乌鲁木齐高铁站北广场地下空间消防安全性能化评估探讨

李守斌

(乌鲁木齐市消防支队，新疆 乌鲁木齐　830002)



乌鲁木齐高铁站北广场地下空间消防安全性能化评估探讨

李守斌

(乌鲁木齐市消防支队，新疆 乌鲁木齐830002)

针对乌鲁木齐高铁站区北广场地下空间项目在防火设计中存在的超规范问题，结合性能化防火设计提出解决方案，选择具有代表性的火灾场景进行模拟研究，并通过模拟结果进行分析，提出改进和完善本项目防火设计的建议。

地下建筑；性能化设计；解决方案

乌鲁木齐高铁站区北广场地下空间项目是新疆自治区政府拟计划新建的一个大型交通枢纽与商业相结合的综合体，是国家向西发展及“一带一路”建设的重要组成部分。笔者介入本工程项目的消防技术评审以来，发现该工程项目功能复杂、体量超大，其特点与普通地下商业建筑大不相同，并且部分消防设计无法满足国家现行消防技术规范的要求。如何选择一个最优化的消防设计方案，以提高本项目的消防安全系数，在实际设计中显得十分重要。

1　项目基本情况

乌鲁木齐高铁站区北广场地下空间项目位于乌鲁木齐市苏州路南侧，新医路以北，卫星路以东，西外环路以西。项目总建筑面积约22.2万平方米，其中，北广场地下一层部分约8.7万平方米，地下二层面积约6.7万平方米，北站前路部分约6.2万平方米，出租车夹层约6 000 m2。本项目于2019年建成后，将成为乌鲁木齐市高速铁路、城市轨道交通、公共汽车、长途客运、出租车、社会车辆、旅客紧密衔接的现代化大型综合交通枢纽。

2　存在的消防设计问题

根据项目设计甲方提供的资料及图纸，分析发现乌鲁木齐高铁站区北广场地下空间项目的设计方案中存在以下几个方面的消防设计问题，需要采取性能化设计来提供技术支持。

2.1地下商业区防火分隔方式难以确定

本项目地下商业区体量大，远大于20 000 m2，按照《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)第5.3.5条规定：总建筑面积大于20 000 m2的地下或半地下商店，应采用无门、窗、洞口的防火墙、耐火极限不低于2.00 h的楼板分割为多个建筑面积不大于20 000 m2的区域[1]。但根据本项目的功能分布及使用需求，若严格按照规范要求对商业区进行分隔有较大难度。其原因为本项目不仅仅是一个地下商业综合体，也是高铁站的地下交通枢纽。在日常使用过程中不但为商业区域顾客服务，也作为多个交通设施的交通空间为乘客服务，建筑投入使用后这些区域均全天24 h开放，所以在北广场地下一层大通道与北站前路地下层的主要交通人流线上无法采用防火墙等固定防火分隔措施进行分隔。

2.2防火分区的划分存在困难

北广场地下区域设计有出租车夹层，整个夹层为圆弧形，且直接与地面连通，拟将整个出租车夹层作为一个防火分区。同时，北广场地下一层与出租车夹层有自动扶梯连接，扶梯周围若设置防火卷帘，会遮挡住疏散楼梯的入口，造成北广场地下一层大通道疏散的宽度变窄，形成安全隐患。若将北广场出租车夹层候车区地下一层投影区域与出租车夹层作为一个共同的防火分区，其面积远超现行规范对防火分区面积的要求。

2.3疏散设计难以满足规范要求

2.3.1疏散人数的设计难点

从国家规范到各地方规范，对于商业区内人数的确定都有着不同的标准，但这些标准的共同目的都是为了保障火灾发生时人员疏散的安全[2]。通过应用国家《建筑设计防火规范》所规定的方式计算出的疏散人数明显高于各地方规范所规定的方式计算出的人数。如何选择一个合理的计算疏散人数的方法对于该建筑的商业区域来说十分重要。

