淺談地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)

楊學(xué)良

（廈門華旸建筑工程設(shè)計(jì)有限公司，福建 廈門 361009）

0 引言

近年來(lái)，隨著城市化進(jìn)程發(fā)展的加快，地鐵上蓋項(xiàng)目已成為城市建設(shè)的重要內(nèi)容之一。在地鐵上蓋項(xiàng)目中，鋼結(jié)構(gòu)建筑因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、易于加工等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。只有在消防安全設(shè)計(jì)得到充分保障的情況下，才能確保鋼結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)控制火勢(shì)，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失[1]。因此，有必要結(jié)合工程實(shí)際情況，對(duì)地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)進(jìn)行探究。

1 地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)的重要性

地鐵上蓋建筑是指在地鐵站或地鐵隧道上方建設(shè)各種建筑物或設(shè)施，因其具有一定的特殊性，由此帶來(lái)了消防安全的挑戰(zhàn)。地鐵上蓋建筑的高度和密度較大，建筑物之間的距離較小，將增加火災(zāi)擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，地鐵上蓋建筑的人員密度一般較大，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，疏散難度較大，增大了人員傷亡的風(fēng)險(xiǎn)；再者，地鐵上蓋建筑的施工條件較為復(fù)雜，施工期間容易引發(fā)火災(zāi)事故，也增加了消防安全的保障難度。

鋼結(jié)構(gòu)建筑在現(xiàn)代建筑中廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)包括強(qiáng)度高、耐久性好、施工速度快等。然而，由于其材料特性和建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全問(wèn)題也備受關(guān)注。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑在高溫下易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)崩塌，會(huì)擴(kuò)大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。這是鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全上的薄弱點(diǎn)，應(yīng)引起足夠的重視。

地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)貫穿于鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括建筑結(jié)構(gòu)、材料選擇、設(shè)備配置等。在鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)中，需要考慮建筑的使用功能、建筑高度、建筑面積、人員密度等因素，以確保火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)控制火勢(shì)，保障人員安全[2]；同時(shí)還需要采用一系列的措施來(lái)提高建筑的消防安全性，例如，選擇合適的防火材料，設(shè)計(jì)合理的疏散通道，配置有效的消防設(shè)備等；此外，在鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)中，還需要考慮建筑的外立面設(shè)計(jì)和防排煙系統(tǒng)的性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)，以控制火勢(shì)蔓延和煙霧擴(kuò)散。

2 地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)實(shí)例

2.1 項(xiàng)目概況

廈門軌道交通1號(hào)線火炬園站地塊配套項(xiàng)目，位于廈門市嘉禾路城市地鐵站上方，總建筑面積約50000m2，由一棟鋼筋混凝土建筑和一棟鋼結(jié)構(gòu)建筑組成，包括商業(yè)、辦公和酒店等功能。該項(xiàng)目所處場(chǎng)地狹小且地形復(fù)雜，周邊環(huán)境復(fù)雜，考慮到地鐵上蓋項(xiàng)目的特殊性，消防安全設(shè)計(jì)尤為重要。因此，項(xiàng)目設(shè)計(jì)方在消防安全設(shè)計(jì)上進(jìn)行了充分考慮，以確保建筑消防的安全性，尤其是鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全。該項(xiàng)目實(shí)景如圖1所示。

圖1 廈門軌道交通1號(hào)線火炬園站地塊配套項(xiàng)目實(shí)景圖

2.2 復(fù)合防火材料的選擇和應(yīng)用

在地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑時(shí)，由于建筑與地鐵隧道的距離較近，防火材料的選擇更加重要。地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)中，復(fù)合防火材料的選擇和應(yīng)用是重要部分。在選擇防火材料時(shí)，需要考慮多方面因素，如材料的防火等級(jí)、使用環(huán)境、成本等。常用的防火材料包括防火涂料、防火板材、防火巖棉等。其中，防火涂料是比較常用的一種防火材料，它能夠在建筑表面形成一層隔熱層，防止火勢(shì)蔓延。防火板材和防火巖棉則是在建筑內(nèi)部使用的防火材料，能夠有效遏制火勢(shì)，減緩火勢(shì)蔓延的速度。

在具體選擇防火材料時(shí)，需要根據(jù)建筑的具體情況進(jìn)行選擇?？紤]到建筑與地鐵隧道的距離較近，建筑防火等級(jí)較高，故選擇A 級(jí)防火材料。此外，還需要考慮高溫、高濕等使用環(huán)境下防火材料的防火性能。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)根據(jù)建筑的具體情況進(jìn)行選擇，并綜合考慮防火等級(jí)、使用環(huán)境、成本等多方面因素，鋼結(jié)構(gòu)部分的鋼梁、鋼柱、斜撐及桁架內(nèi)部的梁構(gòu)件均采用了防火涂料和防火板包裹雙重復(fù)合保護(hù)。

