烏魯木齊高鐵站北廣場地下空間消防安全性能化評估探討

李守斌

(烏魯木齊市消防支隊，新疆 烏魯木齊　830002)

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烏魯木齊高鐵站北廣場地下空間消防安全性能化評估探討

李守斌

(烏魯木齊市消防支隊，新疆 烏魯木齊830002)

針對烏魯木齊高鐵站區(qū)北廣場地下空間項目在防火設(shè)計中存在的超規(guī)范問題，結(jié)合性能化防火設(shè)計提出解決方案，選擇具有代表性的火災(zāi)場景進行模擬研究，并通過模擬結(jié)果進行分析，提出改進和完善本項目防火設(shè)計的建議。

地下建筑；性能化設(shè)計；解決方案

烏魯木齊高鐵站區(qū)北廣場地下空間項目是新疆自治區(qū)政府?dāng)M計劃新建的一個大型交通樞紐與商業(yè)相結(jié)合的綜合體，是國家向西發(fā)展及“一帶一路”建設(shè)的重要組成部分。筆者介入本工程項目的消防技術(shù)評審以來，發(fā)現(xiàn)該工程項目功能復(fù)雜、體量超大，其特點與普通地下商業(yè)建筑大不相同，并且部分消防設(shè)計無法滿足國家現(xiàn)行消防技術(shù)規(guī)范的要求。如何選擇一個最優(yōu)化的消防設(shè)計方案，以提高本項目的消防安全系數(shù)，在實際設(shè)計中顯得十分重要。

1　項目基本情況

烏魯木齊高鐵站區(qū)北廣場地下空間項目位于烏魯木齊市蘇州路南側(cè)，新醫(yī)路以北，衛(wèi)星路以東，西外環(huán)路以西。項目總建筑面積約22.2萬平方米，其中，北廣場地下一層部分約8.7萬平方米，地下二層面積約6.7萬平方米，北站前路部分約6.2萬平方米，出租車夾層約6 000 m2。本項目于2019年建成后，將成為烏魯木齊市高速鐵路、城市軌道交通、公共汽車、長途客運、出租車、社會車輛、旅客緊密銜接的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。

2　存在的消防設(shè)計問題

根據(jù)項目設(shè)計甲方提供的資料及圖紙，分析發(fā)現(xiàn)烏魯木齊高鐵站區(qū)北廣場地下空間項目的設(shè)計方案中存在以下幾個方面的消防設(shè)計問題，需要采取性能化設(shè)計來提供技術(shù)支持。

2.1地下商業(yè)區(qū)防火分隔方式難以確定

本項目地下商業(yè)區(qū)體量大，遠(yuǎn)大于20 000 m2，按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)第5.3.5條規(guī)定：總建筑面積大于20 000 m2的地下或半地下商店，應(yīng)采用無門、窗、洞口的防火墻、耐火極限不低于2.00 h的樓板分割為多個建筑面積不大于20 000 m2的區(qū)域[1]。但根據(jù)本項目的功能分布及使用需求，若嚴(yán)格按照規(guī)范要求對商業(yè)區(qū)進行分隔有較大難度。其原因為本項目不僅僅是一個地下商業(yè)綜合體，也是高鐵站的地下交通樞紐。在日常使用過程中不但為商業(yè)區(qū)域顧客服務(wù)，也作為多個交通設(shè)施的交通空間為乘客服務(wù)，建筑投入使用后這些區(qū)域均全天24 h開放，所以在北廣場地下一層大通道與北站前路地下層的主要交通人流線上無法采用防火墻等固定防火分隔措施進行分隔。

2.2防火分區(qū)的劃分存在困難

北廣場地下區(qū)域設(shè)計有出租車夾層，整個夾層為圓弧形，且直接與地面連通，擬將整個出租車夾層作為一個防火分區(qū)。同時，北廣場地下一層與出租車夾層有自動扶梯連接，扶梯周圍若設(shè)置防火卷簾，會遮擋住疏散樓梯的入口，造成北廣場地下一層大通道疏散的寬度變窄，形成安全隱患。若將北廣場出租車夾層候車區(qū)地下一層投影區(qū)域與出租車夾層作為一個共同的防火分區(qū)，其面積遠(yuǎn)超現(xiàn)行規(guī)范對防火分區(qū)面積的要求。

2.3疏散設(shè)計難以滿足規(guī)范要求

2.3.1疏散人數(shù)的設(shè)計難點

從國家規(guī)范到各地方規(guī)范，對于商業(yè)區(qū)內(nèi)人數(shù)的確定都有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，但這些標(biāo)準(zhǔn)的共同目的都是為了保障火災(zāi)發(fā)生時人員疏散的安全[2]。通過應(yīng)用國家《建筑設(shè)計防火規(guī)范》所規(guī)定的方式計算出的疏散人數(shù)明顯高于各地方規(guī)范所規(guī)定的方式計算出的人數(shù)。如何選擇一個合理的計算疏散人數(shù)的方法對于該建筑的商業(yè)區(qū)域來說十分重要。

