王 雨工程師 歐 宸工程師 劉松濤研究員

(中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司 建筑防火研究所，北京 100013)

0 引言

隨著高鐵站房的設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜化和多元化，架空層的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生，架空層可為高鐵站房帶來更便捷化的交通換乘功能、更多樣化的配套服務(wù)功能以及為旅客帶來更舒適的景觀及空間環(huán)境體驗(yàn)。鐵路站房的架空層是指上方覆蓋高架旅客平臺(tái)及落客匝道的大面積架空區(qū)，結(jié)合大蓋板下方的功能用房形成架空層，一般僅作為人員通行和集散功能。架空層雖然是僅有結(jié)構(gòu)支撐而無外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開敞空間，但由于采用了被上方蓋板覆蓋的特殊空間布局形式，導(dǎo)致架空層往往難以按照常規(guī)的建筑空間進(jìn)行建筑消防設(shè)計(jì)，其消防安全性及所采用的消防安全策略均需開展深入研究。

1 工程概況

某鐵路站房為線側(cè)平式高鐵站房，鐵路車場(chǎng)規(guī)模為3臺(tái)7線，設(shè)基本站臺(tái)1座，中間站臺(tái)2座，車場(chǎng)內(nèi)共2條正線、5條到發(fā)線，站房總建筑面積約25 998m2。車站遠(yuǎn)期高峰小時(shí)發(fā)送量2 647人，最高聚集人數(shù)為2 000人。

站房東側(cè)布置站臺(tái)及列車股道，西側(cè)為站前室外廣場(chǎng)。站房一層(±0.000m)平接高架車道，通過高架車道和基本站臺(tái)沿站房設(shè)置環(huán)形消防車道，通過站南路和站北路與市政道路相連通。站房總平面布局和一層平面布置，如圖1、2。

圖1 總平面圖Fig.1 General layout plan

圖2 一層平面圖Fig.2 First floor layout plan

站房地下1層，地上主體2層，建筑最高點(diǎn)30.000m，一層為站臺(tái)層，其西側(cè)由于一層站前平臺(tái)和高架車道道路面的覆蓋，形成了一個(gè)對(duì)外開敞，進(jìn)深約43m，凈高約8.00m的架空區(qū)。二層為進(jìn)站候車廳和旅客服務(wù)用房。站房剖面圖，如圖3。

圖3 剖面圖Fig.3 Cutaway view

2 架空層特性及消防安全問題

2.1 架空層特性

現(xiàn)代交通類公共建筑的設(shè)計(jì)需綜合考慮空間環(huán)境、交通換乘無縫對(duì)接等需求，以其適應(yīng)現(xiàn)代綜合運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)旅客快速、便捷、舒適、安全的服務(wù)要求，為實(shí)現(xiàn)與公交、大巴、出租車等多種城市交通形式之間的便捷換乘，達(dá)到“站城一體化”發(fā)展需求，鐵路站房架空層的設(shè)計(jì)理念應(yīng)運(yùn)而生。

(1)架空層通常平接站前室外廣場(chǎng)并與市政道路連通，聯(lián)通性好，為架空層外部消防救援提供有利條件。

(2)架空層由于與多種城市交通實(shí)現(xiàn)換乘，具備人員流線復(fù)雜、人員密集的特點(diǎn)。但同時(shí)人員在架空層內(nèi)可進(jìn)行平層疏散，疏散效率相對(duì)較高。

(3)架空層一般不考慮設(shè)置其他功能，僅作為人員集散和通行功能，同時(shí)架空區(qū)采用不燃裝修材料，具備火災(zāi)荷載較低的特性。

2.2 消防安全問題

該鐵路側(cè)式站房的架空層位于站房地下一層，地面標(biāo)高為-9.200m，設(shè)置有出站地道和出站廳、商業(yè)設(shè)施、設(shè)備及辦公用房等，西側(cè)平接室外廣場(chǎng)地面標(biāo)高為-9.500m，并沿廣場(chǎng)側(cè)設(shè)置消防車道。架空層平面圖，如圖4。

圖4 架空層平面圖Fig.4 Stilt floor layout plan

架空層架空區(qū)存在的消防安全問題如下。

(1)建筑定性。本站房架空區(qū)西側(cè)設(shè)置消防車道，滿足登高救援場(chǎng)地要求，即已具備作為建筑首層的條件。當(dāng)架空層作為建筑首層時(shí)，站房整體可按照地上建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)；當(dāng)以站臺(tái)層高架路面作為建筑首層時(shí)，架空層則應(yīng)按照地下建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)。

