浅谈地铁上盖钢结构建筑消防安全设计

杨学良

（厦门华旸建筑工程设计有限公司，福建 厦门 361009）

0 引言

近年来，随着城市化进程发展的加快，地铁上盖项目已成为城市建设的重要内容之一。在地铁上盖项目中，钢结构建筑因其轻质、高强、易于加工等特点，得到了广泛应用。地铁上盖钢结构建筑消防安全设计是现代建筑设计中不可忽视的重要环节。只有在消防安全设计得到充分保障的情况下，才能确保钢结构建筑在火灾发生时能够及时控制火势，减少人员伤亡和财产损失[1]。因此，有必要结合工程实际情况，对地铁上盖钢结构建筑的消防安全设计进行探究。

1 地铁上盖钢结构建筑的消防安全设计的重要性

地铁上盖建筑是指在地铁站或地铁隧道上方建设各种建筑物或设施，因其具有一定的特殊性，由此带来了消防安全的挑战。地铁上盖建筑的高度和密度较大，建筑物之间的距离较小，将增加火灾扩散的风险；同时，地铁上盖建筑的人员密度一般较大，一旦发生火灾事故，疏散难度较大，增大了人员伤亡的风险；再者，地铁上盖建筑的施工条件较为复杂，施工期间容易引发火灾事故，也增加了消防安全的保障难度。

钢结构建筑在现代建筑中广泛应用，其优点包括强度高、耐久性好、施工速度快等。然而，由于其材料特性和建筑结构特点，钢结构建筑的消防安全问题也备受关注。在火灾发生时，钢结构建筑在高温下易导致结构崩塌，会扩大人员伤亡和财产损失。这是钢结构建筑消防安全上的薄弱点，应引起足够的重视。

地铁上盖钢结构建筑的消防安全设计应当贯穿于钢结构建筑设计的各个环节，包括建筑结构、材料选择、设备配置等。在钢结构建筑的消防安全设计中，需要考虑建筑的使用功能、建筑高度、建筑面积、人员密度等因素，以确保火灾发生时能够及时控制火势，保障人员安全[2]；同时还需要采用一系列的措施来提高建筑的消防安全性，例如，选择合适的防火材料，设计合理的疏散通道，配置有效的消防设备等；此外，在钢结构建筑消防安全设计中，还需要考虑建筑的外立面设计和防排烟系统的性能化专项设计，以控制火势蔓延和烟雾扩散。

2 地铁上盖钢结构建筑消防安全设计实例

2.1 项目概况

厦门轨道交通1号线火炬园站地块配套项目，位于厦门市嘉禾路城市地铁站上方，总建筑面积约50000m2，由一栋钢筋混凝土建筑和一栋钢结构建筑组成，包括商业、办公和酒店等功能。该项目所处场地狭小且地形复杂，周边环境复杂，考虑到地铁上盖项目的特殊性，消防安全设计尤为重要。因此，项目设计方在消防安全设计上进行了充分考虑，以确保建筑消防的安全性，尤其是钢结构建筑的消防安全。该项目实景如图1所示。

图1 厦门轨道交通1号线火炬园站地块配套项目实景图

2.2 复合防火材料的选择和应用

在地铁上盖钢结构建筑时，由于建筑与地铁隧道的距离较近，防火材料的选择更加重要。地铁上盖钢结构建筑的消防安全设计中，复合防火材料的选择和应用是重要部分。在选择防火材料时，需要考虑多方面因素，如材料的防火等级、使用环境、成本等。常用的防火材料包括防火涂料、防火板材、防火岩棉等。其中，防火涂料是比较常用的一种防火材料，它能够在建筑表面形成一层隔热层，防止火势蔓延。防火板材和防火岩棉则是在建筑内部使用的防火材料，能够有效遏制火势，减缓火势蔓延的速度。

