地铁高架车站公共区排烟系统设计

邢 梦

（天津市市政工程设计研究院，天津300392）

地铁车站属于人员密集场所，一旦出现火情，将会严重影响到公共安全。高架车站作为地铁车站一种重要类型，其排烟设计与地下车站有所区别，特别是近年来新颁布的相关规范，对高架车站的排烟系统设计提出了更高的要求[1]。自然排烟系统与机械排烟系统兼具采光通风效果，在规范中也明确了优先采用自然排烟系统[2]。在设计中要结合建筑的平面和立面布局综合考量，增加了设计的难度。本文通过天津滨海新区某地铁高架车站的排烟系统设计，对地铁高架车站工程项目的排烟设计要点进行了总结，希望能为今后类似项目的设计提供一定的参考。

1 工程概况

某二层侧式高架车站，一层为站厅层，二层为站台层；主体呈南北向设置，东西侧各有一个出入口，设备管理用房区位于站厅层南北两侧。

站厅层层高6.16 m，站厅到站台提升高度为7.8 m。站厅公共区设置开孔率＞25%的镂空吊顶，吊顶下净高3.6 m。罩棚采用钢结构框架，整个车站罩棚顶部为弧线设计。见图1。

图1 高架车站剖面

2 公共区排烟系统设计难点

1）工程周期长，不确定性多，自然排烟受建筑方案影响大。地铁项目从投标到竣工验收要经历一个漫长的过程，在整个工程中，平面方案、装修方案、立面效果随时可能发生变化；相较于机械排烟，自然排烟受建筑方案的制约更大，任何一个细微变化都要引起足够忽视。

举一个简单例子，装修方案通常比较滞后，一般在建筑专业施工图之后才能确定，但环控专业在前期已经按镂空吊顶方案提出了满足自然排烟的相关要求；若装修改变方案，包括防烟分区、自然排烟窗、挡烟垂壁的要求都需要重新核实。特别是在新规范[1～2]实施后，自然排烟的要求更加严格，因为一个局部的调整，有可能导致设计不能满足自然排烟条件，只能采用机械排烟；但方案初期又没有考虑预留机房和风机安装位置，即使可以增加风机，也会在一定程度上增加造价。

2）规范存在局限性，理解容易有偏差。关于地铁高架车站排烟系统设计，参考的规范[1～2]各有侧重点并且有一定的局限性。GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》的优点是其针对工业与民用建筑的防烟、排烟系统，从设计、施工、调试、验收到运维全过程设计并且首次明确了排烟设计中挡烟垂壁、储烟仓、清晰高度等有关术语与基本概念[3］；但此规范并不针对高架地铁站，个别条款在地铁这类大型公共建筑中执行困难。GB 51298—2018《地铁设计防火标准》的第八章介绍了排烟系统，其中部分条款是主要针对高架车站阐述的，但是从整体上看对自然排烟设置不完善。

在进行高架车站的排烟设计时，应该熟悉两个规范的内容，充分结合两个规范的特点，取长补短、结合实际，设计满足要求的项目。

3）完整的排烟系统设计需要多专业配合，涉及细节多，难免有纰漏。地铁高架车站公共区的排烟设计，不仅需要环控专业，还需要建筑、动照、FAS 等相关专业的密切配合。排烟窗的位置形式影响建筑立面，环控和建筑专业需要结合每个站的具体情况，制定储烟仓的高度、挡烟垂壁的位置高度、自然排烟窗的形式和有效面积等内容。火灾报警装置控制要求也需要环控专业及时反馈给FAS专业，同时还要向动照专业提出供电需求，这中间任何一个细节处理不当，可能导致整个系统不能正常运行。