2.3.2疏散寬度的設(shè)計難點

本項目地下商業(yè)區(qū)部分由于面積較大且均為人員密集的商業(yè)形態(tài)，將北廣場大通道和出租車夾層作為交通通行通道時，其疏散人數(shù)的數(shù)量較大。按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》,本項目在設(shè)計中存在部分防火分區(qū)疏散寬度不能滿足要求的情況。雖然在北廣場地下商業(yè)區(qū)域以及北站前路地下商業(yè)區(qū)域內(nèi)有條件的位置設(shè)置了下沉式廣場，但現(xiàn)有設(shè)計方案中北廣場地下二層、北站前路部分的地下商業(yè)防火分區(qū)依然不能滿足規(guī)范要求。

2.3.3疏散距離的設(shè)計難點

由于本項目建筑面積較大，北廣場地下一層大通道以及北廣場出租車夾層最不利點疏散距離超過規(guī)范要求。其中，疏散距離最大的北廣場地下一層大通道最不利點的疏散距離達(dá)60 m。而《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第5.5.17條規(guī)定：公共建筑直通疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的直線距離不應(yīng)大于40 m，當(dāng)設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)時，可增加25%[1]。即疏散距離超過了規(guī)范不大于50 m的要求。火災(zāi)狀態(tài)下，不能確保在安全時間內(nèi)完成人員疏散。

3　消防設(shè)計解決方案

3.1解決地下商業(yè)區(qū)的防火分隔問題

本項目北廣場地下一層商業(yè)區(qū)內(nèi)的主要功能區(qū)包括商業(yè)經(jīng)營區(qū)、大通道兩個部分。由于商業(yè)經(jīng)營區(qū)內(nèi)分布大量店鋪，店鋪內(nèi)可燃商品較為集中，同時日常用電線路密集，火災(zāi)風(fēng)險較大；而大通道僅作為日常顧客的交通通道，通道本身火災(zāi)荷載密度較小，火災(zāi)風(fēng)險較小。設(shè)計中，將大通道與兩側(cè)商業(yè)區(qū)全部采用防火墻進行分隔，并在進入商業(yè)區(qū)內(nèi)部通道的開口部位，再設(shè)置防火卷簾進行分隔。同時，保證大通道區(qū)域內(nèi)有多個面積較大的天窗在火災(zāi)時可完全開啟，同時與地上廣場相連通。即使商業(yè)區(qū)火災(zāi)煙氣進入大通道，火災(zāi)通過該區(qū)域蔓延至另一商業(yè)地塊的可能性也較低，由此擬設(shè)計北廣場地下一層大通道作為兩側(cè)商業(yè)區(qū)域的防火分隔措施。

3.2解決防火分區(qū)的劃分問題

將北廣場出租車夾層及夾層候車區(qū)地下一層投影區(qū)域設(shè)計為一個防火分區(qū)，地下一層與大通道采用特級防火卷簾分隔，單樘防火卷簾長度不超過10 m。同時，在出租車候車區(qū)與車道之間設(shè)置耐火極限不低于1.00 h的C類防火玻璃進行分隔，并在上下客位置設(shè)甲級防火門或防火卷簾，也保證做到單樘防火卷簾長度不超過10 m。

出租車夾層所在的防火分區(qū)內(nèi)設(shè)計有完善的排煙系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等。再采用防火玻璃進行隔斷，以確保火災(zāi)時阻止煙氣在候車區(qū)與車道之間蔓延。由于在出租車層的候車區(qū)使用隔斷后造成蓄煙空間變小，還必須在北廣場地下一層和夾層自動扶梯周邊設(shè)置擋煙垂壁，以發(fā)揮阻擋煙氣蔓延的作用。

3.3解決疏散寬度不足的問題

設(shè)置下沉式廣場作為敞開式的空間，通過樓梯與扶梯連接可直接連通地面。本項目的大通道與商業(yè)防火分區(qū)中設(shè)置了多個下沉式廣場以供人員在火災(zāi)情況下疏散使用。根據(jù)《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第5.5.9條規(guī)定：一、二級耐火等級公共建筑內(nèi)安全出口全部直通室外確有困難的防火分區(qū)，可利用通向相鄰防火分區(qū)的甲級防火門作為安全出口[1]。設(shè)置輔助疏散出口是解決局部防火分區(qū)存在疏散寬度不足和疏散距離超標(biāo)問題的措施。

3.4解決疏散距離超標(biāo)的問題

北廣場大通道區(qū)域作為人員通行的交通空間，可以將出租車夾層以及大通道區(qū)域內(nèi)最不利點與最近安全出口的最大步行距離擴大為60 m，這樣可以有效地解決大通道內(nèi)疏散距離超標(biāo)的問題。

4　基于數(shù)值模擬的性能化分析

結(jié)合本項目的防火設(shè)計，從中選擇了較典型的幾個區(qū)域進行火災(zāi)模擬研究，并將結(jié)果進行性能化分析和比較，以驗證消防設(shè)計的可行性[3]。下文略去了具體模擬過程，只給出數(shù)值模擬的結(jié)果，并進行分析研判。

