吳 煒 高慧翔 彭金龍
(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司地下鐵道設(shè)計(jì)研究院 成都 610031)
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地鐵地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)防排煙設(shè)計(jì)探討
吳 煒 高慧翔 彭金龍
(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司地下鐵道設(shè)計(jì)研究院 成都 610031)
針對(duì)地鐵地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)域設(shè)置的消防專用通道是否需要加壓送風(fēng)的問(wèn)題,從相關(guān)規(guī)范條文出發(fā),結(jié)合某城市地鐵車站設(shè)計(jì),給出相關(guān)分析和建議:對(duì)地下車站主要設(shè)備管理用房區(qū)域內(nèi)連接站廳站臺(tái)的內(nèi)部樓梯,采用加壓送風(fēng)的防煙形式;針對(duì)直出地面樓梯,根據(jù)其提升高度靈活選擇相應(yīng)的防煙形式。對(duì)設(shè)備與管理用房防煙分區(qū)的選取、排煙風(fēng)機(jī)的選型以及補(bǔ)風(fēng)形式的選擇,從實(shí)際設(shè)計(jì)中給出相關(guān)的分析和建議:對(duì)具體車站設(shè)備管理用房區(qū)域,先統(tǒng)計(jì)區(qū)域面積,再進(jìn)行兩種算法的比較后確定排煙風(fēng)機(jī)的選型。
地鐵地下車站;設(shè)備與管理用房區(qū);消防專用通道;防煙分區(qū);排煙風(fēng)機(jī);補(bǔ)風(fēng)形式
目前城市軌道交通線路絕大部分在地下空間,在不具備自然排煙條件的地下車站,只有對(duì)火災(zāi)煙氣進(jìn)行有效控制才能保證人員的安全疏散。人員的疏散不僅包括車站公共區(qū)的乘客疏散,還包括車站設(shè)備與管理用房區(qū)域的工作人員和后續(xù)救援人員的疏散。地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)域作為消防專用通道以及工作人員的指揮協(xié)調(diào)中心,其防排煙系統(tǒng)的設(shè)置與公共區(qū)的防排煙系統(tǒng)[1]具有同等重要的地位。
目前針對(duì)地鐵地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)域的防排煙設(shè)置要求,主要依據(jù)現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50157—2013)、《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》(GB 50490—2009),并參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)、《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50098—2009)等。
各規(guī)范內(nèi)容在防排煙系統(tǒng)的設(shè)置區(qū)域、排煙量的計(jì)算以及排煙風(fēng)機(jī)設(shè)備能力的選擇等方面給出了相應(yīng)的條文,但在實(shí)際設(shè)計(jì)中,不同設(shè)計(jì)單位往往根據(jù)自己的理解進(jìn)行防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì),以滿足規(guī)范要求,主要體現(xiàn)在防煙系統(tǒng)的選擇、排煙系統(tǒng)的選擇、補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)的選擇上。
筆者根據(jù)目前不同城市已通車地鐵線路的設(shè)置情況,結(jié)合上述防排煙選擇的幾個(gè)方面進(jìn)行分析。
1.1 相關(guān)條文解讀
設(shè)置防煙系統(tǒng)首先要選擇防煙區(qū)域,在現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》中,針對(duì)地鐵地下車站及區(qū)間附屬建筑的防煙功能及設(shè)置區(qū)域有明確的條文規(guī)定。
1) 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.2.13條:地下車站消防專用通道及樓梯間應(yīng)設(shè)置在有車站控制室等主要管理用房的防火分區(qū)內(nèi),并應(yīng)方便到達(dá)地下各層。地下超過(guò)3層(含3層)時(shí),應(yīng)設(shè)防煙樓梯間。
2) 《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.4.2條:下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置機(jī)械防煙、排煙設(shè)施… 3 防煙樓梯間和前室。
3) 《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》第7.3.17條:消防專用通道應(yīng)設(shè)置在含有車站控制室等主要管理用房的防火分區(qū)內(nèi),并應(yīng)能到達(dá)地下車站各層;當(dāng)?shù)叵萝囌境^(guò)3層(含3層)時(shí),消防專用通道應(yīng)設(shè)置為防煙樓梯間。
