上海虹桥交通枢纽防火隔离带应用分析

施碧波,韩 新

(1.同济大学上海防灾救灾研究所,上海 200092;2.奥雅纳工程咨询公司,上海 200031)

虹桥综合交通枢纽在长三角地区将串联起上海、南京、杭州三大都市圈以及沿线苏锡常等经济较发达地区,并促进沿江和长三角地区人力资源的有序流动和集聚,实现长江三角洲商贸、信息、资金以及人力资源的融合与对接。根据世界级的交通枢纽地位,确定核心区内各主要功能主体的平面布局由东向西依次为:西航站楼、东交通广场、磁悬浮车站、高铁车站、西交通中心。

这些建筑规模庞大,各种可燃物广泛分布在各个功能区,为防止可燃物着火后,火灾在各个功能区域之间蔓延,根据规范要求应使用具有耐火极限的防火分隔物划分防火分区来控制火灾的快速蔓延。但对于虹桥综合交通枢纽来说,人流、物流在各个功能建筑内通畅的流通是整个交通枢纽最基本的功能需要。为了在保证这些区域的消防安全水平的同时,最大限度的保持建筑功能,虹桥综合交通枢纽内西航站楼、东交通广场、磁悬浮车站、商业区域有较多连通区域运用“防火隔离带”概念,这些区域通过防火卷帘分隔将严重影响旅客通行。

防火隔离带是在不同的功能大厅之间设置一定宽度的区域,该区域内严格禁止设置任何可燃物,并通过辐射模型来计算隔离带需要的有效宽度以保证火灾时一侧的火焰不会辐射蔓延至另外一侧。通过“防火隔离带”分隔的防火分区亦被称为逻辑上的防火分区。

防火隔离带主要防止火焰辐射和烟气辐射引起的火灾蔓延,其传热学计算公式主要如下:

(1)火源辐射

火源生成的火焰锋面在几何形状上呈不规则状,很难使用经典的辐射换热计算公式确定精确的计算模型。在消防安全工程领域通常将火源假设成一个具有辐射发射性的几何点,称为点火源。这种假设可以大大简化火源辐射的计算模型,并且认为可以被控制在工程计算所接受的精确度内。

美国消防协会NFPA出版的《火灾防护手册》中给出距离火源中心距离为R处的可燃物接收到的火源辐射和火源的热释放速率的关系式如下:

式中:Q为火源热释放率(kW);R为从火源中心算起的有效引燃半径(m);q″为被引燃物发生辐射引燃的最小热辐射通量(kW/m2)。

(2)烟气辐射

顶棚高度较低的区域内,可燃物着火形成火源后,顶棚下能够在很短的时间内形成温度较高的烟气层,并且随着火势的发展,烟气层逐渐增厚,温度逐渐增高。这时可以将烟气层看作具有辐射发射性的高温气体,顶棚下未燃烧的可燃物接受到来自烟气层的辐射热流量:

式中:ε为烟气层的发射率,一般取1;σ为史蒂芬-玻耳兹曼常数,取5.67×10-11 kW/(m2·K4);Ts为烟气层温度,K;Fs为可燃物对烟气层的辐射角系数;·qs为可燃物接收到的烟气辐射,kW/m2。

采用“防火隔离带”的边界需设置挡烟垂壁(设置机械排烟系统区域)防止烟气相互蔓延,隔离带内需要设置单独的消防系统,如排烟、喷淋系统等或者也可配合采光通风井来设置。为了避免火灾在隔离带的吊顶内蔓延,隔离带吊顶内需设置防火隔墙,穿越隔墙的管道需设置防火阀。

本项目设计中,各防火隔离带设置湿式报警阀独立的喷淋系统以及排烟系统,同时隔离带及其两侧区域的设计清晰高度均计算到挡烟垂壁以上。因此,即使隔离带一侧区域的部分烟气蔓延过挡烟垂壁,也能通过隔离带内的排烟系统排出,烟气蔓延到隔离带另一侧区域的可能性很小。

图1 防火隔离带示意图

采用防火隔离带的方法较好地解决了大型枢纽间互相联通的消防难点,逻辑上防火分区模式为以后的枢纽建筑提供了较好的参考和借鉴,虹桥枢纽的隔离带主要如下区域:

●西航站楼-7.95 m自助办票大厅与东交通广场-9.35 m地铁站厅之间

●东交通广场-9.35 m地铁站厅与磁悬浮车站-9.35 m地下进站厅之间

●东交通广场-9.35 m地铁站厅与南北两侧车库之间

●磁悬浮车站-9.35 m地下进站厅与京沪高铁车站-9.35 m层

●西航站楼+12.15 m办票大厅与东交通广场+12.15 m大厅之间

●东交通广场/磁悬浮车站+12.15 m两侧大厅与中央商业之间

●东交通广场/磁悬浮车站+12.15 m中央商业区之间

●高铁-11.55 m公共人行通廊

●高铁+10.10 m高架候车层区域

●西交通中心地下一层长途汽车站候车厅与地铁付费区之间