(2)防火分區(qū)/分隔。如何將架空層架空區(qū)設(shè)置的商業(yè)設(shè)施及設(shè)備辦公用房等功能房間與架空區(qū)之間進(jìn)行防火分隔，防止以上高火災(zāi)荷載的區(qū)域發(fā)生火災(zāi)對(duì)架空區(qū)的影響也是本站房面臨的問題之一。

(3)疏散準(zhǔn)安全區(qū)。架空層架空區(qū)為半室外空間，作為人員的集散、流通空間，最大進(jìn)深約43m，凈高約8m，具有火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)較低，與室外連通性較好的特點(diǎn)，將上述區(qū)域作為人員疏散的準(zhǔn)安全區(qū)，如何采取有效技術(shù)措施保障準(zhǔn)安全區(qū)條件的成立是本文主要研究的問題[1-2]。

(4)消防設(shè)施。需制定合理有效的煙氣控制、滅火和報(bào)警等消防系統(tǒng)的策略，解決架空層架空區(qū)雖然對(duì)外開敞但由于進(jìn)深較大，帶來的中心區(qū)域相對(duì)封閉、自然通風(fēng)條件差的問題。

3 消防安全策略

3.1 建筑定性

本站房架空層和站臺(tái)層均已設(shè)置消防車道，具備外部消防救援條件，由于建筑特殊布局影響，消防車道設(shè)置形式具有一定差異性。站臺(tái)層可沿站房四周設(shè)置環(huán)形車道，架空層只沿站房西側(cè)一個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車道，其他方向受限無法成環(huán)。

(1)根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2018年版)》GB 50016-2014第7.1.2條規(guī)定，對(duì)于高層住宅建筑和山坡地或河道臨空建造的高層民用建筑，可沿建筑的一個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車道，其他建筑均應(yīng)設(shè)置環(huán)形消防車道，確有困難時(shí)，可沿建筑的2個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車道[2]。

(2)由于本站房架空層只具備沿西側(cè)一個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置消防車道的條件，將其作為建筑首層的理由不充分。綜上，將站臺(tái)層作為建筑首層，架空層應(yīng)按照地下建筑進(jìn)行防火設(shè)計(jì)[1-2]。

3.2 防火分區(qū)/分隔

架空層架空區(qū)內(nèi)部不設(shè)置任何形式的防火分隔措施，應(yīng)僅作為人員集散功能，空間互通，作為一體空間考慮[3]。對(duì)架空區(qū)內(nèi)高火災(zāi)荷載房間采取如下防火分隔措施，如圖5。

圖5 防火分隔示意圖Fig.5 Fire separation diagram

(1)架空區(qū)設(shè)置的商業(yè)店鋪防火分區(qū)面積不應(yīng)大于2 000m2，餐飲店鋪的防火分區(qū)面積不應(yīng)大于1 000m2。商業(yè)設(shè)施與架空區(qū)可采用耐火完整性不低于1.00h的C類防火玻璃(包括門窗)進(jìn)行防火分隔。

(2)架空區(qū)設(shè)置的設(shè)備辦公用房單獨(dú)劃分防火分區(qū)，每個(gè)防火分區(qū)面積原則上不應(yīng)大于1 000m2，確有困難時(shí)，不應(yīng)大于2 000m2。設(shè)備、辦公用房與架空區(qū)采用耐火極限不低于3.00h的防火墻和甲級(jí)防火門進(jìn)行防火分隔。

3.3 人員安全疏散

(1)架空層架空區(qū)西側(cè)平接站前廣場(chǎng)，為半室外空間，最大進(jìn)深約43m，凈高約8m，架空區(qū)應(yīng)僅作為人員通行功能，采用不燃裝修材料，不得進(jìn)行商業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，平時(shí)不應(yīng)停放、通行車輛。

(2)在架空層商業(yè)店鋪增設(shè)一條避難走道，該避難走道設(shè)置在西、北方向的2個(gè)出口分別直通架空區(qū)和出站廳，使得商業(yè)店鋪人員可以在本層進(jìn)行雙方向疏散，對(duì)比只能向西側(cè)單一方向進(jìn)行疏散時(shí)，提高了人員疏散安全性，如圖6。