4) 《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》第7.3.23條:當(dāng)區(qū)間隧道設(shè)中間風(fēng)井時(shí),井內(nèi)或就近應(yīng)設(shè)置直通地面的防煙樓梯。
從規(guī)范的定義來(lái)看,針對(duì)地下車站要求在主要設(shè)備與管理用房區(qū)域設(shè)置消防專用通道和樓梯間,并明確要求其應(yīng)具備方便到達(dá)地下各層的功能,并未要求直接從最下層到達(dá)地面,因此在實(shí)際建筑設(shè)計(jì)布局時(shí),結(jié)合地面情況,出現(xiàn)了兩種布置情形:
情形1:內(nèi)部樓梯從站臺(tái)直出地面。此種情況用于地面條件較好,受制約條件小,樓梯在各層的位置不變,直接從站臺(tái)層經(jīng)過(guò)站廳直出地面,即樓梯在各層的位置不變,在相關(guān)城市的地鐵車站有應(yīng)用實(shí)例。
情形2:內(nèi)部樓梯經(jīng)過(guò)部分內(nèi)走道進(jìn)入附屬消防專用通道,經(jīng)過(guò)直出地面樓梯再出地面??紤]到車站從站臺(tái)直出地面的樓梯設(shè)置經(jīng)常會(huì)受到地面條件的制約情況,往往將直出地面的樓梯靠近車站主體外墻側(cè)開口,單獨(dú)修建附屬通道,圖1為目前國(guó)內(nèi)地下車站設(shè)置的消防專用通道較為常規(guī)的布置方式。
圖1 地下車站消防專用通道布置示意
從圖中可以看出,消防專用通道通過(guò)直出地面樓梯從地面進(jìn)入地下1層,然后通過(guò)專用通道以及部分設(shè)備管理用房區(qū)域的內(nèi)走道進(jìn)入廳臺(tái)之間的內(nèi)部樓梯,方能到達(dá)地下2層。由此可見,要滿足《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.2.13條的消防專用通道的功能,以圖1的布置方式為例,則此時(shí)的消防專用通道及樓梯應(yīng)包括:直出地面樓梯、消防專用通道、部分內(nèi)走道、內(nèi)部樓梯[2]4部分。
1.2 存在爭(zhēng)議的焦點(diǎn)
從上述的分析可以看出,規(guī)范中明確只有針對(duì)超過(guò)2層的地下車站的防煙樓梯間才考慮設(shè)置機(jī)械防煙措施,未明確樓梯間在不同情形下設(shè)置時(shí)如何對(duì)待處理,以及如何選取相應(yīng)的防煙措施。
針對(duì)消防專用通道所涉及的兩處樓梯的性質(zhì),從《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范》第7.3.17條文解釋[3]以及《城市軌道交通技術(shù)規(guī)范實(shí)施指南》[4]中又可以得知:兩處樓梯的性質(zhì)均應(yīng)屬于封閉樓梯間,當(dāng)層數(shù)超過(guò)2層時(shí),即認(rèn)定提升高度超過(guò)10 m,就設(shè)置成防煙樓梯間。
以圖1的設(shè)置情況為例,筆者結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)城市實(shí)際通車的地鐵車站,選取典型的地下2層和地下3層的車站進(jìn)行相關(guān)提升高度的統(tǒng)計(jì),詳見表1。
表1 地下2、3層車站提升高度統(tǒng)計(jì) m
從表1可以看出,無(wú)論地下2層還是地下3層車站,直出地面樓梯的提升高度都有可能超過(guò)10 m。
針對(duì)地下2層車站而言,當(dāng)采用圖1的布置形式時(shí),內(nèi)部樓梯、直出地面樓梯的提升高度不足10 m,是否可以不采取任何防煙措施;是否針對(duì)提升高度超過(guò)10 m的,但又只有地下2層的情況,就不用做成防煙樓梯間的形式;雖然是地下3層車站,直出地面樓梯提升高度不足10 m,是否不需要采取任何防煙措施;作為參與的部分內(nèi)走道是否應(yīng)該進(jìn)行防煙措施,這些疑問(wèn)往往給地鐵環(huán)控專業(yè)在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)造成一定程度的困擾,同時(shí)不同地方的消防部門往往在進(jìn)行消防評(píng)審時(shí)也會(huì)針對(duì)此部分內(nèi)容提出不同的異議。
1.3 防煙措施選擇建議
建筑中的防煙可采取機(jī)械加壓送風(fēng)防煙方式或開啟外窗的自然通風(fēng)方式[5]。
根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求:當(dāng)封閉樓梯間不能自然通風(fēng)或自然通風(fēng)不能滿足要求時(shí),應(yīng)設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)或采用防煙樓梯間。因此,結(jié)合地鐵地下車站的實(shí)際情況,對(duì)于主要管理用房與設(shè)備區(qū)設(shè)置的內(nèi)部樓梯,屬于無(wú)法自然通風(fēng)的封閉樓梯間,無(wú)論其提升高度是否超過(guò)10 m,或?qū)訑?shù)是否超過(guò)2層,都應(yīng)設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng)的防煙形式。同時(shí)針對(duì)部分內(nèi)走道,由于其主要功能是連接內(nèi)部樓梯和直出地面樓梯,因此建議做成封閉內(nèi)走道(可與本端其他內(nèi)走道采用隔墻增設(shè)防火門的形式處理),同時(shí)也考慮機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng),確保整個(gè)部分處于正壓區(qū)域,保證防煙效果。
