浅谈大空间地铁车站消防设计技术要点

李果

摘要 以某大空间中庭式地铁车站为研究对象，通过对此类地铁站点建筑火灾危险性研究，梳理其存在的消防设计难点，提出符合项目特点的消防设计技术措施。通过设定典型的火灾烟气及疏散模拟场景，分析论证消防设计加强措施的可行性，评判其疏散能力和防烟效果可否达到现行规范所要求的消防安全水平。基于此研究基础，总结大空间地铁项目的消防设计技术要点，为后续类似地铁站点的防火设计提供技术参考。

关键词 消防;大空间地铁站;防火设计研究;模拟分析

中图分类号 U231.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）13-0071-03

0 引言

当前城市轨道交通建设发展迅速，对于与人们日常通行息息相关的城市地铁站点，也越来越注重多样化、时尚化的设计理念[1]。在满足基本乘车方便性的同时，还需要考虑空间的视觉效果和整体个性化设计，这往往又与地铁设计防火标准关于建筑消防安全的要求相矛盾，怎样通过合理化的设计方案解决实际问题成为设计团队和消防技术服务单位需要重点思考的问题。这一现实需要也促使消防技术从业人员进一步研究出既能满足建筑空间和功能上的需要，又能满足消防安全需要的可行性方案，从而推动整个行业的发展。

1 工程简介

该工程为地下二层岛式站台车站，车站总长238.1 m，有效站台长120 m，宽12 m，标准段外包宽度为21.3 m，车站主体建筑面积10 989.52 m2，总建筑面积15 723.68 m2。为融入周边城市空间和城市景观，创造宜人的乘车空间和环境，同时作为项目所在地核心区的特色车站，车站站厅和站台公共区考虑进行高大空间设计，将站台与站厅公共区上下行楼扶梯开口进行扩大处理，开孔尺寸约为64 m×11 m，形成类似于中庭大空间的地铁车站。平面布置示意图见图1、图2。

2 防火设计难点

根据《地铁设计防火标准》（GB51298—2018）（以下简称《地铁标准》）第8.2.4-3条规定：“地下站台的排烟量还应保证站厅到站台的楼梯或扶梯口处具有不小于1.5 m/s的向下气流[2]”，由于该站在站厅和站台连接点楼扶梯开口处进行了扩大处理，在无任何措施的情况下，此扩大孔洞无法保证火灾情况下站厅到站台的楼梯或扶梯口处具有不小于1.5 m/s的向下气流，影响站厅、站台楼扶梯火灾工况下的人员疏散安全。

3 消防设计技术方案

结合地铁大空间车站的设计理念，为保证其消防安全水平，从优化疏散设计、加强防火防烟分隔及加强消防设施等方面，提出针对性的消防安全策略。

3.1 疏散设计

（1）由于洞口扩大，站台到站厅的楼扶梯处在站台层火灾时可能受到烟气的侵扰，无法满足疏散要求。因此考虑在站台层两侧另行设置满足要求的封闭楼梯间，且其设置位置应满足站台内任一点到两端增设的楼梯口距离不大于50 m，设置宽度满足《地铁标准》第5.1.2条公式的规定。该工程左侧增设3.5 m宽疏散楼梯，右侧增设2.4 m宽疏散楼梯，疏散宽度可满足公式计算要求。

（2）为避免站台层烟气进入，在两侧新增的楼梯间内均按规范要求设置机械加压送风系统。此增设的楼梯宜直通室外，但该站由于总平条件限制难以直通室外，也可考虑将之连接到站厅层安全出口通道内，但不应通到站厅层公共区内。

3.2 防火、防烟分隔

（1）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。站台两侧楼梯间采用防火墙和甲级防火门与公共区进行分隔，严禁从站台或站厅设备区内再开设任何门洞进入到此疏散楼梯间内。

（2）站台、站厅层大空间孔洞两侧分别设置挡烟垂壁，结合顶部装修方案，要求水平吊顶及大空间造型吊顶镂空率均大于25%。适当降低站厅层公共区与安全出口挡烟垂壁高度，其挡烟垂壁下缘应低于站厅层两侧与大空间防烟分区挡烟垂壁的高度，防止烟气侵袭站厅层安全出口。

该站公共区共划分5个防烟分区[3]，站台、站廳连通的高大空间设计为一个防烟分区1，面积1 563 m2，空间高度14.1 m;站厅左侧为防烟分区2，面积363 m2;右侧为防烟分区3，面积344 m2;站台左侧为防烟分区4，面积286 m2;右侧为防烟分区5，面积307 m2。

3.3 消防设施

3.3.1 防排烟系统

大空间排烟量：站台站厅连通高大空间为一个防烟分区，排烟系统排烟量按《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251—2017）第4.6.3条规定空间净高大于6 m的场所查表排烟量为不小于21.1×104 m³/h[4]（无喷淋的其他公共建筑）;为减少烟气通过大空间向周边区域蔓延，考虑适当加强大空间防烟分区排烟量，经保守计算对比，站台层大空间设计排烟量最终取值为39.2×104 m³/h。

站台公共区：站台公共区左右两侧空间净高均低于6 m，排烟量按规范要求计算后考虑1.5倍安全系数，防烟分区3设计排烟量为2.8×104 m³/h。防烟分区4设计排烟量为2.6×104 m³/h。

