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城市地下铁路车站防排烟设计中几个问题的探

2019-10-09 22:44:17来源:励志吧0次阅读

  城市地下铁路车站防排烟设计中几个问题的探讨

  城市地下铁路(以下简称“地铁”)作为一种快速且客运量大的城市交通工具在一些发达国家及地区已经得到广泛的应用。而在我国,由于经济等原因,地铁的设计和建设目前还处于刚起步的阶段。

  早在七十年代,北京建成了我国第一条地铁。但是,北京地铁的修建目的不是为了城市发用交通,而是为了应付当时的国际环境而进行的战争准备。因而,其性质和状况均与现阶段所谈及的地铁有着本质的不同,其内部的各项建设及设计标准都已远远不能满足当前的使用要求。

  1995年,上海市为解决日益紧张的城市交通问题兴资建成了我国第一条地铁,标志着我国地铁建设步入了一个崭新的阶段。

  1993年,我国第一部《地下铁道设计规范(GB50 )》(以下简称《地铁规范》)颁布实施,它对我国的地铁建设起到了极大的推动作用,也是我国的地铁设计的唯一的法规和标准。

  本人有幸参加了广州地铁的车站环境控制部分的设计工作。在设计过程中感到《地铁规范》对防排烟方面的规定有些条文不明确的地方,令设计者在执行规范过程中难以把握。本文专门就这方面的问题变变个人的观点,有不当之处请各位专家、同行批评指正。

  地铁车站一般由站厅层、站台层以及站台板下层三部分组成。从功能上又可分为旅客公共区和设备管理用房区二部分(详见图1~图3)。站厅层主要是旅客从外界进入地铁车站、购票的大厅,一般人平均停留时间2分钟。站台层是旅客候车及上下列车场所,它直接与地铁及铁路隧道相通,一般人平均停留时间为3分钟。站台板下层是电力、通信和给排水等专业的主电缆及主管道层,列车下部排除余热的通风管也设在其中。旅客公共区是旅客进出地铁车站、上下列车的场所,人流密度大,面积也很大。设备管理用房区是地铁运营管理中心,各种运营控制管理以及设备房屋都集中在这里,房屋种类繁杂。

  地铁车站作为一座大型的地下公共建筑有其自身很大的独特性。首先,它是一座大型建筑物,体积庞大、日客流量也很大,尤其是上下班期间人流更为集中,是城市市民的主要集散地。其次,它又是一座地下建筑,内部环境(包括温度、湿度、空气品质等等)条件很差,需要大力加以改善。因此,与一般的地上大型建筑相比,其内部环境控制设施庞大、复杂而完备,投资极其巨大,运营管理工况多而复杂。特别其中的防排烟问题显得尤为重要。如果设计不当,要么会浪费大量的建设资金,要么会危害广大乘客的生命安全。本文试就二个方面的问题进行探讨。

  1 车站站厅及站台层旅客公共区防烟分区的划分问题

  《地铁规范》第12.4.3条规定:“每个防烟分区的建筑面积不宜750m2……”。

  目前,各大城市的交通日益紧张。为解决当前以及将来日益恶化的城市交通问题,各大城市才不惜耗费巨资修建地铁工程,它将成为今后城市的主要交通工具。因此,在设计是要求考虑客流量很大,各车站设计的旅客公共区面积也很大。以广州地铁某站为例,设计按2023年考虑,早高峰小时客流量为14537人,站厅及站台层旅客公共面积分别为2800m2和3900m2。若遵照规范此条文要求执行,每个旅客公共区均需划分4~5个防烟分区。一方面,由于中国目前的国力还很有限,为节省建设的初投资需要尽量降低车站的建筑层高。另一方面,每个旅客公共区的面积都很大,而且各层顶部都已设有大量的通风、空调等方面的大量大型风管以及电力、通信专业的电缆桥架,占据了很大的空间。另外,站台层旅客公共区直接与列车区相连通,而列车区顶部是不允许有任何障碍物进行隔断的。种种条件限制使旅客隔断。原因有以下三条。

  第一、从《地铁规范》条文方面来看,该条文所用词汇为“不宜”。从规范用词来讲,“不宜表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做。”因此,在执行有困难的情况下,允许对该条规定有所选择。

  第二、规范中限制防国分区最大允许面积的主要目的有二个。一是从技术以济比较角度出发,另一个是从技术安全可靠角度出发。

  从技术经济比较方面看,防烟分区过小则不能有效地控制烟气的四处弥漫,同时也会因过多的防烟分区隔断给其它方面的设计带来困难,造成经济浪费;而防烟分区过大则会使所设排烟系统过大,造成大量资金的浪费。

  地铁车站的正常排风系统很大,排风量很大。以广州地铁某站为例,站厅及站台层旅客公共区设计排风量分别为:104000m3/h和240000m3/h。而站厅及站台层旅客公共区作为一个防烟公区所需要的排烟量分别为:168000m3/h和234000m3/h。《地铁规范》第12.4.11条规定“排烟系统宜与正常排风系统合用,……”利用正常排风系统排烟,在站台层排风量已完全能满足排烟的风量要求了;而在站厅层排风量虽然仅是所需烟量的2/3左右,但也是相当可观的了。

  由地铁车站的性质和功能所决定,其形状均为窄长形,一般长约200m左右而宽仅20cm左右。因此,只要合理地控制排风系统的各个风口在火灾情况下的关闭,适当关闭距离着火点较远的风口,总排风量不需要完全达到所需总排烟量也能保证火灾区局排风量满足排烟要求。这是符合规范中关于排烟量规定的原则的。