對(duì)于直出樓梯間部分,則可以靈活選擇防煙形式:若提升高度超過(guò)10 m,則需要將封閉樓梯做成防煙樓梯,設(shè)置機(jī)械加壓送風(fēng)系統(tǒng);若不超過(guò)10 m,則考慮直接在樓梯出地面部分側(cè)墻上采取開設(shè)自然通風(fēng)窗的防煙形式,自然通風(fēng)窗面積應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。
2.1 相關(guān)條文解讀
同樣地,針對(duì)地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)域的排煙首先要考慮排煙區(qū)域的選擇,也就涉及防煙分區(qū)的劃分問(wèn)題。
現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》中針對(duì)機(jī)械排煙及防煙分區(qū)給出了相關(guān)的條文及解釋。
1) 第28.4.3條:下列場(chǎng)所應(yīng)設(shè)置機(jī)械排煙設(shè)施:1同一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)的地下車站設(shè)備與管理用房的總面積超過(guò)200 m2,或面積超過(guò)50 m2且經(jīng)常有人停留的單個(gè)房間;2 最遠(yuǎn)點(diǎn)到車站公共區(qū)的直線距離超過(guò)20 m的內(nèi)走道;
2) 第28.4.8條:地下車站的公共區(qū),以及設(shè)備與管理用房,應(yīng)劃分防煙分區(qū),且防煙分區(qū)不得跨越防火分區(qū)…設(shè)備與管理用房每個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積不宜超過(guò)750 m2;
3) 第28.4.9條:防煙分區(qū)可采取擋煙垂壁等措施。擋煙垂壁等設(shè)施的下垂高度不應(yīng)小于500 mm。
4) 第28.4.11條:地下車站的設(shè)備與管理用房、內(nèi)走道、長(zhǎng)通道和出入口通道等需設(shè)置機(jī)械排煙時(shí),其排煙量應(yīng)根據(jù)一個(gè)防煙分區(qū)的建筑面積按1 m3/m2·min計(jì)算,排煙區(qū)域的補(bǔ)風(fēng)量不應(yīng)小于排煙量的50%。當(dāng)排煙設(shè)備負(fù)擔(dān)兩個(gè)或兩個(gè)以上防煙分區(qū)時(shí),其設(shè)備能力應(yīng)根據(jù)最大防煙分區(qū)的建筑面積按2 m3/m2·min計(jì)算的排煙量配置。
從上述條文及后續(xù)的條文解釋中可知,規(guī)范明確機(jī)械排煙區(qū)域:面積超過(guò)200 m2的環(huán)控機(jī)房或冷水機(jī)房、長(zhǎng)度超過(guò)20 m的內(nèi)走道。而針對(duì)扣除相關(guān)區(qū)域后剩下的設(shè)備管理用房總面積超過(guò)200 m2的區(qū)域排煙如何實(shí)現(xiàn),往往就是實(shí)際設(shè)計(jì)中爭(zhēng)論較多的地方。
2.2 存在爭(zhēng)議的焦點(diǎn)
同一防火分區(qū)內(nèi)的地下車站設(shè)備與管理用房的總面積超過(guò)200 m2區(qū)域的房間,大多是面積小于50 m2的管理用房、設(shè)備用房,這類房間面積小,本身又達(dá)不到機(jī)械排煙的要求,但往往面積合算起來(lái),又滿足規(guī)范指出的總面積超過(guò)200 m2的要求,這類區(qū)域按規(guī)范的條文限定,就應(yīng)當(dāng)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)。而考慮到地下空間緊張,設(shè)備管理用房區(qū)域管線較多,單獨(dú)設(shè)置系統(tǒng)不利于整個(gè)管線空間布置,而區(qū)域內(nèi)走道兼顧疏散通道功能,參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2006)第9.4.6條第4款的要求,目前最為常規(guī)的是利用設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)走道的機(jī)械排煙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)此類區(qū)域的排煙。
爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于此時(shí)排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)量選型問(wèn)題,根據(jù)規(guī)范的要求,排煙風(fēng)機(jī)的煙量選型直接與所擔(dān)負(fù)防煙分區(qū)的數(shù)量有關(guān)。因此對(duì)于防煙分區(qū)數(shù)量的分析就顯得十分必要,也是爭(zhēng)議較多的地方。以下為目前國(guó)內(nèi)的2種做法。
