地鐵高架車站公共區排煙系統設計

邢 夢

（天津市市政工程設計研究院，天津300392）

地鐵車站屬于人員密集場所，一旦出現火情，將會嚴重影響到公共安全。高架車站作為地鐵車站一種重要類型，其排煙設計與地下車站有所區別，特別是近年來新頒布的相關規范，對高架車站的排煙系統設計提出了更高的要求[1]。自然排煙系統與機械排煙系統兼具采光通風效果，在規范中也明確了優先采用自然排煙系統[2]。在設計中要結合建筑的平面和立面布局綜合考量，增加了設計的難度。本文通過天津濱海新區某地鐵高架車站的排煙系統設計，對地鐵高架車站工程項目的排煙設計要點進行了總結，希望能為今后類似項目的設計提供一定的參考。

1 工程概況

某二層側式高架車站，一層為站廳層，二層為站臺層；主體呈南北向設置，東西側各有一個出入口，設備管理用房區位于站廳層南北兩側。

站廳層層高6.16 m，站廳到站臺提升高度為7.8 m。站廳公共區設置開孔率＞25%的鏤空吊頂，吊頂下凈高3.6 m。罩棚采用鋼結構框架，整個車站罩棚頂部為弧線設計。見圖1。

圖1 高架車站剖面

2 公共區排煙系統設計難點

1）工程周期長，不確定性多，自然排煙受建筑方案影響大。地鐵項目從投標到竣工驗收要經歷一個漫長的過程，在整個工程中，平面方案、裝修方案、立面效果隨時可能發生變化；相較于機械排煙，自然排煙受建筑方案的制約更大，任何一個細微變化都要引起足夠忽視。

舉一個簡單例子，裝修方案通常比較滯后，一般在建筑專業施工圖之后才能確定，但環控專業在前期已經按鏤空吊頂方案提出了滿足自然排煙的相關要求；若裝修改變方案，包括防煙分區、自然排煙窗、擋煙垂壁的要求都需要重新核實。特別是在新規范[1～2]實施后，自然排煙的要求更加嚴格，因為一個局部的調整，有可能導致設計不能滿足自然排煙條件，只能采用機械排煙；但方案初期又沒有考慮預留機房和風機安裝位置，即使可以增加風機，也會在一定程度上增加造價。

2）規范存在局限性，理解容易有偏差。關于地鐵高架車站排煙系統設計，參考的規范[1～2]各有側重點并且有一定的局限性。GB 51251—2017《建筑防煙排煙系統技術標準》的優點是其針對工業與民用建筑的防煙、排煙系統，從設計、施工、調試、驗收到運維全過程設計并且首次明確了排煙設計中擋煙垂壁、儲煙倉、清晰高度等有關術語與基本概念[3］；但此規范并不針對高架地鐵站，個別條款在地鐵這類大型公共建筑中執行困難。GB 51298—2018《地鐵設計防火標準》的第八章介紹了排煙系統，其中部分條款是主要針對高架車站闡述的，但是從整體上看對自然排煙設置不完善。

在進行高架車站的排煙設計時，應該熟悉兩個規范的內容，充分結合兩個規范的特點，取長補短、結合實際，設計滿足要求的項目。

3）完整的排煙系統設計需要多專業配合，涉及細節多，難免有紕漏。地鐵高架車站公共區的排煙設計，不僅需要環控專業，還需要建筑、動照、FAS 等相關專業的密切配合。排煙窗的位置形式影響建筑立面，環控和建筑專業需要結合每個站的具體情況，制定儲煙倉的高度、擋煙垂壁的位置高度、自然排煙窗的形式和有效面積等內容?；馂膱缶b置控制要求也需要環控專業及時反饋給FAS專業，同時還要向動照專業提出供電需求，這中間任何一個細節處理不當，可能導致整個系統不能正常運行。

