李果

摘要 以某大空間中庭式地鐵車站為研究對象，通過對此類地鐵站點建筑火災(zāi)危險性研究，梳理其存在的消防設(shè)計難點，提出符合項目特點的消防設(shè)計技術(shù)措施。通過設(shè)定典型的火災(zāi)煙氣及疏散模擬場景，分析論證消防設(shè)計加強(qiáng)措施的可行性，評判其疏散能力和防煙效果可否達(dá)到現(xiàn)行規(guī)范所要求的消防安全水平?；诖搜芯炕A(chǔ)，總結(jié)大空間地鐵項目的消防設(shè)計技術(shù)要點，為后續(xù)類似地鐵站點的防火設(shè)計提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 消防;大空間地鐵站;防火設(shè)計研究;模擬分析

中圖分類號 U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）13-0071-03

0 引言

當(dāng)前城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，對于與人們?nèi)粘Ｍㄐ邢⑾⑾嚓P(guān)的城市地鐵站點，也越來越注重多樣化、時尚化的設(shè)計理念[1]。在滿足基本乘車方便性的同時，還需要考慮空間的視覺效果和整體個性化設(shè)計，這往往又與地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于建筑消防安全的要求相矛盾，怎樣通過合理化的設(shè)計方案解決實際問題成為設(shè)計團(tuán)隊和消防技術(shù)服務(wù)單位需要重點思考的問題。這一現(xiàn)實需要也促使消防技術(shù)從業(yè)人員進(jìn)一步研究出既能滿足建筑空間和功能上的需要，又能滿足消防安全需要的可行性方案，從而推動整個行業(yè)的發(fā)展。

1 工程簡介

該工程為地下二層島式站臺車站，車站總長238.1 m，有效站臺長120 m，寬12 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包寬度為21.3 m，車站主體建筑面積10 989.52 m2，總建筑面積15 723.68 m2。為融入周邊城市空間和城市景觀，創(chuàng)造宜人的乘車空間和環(huán)境，同時作為項目所在地核心區(qū)的特色車站，車站站廳和站臺公共區(qū)考慮進(jìn)行高大空間設(shè)計，將站臺與站廳公共區(qū)上下行樓扶梯開口進(jìn)行擴(kuò)大處理，開孔尺寸約為64 m×11 m，形成類似于中庭大空間的地鐵車站。平面布置示意圖見圖1、圖2。

2 防火設(shè)計難點

根據(jù)《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》（GB51298—2018）（以下簡稱《地鐵標(biāo)準(zhǔn)》）第8.2.4-3條規(guī)定：“地下站臺的排煙量還應(yīng)保證站廳到站臺的樓梯或扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流[2]”，由于該站在站廳和站臺連接點樓扶梯開口處進(jìn)行了擴(kuò)大處理，在無任何措施的情況下，此擴(kuò)大孔洞無法保證火災(zāi)情況下站廳到站臺的樓梯或扶梯口處具有不小于1.5 m/s的向下氣流，影響站廳、站臺樓扶梯火災(zāi)工況下的人員疏散安全。

3 消防設(shè)計技術(shù)方案

結(jié)合地鐵大空間車站的設(shè)計理念，為保證其消防安全水平，從優(yōu)化疏散設(shè)計、加強(qiáng)防火防煙分隔及加強(qiáng)消防設(shè)施等方面，提出針對性的消防安全策略。

3.1 疏散設(shè)計

（1）由于洞口擴(kuò)大，站臺到站廳的樓扶梯處在站臺層火災(zāi)時可能受到煙氣的侵?jǐn)_，無法滿足疏散要求。因此考慮在站臺層兩側(cè)另行設(shè)置滿足要求的封閉樓梯間，且其設(shè)置位置應(yīng)滿足站臺內(nèi)任一點到兩端增設(shè)的樓梯口距離不大于50 m，設(shè)置寬度滿足《地鐵標(biāo)準(zhǔn)》第5.1.2條公式的規(guī)定。該工程左側(cè)增設(shè)3.5 m寬疏散樓梯，右側(cè)增設(shè)2.4 m寬疏散樓梯，疏散寬度可滿足公式計算要求。

（2）為避免站臺層煙氣進(jìn)入，在兩側(cè)新增的樓梯間內(nèi)均按規(guī)范要求設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)。此增設(shè)的樓梯宜直通室外，但該站由于總平條件限制難以直通室外，也可考慮將之連接到站廳層安全出口通道內(nèi)，但不應(yīng)通到站廳層公共區(qū)內(nèi)。

