刘轩志

摘 要：关于超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生问题的原因主要是结构密闭性不合理以及建筑通风条件达不到应该有的标准等，针对这些烟囱效应产生的问题和原因，本文将提出一些有效的解决办法来改善烟囱效应在超高层建筑设计中对电梯井的影响。通过这些改进办法来提高超高层建筑在消除防患方面方法探析和实践引导，不让超高层建筑的设计成为建筑中安全隐患的出现原因。

关键词：超高层建筑；电梯井；烟囱效应

1 引言

近年来我国高层建筑的建设如火如荼，由于高层建筑占地面积小，容纳程度高，符合如今经济快速发展和耕地资源紧张的现状，因此高层建筑成为了全国甚至整个世界的建筑设计形态趋势。高层甚至超高层建筑确实存在很多优点和特色，但是在设计时仍然具有一些现实环境和条件的限制以及设计中出现的特殊情况和问题，尤其是在消除防患方面存在很多棘手的问题。超高层的存在就意味着高层电梯的存在，高层电梯井中的烟囱效应对高层消防的影响更是巨大的。

2 超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生原理分析

烟囱效应最初的应用场景是利用热空气上升的原理增减高层建筑中的排风口来排走建筑内部产生的一些浑浊的空气。超高层建筑不像低层建筑那样可以进行完全的自然通风，必须借助一定的设备装置来形成可以进行通风的物理条件，才能在超高层建筑的高层和超高层形成通风条件[1]。为了排出这些浑浊的空气就必须在高层建筑中设计和安装一些必要的筒状物体作为烟囱，以及一些对应的出风口的设置和拔风设备的装置。除了一些形成自然通风的效应和结果以外，烟囱效应还具有降低能耗的效果。主要体现在双层玻璃的热量阻隔上，通过墙体之间热量的阻隔来保存墙体内部的热量，防止这些热量的流失从而降低了建筑中的能量消耗[2]。而这些设施和设备的装置在完成排风任务和热量留存任务后仍然运行，在这个运行过程中不可避免的会产生一些建筑消防上的安全隐患，这些安全隐患的内容和产生的影响在很大程度上超过了烟囱效应带来的有益的影响。

3 超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生的不利影响

在第一部分中分析了烟囱效应产生的原理和影响并提到了在超高层建筑中会产生的环保安全隐患，而这些建筑消防上的环保安全隐患问题则是超高层建筑设计中电梯井烟囱效应会产生的主要的问题和不利影响。将这些环保安全隐患问题进行细分可以得到三个部分的内容。首先是烟囱效应中烟囱的出现会导致一些固体颗粒物通过出风口和烟囱进入到室内形成一定的污染，而烟囱和排风口存在的缝隙是原理得以实践的重要部分，没有这些缝隙也就不能完成烟囱和排风口的一些排风任务[3]。因此二者的存在在一定程度上是矛盾的，也是烟囱和排风口在设计时需要特别注意的地方。其次，烟囱效应在效能强烈时会产生巨大的顶力，而这个顶力如果不加控制就会影响到超高层电梯口的电梯门不能正常关闭从而形成一定的电梯故障，形成一些不必要的人员安全隐患。最后是火灾会促使烟囱效应的不利影响的扩大，火的蔓延和热量的迅速增加导致墙体之间温度骤然升高，而烟囱效应的产生条件正是由于热空气垂直上升产生的，再加上电梯井的垂直空間为烟囱效应提供的热空气上升的空间条件而造成这一影响的扩大。这三个方面的环保安全隐患既来源于超高层建筑在设计时的特殊条件，又来源于依赖烟囱效应形成通风条件和热量留存条件的不利后果。这些后果作为本次研究分析的超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生的问题来进行对策方面的探析。除了烟囱效应自身所用的材料和产生的影响外，形成不利影响的原因还包括有外部条件的影响。而在这个过程中，外部条件的影响可以说是很形成烟囱效应不利影响的很重要的部分。外部条件中主要的内容是外部温度条件，也可以说是温度变化和室内室外温差造成的温差效应。尤其是在北方地区的冬季存在的外部气温过低的情况下造成的室外与室内的温差。这些温差的产生会影响到热空气流动过程压力情况，值得注意的是，冬季的室内外温差较大的情况导致超高层建筑的低层部分受到较大的热空气压力而形成的十分明显的作用力，这些作用力的产生会直接影响到超高层建筑中电梯门的开启和关闭，也会影响到超高层建筑中中层以下的楼层门无法进行正常开合过程。

