軌道交通樞紐車站建筑消防設(shè)計(jì)研究

周偉

摘要：

軌道交通樞紐車站具有工期短、觀賞性強(qiáng)、體量大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，樞紐車站的選址需要符合當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)律與特點(diǎn)，使車站與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。以體量、平面、形態(tài)作為軌道交通樞紐建筑設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，配合使用BIM、VR技術(shù)開展仿真設(shè)計(jì)，構(gòu)建車站建筑體量參數(shù)化模型。在把握車站建筑交通流線基本方法路線、控制要點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合車站建筑垂直結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，運(yùn)用BIM、VR開展垂直流線設(shè)計(jì)，以此保證任意情景下車站建筑交通的流暢性。同時(shí)，消防安全問題一直是軌道交通樞紐車站管理的重要課題，尤其在人員密集、空間封閉的環(huán)境中，火災(zāi)等突發(fā)事件可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果，基于此，本文針對(duì)軌道交通樞紐車站建筑消防設(shè)計(jì)進(jìn)行重點(diǎn)分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通樞紐；車站建筑；仿真設(shè)計(jì)；交通流線

引言

軌道交通樞紐車站具有該地區(qū)最大的客流量、承擔(dān)著巨大的交通壓力，合理設(shè)計(jì)車站建筑可以為保障樞紐車站的有序性提供支持。消防設(shè)計(jì)的所有內(nèi)容，都必須與建筑的周圍環(huán)境、地理情況、線路管理以及工程管理等因素緊密結(jié)合，只要有一項(xiàng)審核不合格，就會(huì)導(dǎo)致軌道交通樞紐車站的消防設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生差錯(cuò)。除此之外，當(dāng)消防工程設(shè)計(jì)與消防工程的其它環(huán)節(jié)發(fā)生脫節(jié)時(shí)，也很難確保工程設(shè)計(jì)和管理的質(zhì)量安全。因此，對(duì)消防工程施工設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行改革是十分關(guān)鍵的，要保證設(shè)計(jì)方式的科學(xué)性和合理性。

一、軌道交通樞紐車站設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)特點(diǎn)

1.體量大。軌道交通樞紐是旅客換成車輛的集中地，為了容納更多的旅客，軌道交通

樞紐車站建筑具有體量大的特點(diǎn)。車站建筑設(shè)計(jì)全過程完全按照數(shù)據(jù)進(jìn)行，由此在一定程度上決定了車站建筑的單一性[1]。

2.工期短。軌道交通樞紐決定了城市的交通運(yùn)行效率，城市交通對(duì)軌道交通樞紐呈現(xiàn)出剛性需求，因此軌道交通樞紐車站建筑相比其他類型的建筑擁有更多的施工周期。

3.觀賞性強(qiáng)。盡管軌道交通樞紐車站建筑的設(shè)計(jì)體量較大、單一性較強(qiáng)，但是軌道交通樞紐車站是一座城市的地標(biāo)性建筑，因此在設(shè)計(jì)過程中需要將當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)情風(fēng)貌融入其中，使其具有一定的觀賞性。

（二）設(shè)計(jì)選址

軌道交通樞紐建筑的選址設(shè)計(jì)需要充分參考城市發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)。樞紐車站需要與道路、其他建筑等硬件設(shè)施形成協(xié)調(diào)統(tǒng)一的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上確定軌道交通樞紐建筑設(shè)計(jì)選址。

（三）設(shè)計(jì)選型

軌道交通樞紐建筑設(shè)計(jì)選型，需要以車輛行進(jìn)路線與站點(diǎn)功能為依據(jù)，在此基礎(chǔ)上制定設(shè)計(jì)選型方案。表1所示為軌道交通樞紐站點(diǎn)功能。

二、軌道交通樞紐車站建筑消防設(shè)計(jì)

（一）消防設(shè)施布局與設(shè)計(jì)

1.消防出口的設(shè)置與規(guī)劃。消防出口作為緊急疏散的關(guān)鍵通道，其合理性與平穩(wěn)性至關(guān)重要。但部分車站存在通道狹窄、設(shè)置不合理等問題，可能會(huì)影響疏散效率。通過調(diào)查不同車站的布局，分析通道設(shè)置是否滿足疏散需求，以及在高客流條件下的實(shí)際效果。

