孟 鑫， 何 燕， 張曉偉

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 北京 100037)

地鐵中庭車站防排煙設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與應(yīng)用

孟 鑫， 何 燕， 張曉偉

(北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司， 北京 100037)

以杭州地鐵1號(hào)線婺江路站為例，提出在車站公共區(qū)設(shè)置中庭時(shí)，針對(duì)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用在站廳層中庭上部四周的結(jié)構(gòu)頂板下設(shè)置卷簾式擋煙垂壁，將中庭封閉成一個(gè)單獨(dú)的防煙分區(qū)的方案。介紹車站公共區(qū)消防設(shè)計(jì)，包括防排煙系統(tǒng)，各防煙分區(qū)的排煙量計(jì)算、排煙風(fēng)機(jī)的配置和排煙系統(tǒng)的運(yùn)行模式等。通過理論計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法，證明該方案在站臺(tái)與中庭火災(zāi)工況時(shí)，連接站廳與站臺(tái)的樓扶梯口部向下的風(fēng)速滿足規(guī)范要求。

地鐵； 中庭車站； 卷簾式擋煙垂壁； 防火玻璃； 防排煙

傳統(tǒng)地鐵車站的站廳與站臺(tái)公共區(qū)一般都獨(dú)立設(shè)置，不連通，相對(duì)封閉且沉悶。隨著軌道交通的發(fā)展，用中庭將站廳與站臺(tái)公共區(qū)連通的地鐵車站應(yīng)運(yùn)而生。它的出現(xiàn)為車站建筑的內(nèi)部環(huán)境帶來了完整的、開放的、富有魅力的景觀，同時(shí)也給車站內(nèi)的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來了新的問題[1]。

GB 50157-2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.4.10條規(guī)定：“當(dāng)車站站臺(tái)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)保證站廳到站臺(tái)的樓梯和扶梯口處具有能夠有效阻止煙氣向上蔓延的氣流，且向下氣流速度不應(yīng)小于1.5 m/s。”[2]由于中庭的設(shè)置是將地鐵車站站廳與站臺(tái)公共區(qū)連通，并且為了保證裝修效果，一般在中樓板處開孔面積較大，如何在站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)保證站廳到站臺(tái)的樓梯和扶梯口處具有能夠有效阻止煙氣向上蔓延的氣流，且向下氣流速度不小于1.5 m/s，是此類車站防排煙設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

本文以杭州地鐵1號(hào)線婺江路中庭式車站為例，通過理論分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)等方法對(duì)中庭式車站的防排煙設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。

1 車站概況

婺江路站為雙層島式地下車站，地下1層為站廳層，地下2層為站臺(tái)層，車站總長(zhǎng)259.6 m，總寬18.9 m，站臺(tái)有效長(zhǎng)度為120 m，站臺(tái)寬10.2 m。由于受到新開河影響，為降低車站頂板覆土深度，公共區(qū)采用中庭方案，車站頂板局部下沉1.6 m，中庭部位在中樓板上的開孔面積約439 m2，中庭處高度為8 m。

2 車站公共區(qū)消防設(shè)計(jì)

為滿足GB 50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.4.10條規(guī)定，采用在站廳層中庭上部四周的結(jié)構(gòu)頂板下設(shè)置卷簾式擋煙垂壁的方案。

當(dāng)中庭發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在沿中庭寬度方向上，樓、扶梯口部的卷簾式擋煙垂壁下降至距站臺(tái)樓、扶梯踏步高度2 500 mm處。除上述部位外，其余處卷簾式擋煙垂壁下降至中板處，見圖1。卷簾式擋煙垂壁與中庭和站臺(tái)層設(shè)置的煙感探測(cè)器聯(lián)動(dòng)，當(dāng)煙感探測(cè)器報(bào)警時(shí)，卷簾式擋煙垂壁在接到FAS(火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng))控制信號(hào)后，自動(dòng)下降至擋煙工作位置。

圖1 中庭火災(zāi)時(shí)擋煙垂壁下降效果圖Fig.1 View of the Dropped Smoke Carriers down with fire in atrium

2.1 防排煙系統(tǒng)

