基于性能化設(shè)計(jì)的站廳層商場超長通道疏散安全性研究

●梁智勇

(江西省消防總隊(duì)，江西 南昌 330009)

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市交通、城市用地日益緊張，地下軌道交通和各類地下商業(yè)建筑不斷涌現(xiàn)，尤其是近年來很多城市在籌建地鐵站時(shí)都將站廳層與人防工程相融合，平時(shí)作為地下商場、商業(yè)街使用。這樣的站廳層建筑面積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安全出口少、人員密集、可燃物多，發(fā)生火災(zāi)時(shí)火勢發(fā)展快、煙霧濃，滅火救援和人員疏散難度大，易造成群死群傷的惡性事故［1］。例如1983年8月16日，日本名古屋地下街地鐵站因變電所起火，造成3名消防隊(duì)員死亡，3名救援隊(duì)員受傷，大火燒了3個(gè)多小時(shí)。在含有地下商場或商業(yè)街的地鐵站廳層的設(shè)計(jì)中，人員能否安全疏散至關(guān)重要。目前，在地鐵站廳層商場消防設(shè)計(jì)中時(shí)常出現(xiàn)地下疏散通道距離過長，不符合規(guī)范要求的問題。針對此類問題的常用解決方法是利用性能化防火設(shè)計(jì)方法［2］。本文將以某地鐵站廳層商場為例，利用模擬軟件對煙氣運(yùn)動(dòng)和人員疏散過程進(jìn)行模擬，分析確定其安全性，為類似商場的設(shè)計(jì)提供科學(xué)指導(dǎo)。

1 地鐵站廳層商場疏散通道超長問題探討

地鐵站廳層商場通常面積較大，由于城市建筑布局的影響，其地面安全出口與商場安全疏散門之間距離較大，地下疏散通道狹長。例如，某在建地鐵站，屬于典型的站廳層商場構(gòu)造，地下一層站廳層設(shè)計(jì)為商場，地下二層為站臺層，其地下疏散通道的距離從10～43m不等?！督ㄖO(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016－2006第5.3.13條規(guī)定，在除托兒所、醫(yī)院、學(xué)校等民用一、二等級建筑內(nèi)，直接通向疏散走道的房間疏散門至最近安全出口的距離不應(yīng)超過40m?！度嗣穹揽展こ淘O(shè)計(jì)防火

規(guī)范》GB50098－98第5.1.4條規(guī)定，在人防工程內(nèi)除醫(yī)院、旅館外，其他場所房間門至最近安全出口的最大距離為40m。依據(jù)規(guī)范，該在建地鐵站人員疏散通道最大距離為43m，不符合規(guī)范要求。但是，我們可以利用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與性能化防火設(shè)計(jì)理念，對其疏散安全性進(jìn)行評價(jià)［3］。首先，分析可能發(fā)生的火災(zāi)，設(shè)計(jì)火災(zāi)場景;利用FDS對特定火災(zāi)場景下的煙氣運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行模擬計(jì)算，在人員疏散的關(guān)鍵路徑上(安全出口、疏散門)設(shè)計(jì)采樣點(diǎn)，對采樣點(diǎn)的溫度、熱輻射、煙氣能見度、CO含量等數(shù)值進(jìn)行采樣分析，采用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與性能化防火設(shè)計(jì)中常用的危險(xiǎn)判據(jù)［4］，確定該火災(zāi)場景下可供人員疏散的時(shí)間TASET;然后，利用人員疏散工程軟件BuildingExodus［5］對相應(yīng)火災(zāi)場景下的疏散過程進(jìn)行模擬計(jì)算，獲取在關(guān)鍵疏散門、安全出口疏散所需要的時(shí)間TRSET。比較TASET和TRSET，即可判定該火災(zāi)場景下人員能否安全疏散［6］，由此判定該設(shè)計(jì)方案是否安全。

2 基于性能化設(shè)計(jì)的疏散安全性分析

圖1給出了以某地鐵站廳層商場為研究對象，選取其疏散距離過遠(yuǎn)的防火分區(qū)，利用模擬軟件FDS建立的火災(zāi)模型，并給出了采樣點(diǎn)布置情況，其中火源位于圖中左下角，設(shè)計(jì)為商場內(nèi)的圖書超市起火。為分析該防火分區(qū)安全出口長疏散通道的安全性，設(shè)計(jì)三個(gè)場景，場景1假設(shè)長疏散通道與商場之間的防火門敞開，模擬煙氣進(jìn)入長通道后的蔓延情況及人員疏散情況;場景2假設(shè)防火門關(guān)閉，模擬計(jì)算防火門處火災(zāi)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的時(shí)間，場景3模擬防火分區(qū)發(fā)生轟燃，疏散通道處防火門全部開啟，模擬煙氣進(jìn)入長通道后的蔓延情況?；馂?zāi)場景設(shè)置及模擬結(jié)果如表1所示。

圖1 火災(zāi)場景及采樣點(diǎn)示意圖

表1 煙氣運(yùn)動(dòng)與人員疏散模擬計(jì)算結(jié)果

由表1可見，設(shè)計(jì)的3種火災(zāi)場景下，防火分區(qū)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)的最短時(shí)間為224s，依據(jù)人員安全疏散模擬結(jié)果，人員疏散所需時(shí)間為221s，TASET＞TRSET，按照性能化設(shè)計(jì)思想，判定人員可以安全疏散。仔細(xì)分析疏散過程還可以發(fā)現(xiàn)，所有人員在140s時(shí)已經(jīng)完全通過防火門并主要集中在樓梯口，如圖2所示，此后相當(dāng)長一段時(shí)間(81s)內(nèi)人員都處于樓梯口的緩慢移動(dòng)過程，直到人員完全離開安全出口時(shí)(221s)，采樣點(diǎn)2仍未達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)。由此可見火災(zāi)煙氣不會(huì)對疏散通道內(nèi)人員造成影響，即該疏散通道在設(shè)定的火災(zāi)場景下安全。

圖2 140s時(shí)人員疏散情況

3 結(jié)論

通過模擬計(jì)算表明，在選定的防火分區(qū)內(nèi)，雖然疏散距離超過了規(guī)范設(shè)定的40m，但是人員都能在火災(zāi)達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài)前安全疏散完畢，該設(shè)計(jì)方案滿足人員安全疏散的需求。在此類地鐵站廳層商場設(shè)計(jì)中，雖然部分疏散通道的距離可能超過規(guī)范設(shè)定的上限，但是利用火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估與性能化防火設(shè)計(jì)的理念進(jìn)行模擬計(jì)算分析，可以判定人員能否安全疏散，能否實(shí)現(xiàn)既定的安全目標(biāo)，這將為地鐵站廳層商場的消防設(shè)計(jì)提供重要的科技支撐。

［1］楊樺.地下商場的火災(zāi)特點(diǎn)與逃生方法［J］.安防科技，2004，(2):37－38.

［2］莊磊，黎昌海.我國建筑防火性能化設(shè)計(jì)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2007，17(3):119 －125.

［3］范維澄，孫金華，陸守香.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評估方法學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2004.

［4］李引擎.建筑防火的性能設(shè)計(jì)及其規(guī)范［J］.建筑科學(xué)，2002，18(5):53－55.

［5］田玉敏.火災(zāi)中人員的行為及其模擬計(jì)算方法的研究［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，6(1):26 －31.

［6］姜寧，李彥軍.性能化評估在消防工程中的應(yīng)用［J］.消防科學(xué)與技術(shù)，2004，5(23):5 －7.