2.滅火設(shè)備配置及選址。滅火設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生初期起著至關(guān)重要的作用，但滅火設(shè)備的數(shù)量、類型、布置是否符合實(shí)際需要，仍值得關(guān)注。通過比較各站點(diǎn)的滅火設(shè)備配置，評(píng)估其位置是否能夠快速響應(yīng)火災(zāi)，從而提高滅火效率。

3.疏散通道和緊急出口設(shè)計(jì)。車站內(nèi)疏散通道和緊急出口的設(shè)計(jì)直接影響到人員的疏散速度和安全。分析航道緊急出口的寬度、可達(dá)性、數(shù)量和位置，評(píng)估其在緊急情況下的可用性和有效性。

（二）建筑耐火等級(jí)設(shè)計(jì)

1.防火墻。根據(jù)防火墻的耐火極限時(shí)間選擇墻體類型，用耐火性能較差的輕型防火墻代替磚墻，在框架、梁等車站結(jié)構(gòu)部位設(shè)置墻體，相鄰防火隔室之間間隔設(shè)置防火隔墻。為避免削弱墻體的耐火性能，非必要時(shí)禁止在墻體上鉆孔。如果在墻壁中隱藏或通過管道，必須嚴(yán)格控制墻壁開口的深度和面積，并在開口中填充不可燃材料進(jìn)行密封處理。必要時(shí)，應(yīng)在洞口表面加裝耐火襯板進(jìn)行加固。

2.防火門。設(shè)計(jì)師需要選擇防火門的水平根據(jù)建筑的防火要求，專門分為三個(gè)類別：A類、B類和C類。一般來說，甲級(jí)防火門應(yīng)安裝在防火墻和各種火災(zāi)區(qū)域的出入口，乙級(jí)防火門應(yīng)安裝在樓梯間等領(lǐng)域，設(shè)備房間等，丙級(jí)防火門應(yīng)安裝在管道維修門等領(lǐng)域。在有工程費(fèi)用預(yù)算的情況下，可以增加A級(jí)防火門的整體比例。還應(yīng)安裝具有自閉功能的新型防火門。當(dāng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)向消防控制室發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)時(shí)，自動(dòng)控制各防火門的順序關(guān)閉，或現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)控制防火門的開啟和關(guān)閉[2]。

3.防火窗。設(shè)計(jì)師注重控制防火窗間距和窗型的選擇。在控制防火窗間距時(shí)，應(yīng)根據(jù)防火窗的位置確定間距要求。如在防火墻兩側(cè)布置防火窗時(shí)，防火窗與相鄰防火門邊緣的水平距離應(yīng)控制在2.0米及以上，內(nèi)角兩側(cè)防火窗的最小水平距離應(yīng)保持在4.0米。在選擇窗的類型時(shí)，一般區(qū)域可選擇具有耐火功能的普通防火窗。在防爆墻體內(nèi)安裝防火窗時(shí)，應(yīng)選用特殊型號(hào)的不燃采光窗。

（三）消防監(jiān)管體系設(shè)計(jì)

軌道交通樞紐車站結(jié)構(gòu)復(fù)雜、布局復(fù)雜、布線廣泛、人口密集，火災(zāi)危險(xiǎn)性高。由于軌道交通樞紐車站運(yùn)行中需要大量使用電器，當(dāng)遇到電線老化、電氣設(shè)備過載等情況時(shí)，發(fā)生火災(zāi)的概率也隨之增加。此外，現(xiàn)代軌道交通樞紐車站結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性也導(dǎo)致了火災(zāi)隱患的廣泛分布。一旦發(fā)生火災(zāi)，軌道交通樞紐車站復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和布局使火災(zāi)蔓延速度更快，具有更多的火災(zāi)隱患。強(qiáng)化軌道交通樞紐車站防火監(jiān)督措施是確保軌道交通樞紐車站火災(zāi)安全的重要舉措。下面從完善前期預(yù)防體系、加大重視程度、貫徹安全責(zé)任制、完善防火監(jiān)督制度等幾項(xiàng)內(nèi)容，對(duì)如何加強(qiáng)軌道交通樞紐車站消防監(jiān)管措施進(jìn)行解讀。在軌道交通樞紐車站的設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收階段，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)火災(zāi)防控措施的規(guī)劃和落實(shí)。包括軌道交通樞紐車站合理布局消防設(shè)施、選擇防火材料、確保軌道交通樞紐車站電氣系統(tǒng)安全等。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)施工單位的監(jiān)督和檢查，確保軌道交通樞紐車站施工過程中的防火措施符合要求[3]。

