大型交通樞紐消防性能化設(shè)計(jì)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?lián)Q乘大廳、地下汽車庫和設(shè)備用房、地下地鐵付費(fèi)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?lián)Q乘大廳建筑面積32969m2;地下汽車庫和設(shè)備用房建筑面積90273m2;地下地鐵付費(fèi)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(shè)計(jì)難以按照現(xiàn)行規(guī)范執(zhí)行而采用消防性能化設(shè)計(jì)評估解決之外，其他消防設(shè)計(jì)均滿足現(xiàn)行有關(guān)國家工程消防技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在消防性能化設(shè)計(jì)評估中，通過隔離火災(zāi)危險(xiǎn)源、降低高大空間起火可能性、提高煙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平、設(shè)置大空間探測滅火設(shè)備等，將高大空間設(shè)計(jì)為低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，從而解決防火分區(qū)面積擴(kuò)大、人員疏散距離超長的問題。

二、案例說明

本消防性能化設(shè)計(jì)評估案例包含或涉及下列內(nèi)容：

1)可燃物的狀況及火災(zāi)荷載密度。

2)防止火災(zāi)輻射蔓延。

3)大空間內(nèi)高火災(zāi)荷載區(qū)域的處理方法。

三、關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)

(一)可燃物的狀況及火災(zāi)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(nèi)的火災(zāi)荷載密度用室內(nèi)單位地板面積的燃燒熱值表示，見式(3-44-1)。

式中q?——火災(zāi)荷載密度(MJ/m2);

Gi——某種可燃物的質(zhì)量(kg);

Hi——某種可燃物單位質(zhì)量的發(fā)熱量(MJ/kg);

A——火災(zāi)范圍內(nèi)的地板面積(m2)。

一個(gè)空間內(nèi)的火災(zāi)荷載密度也可以參考同類型建筑內(nèi)火災(zāi)荷載密度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)確定。在進(jìn)行此類統(tǒng)計(jì)時(shí)，應(yīng)該至少對5個(gè)典型建筑取樣。

(二)防止火災(zāi)輻射蔓延

造成火災(zāi)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(shè)定火災(zāi)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(zāi)的規(guī)模等方式來防止火災(zāi)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(zāi)蔓延情況。

火災(zāi)發(fā)生時(shí)，火源對周圍產(chǎn)生熱輻射和熱對流。火源周圍的可燃物在熱輻射和熱對流的作用下溫度會(huì)逐漸升高，當(dāng)達(dá)到其點(diǎn)燃溫度時(shí)可能會(huì)發(fā)生燃燒，導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延。

一般情況下，在火災(zāi)通過輻射蔓延的設(shè)計(jì)中，當(dāng)被引燃物是很薄很輕的窗簾、松散地堆放的報(bào)紙等非常容易被點(diǎn)燃的物品時(shí)，臨界輻射強(qiáng)度可取10kw/m2;當(dāng)被引燃物是帶軟墊的家具等一般物品時(shí)，臨界輻射強(qiáng)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(qiáng)度可取40k/m2。本項(xiàng)目貨物帶有包裝，保守取臨界輻射強(qiáng)度為15kW/m2。

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

式中q″——熱輻射強(qiáng)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(qiáng)度可見式(3-44-3)。

q″=εσT4 (3-44-3)

式中q″——熱輻射強(qiáng)度，即輻射熱流值(kW/m2);

ε——輻射率;

σ——史蒂芬.波爾茲曼常數(shù)，為5.67×10-8kW/(m2·K4);

T——熱力學(xué)溫度。

(三)在性能化設(shè)計(jì)評估中。對高大空間中的高火災(zāi)荷載區(qū)域所采取的措施

①防火單元。對于公共空間內(nèi)設(shè)置的高火災(zāi)荷載、人員流動(dòng)小、無獨(dú)立疏散條件的區(qū)域(如廚房、為旅客服務(wù)的辦公室、設(shè)備用房、既有商業(yè)設(shè)施等)應(yīng)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(jìn)行防火分隔。在隔墻上開設(shè)門、窗時(shí)，應(yīng)采用甲級(jí)防火門、窗。

②防火艙。對于站房內(nèi)設(shè)置的為旅客服務(wù)的無明火作業(yè)的餐飲、商業(yè)零售網(wǎng)點(diǎn)、商務(wù)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(zāi)影響限制在局部范圍內(nèi)，最大限度地避免危及生命安全、財(cái)產(chǎn)安全和運(yùn)營安全的事件發(fā)生，以實(shí)現(xiàn)大空間開敞布局的需要。

所謂“防火艙”是指由堅(jiān)實(shí)的有足夠耐火極限的不燃圍護(hù)結(jié)構(gòu)(要求圍護(hù)結(jié)構(gòu)耐火極限不小于1.00h)構(gòu)成，覆蓋在整個(gè)火災(zāi)荷載相對較高的區(qū)域之上。頂棚下要求安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和排煙裝置。這樣，既可快速抑制火災(zāi)，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(hù)結(jié)構(gòu)可局部開敞，要求儲(chǔ)煙艙高度不小于1m，其內(nèi)部必須設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)，以控制火災(zāi)煙氣向大空間蔓延。不同防火艙間應(yīng)保持一定的防火間距，防止火災(zāi)連續(xù)蔓延。當(dāng)開放式防火艙連續(xù)設(shè)置時(shí)，應(yīng)采取防止火災(zāi)連續(xù)蔓延的措施。

封閉式防火艙是指四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)為全封閉的，或有一邊局部敞開且局部敞開處應(yīng)設(shè)置防火卷簾或防火門。要求四周圍護(hù)結(jié)構(gòu)的耐火極限均不應(yīng)小于1.00h，對于防火卷簾，當(dāng)探測器發(fā)出火警時(shí)防火卷簾應(yīng)分兩步下降關(guān)閉，保證艙內(nèi)人員的及時(shí)疏散。

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

四、注意事項(xiàng)

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(zāi)的危險(xiǎn)源可能來自于旅客攜帶的火種或化學(xué)危險(xiǎn)品、旅客違章吸煙、車站內(nèi)的電氣設(shè)備、改擴(kuò)建或裝修過程中的電氣焊等熱工操作、站內(nèi)設(shè)置的餐飲場所中的廚房明火等。

“防火單元”的設(shè)計(jì)方法是解決大空間難以進(jìn)行物理防火分隔的有效手段。設(shè)計(jì)中可以將火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的區(qū)域從大空間中剝離出來，力爭將火災(zāi)限制在局部區(qū)域和范圍內(nèi)，最大限度限制火災(zāi)的影響區(qū)域。高架候車大廳內(nèi)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(qiáng)大蓄煙能力及設(shè)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(duì)員滅火作業(yè)提供較有利的條件。

高架候車大廳中火災(zāi)危險(xiǎn)性較大的區(qū)域是局部兩層功能用房和軟席候車區(qū)域。可以通過引入“封閉艙”的概念，將局部兩層功能用房進(jìn)行封閉并設(shè)計(jì)獨(dú)立排煙及自動(dòng)滅火系統(tǒng)。軟席候車區(qū)域可采用“開放艙”概念設(shè)計(jì)。

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