西安地铁二号线行政中心站防排烟设计

■ 王凤艳

地铁排烟系统的作用是当地铁发生火灾事故时，能提供有效的排烟手段，为乘客和消防人员输送足够的新鲜空气，形成一定的风速，引导乘客迅速撤离现场。西安地铁二号线行政中心站在站厅层中部设置公用大厅，在大厅中央设置采光顶，站厅与站台之间设置通透的天井。由于车站中板上开设大面积的孔洞，相当于使站厅与站台连通，通过计算设置防排烟措施，满足站台和中庭发生火灾时人员疏散的要求。

1 工程概况

行政中心站为西安地铁二号线第四座车站，该站为中庭式明挖地下两层岛式车站。车站全长225.7 m，标准段宽24.9 m，有效站台长120 m，岛式站台宽16 m。站厅层公共区面积3 286 m2，站台层公共区面积1 285.3 m2。在站厅层中部设置公用大厅，在大厅中央设置玻璃穹顶，穹顶直径23.9 m，在站厅与站台之间设置长42 m、宽9 m的孔洞。设备及管理用房分别设置于车站地下一层、二层南北两端。在车站南、北端地面上分别设有1座区间隧道活塞机械风亭、1座新风亭和1座排风亭。

2 工程设计特点

2.1 防烟分区划分

由于车站顶板与中板均开设大面积的孔洞，通过咨询专家和结合国内其他城市地铁工程中该类车站的设计结果，考虑把站台和站厅的开洞区域作为一个独立的防烟分区。一种做法是在顶板圆形孔洞周围设挡烟垂帘，在中板长方形孔洞周围设置挡烟垂壁。这种做法在站台中庭发生火灾时挡烟垂壁垂至楼梯的正上方与中板没有闭合，存在烟气扩散的问题，同时挡烟垂壁在楼梯正上方也影响人员疏散。为使中庭防烟分区成为一个闭合的空间，划分时既应包含顶板圆形孔洞也应包含中板方形孔洞，这样中庭发生火灾时才能有效控制烟气的蔓延。结合中庭周围柱与梁的情况确定防烟分区划分形式（见图1）。

图1 车站中庭处剖面图

初步考虑在防烟分区周围设置挡烟垂帘，在中庭发生火灾时挡烟垂帘可垂至中板地面，可有效阻挡烟气向其他防烟分区蔓延。考虑到火灾时楼梯口部的挡烟垂帘影响人员疏散，故改为挡烟垂壁。由于人员疏散问题，对挡烟垂帘的控制分为两步：第一步，当火灾发生后，挡烟垂帘控制器接收到火灾报警信号后，应输出控制所有垂帘均下垂到距离中板2 200 mm处（即下降800 mm）停止；第二步，保证挡烟垂帘范围内公共区域的人员全部疏散出该区域后所有垂帘全部下降到中板地面处（按30 s疏散时间考虑，即挡烟垂帘延时30 s后再次执行关闭控制信号），反馈垂帘就位的信号，此时所有挡烟垂帘垂至中板地面。

其他站厅站台层区域按规范要求划分防烟分区的设计方案。站厅层（不包括中庭部分）公共区面积为2 502 m2，分2个防烟分区（见图2）。

2.2 排烟风机配置

行政中心站公共区通风空调系统采用全空气系统，空调回排风系统兼作排烟系统。在车站两端通风空调机房内各布置2台组合式空调机组（KT，每台风量为50 000 m3/h），2台相对应的回排风机（HPF，每台风量为45 000 m3/h），回排风机兼排烟风机，担负车站公共区一半的通风空调与排烟。两端区间通风机房内各设置2台隧道事故风机（TVF，风量为60 m3/s），1台排热风机（TEF，风量为40 m3/s）。

根据防烟分区的划分形式计算各防烟分区的排烟量为：站厅防烟分区一面积1 248 m2，排烟量74 880 m3/h；站厅防烟分区二面积1 254 m2，排烟量75 240 m3/h；中庭防烟分区面积784 m2，排烟量47 040 m3/h[3]；站台层（不包括中庭部分）公共区防烟分区面积1 285.3 m2，排烟量77 118 m3/h。