1) 將整個(gè)設(shè)備與管理用房區(qū)域當(dāng)成一個(gè)防煙分區(qū)考慮。具體為:將此類同一個(gè)防火分區(qū)內(nèi)總面積超過(guò)200 m2的地下車站設(shè)備與管理用房以及內(nèi)走道均作為一個(gè)防煙分區(qū)(整個(gè)防煙分區(qū)面積要小于750m2的規(guī)范要求(一般車站均滿足這個(gè)要求)),在該區(qū)域設(shè)置一套機(jī)械排煙系統(tǒng),排煙風(fēng)機(jī)煙量則按整個(gè)防煙分區(qū)面積之和乘以1 m3/m2·min計(jì)算,此時(shí)排煙口可設(shè)置在每個(gè)房間和內(nèi)走道或僅設(shè)置在內(nèi)走道,但需滿足最不利點(diǎn)與排煙口距離小于30 m的要求。
2) 將設(shè)備與管理用房區(qū)域內(nèi)每個(gè)房間以及內(nèi)走道均當(dāng)成一個(gè)獨(dú)立防煙分區(qū)考慮。具體為:對(duì)設(shè)備與管理用房區(qū)域而言,每個(gè)房間靠近內(nèi)走道一側(cè)的墻體均為防火墻體,開設(shè)的門也為防火門,因此,也可以將區(qū)域內(nèi)每個(gè)房間看成獨(dú)立的防煙分區(qū),內(nèi)走道也作為獨(dú)立的防煙分區(qū),此時(shí)仍然設(shè)置一套機(jī)械排煙系統(tǒng)及一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī)。排煙風(fēng)機(jī)相當(dāng)于擔(dān)負(fù)至少2個(gè)以上防煙分區(qū)的煙量,其煙量選擇應(yīng)根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.4.11條的要求進(jìn)行,即按內(nèi)走道面積乘以2 m3/m2·min計(jì)算,此時(shí)計(jì)算內(nèi)走道的排煙面積時(shí)建議參考《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求:內(nèi)走道面積與不排煙最大房間面積之和考慮。
2.3 相關(guān)排煙量計(jì)算的建議
通過(guò)前述的分析可知,對(duì)于設(shè)備管理用房區(qū)域總面積超過(guò)200 m2的區(qū)域排煙往往與內(nèi)走道的排煙合并設(shè)置,并將排煙口設(shè)置在內(nèi)走道內(nèi),表2為國(guó)內(nèi)某地鐵車站的主要設(shè)備與管理用房區(qū)域的房間要素表,扣除環(huán)控機(jī)房、氣體保護(hù)用房、規(guī)范上規(guī)定不計(jì)入總面積的一些房間(衛(wèi)生間等)等的面積,以此為例分別按前述兩種方法進(jìn)行排煙量的統(tǒng)計(jì)分析(系統(tǒng)均只設(shè)置一臺(tái)排煙風(fēng)機(jī))。
表2 某地鐵車站設(shè)備管理用房區(qū)房間面積 m2
從表2可以看出,位于同一防火分區(qū)內(nèi)設(shè)備管理用房區(qū)域面積之和為248.62 m2,而需要機(jī)械排煙的內(nèi)走道面積為93.78 m2,按1)的做法:排煙風(fēng)機(jī)計(jì)算風(fēng)量應(yīng)為
(248.62+93.78)×60=20 544 m3/h
按2)的做法:排煙風(fēng)機(jī)計(jì)算風(fēng)量應(yīng)為
(93.78+43.88)×120=16 519.2 m3/h
可見按2)的做法計(jì)算的排煙量明顯小于按1)的做法計(jì)算的排煙量,因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中建議先針對(duì)區(qū)域面積進(jìn)行兩種計(jì)算的比較,并且當(dāng)設(shè)備與管理用房滿足單個(gè)房間均為獨(dú)立的防煙分區(qū)的條件時(shí),選取計(jì)算值較小的一種,以達(dá)到減小風(fēng)管和風(fēng)機(jī)體量的目的。
3.1 相關(guān)條文解讀
現(xiàn)行《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》第28.4.11條中針對(duì)機(jī)械排煙區(qū)域的補(bǔ)風(fēng)量給出了定性的規(guī)定,要求不小于機(jī)械排煙量的50%,但并未對(duì)補(bǔ)風(fēng)的具體形式給出規(guī)定,參考《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50098—2009)的要求,當(dāng)補(bǔ)風(fēng)通路的空氣阻力不大于50 Pa時(shí),可采用自然補(bǔ)風(fēng)形式[6],實(shí)際設(shè)計(jì)執(zhí)行時(shí),出現(xiàn)了2種方案。
方案1:設(shè)置機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng),平時(shí)作為機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行送風(fēng),火災(zāi)時(shí)通過(guò)電動(dòng)風(fēng)閥切換,轉(zhuǎn)化成對(duì)走道排煙的集中補(bǔ)風(fēng)。
方案2:利用設(shè)備管理用房與公共區(qū)相鄰隔墻上的開孔,增設(shè)引風(fēng)防火閥,當(dāng)設(shè)備區(qū)發(fā)生火災(zāi)時(shí)進(jìn)行負(fù)壓自然補(bǔ)風(fēng)。