車站公共區(qū)共劃分為4個(gè)防煙分區(qū)，其中站廳層劃分為1個(gè)防煙分區(qū)(防煙分區(qū)①，面積1 988 m2)，站臺(tái)層由于中部被中庭截?cái)?，故劃分?個(gè)防煙分區(qū)(防煙分區(qū)②、③，面積分別為309 m2和216 m2)，中庭部分劃分為1個(gè)防煙分區(qū)(防煙分區(qū)④，面積539 m2)，防煙分區(qū)劃分詳見圖2。

圖2 車站防煙分區(qū)示意Fig.2 Diagram of the fire compartment of a station

2.2 各防煙分區(qū)的排煙量計(jì)算

地下車站站臺(tái)、站廳(中樓板覆蓋區(qū)域)火災(zāi)時(shí)的排煙量應(yīng)按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2013)的要求計(jì)算,即應(yīng)根據(jù)一個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積按1m3/(m2·min)計(jì)算。

對(duì)于防煙分區(qū)④(中庭部分)排煙量的計(jì)算，經(jīng)查閱相關(guān)資料，主要參考《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》(DGJ08—88—2006)[3]、《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2013)和《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)[4]計(jì)算，但依照上述3種規(guī)范計(jì)算出的中庭排煙量結(jié)果有較大差異，本文中取三者中的最大值為中庭計(jì)算排煙量。經(jīng)比較計(jì)算結(jié)果，排煙量取32 340 m3/h。

防煙分區(qū)①～④的排煙量計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 防煙分區(qū)①～④的排煙量

2.3 排煙風(fēng)機(jī)的配置和排煙系統(tǒng)的運(yùn)行模式

根據(jù)計(jì)算的排煙量，在車站左端通風(fēng)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置1臺(tái)排煙量為89 536 m3/h的排煙風(fēng)機(jī)，右端通風(fēng)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置1臺(tái)排煙量為82 474 m3/h的排煙風(fēng)機(jī)。另外，在車站兩端的隧道通風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)共設(shè)置4臺(tái)排風(fēng)量為216 000 m3/h的隧道風(fēng)機(jī)，2臺(tái)排風(fēng)量為144 000 m3/h的排熱風(fēng)機(jī)。

站廳層送排風(fēng)管布置形式為兩送兩回。防煙分區(qū)①～③的回排風(fēng)管兼做火災(zāi)時(shí)的排煙風(fēng)管。由于中庭站廳層頂部吊頂內(nèi)高度較低，無法設(shè)置金屬排煙風(fēng)管，故在兩組樓梯與扶梯之間的中庭部位設(shè)置了采用防火玻璃制作的排煙風(fēng)道，排煙風(fēng)道分別接入站廳層左右的排煙風(fēng)管內(nèi)，利用電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥對(duì)站廳和中庭部位的火災(zāi)排煙工況進(jìn)行切換，如圖3所示[5]。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)玻璃風(fēng)道與風(fēng)口Fig.3 Glass air duct and smoke outlet in practical application

排煙系統(tǒng)運(yùn)行模式如下：防煙分區(qū)①發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由站廳層排煙，出入口自然補(bǔ)風(fēng)；防煙分區(qū)②、③發(fā)生火災(zāi)時(shí)，相應(yīng)側(cè)通風(fēng)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)排煙風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，相應(yīng)防煙分區(qū)的排煙風(fēng)管排煙，站廳層補(bǔ)風(fēng)，卷簾式擋煙垂壁下降，車站兩端的4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)和2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，站臺(tái)層滑動(dòng)門開啟，輔助站臺(tái)層排煙，保證樓、扶梯口向下風(fēng)速大于1.5 m/s；防煙分區(qū)④中庭部位發(fā)生火災(zāi)時(shí)，兩側(cè)通風(fēng)空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)排煙風(fēng)機(jī)均啟動(dòng)，相應(yīng)防煙分區(qū)的排煙風(fēng)管排煙，站廳層補(bǔ)風(fēng)，卷簾式擋煙垂壁下降，車站兩端的4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)和2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，站臺(tái)層滑動(dòng)門開啟，輔助站臺(tái)層排煙，保證樓、扶梯口向下風(fēng)速大于1.5 m/s。