站厅层公共区南北两端每端设置2根排风管与2根送风管，站台层公共区每端设置1根排风管与1根送风管，排风管兼做排烟风管。站厅层中庭顶板穹顶周围设射流消声风口送风，单独设置2根排烟管。中庭发生火灾时同时打开车站两端4台HPF风机，关闭公共区其他排烟支路，对中庭集中排烟。中庭防烟分区的排烟量为47 040 m3/h，4台HPF的总风量为45 000×4=180 000 m3/h，计算结果表明，车站公共区的排烟风机可以满足中庭排烟要求。为避免烟气扩散至站厅层其他防烟分区，中庭发生火灾时将挡烟垂帘垂至地面。实测结果表明此种排烟措施可迅速排除中庭部分的烟气，板式排烟口的位置如图3所示。

另外，站厅顶部玻璃穹顶设置电动开启外窗。当车站公共区需要自然通风时，能控制穹顶开启部分开启或关闭。既节约能源，又改善车站内的空气质量及人员的舒适度。同时保证机械排烟控制烟气层高度，以及人员疏散后对穹顶烟仓的烟气通过外窗自然排出。

图2 站厅层防烟分区示意图

图3 中庭排烟口布置示意图

行政中心站中板设有9 m×42 m的孔洞，为满足GB 50157—2003《地铁设计规范》第19.1.39的要求：“当车站站台发生火灾时，应保证楼梯和扶梯口处具有不小于1.5 m/s的向下气流”，有2种设计方案。方案一可在中板开孔部位中间加梁，发生火灾时利用防火卷帘水平封堵，楼梯口部面积减小，排烟方式同标准车站，利用车站的排烟风机即可满足人员疏散方向和烟气蔓延方向相反的气流组织要求，有利于人员疏散。缺点是中板开孔部位中间加梁影响建筑中庭通透效果，并增加土建方面投资。方案二是利用车站两端的隧道通风事故风机辅助排烟，站台层公共区发生火灾时开启站台两侧屏蔽门的滑动门，并同时开启车站两端4台HPF、2台TEF及4台TVF风机排烟，3种风机的总风量为45 000÷3 600×4+40×2+60×4=370 m3/s，中板孔洞周围设有挡烟垂壁，楼梯口部过风面积为143 m2，满足GB 50157—2003《地铁设计规范》不小于1.5 m/s向下气流的要求，最少需要排烟量为143×1.5=214.5 m3/s，计算结果表明可以满足人员疏散和规范的要求。在消防冷烟试验过程中按照设计模式运行后，测得楼梯、扶梯口部向下气流为2.4 m/s，此种排烟措施可以满足设计要求。

2.3 火灾控制要求

车站公共区发生火灾时，立即停止车站空调水系统，转换进入火灾模式。

（1）当站厅层发生火灾时，站厅排烟系统进行排烟，关闭站厅层及站台层送风，排风、补风由出入口引入，人员迎着新风向地面疏散。

（2）当站台层发生火灾时，关闭站厅排风管和站厅、站台送风管上电动风阀，利用大系统HPF兼作排烟风机，将烟气排出。同时为保证站厅站台连通的楼梯、扶梯口处向下气流风速大于1.5 m/s，需打开屏蔽门，关闭站台下排热风道，利用TEF风机辅助排烟，同时开启车站两端TVF风机及相应事故风阀加强排烟。

（3）当中庭防烟分区发生火灾时，站厅排烟系统集中在中庭进行排烟，关闭站厅层及站台层送风、排风，同时穹顶周围挡烟垂帘垂至地面。

车站穹顶部分

3 结论

（1）行政中心车站站厅、站台与地面连通，达到车站通透宽敞的建筑效果。该设计很好地解决了车站高大空间的排烟、通风及空调问题，同时保持了建筑的美观性。

（2）站厅顶部玻璃穹顶设置电动开启外窗，当车站公共区需要自然通风时，能控制穹顶开启部分开启或关闭。既节约能源，又改善车站内的空气质量及人员的舒适度。同时保证机械排烟控制烟气层高度，以及人员疏散后对穹顶烟仓的烟气通过外窗自然排出。

（3）利用车站排烟风机、区间事故风机与排热风机共同配置，解决地下顶板和中板开孔车站的通风及排烟问题，设备及相关风阀组合转换可满足正常、事故等不同工况要求，在技术上具有一定的先进性、实用性。

[1] GB 50157—2003 地铁设计规范[S]. 北京：中国计划出版社，2003

[2] 陆耀庆. 实用供热空调设计手册[S]. 2版. 北京：中国建筑工业出版社，2008

[3] GB 50016—2006 建筑设计防火规范[S]. 北京：中国计划出版社，2006