2.3.2疏散宽度的设计难点

本项目地下商业区部分由于面积较大且均为人员密集的商业形态，将北广场大通道和出租车夹层作为交通通行通道时，其疏散人数的数量较大。按照《建筑设计防火规范》,本项目在设计中存在部分防火分区疏散宽度不能满足要求的情况。虽然在北广场地下商业区域以及北站前路地下商业区域内有条件的位置设置了下沉式广场，但现有设计方案中北广场地下二层、北站前路部分的地下商业防火分区依然不能满足规范要求。

2.3.3疏散距离的设计难点

由于本项目建筑面积较大，北广场地下一层大通道以及北广场出租车夹层最不利点疏散距离超过规范要求。其中，疏散距离最大的北广场地下一层大通道最不利点的疏散距离达60 m。而《建筑设计防火规范》第5.5.17条规定：公共建筑直通疏散走道的房间疏散门至最近安全出口的直线距离不应大于40 m，当设自动喷水灭火系统时，可增加25%[1]。即疏散距离超过了规范不大于50 m的要求。火灾状态下，不能确保在安全时间内完成人员疏散。

3　消防设计解决方案

3.1解决地下商业区的防火分隔问题

本项目北广场地下一层商业区内的主要功能区包括商业经营区、大通道两个部分。由于商业经营区内分布大量店铺，店铺内可燃商品较为集中，同时日常用电线路密集，火灾风险较大；而大通道仅作为日常顾客的交通通道，通道本身火灾荷载密度较小，火灾风险较小。设计中，将大通道与两侧商业区全部采用防火墙进行分隔，并在进入商业区内部通道的开口部位，再设置防火卷帘进行分隔。同时，保证大通道区域内有多个面积较大的天窗在火灾时可完全开启，同时与地上广场相连通。即使商业区火灾烟气进入大通道，火灾通过该区域蔓延至另一商业地块的可能性也较低，由此拟设计北广场地下一层大通道作为两侧商业区域的防火分隔措施。

3.2解决防火分区的划分问题

将北广场出租车夹层及夹层候车区地下一层投影区域设计为一个防火分区，地下一层与大通道采用特级防火卷帘分隔，单樘防火卷帘长度不超过10 m。同时，在出租车候车区与车道之间设置耐火极限不低于1.00 h的C类防火玻璃进行分隔，并在上下客位置设甲级防火门或防火卷帘，也保证做到单樘防火卷帘长度不超过10 m。

出租车夹层所在的防火分区内设计有完善的排烟系统、自动灭火系统、火灾自动报警系统等。再采用防火玻璃进行隔断，以确保火灾时阻止烟气在候车区与车道之间蔓延。由于在出租车层的候车区使用隔断后造成蓄烟空间变小，还必须在北广场地下一层和夹层自动扶梯周边设置挡烟垂壁，以发挥阻挡烟气蔓延的作用。

3.3解决疏散宽度不足的问题

设置下沉式广场作为敞开式的空间，通过楼梯与扶梯连接可直接连通地面。本项目的大通道与商业防火分区中设置了多个下沉式广场以供人员在火灾情况下疏散使用。根据《建筑设计防火规范》第5.5.9条规定：一、二级耐火等级公共建筑内安全出口全部直通室外确有困难的防火分区，可利用通向相邻防火分区的甲级防火门作为安全出口[1]。设置辅助疏散出口是解决局部防火分区存在疏散宽度不足和疏散距离超标问题的措施。

3.4解决疏散距离超标的问题

北广场大通道区域作为人员通行的交通空间，可以将出租车夹层以及大通道区域内最不利点与最近安全出口的最大步行距离扩大为60 m，这样可以有效地解决大通道内疏散距离超标的问题。

4　基于数值模拟的性能化分析

结合本项目的防火设计，从中选择了较典型的几个区域进行火灾模拟研究，并将结果进行性能化分析和比较，以验证消防设计的可行性[3]。下文略去了具体模拟过程，只给出数值模拟的结果，并进行分析研判。