3 理論計(jì)算

經(jīng)計(jì)算，兩組樓、扶梯口部總面積為90.7 m2。

3.1 站臺(tái)層排煙量的計(jì)算

1) 隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)。由于隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)連接的風(fēng)口均設(shè)置在車站軌行區(qū)上方，故在火災(zāi)工況下，隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)排除的空氣由站臺(tái)層的煙氣和區(qū)間隧道內(nèi)的空氣組成，經(jīng)模擬計(jì)算，確定車站與區(qū)間隧道在隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)開啟情況下的氣流阻力，進(jìn)而確定以上風(fēng)機(jī)開啟排煙工況下氣流的分配，結(jié)果如下：

站臺(tái)或中庭部分發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)有60%的風(fēng)量從車站站臺(tái)排出，40%的風(fēng)量由隧道內(nèi)空氣補(bǔ)充。

隧道風(fēng)機(jī)和排熱風(fēng)機(jī)對(duì)站臺(tái)層公共區(qū)的排煙量為：216 000×4×60%+144 000×2×60%=691 200 m3/h

2) 排煙風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)考慮10%的漏風(fēng)系數(shù)。

左端排煙風(fēng)機(jī)實(shí)際排煙量：89 536÷1.1=81 396 m3/h

右端排煙風(fēng)機(jī)實(shí)際排煙量：82 474÷1.1=74 976 m3/h

3) 考慮卷簾式擋煙垂壁漏風(fēng)量為7 m3/(m2·h)[6]，卷簾式擋煙垂壁總面積為230 m2，同時(shí)考慮10%的系數(shù)，卷簾式擋煙垂壁的總漏風(fēng)量為7×230×1.1=1 771 m3/h。

站臺(tái)層排煙量根據(jù)各風(fēng)機(jī)開啟的情況確定。

3.2 樓、扶梯口風(fēng)速的計(jì)算

防煙分區(qū)②、③、④發(fā)生火災(zāi)時(shí)，根據(jù)各風(fēng)機(jī)開啟情況對(duì)樓、扶梯口的風(fēng)速計(jì)算如下：

1) 防煙分區(qū)②(站臺(tái)層左端)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，左端排煙風(fēng)機(jī)、車站兩端2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)、4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)開啟，風(fēng)速計(jì)算如下：

(81 396+691 200-1 771)÷90.7÷3 600=2.36 m/s>1.5 m/s

2) 防煙分區(qū)③(站臺(tái)層右端)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，右端排煙風(fēng)機(jī)、車站兩端2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)、4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)開啟，風(fēng)速計(jì)算如下：

(74 976+691 200-1 771)÷90.7÷3 600=2.34 m/s>1.5 m/s

3) 防煙分區(qū)④(中庭)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，車站兩端排煙風(fēng)機(jī)、車站兩端2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)、4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)均開啟，風(fēng)速計(jì)算如下：

(81 396+74 976+691 200-1 771)÷90.7÷3 600=2.59 m/s>1.5 m/s

通過計(jì)算可知，當(dāng)車站站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，卷簾式擋煙垂壁下降，在開啟車站排煙風(fēng)機(jī)和車站兩端2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)、4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)的情況下，樓、扶梯口的風(fēng)速可滿足“當(dāng)車站站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，應(yīng)保證站廳到站臺(tái)的樓梯和扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流”的要求。

4 樓扶梯口現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)風(fēng)速及分析

根據(jù)調(diào)查的全國(guó)已經(jīng)開通的地鐵線路，采用站臺(tái)門系統(tǒng)的線路在站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，多采用站臺(tái)層排煙，滑動(dòng)門開啟，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)輔助站臺(tái)層排煙的防排煙模式。杭州地鐵1號(hào)線車站站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，采用站臺(tái)層排煙、站廳層補(bǔ)風(fēng)，站臺(tái)層兩側(cè)滑動(dòng)門開啟，區(qū)間隧道通風(fēng)系統(tǒng)輔助排煙的防排煙模式。當(dāng)婺江路站站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，在對(duì)樓扶梯口風(fēng)速實(shí)測(cè)的過程中，也采用這種火災(zāi)模式。

