劉承東　張舉兵　魏立新　隋軍　牟在根

摘 要：該論文以廣州麓湖地下空間結(jié)構(gòu)為背景，制作了地下綜合體在火災(zāi)中的煙氣擴(kuò)散的有機(jī)玻璃模型，并根據(jù)項目設(shè)計的風(fēng)機(jī)布置方案進(jìn)行了火災(zāi)條件下煙霧擴(kuò)散過程的模擬試驗，得出了在部分區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時煙霧擴(kuò)散過程的定量化模擬結(jié)果，可為今后實際工程深化設(shè)計中的消防排煙方案設(shè)計提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地下綜合體 模擬試驗 麓湖地下空間

中圖分類號：TU984111 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（c）-0037-02

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城市規(guī)模越來越大，用地緊張、大中城市的市內(nèi)交通擁堵、人文歷史景觀保護(hù)與城市發(fā)展矛盾十分突出，所以多種不同功能的建筑空間組合成了建筑綜合體，當(dāng)城市綜合體隨著城市的立體化再開發(fā)而伴生于城市地下空間中，就形成城市地下綜合體，當(dāng)城市中若干個地下綜合體通過地下鐵道或地下步行系統(tǒng)聯(lián)系在一起時，就會形成規(guī)模更龐大的綜合體群。從近幾十年來城市地下空間利用的大量實踐可以看出，開發(fā)和利用地下空間對于緩解城市發(fā)展中的各種矛盾，起到了非常積極的作用。在改善城市交通，節(jié)省城市用地，提高環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)城市抗災(zāi)能力，方便居民生活，改善居住條件，保存城市傳統(tǒng)風(fēng)貌等方面的作用十分明顯，因此城市地下綜合體相關(guān)的研究具有很重要的現(xiàn)實意義。

1 工程概況簡介

作為麓湖地下空間項目建設(shè)的出發(fā)點，因白云山南門區(qū)域改造項目地處廣州中心城區(qū)北部主要東西向主干路廣園路與橫枝崗路、麓湖路的相交節(jié)點，是連接內(nèi)環(huán)路、東濠涌高架等干道的交通樞紐。其中，廣園路作為廣州北部的主干道，是規(guī)劃部門最為關(guān)注的問題。規(guī)劃方案希望通過下沉約600 m八車道的車行隧道以解決廣園路的直行車流，同時通過連接地下空間的匝道實現(xiàn)與地面道路特定方向的交通轉(zhuǎn)換。橫枝崗路、云山南路與廣園路、白云山南門各方向均有互通專用通道。因此，麓湖地下空間項目同時兼顧著交通樞紐和換乘樞紐的兩大功能。

麓湖地下空間項目最關(guān)鍵的要點是將對廣園路部分路段進(jìn)行下沉，在白云山南門開發(fā)集下沉式廣園路、地鐵、公交樞紐、800個停車位的立體地下空間。本項目研究即以規(guī)劃建設(shè)的麓湖地下空間項目為代表，通過模型試驗進(jìn)行城市地下綜合體在火災(zāi)中的煙氣擴(kuò)散規(guī)律的研究。麓湖地下空間項目規(guī)劃平面圖見圖1。

2 模型試驗設(shè)計

麓湖地下空間的平面規(guī)模非常之大，但其豎向尺寸僅為地下2層，約9 m。根據(jù)模型試驗的可操作性原則，模型設(shè)計時將平面尺寸縮小為實際對象的1/75，而豎向尺寸則縮小為實際對象的1/30，使每層的高度保持在150 mm，以利于安放發(fā)煙劑。另外，由于麓湖地下空間在廣園中路南北兩側(cè)的部分具有近似的交通組織和通風(fēng)方式，且受廣園中路的分隔而具有相對獨立性，因此模型設(shè)計中僅考慮了廣園中路以南的部分，其有機(jī)玻璃模型及發(fā)煙劑安裝圖見圖2。

由于廣園中路以北規(guī)劃的公交首末站及地鐵站與廣園中路以南的商業(yè)餐飲及停車場地塊相對獨立，從消防設(shè)計上可以分開對待，因此本研究僅以廣園中路以南的商業(yè)餐飲及停車場用地為對象展開研究。考慮到模型試驗的規(guī)模，模型在平面尺寸上縮尺比例為1：75，而在立面尺寸上縮尺比例控制為1：30，這樣可以保證發(fā)煙劑安裝的效果。

