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地铁中庭车站防排烟设计的创新与应用
发布日期:2018-10-16 16:38:03

孟     鑫, 何  燕, 张晓伟
( 北京城建设计发展集团股份有限公司, 北京 100037)
 

摘    要: 以杭州地铁 1 号线委江路站为例,提出在车站公共区设置中庭时,针对防排烟系统设计,采用在站厅 层中庭上部四周的结构顶板下设置卷帘式挡烟垂壁,将中庭封闭成一个单独的防烟分区的方案。 介绍车站公 共区消防设计,包括防排烟系统,各防烟分区的排烟量计算、排烟风机的配置和排烟系统的运行模式等。 通过 理论计算及现场实测等方法,证明该方案在站台与中庭火灾工况时,连接站厅与站台的楼扶梯口部向下的风 速满足规范要求。
关键词: 地铁; 中庭车站; 卷帘式挡烟垂壁; 防火玻璃; 防排烟
中图分类号: U231.5      文献标志码: A        文章编号: 1672  - 6073(2017)01 -  0045  - 04
 

InnovationinSmokePreventionandSmokeExhaustDesignforthe UndergroundAtrium StationandItsAppIication
MENG Xin, HEYan, ZHANG Xiaowei

( BeiJingUrhan Construction Design and Deve1opmentGroup Co., Ltd., BeiJing100037)

Abstract: Wujianglu station ofHangzhou Metro Line1 isstudied asan exampleand itisproposed thatascrollsmokehanging wallbesetaround theatrium structureroofofthestation halllayerto shuttheatrium into aseparatesmokepartition.Thetheo- reticalcalculation and actualtesting method werecombined to demonstratethatthespeed ofthewind formed between thestation halland theplatform floo  sdownwardsstairorescalatorcould meetthespecification requirementswhen afirebrokeouton the platform and in theatrium.
Keywords: underground; atrium station; scrollsmokehanging wall; fireproofglass; smokeprevention and smokeexhaust
 


       传统地铁车站的站厅与站台公共区一般都独立设 置,不连通,相对封闭且沉闷。 随着轨道交通的发展, 用中庭将站厅与站台公共区连通的地铁车站应运而 生。 它的出现为车站建筑的内部环境带来了完整的、 开放的、富有魅力的景观,同时也给车站内的防排烟系 统设计带来了新的问题[1] 。
       GB50157    2013 《 地铁设计规范》 第 28.4.10 条规 定:“当车站站台发生火灾时,应保证站厅到站台的楼梯 和扶梯口处具有能够有效阻止烟气向上蔓延的气流,且向下气流速度不应小于 1 .5  mls。” [ 2 ] 由于中庭的 设置是将地铁车站站厅与站台公共区连通,并且为了 保证装修效果,一般在中楼板处开孔面积较大,如何 在站台层发生火灾时保证站厅到站台的楼梯和扶梯 口处具有能够有效阻止烟气向上蔓延的气流,且向下 气流速度不小于 1 .5  mls,是 此类车站防排烟设计的 重点和难点。
       本文以杭州地铁 1 号线委江路中庭式车站为例, 通过理论分析与现场实测等方法对中庭式车站的防排 烟设计进行研究。


1   车站概况
       委江路站为双层岛式地下车站,地下 1 层为站厅层,地下 2 层为站台层,车站总长 259.6  m,总宽 18.9  m,站台有效长度为 120 m,站台宽 10.2 m。  由于受到新开河 影响,为降低车站顶板覆土深度, 公共区采用中庭方 案,车站顶板局部下沉 1.6  m,中庭部位在中楼板上的 开孔面积约 439  m2 ,中庭处高度为 8  m。
 

2   车站公共区消防设计
       为满足 GB50157 2013《地铁设计规范》第 28.4.10 条规定,采用在站厅层中庭上部四周的结构顶板下设 置卷帘式挡烟垂壁的方案。
       当中庭发生火灾时,在沿中庭宽度方向上,楼、扶 梯口部的卷帘式挡烟垂壁下降至距站台楼、扶梯踏步 高度 2 500  mm处。  除上述部位外,其余处卷帘式挡烟 垂壁下降至中板处,见图 1。  卷帘式挡烟垂壁与中庭和 站台层设置的烟感探测器联动,当烟感探测器报警时, 卷帘式挡烟垂壁在接到 FAS( 火灾报警系统) 控制信号 后,自动下降至挡烟工作位置。

