某鐵路側(cè)式站房架空層消防安全策略研究

王 雨工程師 歐 宸工程師 劉松濤研究員

(中國建筑科學(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)計越來越復(fù)雜化和多元化，架空層的設(shè)計理念應(yīng)運而生，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。鐵路站房的架空層是指上方覆蓋高架旅客平臺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)的建筑空間進行建筑消防設(shè)計，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，鐵路車場規(guī)模為3臺7線，設(shè)基本站臺1座，中間站臺2座，車場內(nèi)共2條正線、5條到發(fā)線，站房總建筑面積約25 998m2。車站遠期高峰小時發(fā)送量2 647人，最高聚集人數(shù)為2 000人。

站房東側(cè)布置站臺及列車股道，西側(cè)為站前室外廣場。站房一層(±0.000m)平接高架車道，通過高架車道和基本站臺沿站房設(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30.000m，一層為站臺層，其西側(cè)由于一層站前平臺和高架車道道路面的覆蓋，形成了一個對外開敞，進深約43m，凈高約8.00m的架空區(qū)。二層為進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)計需綜合考慮空間環(huán)境、交通換乘無縫對接等需求，以其適應(yīng)現(xiàn)代綜合運輸方式，實現(xiàn)旅客快速、便捷、舒適、安全的服務(wù)要求，為實現(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，達到“站城一體化”發(fā)展需求，鐵路站房架空層的設(shè)計理念應(yīng)運而生。

(1)架空層通常平接站前室外廣場并與市政道路連通，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現(xiàn)換乘，具備人員流線復(fù)雜、人員密集的特點。但同時人員在架空層內(nèi)可進行平層疏散，疏散效率相對較高。

(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)平接室外廣場地面標高為-9.500m，并沿廣場側(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，站房整體可按照地上建筑進行防火設(shè)計；當(dāng)以站臺層高架路面作為建筑首層時，架空層則應(yīng)按照地下建筑進行防火設(shè)計。

(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)對架空區(qū)的影響也是本站房面臨的問題之一。

(3)疏散準安全區(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，最大進深約43m，凈高約8m，具有火災(zāi)風(fēng)險較低，與室外連通性較好的特點，將上述區(qū)域作為人員疏散的準安全區(qū)，如何采取有效技術(shù)措施保障準安全區(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、滅火和報警等消防系統(tǒng)的策略，解決架空層架空區(qū)雖然對外開敞但由于進深較大，帶來的中心區(qū)域相對封閉、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)一個長邊設(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)計防火規(guī)范(2018年版)》GB 50016-2014第7.1.2條規(guī)定，對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，可沿建筑的一個長邊設(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，可沿建筑的2個長邊設(shè)置消防車道[2]。

(2)由于本站房架空層只具備沿西側(cè)一個長邊設(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，將站臺層作為建筑首層，架空層應(yīng)按照地下建筑進行防火設(shè)計[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)進行防火分隔。

(2)架空區(qū)設(shè)置的設(shè)備辦公用房單獨劃分防火分區(qū)，每個防火分區(qū)面積原則上不應(yīng)大于1 000m2，確有困難時，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的防火墻和甲級防火門進行防火分隔。

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，為半室外空間，最大進深約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，不得進行商業(yè)經(jīng)營活動，平時不應(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行雙方向疏散，對比只能向西側(cè)單一方向進行疏散時，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)計執(zhí)行現(xiàn)行國家規(guī)范。綜合考慮架空區(qū)的火災(zāi)危險性和建筑特性，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)自動報警系統(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)供電時間不應(yīng)小于90min。選用特大型標志燈具，并增設(shè)能保持視覺連續(xù)的燈光疏散指示標志。

4 安全性評估

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

4.1 火災(zāi)煙氣模擬

(1)火災(zāi)場景設(shè)置。架空層可能存在的火災(zāi)風(fēng)險主要來源于周邊商鋪，其中餐飲店鋪的火災(zāi)危險性較高。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》給出了各類場所的火災(zāi)規(guī)模參考公共空間場所，在噴淋系統(tǒng)(快速響應(yīng)噴頭)有效時火災(zāi)規(guī)模1.50MW，在噴淋系統(tǒng)失效時取最大火災(zāi)規(guī)模為8.00MW(廚房按防火單元處理)?；馂?zāi)場景設(shè)定，見表1。

表1 架空區(qū)火災(zāi)場景設(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)疏散場景設(shè)計。疏散場景的設(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)場景設(shè)定相應(yīng)的疏散場景。

架空層主要考慮2列列車同時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。疏散場景設(shè)置，見表2。人員疏散開始時間取180s。

表2 架空區(qū)疏散場景設(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)人員的疏散行動時間為198s，RSET=477s。在設(shè)計火災(zāi)場景條件下，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，具有較強的差異性，在防火設(shè)計上很難一概而論，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)計策略，并進行安全性評估，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)置嚴格防火分隔措施進行控制，避免其對架空區(qū)影響。對架空區(qū)內(nèi)裝修進行嚴格限制。

(3)優(yōu)化疏散條件，滿足架空區(qū)人員雙方向疏散原則。

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