表2為2012年11月8日業(yè)主、施工單位、第三方監(jiān)測(cè)單位共同實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。此時(shí)卷簾式擋煙垂壁已經(jīng)安裝調(diào)整完成，中板防火玻璃也安裝完成。

表2 站臺(tái)層火災(zāi)時(shí)防煙分區(qū)④樓扶梯口部風(fēng)速

當(dāng)站臺(tái)層發(fā)生火災(zāi)時(shí)，采用同時(shí)開啟車站兩端4臺(tái)隧道風(fēng)機(jī)、2臺(tái)排熱風(fēng)機(jī)、車站排煙風(fēng)機(jī)，并開啟兩側(cè)滑動(dòng)門的模式。實(shí)測(cè)結(jié)果如表2中數(shù)據(jù)所示，當(dāng)卷簾式擋煙垂壁不下降時(shí)，除小里程端樓梯口部風(fēng)速大于1.5 m/s外，其余樓、扶梯口部風(fēng)速都不能滿足要求；當(dāng)卷簾式擋煙垂壁下降時(shí)，樓、扶梯口具有最大的向下氣流，此時(shí)大小里程端的樓、扶梯口部風(fēng)速皆大于1.5 m/s，滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求[6]。

5 結(jié)語

杭州地鐵1號(hào)線婺江路站為中庭式車站，防排煙系統(tǒng)采用了站廳層中庭上部四周的結(jié)構(gòu)頂板下設(shè)置卷簾式擋煙垂壁方案，同時(shí)在兩組樓梯與扶梯之間分別設(shè)置由防火玻璃制作的排煙風(fēng)道。通過理論計(jì)算與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法論證了該設(shè)計(jì)方案滿足GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。這種對(duì)中庭車站防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，在國(guó)內(nèi)地鐵車站設(shè)計(jì)方案中是首次采用，經(jīng)理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，國(guó)內(nèi)類似地鐵車站可參考采用。

[1] 李國(guó)慶.城市軌道交通通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)[J]．都市快軌交通，2004,17(6)：5-7．

LI Guoqing.Technological trends of ventilation and air-conditioning system in urban rail transit[J].Urban rapid rail transit, 2004, 17(6)： 5-7．

[2] 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范:GB 50157—2013[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014：267-268.

Code for design of metro: GB50157—2013[S].Beijing: China Architecture & Building Press, 2014: 267-268.

[3] 建筑防排煙技術(shù)規(guī)程:DGJ 08—88—2006[S].上海:上海市建筑建材業(yè)市場(chǎng)管理總站，2006.

Technical code for building smoke control and smoke exhaust system:DGJ 08—88—2006[S].Shanghai, 2006.

[4] 建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范:GB 50016—2014 [S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

Code for fire protection design of buildings: GB 50016—2014[S].Beijing: China Planning Press, 2014.

[5] 黃麗君，余斌，陳海英，等.地下中庭車站的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)[J].都市快軌交通，2006,19(4)：81-84．

HUANG Lijun， YU Bin, CHEN Haiying.Ventilation and air conditioning design of an underground metro station concourse[J]. Urban rapid rail transit, 2006, 19(4): 81-84.

[6] 國(guó)家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.擋煙垂壁GA 533-2012檢驗(yàn)報(bào)告[R].杭州，2012.

China National Center for Quality Supervision and Test of Fixed Fire-fighting Systems and Fire-resisting Building com-Ponents.Smoke barriers GA 533-2012 Test Report[R].Hangzhou, 2012.

(編輯：王艷菊)

Innovation in Smoke Prevention and Smoke Exhaust Design for the Underground Atrium Station and Its Application

MENG Xin, HE Yan, ZHANG Xiaowei

(Beijing Urban Construction Design and Development Group Co., Ltd., Beijing 100037)

underground; atrium station; scroll smoke hanging wall; fireproof glass; smoke prevention and smoke exhaust

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.01.010

2016-04-23

2016-07-25

孟鑫，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，所總工程師，從事城市軌道交通設(shè)計(jì)研究工作，mengxin@bjucd.com

U231.5

A

1672-6073(2017)01-0045-04