圖6 避難走道示意圖Fig.6 Exit passageway diagram

綜上，通向架空區(qū)的疏散出口可作為安全出口，設(shè)置的避難走道通向出站廳和架空區(qū)的出口可作為2個(gè)安全出口[4-5]。

3.4 消防系統(tǒng)及設(shè)施

架空層架空區(qū)功能房間按規(guī)范劃分防火分區(qū)，其內(nèi)各消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范。綜合考慮架空區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性和建筑特性，主要的消防系統(tǒng)及設(shè)施方案如下[6]。

(1)架空區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)置室內(nèi)消火栓和消防軟管卷盤或消防水龍、配置滅火器。

(2)可不設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。

(3)利用開敞空間自然排煙，周邊功能區(qū)不得向本區(qū)域排煙。

(4)可不設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，應(yīng)設(shè)置消防應(yīng)急廣播。

(5)設(shè)置消防應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)，備用電源連續(xù)供電時(shí)間不應(yīng)小于90min。選用特大型標(biāo)志燈具，并增設(shè)能保持視覺連續(xù)的燈光疏散指示標(biāo)志。

4 安全性評(píng)估

架空區(qū)作為人員疏散準(zhǔn)安全區(qū)，其安全性可通過關(guān)鍵區(qū)域的火災(zāi)煙氣流動(dòng)模擬和人員疏散數(shù)值模擬進(jìn)行驗(yàn)證。

4.1 火災(zāi)煙氣模擬

(1)火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)置。架空層可能存在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)主要來源于周邊商鋪，其中餐飲店鋪的火災(zāi)危險(xiǎn)性較高。關(guān)于餐飲火災(zāi)，根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》給出了各類場(chǎng)所的火災(zāi)規(guī)模參考公共空間場(chǎng)所，在噴淋系統(tǒng)(快速響應(yīng)噴頭)有效時(shí)火災(zāi)規(guī)模1.50MW，在噴淋系統(tǒng)失效時(shí)取最大火災(zāi)規(guī)模為8.00MW(廚房按防火單元處理)。火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)定，見表1。

表1 架空區(qū)火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)定Tab.1 Setting of fire scenario in stilt floor

(2)煙氣模擬結(jié)果分析。模擬結(jié)果表明，在設(shè)定的火災(zāi)條件下，火災(zāi)發(fā)生后1 200s內(nèi)，可為架空區(qū)人員安全疏散提供保證[7-8]。

4.2 人員疏散模擬

(1)疏散場(chǎng)景設(shè)計(jì)。疏散場(chǎng)景的設(shè)定總體原則為找出火災(zāi)發(fā)生后最不利于人員安全疏散的情況，根據(jù)設(shè)定的火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)定相應(yīng)的疏散場(chǎng)景。

架空層主要考慮2列列車同時(shí)到站后出站的人員和考慮20%的商業(yè)滯留人員，架空層疏散人數(shù)確定為4 148人。疏散場(chǎng)景設(shè)置，見表2。人員疏散開始時(shí)間取180s。

表2 架空區(qū)疏散場(chǎng)景設(shè)定Tab.2 Setting of evacuation scenario in stilt floor

(2)疏散模擬結(jié)果分析。模擬分析結(jié)果圖8可表明，站房架空區(qū)人員的疏散行動(dòng)時(shí)間為198s，RSET=477s。在設(shè)計(jì)火災(zāi)場(chǎng)景條件下，架空區(qū)ASET>1 200s，大于RSET，人員安全疏散可以得到保證[7,9]。

圖8 人員疏散數(shù)值模擬Fig.8 Simulation of occupant evacuation

5 結(jié)論

鐵路側(cè)式站房架空層由于具有特殊的空間布局和使用功能等特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的差異性，在防火設(shè)計(jì)上很難一概而論，應(yīng)綜合考慮其建筑總平面布局、架空開敞率等關(guān)鍵參數(shù)，合理確定建筑定性及消防設(shè)計(jì)策略，并進(jìn)行安全性評(píng)估，主要結(jié)論如下。

(1)應(yīng)根據(jù)建筑總平面布局及消防車道設(shè)置情況，合理判定架空層建筑定性。

(2)對(duì)架空層內(nèi)高火災(zāi)荷載功能房間，需通過與架空區(qū)設(shè)置嚴(yán)格防火分隔措施進(jìn)行控制，避免其對(duì)架空區(qū)影響。對(duì)架空區(qū)內(nèi)裝修進(jìn)行嚴(yán)格限制。

(3)優(yōu)化疏散條件，滿足架空區(qū)人員雙方向疏散原則。

(4)加強(qiáng)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保架空區(qū)作為人員疏散準(zhǔn)安全區(qū)。