苏州站大型交通枢纽工程消防设计.doc

摘要：通过对苏州火车站大型交通枢纽换乘中心的消防设计分析，探索大型空间交通建筑消防设计 关键词：消防；人员疏散；大空间性能化防火设计；大型交通枢纽 1 引言 新苏州火车站南临北环路及护城河，北依平江新城，东西两侧分别是人民路和广济路，是一座集铁路、城市轨道、城市公共交通换乘功能于一体的大型城市交通枢纽设施，其空间形态和立面设计结合苏州古城风貌，表达出地域性和文化性的特征，整体连续的棱型屋顶与结构浑然一体，粉墙袅袅伸进了深灰色屋面的端头，并采用大空间建筑形式层层叠叠、纵横交错，是苏州市的标志性城市基础设施建设项目。 2 概述 苏州火车站由南站房、北站房和高架候车厅组成，主体站房地下三层，地上二层，南北站房地上部分通过高架候车厅连接，地下部分通过中央通廊连接。地下一层主要布置地铁2号线站厅层、国铁出站通道和中央通廊（图2），中央通廊联通南、北站房下方的商业用房和小型车辆停车场；地下二层是地铁2号线站台层和4号线的站厅层；地下三层是地铁4号线的站台层以及设备及管理用房；南、北站房地上一层主要布置候车大厅、无障候车室、售票厅、出站厅、商业服务用房及车站管理办公用房和消防控制室，庭院和天井根据功能需要布置；二层主要为高架侯车厅及服务设施，中部的天井周围布置卫生间、检票员室等服务用房和空调机房。 旅客流向设计为上进下出的形式，由高架进站，自地下出站，使得地铁、国铁的换乘人流均可以方便快捷地到达各功能区域。国铁旅客下至地下层出站通道，检票后到达南、北出站厅前往南北广场地下的出租车载客区和地下社会车场，也可通过自动楼扶梯下至地铁站厅层换乘2、4号地铁。（图3） 3 车站消防设计 3.1 总平面消防设计 在南北广场的靠近建筑外墙范围和站内的南北两个基本站台都可满足消防车的通行，所以消防车道可在南北站房分别形成环路。同时消防车也可以由高架车道直达北站房的二层进站广厅。附属建筑与主体建筑以院落的方式自然断开，实际距离9m，满足规范要求。 3.2 平面布局消防设计 主体站房地下三层，地上二层，建筑高度31.25m，总建筑面积85717m2，其中地上54445 m2，地下31272 m2，属于二类高层建筑，建筑耐火等级为一级。由于建筑功能和规模的特殊性，存在防火分区的面积突破规范的情况。面积较大的候车厅、售票厅和商业空间利用混凝土梁作为挡烟垂壁，高架候车室室内净高6m，不划分防烟分区。防火墙采用250mm厚轻集料混凝土砌块，耐火极限大于3h，防火墙上的门和卷帘均为甲级防火门和3h特种复合防火卷帘。地下一层地铁的进站口和付费区采用防火卷帘与国铁区域分隔开。由于主体建筑高度不超过32m，故未设消防电梯。 3.3. 安全疏散 对于交通建筑而言，旅客最高聚集人数是消防设计的重要依据，尽可能准确地预测建筑物内的使用人数是安全疏散分析过程的关键环节。由于城际的候车人数没有明确的依据，按候车室的座位数对疏散人数进行统计，候车室总计5519座，具体疏散宽度的计算结果如下： 地下出站通道总宽度为20m，通过5个出站楼梯与室外站台连通，按每0.90m每小时通行1400人计（城市道路交通规划设计规范第5.3.2条），每小时通行能力31100人。由于地下中央通廊位于两个地下出站通道之间，受位置的制约没有直通室外的安全出口，故在与出站通道相邻的墙上设置安全门作为紧急出口，在紧急情况下借用出站通道的楼梯疏散。 3.4消防给水和灭火设备 工程设消火栓系统和湿式自动喷水灭火系统，候车室及进站大厅净高大于12m的区域均采用大空间灭火系统。采用双波段图像探测器及微型自动扫描灭火装置相结合的自动报警及灭火系统，对被保护空间进行全方位立体防护。射水流量 5 L/s，系统最不利点工作压力 0.4 Mpa，保护半径15m，安装高度620m。设计同时开启的自动灭火装置数量为9个，系统设计流量为45 L/s，火灾延续时间为1h。 3.5防排烟系统设计 在地下防烟楼梯间及其前室共设置六个加压送风系统；地下一层设两个排烟系统，其余大空间采用电动排烟窗，自然排烟窗开启面积不小于建筑面积的2%防排烟系统： 3.6火灾自动报警系统 消防控制室设在北站房一层入口处，火灾自动报警系统采用集中报警系统。