该文分析了在自然排烟和机械排烟条件下烟气层高度发展的数学模型,保持一定烟气层高度所需要的自然排烟口面积和机械排烟速率,并进行了全尺寸的排烟实验.实验结果表明,由于烟气的温度不高,浮力较小,自然排烟对控制烟气下降的作用并不很明显,特别是在火源功率比较大时,自然填充相比,烟气层高度变化不大.这说明在大空间建筑内,由于烟气的卷吸量较大,烟气发展迅速,自然排烟口远远达不到控制烟气的要求.机械排烟可以减缓烟气的沉降速度.但当火源功率较大时,其效果也不很明显.实际的排烟过程并不是理想的烟气和补充空气之间的置换过程,而是一个烟气浓度逐渐稀释并缓慢上升的过程.按照一般的置换速率要求来设计大空间内的机械排烟速率,难以达到控烟的效果.在Cooper提出的水平排烟口两边保持单向流动的临界压力值的基础上,对顶棚水平开口在不同环境条件下的临界开启条件进行了分析.分析结果表明,当室外温度大于室内温度时,排烟口开启时需要烟气层达到一定的厚度,否则室外的空气可冲进室内,影响排烟效果.对于实验研究来说,当室外温度比室内温度高5℃,10℃,15℃时,在烟层分别达到建筑高度的30-50﹪时开启排烟口是合适的.上述研究将有助于推动中国在大空间建筑火灾安全设计方面的研究.为大空间类建筑的消防设计规范提供服务.