3.2 防火、防煙分隔

（1）車站公共區(qū)和周圍設(shè)備區(qū)采用防火墻和甲級防火門進(jìn)行嚴(yán)格分隔，防止火災(zāi)在車站公共區(qū)和設(shè)備區(qū)之間蔓延。站臺兩側(cè)樓梯間采用防火墻和甲級防火門與公共區(qū)進(jìn)行分隔，嚴(yán)禁從站臺或站廳設(shè)備區(qū)內(nèi)再開設(shè)任何門洞進(jìn)入到此疏散樓梯間內(nèi)。

（2）站臺、站廳層大空間孔洞兩側(cè)分別設(shè)置擋煙垂壁，結(jié)合頂部裝修方案，要求水平吊頂及大空間造型吊頂鏤空率均大于25%。適當(dāng)降低站廳層公共區(qū)與安全出口擋煙垂壁高度，其擋煙垂壁下緣應(yīng)低于站廳層兩側(cè)與大空間防煙分區(qū)擋煙垂壁的高度，防止煙氣侵襲站廳層安全出口。

該站公共區(qū)共劃分5個防煙分區(qū)[3]，站臺、站廳連通的高大空間設(shè)計為一個防煙分區(qū)1，面積1 563 m2，空間高度14.1 m;站廳左側(cè)為防煙分區(qū)2，面積363 m2;右側(cè)為防煙分區(qū)3，面積344 m2;站臺左側(cè)為防煙分區(qū)4，面積286 m2;右側(cè)為防煙分區(qū)5，面積307 m2。

3.3 消防設(shè)施

3.3.1 防排煙系統(tǒng)

大空間排煙量：站臺站廳連通高大空間為一個防煙分區(qū)，排煙系統(tǒng)排煙量按《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251—2017）第4.6.3條規(guī)定空間凈高大于6 m的場所查表排煙量為不小于21.1×104 m3/h[4]（無噴淋的其他公共建筑）;為減少煙氣通過大空間向周邊區(qū)域蔓延，考慮適當(dāng)加強(qiáng)大空間防煙分區(qū)排煙量，經(jīng)保守計算對比，站臺層大空間設(shè)計排煙量最終取值為39.2×104 m3/h。

站臺公共區(qū)：站臺公共區(qū)左右兩側(cè)空間凈高均低于6 m，排煙量按規(guī)范要求計算后考慮1.5倍安全系數(shù)，防煙分區(qū)3設(shè)計排煙量為2.8×104 m3/h。防煙分區(qū)4設(shè)計排煙量為2.6×104 m3/h。

站廳公共區(qū)：防煙分區(qū)1和防煙分區(qū)3排煙量均按《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（GB51251—2017）第4.6.3條要求查表按線性插值法取值計算，設(shè)計排煙量為19.6×104 m3/h。

3.3.2 應(yīng)急照明系統(tǒng)

站廳、站臺公共區(qū)內(nèi)疏散照明照度不低于5 lx;站臺到站廳的封閉樓梯間、站廳到室外的疏散通道、樓扶梯處疏散照明照度不低于10 lx，持續(xù)照明時間不低于1.0 h。車站公共區(qū)內(nèi)地面應(yīng)設(shè)置連續(xù)可視的疏散指示標(biāo)志，緊急情況下引導(dǎo)站臺層人員向兩端封閉樓梯間疏散。

3.3.3 自動滅火設(shè)施

該站公共區(qū)面積合計3 352.95 m2，整體規(guī)模不大，可不要求設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)，但應(yīng)按規(guī)范設(shè)置室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和滅火器。

4 火災(zāi)數(shù)值模擬

該站采用了以下的模擬計算軟件對項目的火災(zāi)場景和人員疏散進(jìn)行模擬。

（1）采用FDS軟件模擬火災(zāi)發(fā)展和煙氣蔓延特性。

（2）采用Pathfinder軟件模擬人員疏散行動時間。

4.1 火災(zāi)煙氣場景的設(shè)計

火災(zāi)場景設(shè)計時，應(yīng)首先分析建筑內(nèi)部火災(zāi)荷載分布、可能的起火點、建筑使用功能分區(qū)和人員疏散路線等因素，判斷建筑內(nèi)不同區(qū)域的火災(zāi)危險性，再根據(jù)火災(zāi)危險性設(shè)計火災(zāi)場景[5]。

4.1.1 火災(zāi)危險性分析

站廳：地鐵站廳公共區(qū)主要作為人員乘坐地鐵進(jìn)出的臨時過渡空間，人員一般只做短暫停留，人員流動性大，所攜帶可燃物少，火災(zāi)載荷主要為自動販賣機(jī)、自動售票機(jī)等內(nèi)部含有可燃電氣元器件的設(shè)備。在移動可燃物方面，主要為乘客攜帶的可燃物，包括各類行李等。

