上海虹橋交通樞紐防火隔離帶應(yīng)用分析

施碧波,韓 新

(1.同濟(jì)大學(xué)上海防災(zāi)救災(zāi)研究所,上海 200092;2.奧雅納工程咨詢公司,上海 200031)

虹橋綜合交通樞紐在長三角地區(qū)將串聯(lián)起上海、南京、杭州三大都市圈以及沿線蘇錫常等經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū),并促進(jìn)沿江和長三角地區(qū)人力資源的有序流動(dòng)和集聚,實(shí)現(xiàn)長江三角洲商貿(mào)、信息、資金以及人力資源的融合與對接。根據(jù)世界級的交通樞紐地位,確定核心區(qū)內(nèi)各主要功能主體的平面布局由東向西依次為:西航站樓、東交通廣場、磁懸浮車站、高鐵車站、西交通中心。

這些建筑規(guī)模龐大,各種可燃物廣泛分布在各個(gè)功能區(qū),為防止可燃物著火后,火災(zāi)在各個(gè)功能區(qū)域之間蔓延,根據(jù)規(guī)范要求應(yīng)使用具有耐火極限的防火分隔物劃分防火分區(qū)來控制火災(zāi)的快速蔓延。但對于虹橋綜合交通樞紐來說,人流、物流在各個(gè)功能建筑內(nèi)通暢的流通是整個(gè)交通樞紐最基本的功能需要。為了在保證這些區(qū)域的消防安全水平的同時(shí),最大限度的保持建筑功能,虹橋綜合交通樞紐內(nèi)西航站樓、東交通廣場、磁懸浮車站、商業(yè)區(qū)域有較多連通區(qū)域運(yùn)用“防火隔離帶”概念,這些區(qū)域通過防火卷簾分隔將嚴(yán)重影響旅客通行。

防火隔離帶是在不同的功能大廳之間設(shè)置一定寬度的區(qū)域,該區(qū)域內(nèi)嚴(yán)格禁止設(shè)置任何可燃物,并通過輻射模型來計(jì)算隔離帶需要的有效寬度以保證火災(zāi)時(shí)一側(cè)的火焰不會輻射蔓延至另外一側(cè)。通過“防火隔離帶”分隔的防火分區(qū)亦被稱為邏輯上的防火分區(qū)。

防火隔離帶主要防止火焰輻射和煙氣輻射引起的火災(zāi)蔓延,其傳熱學(xué)計(jì)算公式主要如下:

(1)火源輻射

火源生成的火焰鋒面在幾何形狀上呈不規(guī)則狀,很難使用經(jīng)典的輻射換熱計(jì)算公式確定精確的計(jì)算模型。在消防安全工程領(lǐng)域通常將火源假設(shè)成一個(gè)具有輻射發(fā)射性的幾何點(diǎn),稱為點(diǎn)火源。這種假設(shè)可以大大簡化火源輻射的計(jì)算模型,并且認(rèn)為可以被控制在工程計(jì)算所接受的精確度內(nèi)。

美國消防協(xié)會NFPA出版的《火災(zāi)防護(hù)手冊》中給出距離火源中心距離為R處的可燃物接收到的火源輻射和火源的熱釋放速率的關(guān)系式如下:

式中:Q為火源熱釋放率(kW);R為從火源中心算起的有效引燃半徑(m);q″為被引燃物發(fā)生輻射引燃的最小熱輻射通量(kW/m2)。

(2)煙氣輻射

頂棚高度較低的區(qū)域內(nèi),可燃物著火形成火源后,頂棚下能夠在很短的時(shí)間內(nèi)形成溫度較高的煙氣層,并且隨著火勢的發(fā)展,煙氣層逐漸增厚,溫度逐漸增高。這時(shí)可以將煙氣層看作具有輻射發(fā)射性的高溫氣體,頂棚下未燃燒的可燃物接受到來自煙氣層的輻射熱流量:

式中:ε為煙氣層的發(fā)射率,一般取1;σ為史蒂芬-玻耳茲曼常數(shù),取5.67×10-11 kW/(m2·K4);Ts為煙氣層溫度,K;Fs為可燃物對煙氣層的輻射角系數(shù);·qs為可燃物接收到的煙氣輻射,kW/m2。

采用“防火隔離帶”的邊界需設(shè)置擋煙垂壁(設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)區(qū)域)防止煙氣相互蔓延,隔離帶內(nèi)需要設(shè)置單獨(dú)的消防系統(tǒng),如排煙、噴淋系統(tǒng)等或者也可配合采光通風(fēng)井來設(shè)置。為了避免火災(zāi)在隔離帶的吊頂內(nèi)蔓延,隔離帶吊頂內(nèi)需設(shè)置防火隔墻,穿越隔墻的管道需設(shè)置防火閥。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中,各防火隔離帶設(shè)置濕式報(bào)警閥獨(dú)立的噴淋系統(tǒng)以及排煙系統(tǒng),同時(shí)隔離帶及其兩側(cè)區(qū)域的設(shè)計(jì)清晰高度均計(jì)算到擋煙垂壁以上。因此,即使隔離帶一側(cè)區(qū)域的部分煙氣蔓延過擋煙垂壁,也能通過隔離帶內(nèi)的排煙系統(tǒng)排出,煙氣蔓延到隔離帶另一側(cè)區(qū)域的可能性很小。

圖1 防火隔離帶示意圖

采用防火隔離帶的方法較好地解決了大型樞紐間互相聯(lián)通的消防難點(diǎn),邏輯上防火分區(qū)模式為以后的樞紐建筑提供了較好的參考和借鑒,虹橋樞紐的隔離帶主要如下區(qū)域:

●西航站樓-7.95 m自助辦票大廳與東交通廣場-9.35 m地鐵站廳之間

●東交通廣場-9.35 m地鐵站廳與磁懸浮車站-9.35 m地下進(jìn)站廳之間

●東交通廣場-9.35 m地鐵站廳與南北兩側(cè)車庫之間

●磁懸浮車站-9.35 m地下進(jìn)站廳與京滬高鐵車站-9.35 m層

●西航站樓+12.15 m辦票大廳與東交通廣場+12.15 m大廳之間

●東交通廣場/磁懸浮車站+12.15 m兩側(cè)大廳與中央商業(yè)之間

●東交通廣場/磁懸浮車站+12.15 m中央商業(yè)區(qū)之間

●高鐵-11.55 m公共人行通廊

●高鐵+10.10 m高架候車層區(qū)域

●西交通中心地下一層長途汽車站候車廳與地鐵付費(fèi)區(qū)之間