4.1疏散狀態(tài)模擬結(jié)果

火災(zāi)場景A、B是模擬本項目北廣場地下空間發(fā)生火災(zāi)時的人員疏散狀態(tài)，該空間包括北廣場地下商業(yè)區(qū)、大通道以及出租車層。兩個疏散場景均為北廣場地下空間，疏散場景中疏散人數(shù)均一樣，但從疏散結(jié)果看兩個疏散場景的疏散時間相差較大。根據(jù)分析出現(xiàn)這種情況的原因是受到計算工況下疏散出口分布位置的影響。在疏散場景A中，起火位置位于大通道兩個疏散出口附近，當(dāng)火災(zāi)堵塞疏散出口時，起火點附近人員需依靠遠(yuǎn)端疏散出口疏散，通道內(nèi)的部分區(qū)域疏散距離達(dá)65 m，因此，人員在大通道內(nèi)的疏散時間較長。而在疏散場景B中，起火位置均不影響該場景中疏散出口的疏散功能，大通道內(nèi)人員疏散時間較短。由此可判斷疏散距離是導(dǎo)致兩個疏散場景疏散時間差異較大的主要原因。

火災(zāi)場景C是針對北站前路起火，相關(guān)區(qū)域人員疏散完成時間和整個北站前路地下層人員清空時間進行模擬研究。由于本項目體量極大，同時，疏散計算時模型內(nèi)的容納人數(shù)也按照峰值設(shè)定，所以北站前路地下層整體疏散時間較長。而從疏散過程的動態(tài)演示看，下沉式廣場對于緩解建筑內(nèi)疏散寬度不足起到了極大的作用，北廣場地下一層大量人員可以通過下沉式廣場安全疏散至地面，因此，設(shè)置下沉式廣場進行輔助疏散的方案可行且有效。

4.2火災(zāi)模擬結(jié)果分析

通過對A、B、C三個火災(zāi)場景模擬結(jié)果的煙氣模擬分析可以看出，現(xiàn)有的消防系統(tǒng)可以保證疏散人員的安全。而且在模擬過程中可以看出，從模擬開始到結(jié)束，雖然在配套設(shè)施內(nèi)發(fā)生了轟燃的情況，使大通道走道內(nèi)的煙氣濃度明顯增高，但煙氣各項參數(shù)不會達(dá)到臨界值，不會威脅到疏散人員的安全。因此，大通道可以作為較為安全的人員疏散和消防救援通道。

在對本項目商業(yè)防火分區(qū)的安全性模擬驗證中，總共設(shè)置了三個火災(zāi)場景。經(jīng)模擬計算，在防火分區(qū)內(nèi)消防系統(tǒng)正常動作的情況下，發(fā)生火災(zāi)時人員能夠安全疏散，其輔助疏散出口可以有效解決地下商業(yè)部分疏散寬度不足的問題。

5　結(jié)論及建議

結(jié)合本項目存在的消防問題，采用了定量和定性兩種分析方式進行論證和評估。定量分析部分對特定火災(zāi)場景內(nèi)煙氣蔓延趨勢和人員疏散狀態(tài)進行比較，以判斷解決方案的可行性。定性分析部分則根據(jù)國內(nèi)相關(guān)規(guī)范、文獻資料以及相似案例等提出解決方式。通過分析研究可以得出如下結(jié)論：(1)性能化設(shè)計方案可以實現(xiàn)與規(guī)范相當(dāng)?shù)陌踩?，解決安全出口、疏散寬度和疏散距離問題是可行的。(2)人員疏散時間與建筑的安全出口布設(shè)方式有密切關(guān)系，性能化設(shè)計方案可以很好地合理布置安全出口，以滿足建筑的安全性能。(3)定量模擬研究得到不同方案中疏散性能的差異結(jié)果，可在一定程度上解決缺乏規(guī)范依據(jù)的問題。

[1] 中華人民共和國公安部.建筑設(shè)計防火規(guī)范：GB 50016—2014[S].北京：中國計劃出版社，2015.

[2] 王晴,胥旋,宋衛(wèi)國.購物廣場人員疏散性能化防火設(shè)計探討[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2007,26(1):40-43.

[3] 霍然,袁宏永.性能化建筑防火分析與設(shè)計[M].合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

(責(zé)任編輯李蕾)

On the Evaluation of Fire Safety Performance in the Underground Space of Urumqi High-speed Rail Station at the North Plaza Project

LI Shoubin

(UrumqiMunicipalFireBrigade,XinjiangAutonomousRegion830002,China)

With the issue of not fitting with the design standard of the fire protection design of the project, and combined with performance-based fire protection design solutions, this paper chooses representative fire scenarios simulation experiments, and through the simulation computation results, the paper puts forward some suggestions to improve and perfect the fire protection design of the project.

underground architecture; performance based design; solution project

2015-12-10

李守斌(1969—)，男，新疆烏魯木齊人，高級工程師。

D631.6

A

1008-2077(2016)06-0042-03