（四）電氣系統(tǒng)消防設(shè)計(jì)

軌道交通樞紐車站消防安全保障還應(yīng)該從電氣系統(tǒng)著手，要求確保軌道交通樞紐車站電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，由此規(guī)避因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)運(yùn)行故障帶來的安全隱患?；陔姎庀到y(tǒng)消防安全保障工作的開展而言，應(yīng)該從前期計(jì)劃規(guī)劃著手，面臨著越來越復(fù)雜的軌道交通樞紐車站電氣系統(tǒng)運(yùn)行狀況，技術(shù)人員除了要優(yōu)化配置功能強(qiáng)大的電氣設(shè)施，以便滿足軌道交通樞紐車站在運(yùn)行能力方面的需求，往往還應(yīng)該重點(diǎn)考慮到所有電氣設(shè)施運(yùn)行的消防安全保障效果，對(duì)于可能引起火災(zāi)的因素進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。比如電力線路之間的位置關(guān)系，就需要嚴(yán)格按照消防規(guī)范執(zhí)行，避免在線路方面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的火災(zāi)隱情。在此基礎(chǔ)上，軌道交通樞紐車站電氣系統(tǒng)的消防安全保障工作還應(yīng)該具體到后續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行維護(hù)上，消防安全管理人員應(yīng)該積極協(xié)同電氣系統(tǒng)維護(hù)檢修人員，定期針對(duì)軌道交通樞紐車站中的所有電氣設(shè)施及其相關(guān)線路進(jìn)行檢測(cè)分析，一旦發(fā)現(xiàn)任何故障問題，均需要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理，如此也就可以有效規(guī)避了來自電氣系統(tǒng)方面的火災(zāi)隱患。比如針對(duì)軌道交通樞紐車站電氣系統(tǒng)中存在明顯老化的設(shè)備、材料，就需要予以及時(shí)更換處理，保證消防設(shè)備運(yùn)行正常[4]。

三、BIM+仿真技術(shù)交通流線設(shè)計(jì)

（一）基本方法路線與控制要點(diǎn)

1.基本方法路線。使用BIM對(duì)軌道交通樞紐車站建筑交通流線進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的基本方法為BIM技術(shù)，基本路線為：集成BIM協(xié)同建筑信息→構(gòu)建動(dòng)態(tài)BIM模型→交互式仿真分析→方案評(píng)估。

2.控制要點(diǎn)。保證BIM推進(jìn)的正向性：使用BIM技術(shù)對(duì)車站交通流線進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，全體參與設(shè)計(jì)的工作人員均在統(tǒng)一平臺(tái)上接受相同的模型信息，并且能夠動(dòng)態(tài)共享最新的設(shè)計(jì)結(jié)果，同時(shí)可以縮短仿真結(jié)果的調(diào)整時(shí)間，進(jìn)一步提升仿真優(yōu)化效果、確保BIM仿真的正向推進(jìn)；保證BIM模型信息的可采集性：在BIM模型初步形成的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員對(duì)車站建筑內(nèi)部、外部開展實(shí)地調(diào)查，對(duì)調(diào)查過程中數(shù)據(jù)信息進(jìn)行詳細(xì)采集、整理，可以將采集的數(shù)據(jù)上傳至云端。需要注意的是，應(yīng)當(dāng)盡量將可量化的數(shù)據(jù)作為采集對(duì)象，盡量避免選取無法量化或量化后模糊的采集對(duì)象，以此保證BIM模型信息的可采集性[5]。BIM仿真分析的交互性：在未得到方針結(jié)果前，設(shè)計(jì)人員可以運(yùn)用人機(jī)對(duì)話的方式開展提問、回答，以此實(shí)現(xiàn)仿真、調(diào)整、糾錯(cuò)同時(shí)進(jìn)行，使仿真、調(diào)整、糾錯(cuò)實(shí)現(xiàn)交互，以此突出BIM仿真分析的交互性。結(jié)果評(píng)估的準(zhǔn)確性：可通過圖片、報(bào)告、視頻等多種形式表達(dá)BIM交通流線仿真設(shè)計(jì)結(jié)果，以此更加直接的對(duì)BIM設(shè)計(jì)車站建筑交通流線的效果進(jìn)行觀察、判斷、優(yōu)化，最大限度上保證結(jié)果評(píng)估的準(zhǔn)確性。

