地鐵高架車站公共區(qū)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

邢 夢

（天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津300392）

地鐵車站屬于人員密集場所，一旦出現(xiàn)火情，將會嚴(yán)重影響到公共安全。高架車站作為地鐵車站一種重要類型，其排煙設(shè)計(jì)與地下車站有所區(qū)別，特別是近年來新頒布的相關(guān)規(guī)范，對高架車站的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高的要求[1]。自然排煙系統(tǒng)與機(jī)械排煙系統(tǒng)兼具采光通風(fēng)效果，在規(guī)范中也明確了優(yōu)先采用自然排煙系統(tǒng)[2]。在設(shè)計(jì)中要結(jié)合建筑的平面和立面布局綜合考量，增加了設(shè)計(jì)的難度。本文通過天津?yàn)I海新區(qū)某地鐵高架車站的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對地鐵高架車站工程項(xiàng)目的排煙設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，希望能為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供一定的參考。

1 工程概況

某二層側(cè)式高架車站，一層為站廳層，二層為站臺層；主體呈南北向設(shè)置，東西側(cè)各有一個(gè)出入口，設(shè)備管理用房區(qū)位于站廳層南北兩側(cè)。

站廳層層高6.16 m，站廳到站臺提升高度為7.8 m。站廳公共區(qū)設(shè)置開孔率＞25%的鏤空吊頂，吊頂下凈高3.6 m。罩棚采用鋼結(jié)構(gòu)框架，整個(gè)車站罩棚頂部為弧線設(shè)計(jì)。見圖1。

圖1 高架車站剖面

2 公共區(qū)排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)

1）工程周期長，不確定性多，自然排煙受建筑方案影響大。地鐵項(xiàng)目從投標(biāo)到竣工驗(yàn)收要經(jīng)歷一個(gè)漫長的過程，在整個(gè)工程中，平面方案、裝修方案、立面效果隨時(shí)可能發(fā)生變化；相較于機(jī)械排煙，自然排煙受建筑方案的制約更大，任何一個(gè)細(xì)微變化都要引起足夠忽視。

舉一個(gè)簡單例子，裝修方案通常比較滯后，一般在建筑專業(yè)施工圖之后才能確定，但環(huán)控專業(yè)在前期已經(jīng)按鏤空吊頂方案提出了滿足自然排煙的相關(guān)要求；若裝修改變方案，包括防煙分區(qū)、自然排煙窗、擋煙垂壁的要求都需要重新核實(shí)。特別是在新規(guī)范[1～2]實(shí)施后，自然排煙的要求更加嚴(yán)格，因?yàn)橐粋€(gè)局部的調(diào)整，有可能導(dǎo)致設(shè)計(jì)不能滿足自然排煙條件，只能采用機(jī)械排煙；但方案初期又沒有考慮預(yù)留機(jī)房和風(fēng)機(jī)安裝位置，即使可以增加風(fēng)機(jī)，也會在一定程度上增加造價(jià)。

2）規(guī)范存在局限性，理解容易有偏差。關(guān)于地鐵高架車站排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)，參考的規(guī)范[1～2]各有側(cè)重點(diǎn)并且有一定的局限性。GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的優(yōu)點(diǎn)是其針對工業(yè)與民用建筑的防煙、排煙系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、驗(yàn)收到運(yùn)維全過程設(shè)計(jì)并且首次明確了排煙設(shè)計(jì)中擋煙垂壁、儲煙倉、清晰高度等有關(guān)術(shù)語與基本概念[3］；但此規(guī)范并不針對高架地鐵站，個(gè)別條款在地鐵這類大型公共建筑中執(zhí)行困難。GB 51298—2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》的第八章介紹了排煙系統(tǒng)，其中部分條款是主要針對高架車站闡述的，但是從整體上看對自然排煙設(shè)置不完善。

在進(jìn)行高架車站的排煙設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該熟悉兩個(gè)規(guī)范的內(nèi)容，充分結(jié)合兩個(gè)規(guī)范的特點(diǎn)，取長補(bǔ)短、結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)滿足要求的項(xiàng)目。

3）完整的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要多專業(yè)配合，涉及細(xì)節(jié)多，難免有紕漏。地鐵高架車站公共區(qū)的排煙設(shè)計(jì)，不僅需要環(huán)控專業(yè)，還需要建筑、動照、FAS 等相關(guān)專業(yè)的密切配合。排煙窗的位置形式影響建筑立面，環(huán)控和建筑專業(yè)需要結(jié)合每個(gè)站的具體情況，制定儲煙倉的高度、擋煙垂壁的位置高度、自然排煙窗的形式和有效面積等內(nèi)容?；馂?zāi)報(bào)警裝置控制要求也需要環(huán)控專業(yè)及時(shí)反饋給FAS專業(yè)，同時(shí)還要向動照專業(yè)提出供電需求，這中間任何一個(gè)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)，可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

避免遺漏的最好方法就是做好對相關(guān)專業(yè)的提資，特別需要制定一套比較全面的提資模板；同時(shí)在初期配合階段，盡可能多的考慮不同種情況可能造成的影響，避免后期較大調(diào)整。