  从技术安全可靠方面来看,如果防烟分区过大而会导致烟气在顶板下聚积过厚而侵入人区,同时不宜安全有效地控制烟气的流动、迅速排除烟气。《人民防空工程设计防火规范(GBJ )》和《高层民用建筑设计防火规范(GB )》 中均规定“(排烟口)与该防烟分区内最远点的水平距离不应超过30m”,就是从这方面考虑的。由于地铁车站窄而长的特点,排风系统沿长度方向设置,每个排风口之间的距离一般不超过6~8m,在宽度方向距离车站最远点也不会超过15m。在火灾发生时只要能保证着火点附近的风口能全部正常排烟,就完全能够控制烟层的聚积厚度的烟气的流动,迅速有效地排出烟气。

  第三,参考《铁路旅客车站建筑设计规范(报批稿)》第8.1.4条在“无可燃材料装修情况下,最高聚集人数在4000人~10000人的大型站的进间广厅防火分区面积可适当放宽,但不宜超过4000m2……”。对于地铁车站这类装修标准不必很高而又大厅面积很大的特殊建筑也应该在防烟分区面积限制上允许适当的放宽要求。

  综上所述,地铁车站是一种非常特殊的建筑物,根据种种实际情况来分析,应该适当放宽在关防烟分区面积限制上的要求,在每个旅客公共区内不再人为地划分防烟分区,而应该依靠有组织的气流控制和充足的排风量来保证满足排烟的要求。

  2 车站设备管理用房区的防排烟系统设置问题

  地铁车站的设备管理用房区是车站安全运营的心脏部位,因而其防烟系统的设置是非常重要和必要的。当一处设备管理用房发生火灾时若不能安全有效地迅速排除火灾中产生的烟气、任其四处弥漫,会影响到其它房屋的安全,造成整个设备管理用房区的混乱,进而严重影响整个地铁车站、甚至整个地铁的正常运营。

  但是,由于设备管理用房小而零乱,各种房屋的使用功能以及火灾性质差异很大,其内部各种各样的系统,管理多而复杂,因而给防排烟系统的设置带来了很大的困难。以广州地铁某站为例,仅在一个设备管理用房区内就设有大大小小的通风、空调风管系统11个,同时还有众多的电力电缆桥架、通信电缆桥架和各种大口径的水管。各个系统还由于功能的要求频繁的交错。在一个有限的空间内将这些系统合理地布置下来已是相当困难了,若再增设排烟系统、或是为使一般正常排风系统能完全满足各种房屋的排烟要求而增加系统的复杂度几乎是不可能的。因而,简化设备管理用房区的防排烟系统也是非常必要的。

  在《地铁规范》中对车站设备管理用房的排烟问题没有具体的要求和规定,设计者在设计中没有直接而明确的执行依据。参考《人民防空工程设计防火规范(GBJ)》第5.1.2条“……下列部位应设防烟、排烟设施:……三、使用面积超过100m2,且经常有人停留和可燃物较多的房间。”《高层民用建筑设计防火规范(GB)》第8.4.1条“……下列部位应设防烟、排烟设施…4、…各房间总面积超过200m2或一个房间面积超过50m2,且经常有人停留或可燃物较多的地下室”。从以上二部规范中可以看出,在一般的地下建筑或高层建筑的地下室中面积不超过100m2或50m2的房间内不考虑排烟问题。地铁车站设备管理用房区中的大部分房屋面积都不超过100m2;而其中面积最大的环控机房内可燃物又不多;除了车站控制室、会议室等等少数几种房屋外,很多房屋内都没有人员经常停留。因而可以这样认为,对于地铁车站设备管理用房区的防排烟系统除了保证少数几种房屋外,不必设置得非常严格,而只需在条件许可的情况下昼满足其防排烟要求。

  首先,可以把防排烟系统与正常排风系统合设。在正常排风系统设计时适当考虑各房间的排烟要求,诸如设备的选型、系统的分设、管量的分段控制等;不必为了完全满足各个房间的防排烟要求而过多的增加系统的复杂度和难度。对于个别设置防排烟系统困难而又可燃物不多、不是重要的房间可以不考虑其排烟问题。

  其次,在设备管理用房区内的公共走道内尽可能地设置排烟风口,尽可能大的考虑其排烟能力,以增加整个设备管理用房区的安全度。一般每个公共走道的长度不会超过30m,从简化的角度出发一般只需在方便的地方设置一处排烟风口。

  综上所述,在地铁车站设备管理用房区设置防排烟系统是非常必要的。但在设置时不心要求过于严格,可以根据一些具体情况,采取一些宜行的技术措施来保证整个设备管理用房区在火灾事故下的安全。

  3 结论

  3.1 地铁车站旅客公共区内不必再人为划分防烟分区,可以采取种种技术措施来满足其防排烟要求。

  3.2 地铁车站设备管理用房区内需要考虑其防排烟问题,但不必过于要求严格,可以采用一些宜行的技术方法来增加其火灾时的安全性。

  城市地下铁路的设计在我国还是一个新课题,在许多问题上都还没有经验和定论可言。以上各种观点均为本人个人观点,希望各位专家、同行不吝指正。本院的钱普源处副叫工程师、沈龙福高级工程师、梅宁高给工程师和余建华高级工程师对本文提出了很多宝贵意见,在此一并表示感谢。查阅:已获批28个城市的轨道交通线路规划详解图(更新中)查阅:2012年全国各省市城市轨道交通项目概览(更新中)查阅:城市轨道交通中标企业

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