海市建筑防排烟技术规程》采用110 N作为我国人群大推门力。《机械设计手册》第六卷给出中国成年男女站姿手臂的推门力限值为113 N，此值源于人机工程试验数据。考虑国内外人员体质差异、数据的普遍适用性，本文以113 N作为我国人群的大推力。

2 压差和开启力矩

正压区域某一规格的紧急疏散门开门力取决于压差和闭门器开启力矩。门两侧的压差就等于空气流过门缝时的局部阻力。

式中：ζ为门缝局部阻力系数2.44，取决于流动路径几何形状及流动湍流度等；ρ为空气密度，取1.2kg/m3。

火灾时，烟气水平方向流速为0.3～0.8m/s，垂直方向扩散速度为3～4m/s，可根据式（2）计算出阻挡烟气扩散的小压差为25 Pa。从防烟角度而言，25Pa及以上的正压都可以满足防烟要求，且越高防烟效果越好。但人员逃生总是会打开门的，过高的压差可能导致开门困难甚至打不开门。因此，从疏散角度而言，送风形成的压差存在一个上限，此上限称为大允许压差。值得注意的是，大允许压差并不是一个定值。开门力大小决定于门两侧压差和疏散门闭门器开启力矩两个因素。在确定的人群大推力下，一个闭门器开启力矩对应一个大允许压差。闭门器开启力矩越大，允许正压值就越小（但不能小于25Pa）。闭门器开启力矩越小，压差就可以增大。

对于理论计算，只要确保压差与开启力矩（也称自闭配件反扣力）耦合作用下的开门力不超过人群大推力即可。这意味着每一个设计方案都需要根据门的规格、区域正压值和闭门器参数等逐一校验开门力，极不现实。

可行的办法是给出一定的压差和闭门器允许开启力矩范围。范围内，所有标准规格的疏散门均应满足开门力限值要求。为了促使楼梯间内的加压空气向走道流动，发挥对着火层烟气的排斥作用，要求楼梯间的空气压力大于前室的空气压力，前室的空气压力大于走道的空气压力。现行GB50016-2014《建筑设计防火规范》给出的设计压差范围为防烟楼梯间40～50Pa。前室或合用前室25～30Pa。

3 开门力验算

根据式（1）验算标准疏散门（不含超大规格疏散门）所需开门力。设计压差随防烟部位不同而不同，防烟楼梯间40～50Pa，前室或合用前室25～30Pa，验算时压差取上限50Pa。根据GB12955-2008《疏散门标准》标准疏散门共有27种规格，依据门扇质量和宽度可确定所配置闭门器的开启力矩。验算结果如表2所示。

当闭门器开启力矩符合图1建议范围时，在允许压差范围内（25～50 Pa），所有标准疏散门开门力均不超限。闭门器开启力矩的大小与安装位置、门可开启角度等因素有关，对比国内外闭门器标准，我国各型号闭门器效率（平均37）与欧美国家（平均56）相比较低，应进一步提高设备性能。因此，本文建议降低我国标准型号疏散门闭门器的开启力矩允许范围，由当前13～80 N·M调整为13～47 N·M。

此外，在满足疏散要求的前提下，建议避免选用大尺寸疏散门。大尺寸疏散门受力面积大，开启力矩相对较高。对于住宅建筑，考虑老弱妇幼单独逃生的概率较高，应选用0.9 m宽度以下疏散门，将所需开门力控制在平均98 N，通过增加出口数量的方式达到疏散要求。对于公共建筑，GB50016-2014《建筑设计防火规范》规定“公共建筑内紧急疏散门和出口净宽度不应小于0.9 m”，故须选用0.9 m及以上宽度单扇疏散门或1.2 m宽度及以上双扇疏散门。这进一步凸显降低闭门器开启力矩的必要性，确保加压送风区域紧急疏散门开启的可靠性。

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