走廊、休息厅、餐厅、办公、楼梯间、机房、库房等场所均设置感烟探测器，二层商业及软席候车室采用空气采样早期烟雾报警探测器，二层中央通廊的高大空间设置双波段探测器，在客运机房设置感烟、感温双路探测器；各层疏散楼梯出口等位置设有手动报警按钮，消防控制室设置火灾应急广播机柜。 4 消防设计存在的问题 苏州站主体站房整座建筑体量大、功能复杂，为适应现代化快捷换乘运营模式，日发送旅客量很大，相应功能分区较大，地下一层中央通廊及出站通道贯穿路轨下部，南北方向的尽端与城市的下沉广场相连，防火分区面积与疏散距离超出规范要求，在消防设计中是否能视为准安全区域；高架候车厅人员数量较多，火灾负荷较大，其防火分区、疏散距离、疏散宽度均超过规范要求，如何对于人员疏散进行全面评估及分析，确保人员安全疏散；位于站房中央通廊下方的地铁2号线、4号线的站台、站厅层与中央通廊有较多联系开口，且地铁4号线的出入口因受上部站房限制，其部分疏散出入口开向了国铁的中央通廊，这些开口对中央通廊的安全性产生一定影响，如何采取合理的防火分隔措施控制火灾蔓延，是否能够实现安全疏散。 以上为苏州站工程在消防设计上存在的诸多不能满足现行规范要求的地方，需要运用性能化消防设计方法进行分析论证，确认其消防安全可否达到规范要求的同等水平，以下就上述问题一一阐述。 4.1中央通廊是否可视为安全区域 中央通廊在站房下部，两侧为出站通道，地铁出入口设在中央通廊的中部和北端，在南、北站房下侧布置有商业用房和各种小型车辆停车场，其中停车场延伸至广场地下。中央通廊防火分区面积、疏散距离超限，在消防设计中可否视为安全区域。（图4） 分析建筑物的火灾危险性首先需要弄清有关建筑的结构特点，例如应了解建筑构件的耐火性能、典型构件的防火保护、防火分区的划分、防止火灾和烟气蔓延的重要措施、通风换气、人员疏散设计等，进而需要识别该建筑物的重大火灾危险源，或者说应当按可能出现的最危险状况进行分析，这样就可以保证在任何情况下发生的灾害性结果都不会超过评估中考虑的结果。 地下一层主要为中央通道及出站通道，并相应设置出站厅服务设施，可能的火灾荷载主要有旅客随身携带的行李、广告牌、指示牌、信息提示屏幕以及设备用房内的电气设备等。其中，屏幕、指示牌等物品可经过处理达到一定的阻燃性能，行李唯一无法控制的重要火灾危险源。 当地下一层中央通廊发生火灾后，人员从两侧疏散门进入相应的出站通道，人员再通过出站通道向站台层半室外空间疏散。出站通道与中央通廊间采取防火分隔措施，并且出站通道应安装有独立喷淋及排烟系统，并在出站通道内不设置固定可燃物。同样的，地下北广场有一个下沉广场能够连通室外地面，其面积约2600米，该区域也可视为准安全区域。通过对这些区域采用不燃材料装饰，设置喷淋、火灾自动报警、排烟等措施，确保这些区域可作为安全地带，满足人员的疏散。 在上述措施的前提下，国家消防工程技术研究中心安全评估咨询部着重通过对设定火灾场景进行火灾模拟计算分析，通过对火灾荷载的分析，得出中央通廊内可能存在的最不利的火源点，通过不同火灾场景的分析，确定人员可以利用的疏散时间时，以远离火源的疏散出口附近区域的各项参数为依据加以确定。通过实验数据，获得以下结论：当中央通廊发生火灾时，在模拟时间内(1200s)，疏散楼梯间面向火源一侧的烟气层温度和空气层温度以及能见度均未达到影响人员安全疏散的极限值。 中央通廊与出站通道之间的防火分隔可以起到阻止火灾蔓延的作用，火灾烟气没有蔓延到出站通道。也就是说：人员在中央通廊的疏散时间在20min 内就可视为安全的。通过人员安全疏散的计算分析知道，当本建筑中央通廊发生火灾时，中央通廊内的全部人员（共5519人）可 在 20min（1200s）内通过中央通廊疏散到室外。根据烟气流动预测分析知道，中央通廊旅客行李发生火灾时，20min 内远离火源区域的火灾环境没有达到影响人员安全疏散的极限值，人员能够在危险来临之前疏散完毕，经计算分析中央通廊可视为准安全区。 4.2 高架候车大厅能否视为一个防火分区 二层高架候车厅纵跨站台上方，连接南侧普速站房和北侧城际站房，并通过共享空间与一层进站广厅相连通，屋面采用钢桁架结构，建筑高度22,5m，建筑面积达18400平方米（图5）。