在具体选择防火材料时，需要根据建筑的具体情况进行选择。考虑到建筑与地铁隧道的距离较近，建筑防火等级较高，故选择A 级防火材料。此外，还需要考虑高温、高湿等使用环境下防火材料的防火性能。设计团队根据建筑的具体情况进行选择，并综合考虑防火等级、使用环境、成本等多方面因素，钢结构部分的钢梁、钢柱、斜撑及桁架内部的梁构件均采用了防火涂料和防火板包裹双重复合保护。

2.3 外立面消防安全设计

地铁上盖钢结构建筑外立面设计是钢结构建筑消防安全设计的重要组成部分，既要考虑地铁隧道的存在以及周围环境的复杂性，还要考虑防火性能、消防通道和排烟系统等，以确保消防安全。因此，外立面设计需要满足以下几个方面的消防要求[3]。

（1）需要对外立面材料进行防火处理，增加其防火性能。

（2）建筑部分楼层虽设有外窗，但是外立面被一层金属幕墙包围，需要分析建筑在设置金属幕墙时，当其内部起火后烟气的排出情况与不设置幕墙的差异，并提出相关技术措施以满足建筑设置幕墙后，其排烟排热效果接近不设置幕墙的情况。如图2所示，该项目外立面金属幕墙采用穿孔铝板，开孔率按不小于55%设置，并在幕墙顶部采用开敞式设计；被金属幕墙覆盖房间的外窗开口上部区域左右采用1.5m宽度的防火挑檐，避免火焰沿着上部窗槛墙壁到达上部窗口；被金属幕墙覆盖的玻璃幕墙部分设置高度不小于0.8m的窗槛墙，房间之间在幕墙内侧设置耐火极限不小于1.0h的衬墙；在外部砌体和保温层之间，设置空腔防火屏障。

图2 钢结构建筑外立面防火设计结构示意图

（3）在金属幕墙的支撑结构支座方面，尽量设置在防火挑檐的上部，并采用耐火极限不小于1.5h的钢结构防火涂料防火板包裹的复合保护。

（4）在金属幕墙和建筑外墙设置了消防通道或跳板，以便消防救援和灭火。消防通道是消防人员进行灭火和救援的重要通道，外立面设计需要确保消防通道的畅通。因此，在外立面设计中需要留出足够的空间，以便消防车辆和消防人员通行。

2.4 建筑防排烟系统的性能化专项设计

建筑防排烟系统是钢结构建筑消防安全设计中的重要组成部分。对于地铁上盖钢结构建筑来说，由于建筑高度和地下空间的限制，建筑防排烟系统的设计显得更为重要。针对这一问题，提出了性能化专项设计方案[4]。

首先，进行了建筑外立面及内部空间的分析和评估，确定了防排烟系统的设计需求。其次，采用CFD数值模拟技术对建筑内部空气流动进行了模拟分析，确定了防排烟系统的参数和设计方案。在设计过程中，考虑了建筑内部空间的结构特点和人员疏散的需求，保证了防排烟系统的有效性和可靠性。最后，根据建筑的使用性质和人员密度等因素，对防排烟系统进行了合理的设计和布局。在建筑内部设置了烟雾探测器和喷淋系统，并设置了排烟口和送风口，以确保在火灾发生时能够及时排除烟雾，保证人员安全撤离。

性能化专项设计方案的优势在于能够充分考虑建筑外立面及内部空间的特点和需求，通过数值模拟等技术手段确定系统参数和设计方案，从而达到最佳的防排烟效果。同时，该方案能够提高系统的可靠性和效率，减少了系统的维护和运营成本。地铁上盖钢结构建筑的防排烟系统的性能化专项设计方案能够有效提高建筑的消防安全性，保障人员的生命财产安全。

3 结束语

综上所述，针对地铁上盖刚结构建筑的特点，明确消防安全设计的重要性。本文结合火炬园站地块配套项目，探讨了地铁上盖钢结构建筑的消防安全设计，提出了复合防火材料的选择和应用、外立面消防安全设计、建筑防排烟系统的性能化专项设计等消防安全设计策略。实践证明，这些设计策略的应用有效保障了地铁上盖钢结构的消防安全性，值得参考借鉴。