站臺：現(xiàn)行地鐵站點設(shè)計中，站臺公共區(qū)內(nèi)固定可燃物也相對較少，其可能存在的火災(zāi)危險源為進(jìn)入站臺的地鐵列車或者人員攜帶的可燃物。

4.1.2 起火部位設(shè)計

基于以上火災(zāi)危險性分析，該工程中火災(zāi)風(fēng)險相對較高的場景，一是站廳層售票亭或自動售票機(jī)設(shè)備火災(zāi)、二是站廳或站臺公共區(qū)行李火災(zāi)、三是列車車廂火災(zāi)，因此該工程設(shè)計火災(zāi)起火點如下：

A火源位于站廳公共區(qū);

B火源位于站廳票務(wù)室;

C火源位于站臺左側(cè)公共區(qū);

D火源位于站臺大空間公共區(qū);

E火源位于列車軌行區(qū)。

4.2 疏散場景的設(shè)計

（1）人員安全疏散的性能判據(jù)：如果必要疏散時間（TRSET）<可用疏散時間（TASET），意味著人員能在火災(zāi)達(dá)到危險狀態(tài)之前全部疏散到安全區(qū)域。反之，則意味著建筑內(nèi)的煙氣溫度、毒性氣體濃度和能見度至少有一項超過人體的承受極限。

（2）疏散行動參數(shù)：根據(jù)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)課題成果和大量調(diào)查研究、觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并結(jié)合多次人員疏散的演習(xí)實驗，疏散模型中的人員疏散參數(shù)保守取值如表1所示。

（3）疏散人數(shù)：根據(jù)設(shè)計單位提供的該站初期、近期、遠(yuǎn)客流預(yù)測數(shù)據(jù)換算后得到站臺層、站廳層及列車乘客人數(shù)。

（4）疏散場景：該站疏散場景設(shè)置的主要目標(biāo)是研究站臺層人員的安全疏散情況，結(jié)合火源點位置，綜合考慮站廳到站臺樓扶梯有效和失效情況，設(shè)置了3個疏散場景。

4.3 模擬結(jié)果

疏散模擬結(jié)果，采用Pathfinder模擬人員整體疏散，模擬結(jié)果如下：

S1：當(dāng)假定站臺層兩端新增疏散樓梯和中間樓扶梯都可用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為111 s，完成全站疏散的行動時間為166 s。

S2：當(dāng)僅利用站臺層公共區(qū)兩端新增疏散樓梯，連接站廳站臺的中間樓扶梯不可用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為190 s，完成全站疏散行動時間為241 s。

S3：當(dāng)僅利用連接站廳站臺的中間樓扶梯，站臺層公共區(qū)兩端新增疏散樓梯不用的情況下，站臺層人員完成疏散的行動時間為170 s，完成全站疏散行動時間為251 s。

模擬結(jié)果統(tǒng)計匯總?cè)绫?所示。

由上述疏散模擬結(jié)果可知，疏散場景S2、場景S3是分別考慮使用站臺兩端樓梯和中部樓扶梯的人員疏散情況，其站臺、站廳人員疏散行動時間相差較小，且均能滿足規(guī)范對于站臺層人員4 min內(nèi)撤離站臺、6 min內(nèi)站臺人員到達(dá)站廳或安全出口等區(qū)域的要求，且滿足《地鐵標(biāo)準(zhǔn)》要求。

5 結(jié)論

對于中庭式大空間地鐵車站，其消防設(shè)計技術(shù)核心要點是處理好站臺層火災(zāi)時人員的安全疏散和防止煙氣通過大空間向站廳蔓延。鑒于此類大空間站臺疏散方式與常規(guī)地鐵站點不同，受限于乘客的疏散習(xí)慣，當(dāng)遇突發(fā)火情，大空間連接處樓扶梯是否全部停用，還需繼續(xù)深入開展相關(guān)研究工作，在盡可能提升疏散效率的同時，確保人員的疏散安全。

參考文獻(xiàn)

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[2] 地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)： GB51298—2018[S]. 北京：中國計劃出版社， 2018.

[3]曾惜. 中庭式拱頂多層地鐵車站排煙系統(tǒng)設(shè)計及模擬分析[J]. 暖通空調(diào)， 2021（4）： 44-50.

[4]建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)： GB51251—2017[S]. 北京：中國計劃出版社， 2018.

[5]宋雪華， 張鈞銘， 冷聰， 等. 地鐵站乘客攜帶行李火災(zāi)荷載分析[J]. 中國科技信息， 2019（4）： 104-106.