某铁路侧式站房架空层消防安全策略研究

王 雨工程师 欧 宸工程师 刘松涛研究员

(中国建筑科学研究院有限公司 建筑防火研究所，北京 100013)

0 引言

随着高铁站房的设计越来越复杂化和多元化，架空层的设计理念应运而生，架空层可为高铁站房带来更便捷化的交通换乘功能、更多样化的配套服务功能以及为旅客带来更舒适的景观及空间环境体验。铁路站房的架空层是指上方覆盖高架旅客平台及落客匝道的大面积架空区，结合大盖板下方的功能用房形成架空层，一般仅作为人员通行和集散功能。架空层虽然是仅有结构支撑而无外围护结构的开敞空间，但由于采用了被上方盖板覆盖的特殊空间布局形式，导致架空层往往难以按照常规的建筑空间进行建筑消防设计，其消防安全性及所采用的消防安全策略均需开展深入研究。

1 工程概况

某铁路站房为线侧平式高铁站房，铁路车场规模为3台7线，设基本站台1座，中间站台2座，车场内共2条正线、5条到发线，站房总建筑面积约25 998m2。车站远期高峰小时发送量2 647人，最高聚集人数为2 000人。

站房东侧布置站台及列车股道，西侧为站前室外广场。站房一层(±0.000m)平接高架车道，通过高架车道和基本站台沿站房设置环形消防车道，通过站南路和站北路与市政道路相连通。站房总平面布局和一层平面布置，如图1、2。

图1 总平面图Fig.1 General layout plan

图2 一层平面图Fig.2 First floor layout plan

站房地下1层，地上主体2层，建筑最高点30.000m，一层为站台层，其西侧由于一层站前平台和高架车道道路面的覆盖，形成了一个对外开敞，进深约43m，净高约8.00m的架空区。二层为进站候车厅和旅客服务用房。站房剖面图，如图3。

图3 剖面图Fig.3 Cutaway view

2 架空层特性及消防安全问题

2.1 架空层特性

现代交通类公共建筑的设计需综合考虑空间环境、交通换乘无缝对接等需求，以其适应现代综合运输方式，实现旅客快速、便捷、舒适、安全的服务要求，为实现与公交、大巴、出租车等多种城市交通形式之间的便捷换乘，达到“站城一体化”发展需求，铁路站房架空层的设计理念应运而生。

(1)架空层通常平接站前室外广场并与市政道路连通，联通性好，为架空层外部消防救援提供有利条件。

(2)架空层由于与多种城市交通实现换乘，具备人员流线复杂、人员密集的特点。但同时人员在架空层内可进行平层疏散，疏散效率相对较高。

(3)架空层一般不考虑设置其他功能，仅作为人员集散和通行功能，同时架空区采用不燃装修材料，具备火灾荷载较低的特性。

2.2 消防安全问题

该铁路侧式站房的架空层位于站房地下一层，地面标高为-9.200m，设置有出站地道和出站厅、商业设施、设备及办公用房等，西侧平接室外广场地面标高为-9.500m，并沿广场侧设置消防车道。架空层平面图，如图4。

图4 架空层平面图Fig.4 Stilt floor layout plan

架空层架空区存在的消防安全问题如下。

(1)建筑定性。本站房架空区西侧设置消防车道，满足登高救援场地要求，即已具备作为建筑首层的条件。当架空层作为建筑首层时，站房整体可按照地上建筑进行防火设计；当以站台层高架路面作为建筑首层时，架空层则应按照地下建筑进行防火设计。

(2)防火分区/分隔。如何将架空层架空区设置的商业设施及设备办公用房等功能房间与架空区之间进行防火分隔，防止以上高火灾荷载的区域发生火灾对架空区的影响也是本站房面临的问题之一。

(3)疏散准安全区。架空层架空区为半室外空间，作为人员的集散、流通空间，最大进深约43m，净高约8m，具有火灾风险较低，与室外连通性较好的特点，将上述区域作为人员疏散的准安全区，如何采取有效技术措施保障准安全区条件的成立是本文主要研究的问题[1-2]。

(4)消防设施。需制定合理有效的烟气控制、灭火和报警等消防系统的策略，解决架空层架空区虽然对外开敞但由于进深较大，带来的中心区域相对封闭、自然通风条件差的问题。

3 消防安全策略

3.1 建筑定性

本站房架空层和站台层均已设置消防车道，具备外部消防救援条件，由于建筑特殊布局影响，消防车道设置形式具有一定差异性。站台层可沿站房四周设置环形车道，架空层只沿站房西侧一个长边设置消防车道，其他方向受限无法成环。

(1)根据《建筑设计防火规范(2018年版)》GB 50016-2014第7.1.2条规定，对于高层住宅建筑和山坡地或河道临空建造的高层民用建筑，可沿建筑的一个长边设置消防车道，其他建筑均应设置环形消防车道，确有困难时，可沿建筑的2个长边设置消防车道[2]。