2.1  防排烟系统
       车站公共区共划分为 4 个防烟分区,其中站厅层 划分为 1 个防烟分区( 防烟分区①,面积 1 988  m2 ),站 台层由于中部被中庭截断,故划分为 2 个防烟分区( 防 烟分区②、③,面积分别为 309 m2 和 216 m2 ),中庭部分 划分为 1 个防烟分区( 防烟分区④,面积 539 m2 ),防烟 分区划分详见图 2。

2.2  各防烟分区的排烟量计算

       地下车站站台、站厅( 中楼板覆盖区域) 火灾时的 排烟量应按照《 地铁设计规范》 ( GB50157 2013 ) 的 要求计 算, 即 应 根 据 一 个 防 烟 分 区 的 建 筑 面 积 按 1m3 l( m2 •min) 计算。
       对于防烟分区④(中庭部分) 排烟量的计算,经查阅 相关资料,主要参考《 建筑防排烟技术规程》 ( DGJ08 88 2006) [3] 、《 地铁设计规范》 ( GB50157 2013 ) 和《 建筑设计防火规范》( GB50016 2014) [4] 计算,但依 照上述 3 种规范计算出的中庭排烟量结果有较大差 异,本文中取三者中的最大值为中庭计算排烟量。  经 比较计算结果,排烟量取 32 340  m3 lh。防烟分区① ~④的排烟量计算结果如表 1 所示。

2.3  排烟凤机的配置和排烟系统的运行模式
       根据计算的排烟量,在车站左端通风空调机房内 设置 1 台排烟量为 89 536  m3 lh 的排烟风机,右端通风 空调机房内设置 1 台排烟量为 82  474  m3 lh 的排烟风 机。  另外,在车站两端的隧道通风机房内共设置 4 台 排风量 为 216  000  m3 lh  的 隧 道 风 机,2  台 排 风 量 为 144 000  m3 lh的排热风机。
       站厅层送排风管布置形式为两送两囚。  防烟分区1-3的回排风管兼做火灾是的排烟风管。由于中庭站厅层顶部吊顶内高度较低,无法设置金属排烟风管,故在两组楼梯与扶梯之间的中庭部位设置了采用防火 玻璃制作的排烟风道,排烟风道分别接人站厅层左右 的排烟风管内,利用电动风量调节阀对站厅和中庭部 位的火灾排烟工况进行切换,如图 3 所示[5] 。

       排烟系统运行模式如下: 防烟分区 ① 发生火灾 时,由站厅层排烟,出人口自然补风;防烟分区②、③发 生火灾时,相应侧通风空调机房内排烟风机启动,相应 防烟分区的排烟风管排烟,站厅层补风,卷帘式挡烟垂 壁下降,车站两端的 4 台隧道风机和 2 台排热风机同 时启动,站台层滑动门开启,辅助站台层排烟,保证楼、 扶梯口向下风速大于 1.5  mls;防烟分区④中庭部位发 生火灾时,两侧通风空调机房内排烟风机均启动,相应 防烟分区的排烟风管排烟,站厅层补风,卷帘式挡烟垂 壁下降,车站两端的 4 台隧道风机和 2 台排热风机同 时启动,站台层滑动门开启,辅助站台层排烟,保证楼、 扶梯口向下风速大于 1.5  mls。
 

 

3   理论计算
       经计算,两组楼、扶梯口部总面积为 90.7  m2 。

 

3.1  站台层排烟量的计算
       1) 隧道风机和排热风机。 由于隧道风机和排热风机 连接的风口均设置在车站轨行区上方,故在火灾工况下, 隧道风机和排热风机排除的空气由站台层的烟气和区间 隧道内的空气组成,经模拟计算,确定车站与区间隧道在 隧道风机和排热风机开启情况下的气流阻力,进而确定 以上风机开启排烟工况下气流的分配,结果如下:
       站台或中庭部分发生火灾时,隧道风机和排热风 机有 60%的风量从车站站台排出,40%的风量由隧道 内空气补充。
       隧道风机和排热风机对站台层公共区的排烟量为:216 000 ×4 ×60% +144 000 ×2 ×60% =691 200 m3 lh
      2) 排烟风机。 排烟风机考虑 10%的漏风系数。
       左端排烟风机实际排烟量:89 536 ÷1.1 =81 396 m3 lh
       右端排烟风机实际排烟量:82 474 ÷1.1 =74 976 m3 lh

