带上盖开发的地铁车辆段防排烟方案研究

高吉祥

（广州地铁设计研究院有限公司，广东 广州 510010）

车辆段上盖开发是通过一个盖板将车辆段在竖向上一分为二，盖板下作为地铁功能使用，盖板以上作为民用建筑功能使用，从而取得“一地两用”和“一举两得”的效果。对于这种新型的建筑体系，国家工程建设相关标准，尚未对其防排烟的设计原则作明确规定，尽管国内已有不少类似工程案例，但是尚无统一做法，本文以广州地铁首个上盖物业开发的萝岗车辆段为例，对其高大厂房的防排烟设计方案进行研究，通过性能化设计论证，提出合理可行的设计原则。

1 项目概况

萝岗车辆段位于六号线二期线路的东端，萝岗区开创大道以南，荔红一路以东的地块内。段址东面为大公山，东南侧为植树公园，南侧为南岗河与伴河路。整个地界呈南北走向，长度约为1200m，最宽处约为440m，总用地面积约为31.5公顷。由停车列检库库、检修库、调机及工程车库、综合楼等组成。

图1 萝岗车辆段总平面图

车辆段的全部库房区、白地区、咽喉区、以及出入段线的部分区域设置盖板，在盖板上方进行居住小区的综合开发建设。盖板面积约21万平方米，盖下车辆段与盖上物业开发划分界面是以9米平台（局部为15米板）为竖向分隔线，0-9米为车辆段使用空间，9米以上为民用建筑开发空间。

2 防排烟设计相关依据及存在的问题

车辆段检修库、停车列检库为高大厂房，层高9m，检修库的火灾危险性等级为丁类，停车列检库的火灾危险性等级为戊类。

1）相关规范依据

根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2006的9.1.3规定：建筑面积大于5000m2的丁类厂房，应设置排烟设施。

根据未颁布的《地铁设计防火规范》（报批稿）的8.4.2规定：车辆基地的停车库等场所的防排烟设计，除应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016 的有关规定外，尚应符合下列要求：

（1）当厂房净高超过6m时，可不划分防烟分区；

图2 t=1200s时不同排烟方案的烟气扩散情况

图3 t=1200s时不同排烟方案的烟气温度情况

（2）当丁类厂房采用机械排烟时，排烟量应按换气次数不小于4 次/h计算。

2）存在的问题

（1）两个规范对于丁类厂房均明确要求考虑排烟设施，《地铁设计防火规范》（报批稿）是对《建筑设计防火规范》要求的补充和细化，而都没有明确是否适用于上盖开发的这种建筑体系。

（2）停车列检库存放地铁车辆，是戊类厂房，两个规范对于戊类厂房均无明确是否需要考虑排烟设施。

3 性能化研究方案及计算结果

（1）设计方案

检修库、停车列检库均设置机械排烟，结合国内类似工程案例的排烟设计方案，根据不同排烟量、有无排烟分区、不同排烟模式确定三个排烟设计方案，利用FDS软件对不同防排烟设计方案进行论证分析，考察烟气扩散、烟气高度、温度变化的情况。

方案一：排烟量按60m3/（h.m2）计算，设置一万平方米防烟分区，分区排烟。

方案二：排烟量按30m3/（h.m2）计算，设置一万平方米防烟分区，分区排烟。

方案三：排烟量按12m3/（h.m2）计算，不划分防烟分区，动态排烟。

（2）目标设定

火灾对人员的危害主要是火灾产生的烟气，表现为烟气的热作用和毒性，另外对于疏散而言烟气的能见度也是一个重要的影响因素。所以在分析火灾对疏散的影响时，一般从烟层高度、温度、毒性气体的浓度、能见度等方面进行讨论。在本项目中将采用以下的性能指标：

1）烟气层的安全高度确定：空间净空高度大于6m的大空间场所，安全高度按以下公式计算，Z=1.6+0.1H；因此萝岗车辆段的安全高度取值为2.5m。

2）最保守判据：烟气层高度控制在安全高度以上。

（3）计算结果

1）烟气扩散结果

2）空间烟气温度结果

（4）结果分析

1）方案一基本能将烟气控制在防烟分区范围之内，仅有少量烟气翻过挡烟垂壁下檐，蔓延至相邻防烟分区，防烟分区内烟气沉降高度约为5.5m，大于2.5m的安全高度，防烟分区内温度约为33～42度，热辐射不会对人员和结构造成影响。需要说明的是，本方案起火点设在防烟分区的中部，若起火点靠近防烟分区边缘，则烟气蔓延至相邻防烟分区的范围更大，还需要启动相邻防烟分区内的排烟设备。

2）方案二与方案一的区别在于排烟量减为一半，防烟分区基本失效，大量烟气翻过挡烟垂壁下檐，蔓延至相邻防烟分区，需启动相邻防烟分区内的排烟设备同时排烟，防烟分区内烟气沉降高度约为5m，大于2.5m的安全高度，防烟分区内温度约为35～45度，热辐射不会对人员和结构造成影响。本方案采用挡烟垂壁无法有效控制烟气扩散，但是各项指标均满足计算目标设定值，对人员疏散没有影响。

3）方案三取消挡烟垂壁，根据FAS探测情况，动态启动相应排烟设备，在模拟的1200s内，无法有效控制烟气扩散，但烟气随着时间扩散的速度在逐渐下降，烟气在到达边缘后，自然排出室外，烟气高度在2.5m以上，稳定后起火区域顶棚的温度大约在75℃～110℃，烟气层的温度由起火位置向外逐渐减小为环境温度，热辐射不会对人员和结构造成影响。本方案各项指标均满足计算目标设定值，对人员疏散没有影响。

4）从安全疏散来看，三个方案都满足要求，方案一的设备规模最大，方案三的规模最小，建议本项目排烟方案采用方案三。

4 结论及建议

（1）车辆段进行上盖开发后，盖下车辆段的防排烟应从严设计，丁类、戊类厂家均按机械排烟考虑。

（2）高大厂房的层高为9m，排烟设计时需充分考虑这一巨大储烟仓的影响，借助性能化设计手段，通过多方案比较，合理确定排烟方案。

（3）随着车辆段上盖开发的案例增多，不断积累工程经验，相信有关消防规范会逐步得以完善，为工程设计提供更确切依据。

[1]GB50016-2006，建设部.建筑设计防火规范[S].

[2]建设部.地铁设计防火规范（报批稿）[S].

[3]刘桂江，王栋.苏州太平车辆段上盖开发消防设计[J].铁道工程学报，2012，170（11）：67-72.