（二）情景界定與建模

1.情景界定。軌道交通樞紐車站建筑情景可大致分為正常狀態(tài)下與緊急狀態(tài)下，不同情景下的車站建筑交通流線會(huì)發(fā)生變化。正常狀態(tài)下：正常狀態(tài)下的車站建筑交通流線展現(xiàn)出有序性、流暢性等特點(diǎn)，建筑內(nèi)人員均能夠按照正常的秩序通行[6]；緊急狀態(tài)下：當(dāng)車站建筑內(nèi)發(fā)生意外情況，大部分乘客會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，車站內(nèi)原有的交通流線秩序被打破，乘客會(huì)隨意竄動(dòng)，由此引起交通堵塞、大幅度降低通行效率。

2.建模。在結(jié)合車站建筑設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，運(yùn)用BIM+VR創(chuàng)建靜態(tài)模型。創(chuàng)建靜態(tài)模型的過程中，需要充分利用車站建筑結(jié)構(gòu)層相關(guān)元素，結(jié)合勘察信息對(duì)車站結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，在顯眼的位置放引導(dǎo)牌，在緊急狀態(tài)下引導(dǎo)行人正常通行，最大限度上降低緊急狀態(tài)下車站建筑交通流線的混亂程度、維持交通流線的正常秩序[7]。

（三）仿真結(jié)果下軌道交通流線分析

設(shè)計(jì)人員通過觀察車站建筑內(nèi)部行人的活動(dòng)規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行總結(jié)，

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，建筑內(nèi)部行人的活動(dòng)規(guī)律會(huì)對(duì)車站建筑內(nèi)部空間產(chǎn)生直接影響。結(jié)合VR技術(shù)進(jìn)一步對(duì)流線展開量化分析。在保持BIM模型特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，配合使用VR技術(shù)對(duì)車站建筑內(nèi)部情況進(jìn)行渲染，設(shè)計(jì)人員進(jìn)入VR虛擬世界可以親身感受交通流線設(shè)計(jì)、布置的效果，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)車站建筑交通流線的分析。

BIM精準(zhǔn)建模能夠?yàn)橛行У腣R設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件，分析過程中依然將BIM建模作為工作重點(diǎn)。VR能夠?qū)IM模型起到補(bǔ)充作用，運(yùn)用VR在BIM建模的基礎(chǔ)上創(chuàng)建車站建筑虛擬環(huán)境，虛擬環(huán)境中將預(yù)先布置的交通流線體現(xiàn)出來。在流線分析過程中聯(lián)合使用VR與BIM，可以在虛擬空間中進(jìn)一步驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性。

結(jié)語

軌道交通樞紐車站設(shè)計(jì)、選址、選型的基礎(chǔ)上，運(yùn)用BIM對(duì)建筑體量進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，根據(jù)建筑體量參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)果，在明確前置條件的前提下對(duì)建筑進(jìn)行平面布置、形態(tài)設(shè)計(jì)。把握軌道交通樞紐車站建筑交通流線的基本方法路線與控制要點(diǎn)，充分考慮建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、障礙，聯(lián)合運(yùn)用BIM與VR對(duì)建筑交通流線進(jìn)行可視化仿真設(shè)計(jì)，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此保障建筑設(shè)計(jì)的有效性、合理性。同時(shí)，在軌道交通樞紐車站建筑消防設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，充分應(yīng)用現(xiàn)代化信息技術(shù)，可以更好地解決設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)遇到的問題，保證軌道交通樞紐車站的安全性，為人們的安全出行提供保障[8]。

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