避免遗漏的最好方法就是做好对相关专业的提资，特别需要制定一套比较全面的提资模板；同时在初期配合阶段，尽可能多的考虑不同种情况可能造成的影响，避免后期较大调整。

3 公共区的排烟系统设计

3.1 防烟分区的划分

两个规范[1～2]对公共区的划分标准不同。GB 51298—2018 仅对面积有一定要求；GB 51251—2017不仅对面积有要求，同时对净高和长边允许长度有要求。在确定划分方法时，GB 51298—2018主要针对地下车站且从排烟机理方面考虑，GB 51251—2017的相关规定更适合本站这种地上较规则的公共建筑，因此本站公共区的防烟分区划分主要参照了GB 51251—2017第4.2.4条，见表1。

表1 公共建筑、工业建筑防烟分区的最大允许面积及其长边最大允许长度

续表1

本站站台和站厅为一个防火分区，站厅层公共区净高6.16 m，面积为2 166 m2，具备自然对流的条件。根据表1，需要划分两个防烟分区，在公共区中间设一道挡烟垂壁，外墙上方设置可开启自然排烟口，均匀布置。

3.2 挡烟垂壁的设置

为防止站厅层火势向站台层蔓延，楼扶梯四周需要设置挡烟垂壁。挡烟垂壁的深度不应小于储烟仓的厚度。在确定挡烟垂壁的高度前，计算储烟仓和最小清晰高度这两个相关的重要参数。

式中：Hq——最小清晰高度，m；

H’——排烟空间的建筑净高，m。

Hq=1.6+0.1×6.16=2.216（m）

另外采用自然排烟时，储烟仓厚度不应小于空间净高的20%且≮500 mm。储烟仓底部距地面的高度应大于最小清晰高度。由此得出储烟仓厚度应该为1.232～3.994 m。

国内已有相关研究表明[4]，增加挡烟垂壁高度能够成功抑制烟气蔓延。但另一方面，储烟仓厚度又不宜太大，太大则影响公共区的视野。经综合考虑，本站的储烟仓厚度即挡烟垂壁的高度设定为2.2 m。

3.3 自然排烟窗的设置

在设置自然排烟窗时，应保证其有效面积、设置位置、开启方向和控制方式的合理、合规性。

3.3.1 有效面积

GB 51298—2018 规定自然排烟窗面积不应小于场地地面面积的2%，经计算本站单个防烟分区自动排烟窗的有效面积≮21.66 m2。

3.3.2 设置位置

由于本站站厅层位于站台层下方，站厅层自然排烟窗开在侧墙靠上位置。GB 51251—2017明确规定，当自然排烟窗设置在外墙上时，自然排烟窗应在储烟仓以内，本站排烟窗设置在外墙大梁下皮至清晰高度以上。另外在设置自然排烟窗时，需均匀布置，同时满足防烟分区内不利点与排烟窗距离不超过30 m的要求。

3.3.3 开启方向

常用自然排烟窗有平开窗、悬窗、推拉窗和百叶窗等。面积＞200 m2的房间，应顺气流方向开启，传统的用来挡雨的上悬窗不能很好地满足自然排烟要求，因此考虑设置下悬窗。

下悬窗可使烟气向上聚集排出室外，但需要确定开启角度，若开启角度小，下悬窗的排烟优势并不明显[5]；另外开启角度也会影响排烟窗的有效面积。综合考虑后，排烟窗开启角度设定为60°。有效排烟面积按图2的水平投影面积计算。

式中：Fp——有效排烟面积，m2；

Fc——窗子面积，m2；

α——排烟窗开启角度，（°）。

图2 排烟窗

3.3.4 控制方式

在以往的高架车站项目中，公共区仅采用手动开启装置打开自然排烟窗。但在建筑面积＞2 000 m2的相关场所，尚应设置集中手动开启装置和自动开启装置。本项目考虑在距地面1.3～1.5 m 处设置开启装置，当接到火灾报警后，自动排烟窗应在60 s内开启。

4 总结与探讨

相比地下车站，高架车站有其独特的工程特点。有关高架车站公共区的排烟设计在相关规范中的描述不多，在实际设计中往往要参照其他标准，合理布局及选型，在满足消防要求的前提下，简化系统合理布局，以更好地实现经济和社会效益。□■