基于Pathfinder的某高鐵車(chē)站人員安全疏散模擬分析

趙承建，于孝紅

(青島市消防救援支隊(duì)，山東 青島 266071)

1 某高鐵車(chē)站概況

某高鐵車(chē)站站房建筑主體地上3層，地下兩層，建筑總高度37.5 m，總建筑面積34 771 m2，雨棚覆蓋面積9 812.57 m2，高峰小時(shí)發(fā)送量為1 336人，屬中型鐵路旅客站。站房主體、落客平臺(tái)為鋼-鋼筋混凝土混合框架結(jié)構(gòu)，屋面結(jié)構(gòu)為空間桁架結(jié)構(gòu)。地上建筑耐火等級(jí)二級(jí)，地下建筑耐火等級(jí)一級(jí)。車(chē)站共設(shè)有5個(gè)標(biāo)高層，分別為-11.0 m出站層、-8.0 m出站廣廳層、0.0 m站臺(tái)層、9.6 m高架候車(chē)廳、18.0 m商業(yè)夾層。

2 影響安全疏散的主要問(wèn)題

2.1 防火分區(qū)面積超標(biāo)

按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)[1]進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)，地下地上防火分區(qū)最大建筑面積分別不大于2 000 m2和不大于5 000 m2。本項(xiàng)目地下部分主要是城市通廊及換乘大廳，建筑面積約10 660 m2；地上部分進(jìn)站廣廳與高架候車(chē)廳連通，主要是人員集散及候車(chē)使用，面積約16 807.3 m2，防火分區(qū)面積≥5 000 m2，防火分區(qū)面積超過(guò)規(guī)范規(guī)定。

2.2 人員疏散距離超長(zhǎng)

城市通廊最大疏散距離為68 m，高架候車(chē)廳最大疏散距離為49 m，高架夾層的最大疏散距離為47 m，超過(guò)規(guī)范規(guī)定的37.5 m。

3 人員安全疏散模擬分析

3.1 安全疏散判定標(biāo)準(zhǔn)

TASET為到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)間，TRSET為人員疏散完畢時(shí)間，為保證場(chǎng)內(nèi)人員在危險(xiǎn)來(lái)臨前撤離到安全地帶，必須保證TASET>TRSET。人員疏散時(shí)間為探測(cè)報(bào)警時(shí)間Talarm、人員反應(yīng)時(shí)間Tresp和疏散行動(dòng)時(shí)間Taction考慮一定安全余量之和[2]，即TRSET=Talarm+Tresp+k×Taction，k為安全系數(shù)，通常取1.5。本建筑空間開(kāi)闊，視野通透，設(shè)置有疏散照明系統(tǒng)和導(dǎo)向光流應(yīng)急疏散指示標(biāo)志，Talarm取為60 s；建筑內(nèi)設(shè)有火災(zāi)探測(cè)報(bào)警和監(jiān)控系統(tǒng)，工作人員及保安人員訓(xùn)練有素，Tresp取為120 s；Taction由模擬軟件Pathfinder模擬計(jì)算獲得。

要保證火災(zāi)場(chǎng)景下人員安全，必須保證火災(zāi)發(fā)生后，煙氣層下降到距離地面一定高度的一段時(shí)間內(nèi)，地面至煙氣層的清晰層高度內(nèi)的能見(jiàn)度、溫度及有毒氣體濃度保持在一定限度內(nèi)。本建筑煙層危險(xiǎn)高度根據(jù)層高結(jié)合有關(guān)規(guī)范性文件確定，人員生命安全標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1所示。

表1 人員生命安全標(biāo)準(zhǔn)

3.2 火災(zāi)場(chǎng)景的設(shè)定

火災(zāi)場(chǎng)景按照最不利原則設(shè)定。結(jié)合該高鐵車(chē)站的使用功能和建筑特性，設(shè)置火情時(shí)重點(diǎn)考慮3個(gè)方面：一是火災(zāi)發(fā)生可能性最大；二是火災(zāi)發(fā)展迅速；三是火災(zāi)后果嚴(yán)重。共設(shè)定5個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景，如表2和圖1所示。