4.1疏散状态模拟结果

火灾场景A、B是模拟本项目北广场地下空间发生火灾时的人员疏散状态，该空间包括北广场地下商业区、大通道以及出租车层。两个疏散场景均为北广场地下空间，疏散场景中疏散人数均一样，但从疏散结果看两个疏散场景的疏散时间相差较大。根据分析出现这种情况的原因是受到计算工况下疏散出口分布位置的影响。在疏散场景A中，起火位置位于大通道两个疏散出口附近，当火灾堵塞疏散出口时，起火点附近人员需依靠远端疏散出口疏散，通道内的部分区域疏散距离达65 m，因此，人员在大通道内的疏散时间较长。而在疏散场景B中，起火位置均不影响该场景中疏散出口的疏散功能，大通道内人员疏散时间较短。由此可判断疏散距离是导致两个疏散场景疏散时间差异较大的主要原因。

火灾场景C是针对北站前路起火，相关区域人员疏散完成时间和整个北站前路地下层人员清空时间进行模拟研究。由于本项目体量极大，同时，疏散计算时模型内的容纳人数也按照峰值设定，所以北站前路地下层整体疏散时间较长。而从疏散过程的动态演示看，下沉式广场对于缓解建筑内疏散宽度不足起到了极大的作用，北广场地下一层大量人员可以通过下沉式广场安全疏散至地面，因此，设置下沉式广场进行辅助疏散的方案可行且有效。

4.2火灾模拟结果分析

通过对A、B、C三个火灾场景模拟结果的烟气模拟分析可以看出，现有的消防系统可以保证疏散人员的安全。而且在模拟过程中可以看出，从模拟开始到结束，虽然在配套设施内发生了轰燃的情况，使大通道走道内的烟气浓度明显增高，但烟气各项参数不会达到临界值，不会威胁到疏散人员的安全。因此，大通道可以作为较为安全的人员疏散和消防救援通道。

在对本项目商业防火分区的安全性模拟验证中，总共设置了三个火灾场景。经模拟计算，在防火分区内消防系统正常动作的情况下，发生火灾时人员能够安全疏散，其辅助疏散出口可以有效解决地下商业部分疏散宽度不足的问题。

5　结论及建议

结合本项目存在的消防问题，采用了定量和定性两种分析方式进行论证和评估。定量分析部分对特定火灾场景内烟气蔓延趋势和人员疏散状态进行比较，以判断解决方案的可行性。定性分析部分则根据国内相关规范、文献资料以及相似案例等提出解决方式。通过分析研究可以得出如下结论：(1)性能化设计方案可以实现与规范相当的安全性，解决安全出口、疏散宽度和疏散距离问题是可行的。(2)人员疏散时间与建筑的安全出口布设方式有密切关系，性能化设计方案可以很好地合理布置安全出口，以满足建筑的安全性能。(3)定量模拟研究得到不同方案中疏散性能的差异结果，可在一定程度上解决缺乏规范依据的问题。

[1] 中华人民共和国公安部.建筑设计防火规范：GB 50016—2014[S].北京：中国计划出版社，2015.

[2] 王晴,胥旋,宋卫国.购物广场人员疏散性能化防火设计探讨[J].消防科学与技术，2007,26(1):40-43.

[3] 霍然,袁宏永.性能化建筑防火分析与设计[M].合肥：安徽科学技术出版社，2003.

(责任编辑李蕾)

On the Evaluation of Fire Safety Performance in the Underground Space of Urumqi High-speed Rail Station at the North Plaza Project

LI Shoubin

(UrumqiMunicipalFireBrigade,XinjiangAutonomousRegion830002,China)

With the issue of not fitting with the design standard of the fire protection design of the project, and combined with performance-based fire protection design solutions, this paper chooses representative fire scenarios simulation experiments, and through the simulation computation results, the paper puts forward some suggestions to improve and perfect the fire protection design of the project.

underground architecture; performance based design; solution project

2015-12-10

李守斌(1969—)，男，新疆乌鲁木齐人，高级工程师。

D631.6

A

1008-2077(2016)06-0042-03