进站广厅、高架候车厅，人员数量较多，火灾负荷较大，尤其北进站广厅与高架候车厅通过孔洞相连，其防火分区面积较大，疏散距离过长，进站广厅、高架候车厅能否视为一个防火分区。 高架层候车大厅面积较大，设计中采用防火隔离带的方法进行分隔（图2.3）。两侧候车室与站台开孔处分隔玻璃均应采用耐火极限时间为1h的单片铯钾防火玻璃，防火玻璃高度应安装至顶板底部，如做吊顶，则可安装至吊顶下方，但吊顶至屋顶区域采用耐火极限时间为1h 的A级的隔墙材料分隔，对于防火玻璃应开式侧向喷头在受火面一侧进行保护，并确保证火灾发生时联动打开，水能均匀喷洒在受护的防火玻璃上。共享大厅空间高大且通透，便于及时发现火灾，易于将火灾控制在初期阶段。对于火灾危险性较大的部位以及重要的部位，如高架软席候车区、问询室和空调机房则采用独立防火单元（2.0h 隔墙、1.5h楼板）的形式进行分隔，并按照规范要求设置相应的消防设施，将危险控制在较小的范围内，免受其他部位火灾的影响，面积大于100m2的用房，设置机械排烟系统。候车区内商业用房等火灾荷载集中区域采用防火“舱”设计概念进行设计，如用于商业则防火“舱”的面积小于100m2，防火“舱”采用耐火极限不低于1.0h的顶棚，内部设置自动灭火系统和点型感烟探测系统以控制火灾规模，面积大于100m2的商业用房，设置机械排烟系统。如有无盖移动商摊则按“燃料岛”设计，控制其规模，商铺面积建议面积不超过20m2，间距不小于7.5m。并且不能设在靠近疏散主要出口附近，以免发生火灾后，影响疏散口的畅通。高架候车大厅采用自然排烟方式排烟，排烟窗面积应不小于地面面积2。排烟窗应均匀分布在侧窗与顶窗上，烟气能有效通过吊顶上升并最终通过自然排烟排除。（图6） 采取以上措施后，经专家论证，采用燃料岛、防火单元、防火隔离带的方法来控制火灾蔓延。而所谓“防火单元”即是在大空间内利用防火分隔带、，以有效阻止火势蔓延至相邻区域认为该高架候车大厅根据功能划分防火分区是合理的、可行的。 4.3 地下一层轨道4号线的3、4疏散出口可否通过中央通廊疏散 站房下方地下为轨道2号线、4号线的换乘区域，轨道站台、站厅层与中央通廊有较多联系开口，其中4号线的3、4疏散出口也开向中央通廊，这些开口对中央通廊内的人员疏散安全性产生一定影响，如何采取合理的防火分隔措施保证站厅层火灾不会对中央通廊构成威胁，确保人员安全疏散。 2号线站厅层与南北联系通道之间采用防火卷帘进行分隔，防止2号线站厅层的火灾和烟气蔓延到南北联系通道内，威胁南北联系通道内人员的安全疏散；4号线与南北联系通道相连的区域为3、4号出入口，通过禁止可燃物和阻碍人员安全疏散物品的摆放，一方面可保证4号线人员疏散的安全性，另一方面也可降低出入口发生火灾的危险性。基于出入口处的低火灾危险性，4号线的3、4号出入口直接与南北联系通道相连，不做防火分隔。同时，车站本身还需要通过合理的防火分隔，控制火灾在车站内部的蔓延。车站公共区和周围设备区采用防火墙和甲级防火门进行严格分隔，防止火灾在车站公共区和设备区之间蔓延；连通2号线和4号线站厅之间的换乘楼扶梯、转换楼梯处采取防火分隔，一条线起火的状况下，不会蔓延到另外一条线；车站公共区站台和站厅之间不进行防火分隔，但通过排烟在楼扶梯形成的下行补风，控制火灾在站台和站厅之间蔓延；通过以上措施，将起火范围控制在起火站厅或者站台范围之内，同时轨道区域采取相应的防排烟技术策略，并在4号线-1F与南北联系通道相通的3、4号出入口区域设置机械排烟系统，防止该区域起火烟气进入南北联系通道，危及南北联系通道内的人员安全疏散 基于以上防火分隔措施，国家消防安全评估人员从保守不利的角度出发，设置多个火灾场景，采用火灾专用模拟软件FDS进行量化模拟分析烟气流动蔓延情况，采用疏散模拟软件STEPS对苏州轨道交通火车站站4号线部分和中央通廊进行了整体疏散模拟，得出轨道起火对中央通廊影响较小，人员可用安全疏散时间ASET大于所需安全疏散时间RSET，人员可以实现安全疏散。经专家评定，轨道线开口对中央通廊的火灾危险性影响较低，能够有效的防止烟气相互蔓延，火车站站4号线能够通过通过南北联系通道实现安全疏散。 综上所述