避免遺漏的最好方法就是做好對相關專業的提資，特別需要制定一套比較全面的提資模板；同時在初期配合階段，盡可能多的考慮不同種情況可能造成的影響，避免后期較大調整。

3 公共區的排煙系統設計

3.1 防煙分區的劃分

兩個規范[1～2]對公共區的劃分標準不同。GB 51298—2018 僅對面積有一定要求；GB 51251—2017不僅對面積有要求，同時對凈高和長邊允許長度有要求。在確定劃分方法時，GB 51298—2018主要針對地下車站且從排煙機理方面考慮，GB 51251—2017的相關規定更適合本站這種地上較規則的公共建筑，因此本站公共區的防煙分區劃分主要參照了GB 51251—2017第4.2.4條，見表1。

表1 公共建筑、工業建筑防煙分區的最大允許面積及其長邊最大允許長度

續表1

本站站臺和站廳為一個防火分區，站廳層公共區凈高6.16 m，面積為2 166 m2，具備自然對流的條件。根據表1，需要劃分兩個防煙分區，在公共區中間設一道擋煙垂壁，外墻上方設置可開啟自然排煙口，均勻布置。

3.2 擋煙垂壁的設置

為防止站廳層火勢向站臺層蔓延，樓扶梯四周需要設置擋煙垂壁。擋煙垂壁的深度不應小于儲煙倉的厚度。在確定擋煙垂壁的高度前，計算儲煙倉和最小清晰高度這兩個相關的重要參數。

式中：Hq——最小清晰高度，m；

H’——排煙空間的建筑凈高，m。

Hq=1.6+0.1×6.16=2.216（m）

另外采用自然排煙時，儲煙倉厚度不應小于空間凈高的20%且≮500 mm。儲煙倉底部距地面的高度應大于最小清晰高度。由此得出儲煙倉厚度應該為1.232～3.994 m。

國內已有相關研究表明[4]，增加擋煙垂壁高度能夠成功抑制煙氣蔓延。但另一方面，儲煙倉厚度又不宜太大，太大則影響公共區的視野。經綜合考慮，本站的儲煙倉厚度即擋煙垂壁的高度設定為2.2 m。

3.3 自然排煙窗的設置

在設置自然排煙窗時，應保證其有效面積、設置位置、開啟方向和控制方式的合理、合規性。

3.3.1 有效面積

GB 51298—2018 規定自然排煙窗面積不應小于場地地面面積的2%，經計算本站單個防煙分區自動排煙窗的有效面積≮21.66 m2。

3.3.2 設置位置

由于本站站廳層位于站臺層下方，站廳層自然排煙窗開在側墻靠上位置。GB 51251—2017明確規定，當自然排煙窗設置在外墻上時，自然排煙窗應在儲煙倉以內，本站排煙窗設置在外墻大梁下皮至清晰高度以上。另外在設置自然排煙窗時，需均勻布置，同時滿足防煙分區內不利點與排煙窗距離不超過30 m的要求。

3.3.3 開啟方向

常用自然排煙窗有平開窗、懸窗、推拉窗和百葉窗等。面積＞200 m2的房間，應順氣流方向開啟，傳統的用來擋雨的上懸窗不能很好地滿足自然排煙要求，因此考慮設置下懸窗。

下懸窗可使煙氣向上聚集排出室外，但需要確定開啟角度，若開啟角度小，下懸窗的排煙優勢并不明顯[5]；另外開啟角度也會影響排煙窗的有效面積。綜合考慮后，排煙窗開啟角度設定為60°。有效排煙面積按圖2的水平投影面積計算。

式中：Fp——有效排煙面積，m2；

Fc——窗子面積，m2；

α——排煙窗開啟角度，（°）。

圖2 排煙窗

3.3.4 控制方式

在以往的高架車站項目中，公共區僅采用手動開啟裝置打開自然排煙窗。但在建筑面積＞2 000 m2的相關場所，尚應設置集中手動開啟裝置和自動開啟裝置。本項目考慮在距地面1.3～1.5 m 處設置開啟裝置，當接到火災報警后，自動排煙窗應在60 s內開啟。

4 總結與探討

相比地下車站，高架車站有其獨特的工程特點。有關高架車站公共區的排煙設計在相關規范中的描述不多，在實際設計中往往要參照其他標準，合理布局及選型，在滿足消防要求的前提下，簡化系統合理布局，以更好地實現經濟和社會效益?！酢?/p>