3 模型試驗結(jié)果與分析

1ⅦB分區(qū)在整個麓湖地下空間原型結(jié)構(gòu)中，處于廣園中路以南部分的地下二層，試驗?zāi)M機(jī)動車自燃火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣擴(kuò)散過程。本試驗中采用PM2.5與PM10檢測儀監(jiān)測煙霧顆粒物濃度變化，檢測儀位置布置于商業(yè)區(qū)的出口附近，以評估火災(zāi)煙霧對人員逃生的影響。點火后煙霧擴(kuò)散范圍隨時間變化趨勢圖見圖3。

從試驗過程來看，發(fā)煙劑引燃后20 s，煙霧充滿停車場大部分區(qū)域，啟動風(fēng)扇1、2、3、4進(jìn)行排風(fēng)，其中2、3兩處風(fēng)向朝向出口，起火位置煙霧濃度在45 s后達(dá)到最大值，后逐漸減小。整個擴(kuò)散過程中少量煙霧進(jìn)入商業(yè)區(qū)大廳和管理配電用房所在區(qū)域，基本沒有侵入東部、西部環(huán)形車道及廣園中路隧道。表明采用的排煙方案是合理的，可以最大限度地減輕對地下空間其余區(qū)域的影響。

從圖4 1VIIB分區(qū)，PM10與PM2.5濃度變化曲線可以看出，商業(yè)區(qū)大廳出入口附近顆粒物濃度在起火2 min后達(dá)到峰值，PM10與PM2.5分別達(dá)到0.368和0.178 mg/m3。而且其他的試驗工況也得到類似試驗結(jié)果。

通過本模型試驗，研究了麓湖地下空間結(jié)構(gòu)在部分火災(zāi)場景條件下煙氣的擴(kuò)散范圍和擴(kuò)散過程，獲得了不同分區(qū)起火后煙氣流動蔓延的規(guī)律，可為實際工程火災(zāi)防控設(shè)計提供參考。本試驗結(jié)果表明，在當(dāng)前的火災(zāi)防排煙設(shè)備布置與運行邏輯條件下，可以基本保證煙氣不會大量擴(kuò)散到鄰近區(qū)域，可為人員逃生與火災(zāi)的撲救提供保證。但限于試驗條件，尚不能確定各區(qū)域的疏散樓梯間在火災(zāi)通風(fēng)條件下能否保持正壓。

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》要求地下商場每個防火分區(qū)的建筑面積不能超過 2000 m2；設(shè)置了自動噴淋系統(tǒng)時也不得超過4000 m2，在麓湖地下空間項目中，部分區(qū)域的面積超過了上述限值，但從模擬火災(zāi)工況下煙氣擴(kuò)散的效果來看，各分區(qū)火災(zāi)條件下，煙氣基本被控制在相應(yīng)范圍，尚未對鄰近分區(qū)產(chǎn)生較大影響。

4 結(jié)語

（1）在麓湖地下空間的模型試驗中，模擬了不同的火災(zāi)原因所產(chǎn)生的煙氣擴(kuò)散過程，并采用PM2.5與PM10檢測儀監(jiān)測煙霧顆粒物濃度變化，以評估火災(zāi)煙霧對人員逃生的影響。本項目通過不同分區(qū)的火災(zāi)位置以及不同的排風(fēng)方案，使整個煙霧擴(kuò)散過程中少量煙霧進(jìn)入商業(yè)區(qū)大廳和管理配電用房所在區(qū)域，而且基本沒有侵入東部、西部環(huán)形車道及廣園中路隧道，從而表明所采用的排煙方案是合理的，而且可以最大限度地減輕對地下空間其余區(qū)域的影響。

（2）在城市地下綜合體建筑火災(zāi)模擬試驗方面，本項目通過大量的試錯研究，成功研發(fā)了一種模擬火災(zāi)煙霧擴(kuò)散過程的發(fā)煙劑，可用于同類目試驗。發(fā)煙劑以氯酸鉀和蔗糖為反應(yīng)試劑，采用加熱電路引燃，產(chǎn)生穩(wěn)定、均勻的淡黃色煙霧，可以模擬火災(zāi)時煙霧的產(chǎn)生過程，可以為今后的類似的試驗提供參考。

（3）本項目研究中設(shè)計和制作了麓湖地下空間結(jié)構(gòu)的有機(jī)玻璃模型，并根據(jù)項目設(shè)計的風(fēng)機(jī)布置方案進(jìn)行了火災(zāi)條件下煙霧擴(kuò)散過程的模擬試驗，得出了在部分區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時煙霧擴(kuò)散過程的定量化模擬結(jié)果，可為今后實際工程深化設(shè)計中的消防排煙方案設(shè)計提供參考依據(jù)。

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