4 针对超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生的不利影响提出的解决措施

4.1 使用合理材料进行空隙填充

针对固体颗粒物通过出风口和烟囱进入到室内形成一定的污染等问题，可以通过材料的填充来妥善处理这一问题，通过填充空隙来防止固体颗粒物以及一些杂物的进入，室内的空间环境也倚仗于通风口的清洁和环保。在进行填充前必须选择好合理的填充材料才能完成好这一解决措施，而合理的填充材料最重要的特点就是不易燃烧，超高层建筑的安全隐患很容易产生，况且填充材料的位置正处于热量聚集的幕墙结构内，要保证幕墙结构的严密性就必须进行空隙填充，建设严密的幕墙结构的目标是为了减少颗粒物进入室内的污染情况[4]，但仍要注意超高层建筑中增加一份材料就相当于增加了一处可能会引起环保安全隐患的地点。因此在每一处材料的建设上都必须审慎进行设计任务的完善并注重材料的选择，避免填充空隙的材料成为引起火灾或者扩大火灾蔓延形势的材料。除了不易燃烧的特点外还应该与墙体所选用的材料特性相一致，保证建筑内部结构完善时的整体性。

4.2 电梯井的建设中应该注意的问题

电梯井的存在是烟囱效应发挥作用的空间，也是烟囱效应对电梯运行过程影响的重要源泉，因此电梯井的设计与施工对烟囱效应在超高层建筑中发挥的负面作用是关键性的一部分。为了保证电梯能够在建筑交付使用后保持运行畅通，并且保证建筑中人员乘坐电梯时的安全情况，就必须在进行电梯井建设时充分考虑到烟囱效应对于电梯设施的潜在影响。建筑中任何管井和电梯井都具有连接其他电缆或者设施的洞口，这些洞口在必要时也应该进行空隙的填充，并保证使用不易燃烧的材料来进行空隙填充。除了洞口需要的一些问题外还有管井中的检查门的设置，根据烟囱效应产生后对于超高层建筑中门不能正常的开启和关闭等后果，检查门的设置必须具备自动开关的设计，通过这样的功能设计来防止在烟囱效应产生作用后的不能开关检查门的不利影响，检查门如果不能正常开关，就会影响到整个管井的正常运行。这也是环保安全隐患中存在的一个重要的部分。

4.3 保证合理的分隔距离

在超高层建筑设计中，适当的分隔距离是防止环保安全隐患的有效措施，包括发热层的分隔以及通道和房间的分隔。发热层的分隔主要是由于烟囱效应产生时幕墙内的热量留存情况，不易燃烧的材料的填充只是解决了幕墙结构中产生的缝隙问题，除了填充空隙等必要措施以外，还包括有隔热板的设置。超高层建筑设计中的防火分隔必要性随着建筑楼层的升高而升高，防火分隔中也应该注意使用不易燃烧的材料作为隔热板的材料。

5 结束语

超高层建筑在设计中由于其自身的高层属性，很容易产生安全隐患，加之烟囱效应的必然需要也成为了一部分安全隐患产生的原因。通过材料的选择和距离的分隔能够有效解决超高层建筑设计中电梯井烟囱效应产生的部分问题。

参考文献：

[1] 李以建.浅谈超高层建筑内的烟囱效应与电梯安全[J].科技视界，2016（4）：288.

[2] 刘加根，赵洋，林波荣.超高层建筑环境性能模拟优化研究[J].建设科技，2014（22）：66～69.

[3] 王葵.超高层建筑烟囱效应问题以及防治措施探讨[J].山西建筑，2017（2）：130～131.

[4] 高甫生.关注超高层建筑烟囱效应可能引发的安全问题[J].暖通空调，2012（11）：82～90.