       3) 考虑卷帘式挡烟垂壁漏风量为 7 m3 l(m2 •h)[6] , 卷帘式挡烟垂壁总面积为 230 m2 ,同时考虑 10%的系数, 卷帘式挡烟垂壁的总漏风量为 7 ×230 ×1.1 =1 771 m3 lh。
       站台层排烟量根据各风机开启的情况确定。


3.2  楼、扶梯口风速的计算
       防烟分区②、③、④发生火灾时,根据各风机开启情况对楼、扶梯口的风速计算如下:
       1) 防烟分区②( 站台层左端) 发生火灾时,左端排 烟风机、车站两端 2 台排热风机、4 台隧道风机开启,风 速计算如下:
       ( 81  396  +691  200  -1  771 ) ÷90 .7  ÷3  600  =
2 .36  mls>1 .5  mls
       2) 防烟分区③( 站台层右端) 发生火灾时,右端排 烟风机、车站两端 2 台排热风机、4 台隧道风机开启,风 速计算如下:
       (74  976  +691  200  -1  771 ) ÷90.7  ÷3  600  =
2.34  mls>1.5  mls
       3) 防烟分区④( 中庭) 发生火灾时,车站两端排烟 风机、车站两端 2 台排热风机、4 台隧道风机均开启,风 速计算如下:
       (81 396 +74 976 +691 200 -1 771) ÷90.7 ÷3 600 =
2.59 mls>1.5 mls
       通过计算可知,当车站站台层发生火灾时,卷帘式挡 烟垂壁下降,在开启车站排烟风机和车站两端 2 台排热风 机、4 台隧道风机的情况下,楼、扶梯口的风速可满足“ 当 车站站台层发生火灾时,应保证站厅到站台的楼梯和扶 梯口处具有不小于 1.5 mls的向下气流”的要求。
 

4       楼扶梯口现场实测风速及分析
       根据调查的全国已经开通的地铁线路,采用站台 门系统的线路在站台层发生火灾时,多采用站台层排 烟,滑动门开启,区间隧道通风系统辅助站台层排烟的 防排烟模式。 杭州地铁 1  号线车站站台层发生火灾 时,采用站台层排烟、站厅层补风,站台层两侧滑动门 开启,区间隧道通风系统辅助排烟的防排烟模式。 当 婪江路站站台层发生火灾时,在对楼扶梯口风速实测 的过程中,也采用这种火灾模式。
       表 2 为 2012 年 11 月 8 日业主、施工单位、第三方 监测单位共同实测数据。 此时卷帘式挡烟垂壁已经安 装调整完成,中板防火玻璃也安装完成。

 

       当站台层发生火灾时,采用同时开启车站两端 4 台隧道风机、2 台排热风机、车站排烟风机,并开启两侧 滑动门的模式。  实测结果如表 2 中数据所示,当卷帘 式挡烟垂壁不下降时,除小里程端楼梯口部风速大于 1.5  mls外,其余楼、扶梯口部风速都不能满足要求;当 卷帘式挡烟垂壁下降时,楼、扶梯口具有最大的向下气 流,此时大小里程端的楼、扶梯口部风速皆大于 1.5  mls, 满足设计规范要求[6] 。

 

5    结语
       杭州地铁 1 号线婪江路站为中庭式车站,防排烟 系统采用了站厅层中庭上部四周的结构顶板下设置卷 帘式挡烟垂壁方案,同时在两组楼梯与扶梯之间分别 设置由防火玻璃制作的排烟风道。  通过理论计算与现 场实 测 相 结 合 的 方 法 论 证 了 该 设 计 方 案 满 足 GB50157 2013《 地铁设计规范》 的要求。  这种对中庭 车站防排烟系统的设计方案,在国内地铁车站设计方 案中是首次采用,经理论计算和现场实测,基本达到了 设计要求,国内类似地铁车站可参考采用。


收稿日期, 2016 04 23 修回日期, 2016 07 25
第一作者, 孟鑫,男,教授级高级工程师,所总工程师,从事城市轨道 交通设计研究工作,mengxin@bjucd com

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