(2)由于本站房架空层只具备沿西侧一个长边设置消防车道的条件，将其作为建筑首层的理由不充分。综上，将站台层作为建筑首层，架空层应按照地下建筑进行防火设计[1-2]。

3.2 防火分区/分隔

架空层架空区内部不设置任何形式的防火分隔措施，应仅作为人员集散功能，空间互通，作为一体空间考虑[3]。对架空区内高火灾荷载房间采取如下防火分隔措施，如图5。

图5 防火分隔示意图Fig.5 Fire separation diagram

(1)架空区设置的商业店铺防火分区面积不应大于2 000m2，餐饮店铺的防火分区面积不应大于1 000m2。商业设施与架空区可采用耐火完整性不低于1.00h的C类防火玻璃(包括门窗)进行防火分隔。

(2)架空区设置的设备办公用房单独划分防火分区，每个防火分区面积原则上不应大于1 000m2，确有困难时，不应大于2 000m2。设备、办公用房与架空区采用耐火极限不低于3.00h的防火墙和甲级防火门进行防火分隔。

3.3 人员安全疏散

(1)架空层架空区西侧平接站前广场，为半室外空间，最大进深约43m，净高约8m，架空区应仅作为人员通行功能，采用不燃装修材料，不得进行商业经营活动，平时不应停放、通行车辆。

(2)在架空层商业店铺增设一条避难走道，该避难走道设置在西、北方向的2个出口分别直通架空区和出站厅，使得商业店铺人员可以在本层进行双方向疏散，对比只能向西侧单一方向进行疏散时，提高了人员疏散安全性，如图6。

图6 避难走道示意图Fig.6 Exit passageway diagram

综上，通向架空区的疏散出口可作为安全出口，设置的避难走道通向出站厅和架空区的出口可作为2个安全出口[4-5]。

3.4 消防系统及设施

架空层架空区功能房间按规范划分防火分区，其内各消防系统设计执行现行国家规范。综合考虑架空区的火灾危险性和建筑特性，主要的消防系统及设施方案如下[6]。

(1)架空区内应设置室内消火栓和消防软管卷盘或消防水龙、配置灭火器。

(2)可不设置自动喷水灭火系统。

(3)利用开敞空间自然排烟，周边功能区不得向本区域排烟。

(4)可不设置火灾自动报警系统，应设置消防应急广播。

(5)设置消防应急照明和疏散指示系统，备用电源连续供电时间不应小于90min。选用特大型标志灯具，并增设能保持视觉连续的灯光疏散指示标志。

4 安全性评估

架空区作为人员疏散准安全区，其安全性可通过关键区域的火灾烟气流动模拟和人员疏散数值模拟进行验证。

4.1 火灾烟气模拟

(1)火灾场景设置。架空层可能存在的火灾风险主要来源于周边商铺，其中餐饮店铺的火灾危险性较高。关于餐饮火灾，根据上海市工程建设规范《建筑防排烟技术规程》给出了各类场所的火灾规模参考公共空间场所，在喷淋系统(快速响应喷头)有效时火灾规模1.50MW，在喷淋系统失效时取最大火灾规模为8.00MW(厨房按防火单元处理)。火灾场景设定，见表1。

表1 架空区火灾场景设定Tab.1 Setting of fire scenario in stilt floor

(2)烟气模拟结果分析。模拟结果表明，在设定的火灾条件下，火灾发生后1 200s内，可为架空区人员安全疏散提供保证[7-8]。

4.2 人员疏散模拟

(1)疏散场景设计。疏散场景的设定总体原则为找出火灾发生后最不利于人员安全疏散的情况，根据设定的火灾场景设定相应的疏散场景。

架空层主要考虑2列列车同时到站后出站的人员和考虑20%的商业滞留人员，架空层疏散人数确定为4 148人。疏散场景设置，见表2。人员疏散开始时间取180s。

表2 架空区疏散场景设定Tab.2 Setting of evacuation scenario in stilt floor

(2)疏散模拟结果分析。模拟分析结果图8可表明，站房架空区人员的疏散行动时间为198s，RSET=477s。在设计火灾场景条件下，架空区ASET>1 200s，大于RSET，人员安全疏散可以得到保证[7,9]。

图8 人员疏散数值模拟Fig.8 Simulation of occupant evacuation

5 结论

铁路侧式站房架空层由于具有特殊的空间布局和使用功能等特点，具有较强的差异性，在防火设计上很难一概而论，应综合考虑其建筑总平面布局、架空开敞率等关键参数，合理确定建筑定性及消防设计策略，并进行安全性评估，主要结论如下。

(1)应根据建筑总平面布局及消防车道设置情况，合理判定架空层建筑定性。

(2)对架空层内高火灾荷载功能房间，需通过与架空区设置严格防火分隔措施进行控制，避免其对架空区影响。对架空区内装修进行严格限制。

(3)优化疏散条件，满足架空区人员双方向疏散原则。

(4)加强消防系统设计，确保架空区作为人员疏散准安全区。