站厅公共区：防烟分区1和防烟分区3排烟量均按《建筑防烟排烟系统技术标准》（GB51251—2017）第4.6.3条要求查表按线性插值法取值计算，设计排烟量为19.6×104 m³/h。

3.3.2 应急照明系统

站厅、站台公共区内疏散照明照度不低于5 lx;站台到站厅的封闭楼梯间、站厅到室外的疏散通道、楼扶梯处疏散照明照度不低于10 lx，持续照明时间不低于1.0 h。车站公共区内地面应设置连续可视的疏散指示标志，紧急情况下引导站台层人员向两端封闭楼梯间疏散。

3.3.3 自动灭火设施

该站公共区面积合计3 352.95 m2，整体规模不大，可不要求设置自动喷水灭火系统，但应按规范设置室内消火栓系统和灭火器。

4 火灾数值模拟

该站采用了以下的模拟计算软件对项目的火灾场景和人员疏散进行模拟。

（1）采用FDS软件模拟火灾发展和烟气蔓延特性。

（2）采用Pathfinder软件模拟人员疏散行动时间。

4.1 火灾烟气场景的设计

火灾场景设计时，应首先分析建筑内部火灾荷载分布、可能的起火点、建筑使用功能分区和人员疏散路线等因素，判断建筑内不同区域的火灾危险性，再根据火灾危险性设计火灾场景[5]。

4.1.1 火灾危险性分析

站厅：地铁站厅公共区主要作为人员乘坐地铁进出的临时过渡空间，人员一般只做短暂停留，人员流动性大，所携带可燃物少，火灾载荷主要为自动贩卖机、自动售票机等内部含有可燃电气元器件的设备。在移动可燃物方面，主要为乘客携带的可燃物，包括各类行李等。

站台：现行地铁站点设计中，站台公共区内固定可燃物也相对较少，其可能存在的火灾危险源为进入站台的地铁列车或者人员携带的可燃物。

4.1.2 起火部位设计

基于以上火灾危险性分析，该工程中火灾风险相对较高的场景，一是站厅层售票亭或自动售票机设备火灾、二是站厅或站台公共区行李火灾、三是列车车厢火灾，因此该工程设计火灾起火点如下：

A火源位于站厅公共区;

B火源位于站厅票务室;

C火源位于站台左侧公共区;

D火源位于站台大空间公共区;

E火源位于列车轨行区。

4.2 疏散场景的设计

（1）人员安全疏散的性能判据：如果必要疏散时间（TRSET）<可用疏散时间（TASET），意味着人员能在火灾达到危险状态之前全部疏散到安全区域。反之，则意味着建筑内的烟气温度、毒性气体浓度和能见度至少有一项超过人体的承受极限。

（2）疏散行动参数：根据相关科研机构课题成果和大量调查研究、观测数据统计分析，并结合多次人员疏散的演习实验，疏散模型中的人员疏散参数保守取值如表1所示。

（3）疏散人数：根据设计单位提供的该站初期、近期、远客流预测数据换算后得到站台层、站厅层及列车乘客人数。

（4）疏散场景：该站疏散场景设置的主要目标是研究站台层人员的安全疏散情况，结合火源点位置，综合考虑站厅到站台楼扶梯有效和失效情况，设置了3个疏散场景。

4.3 模拟结果

疏散模拟结果，采用Pathfinder模拟人员整体疏散，模拟结果如下：

S1：当假定站台层两端新增疏散楼梯和中间楼扶梯都可用的情况下，站台层人员完成疏散的行动时间为111 s，完成全站疏散的行动时间为166 s。

S2：当仅利用站台层公共区两端新增疏散楼梯，连接站厅站台的中间楼扶梯不可用的情况下，站台层人员完成疏散的行动时间为190 s，完成全站疏散行动时间为241 s。

S3：当仅利用连接站厅站台的中间楼扶梯，站台层公共区两端新增疏散楼梯不用的情况下，站台层人员完成疏散的行动时间为170 s，完成全站疏散行动时间为251 s。

模拟结果统计汇总如表2所示。

由上述疏散模拟结果可知，疏散场景S2、场景S3是分别考虑使用站台两端楼梯和中部楼扶梯的人员疏散情况，其站台、站厅人员疏散行动时间相差较小，且均能满足规范对于站台层人员4 min内撤离站台、6 min内站台人员到达站厅或安全出口等区域的要求，且满足《地铁标准》要求。

5 结论

对于中庭式大空间地铁车站，其消防设计技术核心要点是处理好站台层火灾时人员的安全疏散和防止烟气通过大空间向站厅蔓延。鉴于此类大空间站台疏散方式与常规地铁站点不同，受限于乘客的疏散习惯，当遇突发火情，大空间连接处楼扶梯是否全部停用，还需继续深入开展相关研究工作，在尽可能提升疏散效率的同时，确保人员的疏散安全。

参考文獻

[1]王冬胜. 超大型中庭式地铁车站建造技术研究[D]. 北京：北京工业大学， 2019.

[2] 地铁设计防火标准： GB51298—2018[S]. 北京：中国计划出版社， 2018.

[3]曾惜. 中庭式拱顶多层地铁车站排烟系统设计及模拟分析[J]. 暖通空调， 2021（4）： 44-50.

[4]建筑防烟排烟系统技术标准： GB51251—2017[S]. 北京：中国计划出版社， 2018.

[5]宋雪华， 张钧铭， 冷聪， 等. 地铁站乘客携带行李火灾荷载分析[J]. 中国科技信息， 2019（4）： 104-106.