大型交通樞紐消防性能化設計評估案例分析

一、情景描述

某大型交通樞紐(圖3-44-1)地上2層、地下3層，建筑高度為20m，由鐵路綜合站房、高架候車大廳、地下換乘大廳、地下汽車庫和設備用房、地下地鐵付費區(qū)五部分組成。鐵路綜合站房建筑面積96488m2，其中地上建筑面積63743 m2，地下建筑面積32745m2;高架候車大廳(圖3-44-2)建筑面積35000m2;地下換乘大廳建筑面積32969m2;地下汽車庫和設備用房建筑面積90273m2;地下地鐵付費區(qū)建筑面積5791m2。本案例中，除高大空間防火分區(qū)劃分、人員疏散設計難以按照現行規(guī)范執(zhí)行而采用消防性能化設計評估解決之外，其他消防設計均滿足現行有關國家工程消防技術標準的規(guī)定。在消防性能化設計評估中，通過隔離火災危險源、降低高大空間起火可能性、提高煙控系統(tǒng)設計水平、設置大空間探測滅火設備等，將高大空間設計為低火災風險的區(qū)域，從而解決防火分區(qū)面積擴大、人員疏散距離超長的問題。

二、案例說明

本消防性能化設計評估案例包含或涉及下列內容：

1)可燃物的狀況及火災荷載密度。

2)防止火災輻射蔓延。

3)大空間內高火災荷載區(qū)域的處理方法。

三、關鍵知識點

(一)可燃物的狀況及火災荷載密度

可燃物的狀況主要考慮可燃物的形狀、分布、堆積密度、高度及濕度等。建筑物內的火災荷載密度用室內單位地板面積的燃燒熱值表示，見式(3-44-1)。

式中q?——火災荷載密度(MJ/m2);

Gi——某種可燃物的質量(kg);

Hi——某種可燃物單位質量的發(fā)熱量(MJ/kg);

A——火災范圍內的地板面積(m2)。

一個空間內的火災荷載密度也可以參考同類型建筑內火災荷載密度的統(tǒng)計數據確定。在進行此類統(tǒng)計時，應該至少對5個典型建筑取樣。

(二)防止火災輻射蔓延

造成火災輻射蔓延的因素很多，如飛火、熱對流、熱輻射等。在性能化的分析中，是在一定的設定火災規(guī)模下通過控制可燃物間距，或在一定間距條件下控制火災的規(guī)模等方式來防止火災的蔓延。性能化分析中通常采用輻射熱分析方法來分析火災蔓延情況。

火災發(fā)生時，火源對周圍產生熱輻射和熱對流?；鹪粗車目扇嘉镌跓彷椛浜蜔釋α鞯淖饔孟聹囟葧饾u升高，當達到其點燃溫度時可能會發(fā)生燃燒，導致火災的蔓延。

一般情況下，在火災通過輻射蔓延的設計中，當被引燃物是很薄很輕的窗簾、松散地堆放的報紙等非常容易被點燃的物品時，臨界輻射強度可取10kw/m2;當被引燃物是帶軟墊的家具等一般物品時，臨界輻射強度可取20kw/m2;對于5cm或更厚的木板等很難被引燃的物品，臨界輻射強度可取40k/m2。本項目貨物帶有包裝，保守取臨界輻射強度為15kW/m2。

一般假設點火源的輻射能量是在火源中心位置釋放出來的，熱輻射強度見式(3-44-2)。

式中q″——熱輻射強度，即輻射熱流值(kW/m2);

Q——火源熱釋放速率(kW/m2);

R——火源中心至接受輻射面的水平距離(m)。

對于面火源，其熱輻射強度可見式(3-44-3)。

q″=εσT4 (3-44-3)

式中q″——熱輻射強度，即輻射熱流值(kW/m2);

ε——輻射率;

σ——史蒂芬.波爾茲曼常數，為5.67×10-8kW/(m2·K4);

T——熱力學溫度。

(三)在性能化設計評估中。對高大空間中的高火災荷載區(qū)域所采取的措施

①防火單元。對于公共空間內設置的高火災荷載、人員流動小、無獨立疏散條件的區(qū)域(如廚房、為旅客服務的辦公室、設備用房、既有商業(yè)設施等)應采用防火單元的處理方式，即采用耐火極限不低于2.00h的不燃燒體防火隔墻和耐火極限不低于1.50h的不燃燒體屋頂與其他空間進行防火分隔。在隔墻上開設門、窗時，應采用甲級防火門、窗。

②防火艙。對于站房內設置的為旅客服務的無明火作業(yè)的餐飲、商業(yè)零售網點、商務候車等場所，可采用“防火艙”的處理方式(圖3-44-3)，以確保將火災影響限制在局部范圍內，最大限度地避免危及生命安全、財產安全和運營安全的事件發(fā)生，以實現大空間開敞布局的需要。

所謂“防火艙”是指由堅實的有足夠耐火極限的不燃圍護結構(要求圍護結構耐火極限不小于1.00h)構成，覆蓋在整個火災荷載相對較高的區(qū)域之上。頂棚下要求安裝火災自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)和排煙裝置。這樣，既可快速抑制火災，又可防止煙霧蔓延到大空間。防火艙可分為開放式防火艙和封閉式防火艙兩種形式。

開放式防火艙是指其四周圍護結構可局部開敞，要求儲煙艙高度不小于1m，其內部必須設置機械排煙系統(tǒng)，以控制火災煙氣向大空間蔓延。不同防火艙間應保持一定的防火間距，防止火災連續(xù)蔓延。當開放式防火艙連續(xù)設置時，應采取防止火災連續(xù)蔓延的措施。

封閉式防火艙是指四周圍護結構為全封閉的，或有一邊局部敞開且局部敞開處應設置防火卷簾或防火門。要求四周圍護結構的耐火極限均不應小于1.00h，對于防火卷簾，當探測器發(fā)出火警時防火卷簾應分兩步下降關閉，保證艙內人員的及時疏散。

③燃料島。燃料島是指在開放大空間內設置的沒有頂棚的小型陳列和零售服務設施。這些設施被要求控制在6～20m2之內，火災規(guī)模一般為3～5MW。燃料島之間應保持足夠的防火安全間距，一般不小于9m。

四、注意事項

火車站作為人員密集的公共場所，每天迎送的旅客川流不息。發(fā)生火災的危險源可能來自于旅客攜帶的火種或化學危險品、旅客違章吸煙、車站內的電氣設備、改擴建或裝修過程中的電氣焊等熱工操作、站內設置的餐飲場所中的廚房明火等。

“防火單元”的設計方法是解決大空間難以進行物理防火分隔的有效手段。設計中可以將火災危險性較大的區(qū)域從大空間中剝離出來，力爭將火災限制在局部區(qū)域和范圍內，最大限度限制火災的影響區(qū)域。高架候車大廳內的人員可以選擇水平方向疏散及向下垂直疏散，其疏散路徑清晰。另外，高架候車大廳可以依靠大空間自身的強大蓄煙能力及設置一些自然排煙口來延緩、控制煙氣層的下降及蔓延，能夠給人員安全疏散及消防隊員滅火作業(yè)提供較有利的條件。

高架候車大廳中火災危險性較大的區(qū)域是局部兩層功能用房和軟席候車區(qū)域?？梢酝ㄟ^引入“封閉艙”的概念，將局部兩層功能用房進行封閉并設計獨立排煙及自動滅火系統(tǒng)。軟席候車區(qū)域可采用“開放艙”概念設計。

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