3.3 危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間模擬計(jì)算

設(shè)定火源位置A、B(如圖1所示)，環(huán)境初始溫度為23 ℃，初始風(fēng)速為0 m·s-1，壁面邊界條件為絕熱，火災(zāi)增長(zhǎng)規(guī)律為t2火，以建筑實(shí)際尺寸建立整體FDS模型，如圖2所示。

表2 火災(zāi)場(chǎng)景統(tǒng)計(jì)表

圖1 高架候車(chē)廳火源位置示意圖

圖2 車(chē)站整體FDS模型

利用FDS軟件，對(duì)5個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景進(jìn)行煙氣流動(dòng)模擬，得出危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間(TASET)前影響人身生命安全的各項(xiàng)參數(shù)，如表3所示。

表3 各火災(zāi)場(chǎng)景危險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)間

3.4 人員疏散時(shí)間模擬計(jì)算

疏散場(chǎng)景的設(shè)定原則為假設(shè)最可能火災(zāi)發(fā)生后，最不利于人員安全疏散的情況。本項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)時(shí)按整體疏散考慮，根據(jù)5個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景，設(shè)置2個(gè)疏散場(chǎng)景，如表4所示。

表4 疏散場(chǎng)景基本情況

疏散人數(shù)根據(jù)建筑場(chǎng)所功能不同，分別按人流量和區(qū)域密度進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，站房候車(chē)區(qū)1 497人，城市通廊2 640人，商業(yè)夾層520人，總計(jì)4 657人。參照國(guó)際上通用的一般公共建筑場(chǎng)所推薦的數(shù)值比例構(gòu)成，對(duì)于本高鐵站人員類(lèi)型組成按成年男士、成年女士、兒童和老者比例分別為40%、40%、10%、10%確定。人員行走速度按表5設(shè)定。

表5 人員行走速度

采用軟件Pathfinder進(jìn)行疏散模擬分析[3]。按照確定的各個(gè)參數(shù)，建立各個(gè)疏散場(chǎng)景的Pathfinder模型，模擬計(jì)算得出疏散行走時(shí)間，得到各場(chǎng)景下不同區(qū)域的人員疏散時(shí)間TRSET，如表6所示。

表6 人員疏散時(shí)間數(shù)據(jù)表

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

對(duì)5個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景和2個(gè)疏散場(chǎng)景中數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，如表7所示。

表7 各場(chǎng)景下疏散安全性

由表7可見(jiàn)，5個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景下，疏散安全余量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于零，根據(jù)疏散安全判據(jù)，火災(zāi)發(fā)生后，該建筑內(nèi)人員有足夠時(shí)間疏散至安全地帶。性能化疏散模擬分析結(jié)果表明，盡管大空間區(qū)域防火分區(qū)超出規(guī)范規(guī)定，人員疏散距離較長(zhǎng)，但各區(qū)域的疏散時(shí)間，達(dá)到了設(shè)定的消防安全設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4.2 建議

為提高該建筑的消防安全水平，建議：(1)明確建筑各功能分區(qū)，不得隨意改變各分區(qū)結(jié)構(gòu)和使用功能。同時(shí)監(jiān)控建筑中的可燃物和用火過(guò)程，禁止在具有禁火標(biāo)志的場(chǎng)所擅自動(dòng)用明火。(2)在疏散通道內(nèi)禁止存放任何物品，保持疏散路線始終暢通。(3)切實(shí)落實(shí)消防安全管理制度，定期對(duì)消防系統(tǒng)進(jìn)行檢查、維護(hù)保養(yǎng)，保證建筑內(nèi)消防系統(tǒng)能夠正常啟動(dòng)并發(fā)揮作用。(4)制定消防應(yīng)急預(yù)案和火災(zāi)時(shí)的安全疏散預(yù)案，并進(jìn)行演練，明確工作人員各自的職責(zé)、任務(wù)，提高組織人員安全疏散的能力。(5)建立微型消防站，提高初期火災(zāi)處置能力。