3 公共區(qū)的排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 防煙分區(qū)的劃分

兩個(gè)規(guī)范[1～2]對公共區(qū)的劃分標(biāo)準(zhǔn)不同。GB 51298—2018 僅對面積有一定要求；GB 51251—2017不僅對面積有要求，同時(shí)對凈高和長邊允許長度有要求。在確定劃分方法時(shí)，GB 51298—2018主要針對地下車站且從排煙機(jī)理方面考慮，GB 51251—2017的相關(guān)規(guī)定更適合本站這種地上較規(guī)則的公共建筑，因此本站公共區(qū)的防煙分區(qū)劃分主要參照了GB 51251—2017第4.2.4條，見表1。

表1 公共建筑、工業(yè)建筑防煙分區(qū)的最大允許面積及其長邊最大允許長度

續(xù)表1

本站站臺和站廳為一個(gè)防火分區(qū)，站廳層公共區(qū)凈高6.16 m，面積為2 166 m2，具備自然對流的條件。根據(jù)表1，需要?jiǎng)澐謨蓚€(gè)防煙分區(qū)，在公共區(qū)中間設(shè)一道擋煙垂壁，外墻上方設(shè)置可開啟自然排煙口，均勻布置。

3.2 擋煙垂壁的設(shè)置

為防止站廳層火勢向站臺層蔓延，樓扶梯四周需要設(shè)置擋煙垂壁。擋煙垂壁的深度不應(yīng)小于儲煙倉的厚度。在確定擋煙垂壁的高度前，計(jì)算儲煙倉和最小清晰高度這兩個(gè)相關(guān)的重要參數(shù)。

式中：Hq——最小清晰高度，m；

H’——排煙空間的建筑凈高，m。

Hq=1.6+0.1×6.16=2.216（m）

另外采用自然排煙時(shí)，儲煙倉厚度不應(yīng)小于空間凈高的20%且≮500 mm。儲煙倉底部距地面的高度應(yīng)大于最小清晰高度。由此得出儲煙倉厚度應(yīng)該為1.232～3.994 m。

國內(nèi)已有相關(guān)研究表明[4]，增加擋煙垂壁高度能夠成功抑制煙氣蔓延。但另一方面，儲煙倉厚度又不宜太大，太大則影響公共區(qū)的視野。經(jīng)綜合考慮，本站的儲煙倉厚度即擋煙垂壁的高度設(shè)定為2.2 m。

3.3 自然排煙窗的設(shè)置

在設(shè)置自然排煙窗時(shí)，應(yīng)保證其有效面積、設(shè)置位置、開啟方向和控制方式的合理、合規(guī)性。

3.3.1 有效面積

GB 51298—2018 規(guī)定自然排煙窗面積不應(yīng)小于場地地面面積的2%，經(jīng)計(jì)算本站單個(gè)防煙分區(qū)自動排煙窗的有效面積≮21.66 m2。

3.3.2 設(shè)置位置

由于本站站廳層位于站臺層下方，站廳層自然排煙窗開在側(cè)墻靠上位置。GB 51251—2017明確規(guī)定，當(dāng)自然排煙窗設(shè)置在外墻上時(shí)，自然排煙窗應(yīng)在儲煙倉以內(nèi)，本站排煙窗設(shè)置在外墻大梁下皮至清晰高度以上。另外在設(shè)置自然排煙窗時(shí)，需均勻布置，同時(shí)滿足防煙分區(qū)內(nèi)不利點(diǎn)與排煙窗距離不超過30 m的要求。

3.3.3 開啟方向

常用自然排煙窗有平開窗、懸窗、推拉窗和百葉窗等。面積＞200 m2的房間，應(yīng)順氣流方向開啟，傳統(tǒng)的用來擋雨的上懸窗不能很好地滿足自然排煙要求，因此考慮設(shè)置下懸窗。

下懸窗可使煙氣向上聚集排出室外，但需要確定開啟角度，若開啟角度小，下懸窗的排煙優(yōu)勢并不明顯[5]；另外開啟角度也會影響排煙窗的有效面積。綜合考慮后，排煙窗開啟角度設(shè)定為60°。有效排煙面積按圖2的水平投影面積計(jì)算。

式中：Fp——有效排煙面積，m2；

Fc——窗子面積，m2；

α——排煙窗開啟角度，（°）。

圖2 排煙窗

3.3.4 控制方式

在以往的高架車站項(xiàng)目中，公共區(qū)僅采用手動開啟裝置打開自然排煙窗。但在建筑面積＞2 000 m2的相關(guān)場所，尚應(yīng)設(shè)置集中手動開啟裝置和自動開啟裝置。本項(xiàng)目考慮在距地面1.3～1.5 m 處設(shè)置開啟裝置，當(dāng)接到火災(zāi)報(bào)警后，自動排煙窗應(yīng)在60 s內(nèi)開啟。

4 總結(jié)與探討

相比地下車站，高架車站有其獨(dú)特的工程特點(diǎn)。有關(guān)高架車站公共區(qū)的排煙設(shè)計(jì)在相關(guān)規(guī)范中的描述不多，在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往要參照其他標(biāo)準(zhǔn)，合理布局及選型，在滿足消防要求的前提下，簡化系統(tǒng)合理布局，以更好地實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會效益。□■