2.3 外立面消防安全設(shè)計(jì)

地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑外立面設(shè)計(jì)是鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)的重要組成部分，既要考慮地鐵隧道的存在以及周圍環(huán)境的復(fù)雜性，還要考慮防火性能、消防通道和排煙系統(tǒng)等，以確保消防安全。因此，外立面設(shè)計(jì)需要滿足以下幾個(gè)方面的消防要求[3]。

（1）需要對(duì)外立面材料進(jìn)行防火處理，增加其防火性能。

（2）建筑部分樓層雖設(shè)有外窗，但是外立面被一層金屬幕墻包圍，需要分析建筑在設(shè)置金屬幕墻時(shí)，當(dāng)其內(nèi)部起火后煙氣的排出情況與不設(shè)置幕墻的差異，并提出相關(guān)技術(shù)措施以滿足建筑設(shè)置幕墻后，其排煙排熱效果接近不設(shè)置幕墻的情況。如圖2所示，該項(xiàng)目外立面金屬幕墻采用穿孔鋁板，開孔率按不小于55%設(shè)置，并在幕墻頂部采用開敞式設(shè)計(jì)；被金屬幕墻覆蓋房間的外窗開口上部區(qū)域左右采用1.5m寬度的防火挑檐，避免火焰沿著上部窗檻墻壁到達(dá)上部窗口；被金屬幕墻覆蓋的玻璃幕墻部分設(shè)置高度不小于0.8m的窗檻墻，房間之間在幕墻內(nèi)側(cè)設(shè)置耐火極限不小于1.0h的襯墻；在外部砌體和保溫層之間，設(shè)置空腔防火屏障。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)建筑外立面防火設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

（3）在金屬幕墻的支撐結(jié)構(gòu)支座方面，盡量設(shè)置在防火挑檐的上部，并采用耐火極限不小于1.5h的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料防火板包裹的復(fù)合保護(hù)。

（4）在金屬幕墻和建筑外墻設(shè)置了消防通道或跳板，以便消防救援和滅火。消防通道是消防人員進(jìn)行滅火和救援的重要通道，外立面設(shè)計(jì)需要確保消防通道的暢通。因此，在外立面設(shè)計(jì)中需要留出足夠的空間，以便消防車輛和消防人員通行。

2.4 建筑防排煙系統(tǒng)的性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)

建筑防排煙系統(tǒng)是鋼結(jié)構(gòu)建筑消防安全設(shè)計(jì)中的重要組成部分。對(duì)于地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑來(lái)說(shuō)，由于建筑高度和地下空間的限制，建筑防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得更為重要。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案[4]。

首先，進(jìn)行了建筑外立面及內(nèi)部空間的分析和評(píng)估，確定了防排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求。其次，采用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)建筑內(nèi)部空氣流動(dòng)進(jìn)行了模擬分析，確定了防排煙系統(tǒng)的參數(shù)和設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，考慮了建筑內(nèi)部空間的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和人員疏散的需求，保證了防排煙系統(tǒng)的有效性和可靠性。最后，根據(jù)建筑的使用性質(zhì)和人員密度等因素，對(duì)防排煙系統(tǒng)進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)和布局。在建筑內(nèi)部設(shè)置了煙霧探測(cè)器和噴淋系統(tǒng)，并設(shè)置了排煙口和送風(fēng)口，以確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠及時(shí)排除煙霧，保證人員安全撤離。

性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)勢(shì)在于能夠充分考慮建筑外立面及內(nèi)部空間的特點(diǎn)和需求，通過(guò)數(shù)值模擬等技術(shù)手段確定系統(tǒng)參數(shù)和設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到最佳的防排煙效果。同時(shí)，該方案能夠提高系統(tǒng)的可靠性和效率，減少了系統(tǒng)的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本。地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的防排煙系統(tǒng)的性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)方案能夠有效提高建筑的消防安全性，保障人員的生命財(cái)產(chǎn)安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)地鐵上蓋剛結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)，明確消防安全設(shè)計(jì)的重要性。本文結(jié)合火炬園站地塊配套項(xiàng)目，探討了地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全設(shè)計(jì)，提出了復(fù)合防火材料的選擇和應(yīng)用、外立面消防安全設(shè)計(jì)、建筑防排煙系統(tǒng)的性能化專項(xiàng)設(shè)計(jì)等消防安全設(shè)計(jì)策略。實(shí)踐證明，這些設(shè)計(jì)策略的應(yīng)用有效保障了地鐵上蓋鋼結(jié)構(gòu)的消防安全性，值得參考借鑒。