摘要：高层建筑烟囱是建筑设计中的重要一环，烟囱的主要作用是拔火拔烟，排走烟气，改善燃烧条件。烟囱效应是室内外温差形成的热压及室外风压共同作用的结果，是不可避免的。因此，本文深入分析高层建筑烟囱效应，希望可以找出降低高层建筑烟囱效应的对策。
关键词：高层建筑；烟囱效应；影响
一、高层建筑烟囱效应概述
（一）烟囱效应定义
烟囱效应是室内外温差与室外风压相结合的结果。通常前者是主要因素，而热压值和室内外温差产生的空气密度差是产生烟囱效应的直接原因。密度差与进排气门的高度差成正比，室内温度越高，建筑高度越高，烟囱效应越明显。同时，民用建筑的烟囱效应一般只发生在冬季。理论上认为建筑物一半的高度在中性平面内，中性平面以下的房间从外部渗入空气，中性层以上的房间从房间中渗出空气。
（二）高层建筑烟囱效应分析
（1）在准确给出风压边界条件的情况下，结合风洞试验和CFD数值模拟方法，可以有效提高数值模拟和计算分析的精度。由于遮蔽层周围的百叶窗通透性较高，当风压和热压结合时，建筑物各功能层的压差特性被遮蔽层隔开，外幕墙将有许多中性面。避难层的电梯布置和风向角对避难层自身的电梯门压差分布有很大影响。
（2）无风或风速较低时，风压对热压力分布的影响不显著。随着风速的增大，热压力的分布逐渐受风压的控制，表现出风压分布规律，由线性变为非线性。在极端风环境中，风压的影响远大于热压的影响。避难层的压差由风压控制。风压的影响不利于电梯功能的正常使用。
（3）目前工程中高层建筑烟囱效应评价常用的室外温度参数，选择方法是采用99.6%累积频率的干球温度作为室外计算温度，保守且固定。通过适当的温度、风速和风向的概率分布函数，用超越概率法对烟囱效应进行评价更为科学合理。
（4）在高层建筑中，负一层、负二层、一层是烟囱效应频繁的楼层。烟囱效应引起的内外压差过大，会导致电梯门的开闭失效，影响电梯的正常使用。不同类型电梯的抗压差能力不同，因此需要根据不同类型电梯的启闭故障最大压力阈值进行测量和总结电梯的类型、防火门能有效降低烟囱效应。
（5）高层建筑电梯门压差沿高度的分布符合理论模型和数值模型预测的线性变化规律；除室内外温差外，风压也是影响高层建筑烟囱效应的重要因素之一；风压的联合效应在烟囱效应中是非常重要的，需要慎重考虑。
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二、降低烟囱效应产生的负面影响对策
（一）烟囱效应产生的负面影响
在烟囱效应的作用下，可以实现室内有组织的自然通风和排风，但其负面影响也是多方面的。
首先，沙子等通过下部的各种洞和缝隙吹进房间，消耗热量，污染房间。
第二，风通过电梯井从底层厅门进入泵送至顶层的过程，导致扶梯门无法正常关闭；
第三，火灾发生时，随着室内空气温度的迅速升高，体积迅速增大，烟囱效应更加明显。此时，各种垂直井成为垂直的消防和排烟通道，是火灾垂直蔓延的主要途径，有助于火势的扩大。一些数据表明，垂直管井内烟气垂直扩散速度为3-4 m/s，这意味着在高度为100 m的高层建筑中，烟火从下到上只需30秒左右。如果满足燃烧条件，整个建筑可能会起火。
（二）有效減少烟囱负面效应影响对策
为有效减弱烟囱效应产生的负面影响，可采取以下一些措施。
首先，在冬季，空气主要通过各种外门从底部流入房间，最直接的方法是把大楼的所有门都打开，与外面通风。尽可能安装两个门加旋转门组合，在外门内增加门桶或空气幕，这对于厅门尤其必要。对于那些小通道，加上地下停车场的外门，冬季也需要安装门。至少要加厚窗帘。冬季应适当调整或关闭电梯井道顶部的通风孔。
第二，对于已安装采暖的高层建筑物，尽量不要使较低部分的室内温度高于较高部分的室内温度。
第三，火灾发生时，烟囱效应不仅在任何季节都会通过各种竖井产生，而且通过地板上的空调管道，甚至一些不显眼的孔洞，也会在很小的范围内产生烟囱效应。在这方面，《高层民用建筑设计防火规范》有以下明确规定：①当围护结构采用幕墙时，每层楼地面与隔墙的缝隙应用不燃烧材料填塞严密。②建筑高度不超过100米的高层建筑应采用与每2-3层楼层放置耐火极限相对应的不燃体分隔；建筑高度超过100米的高层建筑，每层应采用防火分隔。防火分隔采用相当于地板耐火极限的不燃体。由于施工缺陷，桥梁和管道根部形成的各种空隙必须用不燃材料填充。③“楼梯间和前室的门为B级防火门”，“应具有自动关闭功能”；“各类垂直管井壁上的检查门应采用C级防火门”，“电缆井、管井、房间、走道等连接孔，其空隙应填满燃烧材料”；厨房、浴室、卫生间等垂直排风管应采取防回流措施或在支管上设防火阀，以保证防火与防火分隔。并防止多个楼层通过竖井交叉展开。
参考文献
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作者简介：刘源（1996-），男，四川省泸州市人，学历：本科，研究方向：土木工程，单位：四川师范大学，单位省市：四川省成都市。
论文作者:刘源
论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月24期
论文发表时间:2019/5/7
标签：烟囱论文; 效应论文; 风压论文; 高层建筑论文; 电梯论文; 温度论文; 建筑论文; 《知识-力量》2019年8月24期论文;