3.2 補(bǔ)風(fēng)方案的分析及建議
方案1是目前使用較多的補(bǔ)風(fēng)方案,整個(gè)機(jī)械排煙系統(tǒng)(排煙風(fēng)機(jī)及排煙風(fēng)管、送風(fēng)兼補(bǔ)風(fēng)風(fēng)機(jī)及補(bǔ)風(fēng)管)均處于同一防火分區(qū)內(nèi)。
方案2的做法目前存在一定的爭(zhēng)議:補(bǔ)風(fēng)煙氣經(jīng)歷不同的防火分區(qū),本做法的初衷是省去設(shè)備管理用房區(qū)域內(nèi)走道排煙時(shí)的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)管路,節(jié)約空間,利用設(shè)備區(qū)與公共區(qū)隔墻上的引風(fēng)孔,在內(nèi)走道機(jī)械排煙時(shí)形成負(fù)壓,通過(guò)引風(fēng)口,將補(bǔ)風(fēng)由出入口通道經(jīng)公共區(qū)引入。但此種做法需要在兩個(gè)不同防火分區(qū)的隔墻上開設(shè)孔洞,即使增設(shè)了引風(fēng)防火閥和電動(dòng)風(fēng)閥,也破壞了不同防火分區(qū)的防火隔段,相關(guān)閥體的耐火極限要求還需與防火隔墻的耐火極限一致才行。
此外,針對(duì)方案2的做法應(yīng)盡量征求當(dāng)?shù)叵啦块T的同意,確保后續(xù)消防驗(yàn)收的順利通過(guò)。
筆者對(duì)地鐵地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究,從現(xiàn)行實(shí)施的規(guī)范出發(fā),結(jié)合消防專用通道的設(shè)置(樓梯性質(zhì)、是否加壓送風(fēng)、如何實(shí)現(xiàn)防煙等)、設(shè)備管理用房區(qū)域總面積超過(guò)200 m2的排煙設(shè)計(jì)、排煙補(bǔ)風(fēng)的選擇等方面進(jìn)行分析,希望起到拋磚引玉的作用,共同完善地鐵地下車站設(shè)備與管理用房區(qū)域的防排煙系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[1] 曾飛輪.地鐵空調(diào)通風(fēng)設(shè)計(jì)問(wèn)題探討[J].鐵道工程學(xué)報(bào), 1997(1): 27-28.
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(編輯:王艷菊)Discussion on Smoke Prevention and Exhaustion Design of Equipment and Management Zone in Metro Station
Wu Wei Gao Huixiang Peng Jinlong
(Design and Research Institute of Metro, China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031)
Based on some provisions of the design codes, the problem whether pressurized air should be supplied for fire channel is analyzed and suggestions are put forward. Smoke-proof pressurized air supply is suggested focusing on the internal staircase hall between the main equipment management district and the connection station. For stairs straightening out of the ground, flexible choice can be made in accordance with its hoisting height. For the selection of smoke proof partitions in the area of equipment and management, exhaust fan selection, and the form of wind supply, relevant analysis and advice in practical design are given. For specific equipment management area in station, we should firstly calculate the area of the zone, and then determine the type of the exhaust fan after the comparison of the two algorithms.
metro station; equipment and management zone of station; fire channel; smoke bay; smoke extraction fan; air supply type
10.3969/j.issn.1672-6073.2016.04.019
2015-08-17
2015-09-15
吳煒,男,工學(xué)碩士,高級(jí)工程師,從事地鐵環(huán)控設(shè)計(jì)工作,wu22wei@163.com
U231.4
A
1672-6073(2016)04-0085-04