有關(guān)某大橋綜合交通樞紐建筑防火設(shè)計(jì)

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摘要：以上海虹橋綜合交通樞紐為實(shí)例，對(duì)大型綜合性交通樞紐建筑的防火設(shè)計(jì)思路、方法進(jìn)行了思考。以大跨度、高空間、長(zhǎng)距離以及通透性為特點(diǎn)的此類建筑尋求建筑特點(diǎn)、功能要求與防火安全需求的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。就建筑中存在的防火區(qū)劃、安全疏散、鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)、煙氣控制等問題提出了以“斷、空、通、暢”四字設(shè)計(jì)方法作為防火設(shè)計(jì)的策略。

　　關(guān)鍵詞：綜合性交通樞紐；防火設(shè)計(jì)；安全疏散 　　目前，國際上的一些交通建筑已經(jīng)形成了綜合性、集成化的設(shè)計(jì)趨勢(shì)，特別是大型的交通建筑，如法國戴高樂機(jī)場(chǎng)是軌道交通、鐵路與航空的樞紐，德國的漢堡中央火車站是鐵路、公路的換乘站，其“交通樞紐”、“零換乘”、“綜合性”等設(shè)計(jì)概念得到了充分的展現(xiàn)。上海虹橋綜合交通樞紐（以下簡(jiǎn)稱“虹橋樞紐”）是面向全國，以服務(wù)“長(zhǎng)三角”為目標(biāo)的超大型、世界級(jí)交通樞紐，其規(guī)模之大在國內(nèi)尚屬首座，在國際上也屬罕見。虹橋樞紐是典型的交通樞紐建筑，具有兩大特點(diǎn)：一是綜合性，集“軌、路、空”三位一體的交通綜合體。軌- - 高鐵、城際鐵、磁懸浮列車（以下簡(jiǎn)稱“磁浮”）、地鐵等各種軌道類交通；路-- 公交、長(zhǎng)途、出租車、私家車等各種路面交通；空- - 虹橋國際機(jī)場(chǎng)，航空運(yùn)輸。二是樞紐性：體現(xiàn)為不同交通方式之間大量的中轉(zhuǎn)換乘。如：機(jī)場(chǎng)~ “磁浮”,機(jī)場(chǎng)一鐵路，“磁浮”一鐵路，以及所有各類交通方式之間的連接與換乘。 　　大型的綜合性交通樞紐由于自身交通功能的多樣性，人流量巨大，對(duì)商業(yè)、餐飲、信息、服務(wù)、機(jī)電設(shè)備等配套設(shè)施的全面性需求也自然較高。這類建筑主要運(yùn)用大空間的設(shè)計(jì)手法來實(shí)現(xiàn)功能需求。建筑僅滿足交通功能需求就必須要有巨大的體量，還有為之配套的設(shè)施或因之產(chǎn)生次生功能，如商業(yè)、商務(wù)等，使得功能變得更加復(fù)雜，建筑設(shè)計(jì)師也就必然最大程度地讓建筑“向上借天、向下借地”以盡可能地挖掘用地范圍內(nèi)的建筑空間。此時(shí)的綜合性的交通樞紐建筑早巳不是普通的多層建筑，而變成了一座有地下空間的高層建筑，而且建筑體量巨大。虹橋樞紐就是充分展現(xiàn)了這樣的特點(diǎn)，其功能多、體量大、人員密集為建筑的防火設(shè)計(jì)也帶來了許多的新課題、新挑戰(zhàn)。 　　虹橋樞紐基本概況。虹橋樞紐的建筑情況虹橋樞紐建設(shè)在上海虹橋機(jī)場(chǎng)以西，自虹橋機(jī)場(chǎng)二期跑道始由東至西依次為虹橋機(jī)場(chǎng)西航站樓、東交通中心、“磁浮”車站、高速鐵路站屋和西交通中心，地下有軌道交通站點(diǎn)兩座。西航站樓設(shè)有75個(gè)機(jī)位，京滬高速鐵路站設(shè)有I5個(gè)站臺(tái)，軌道交通線5條，交通中心內(nèi)設(shè)有汽車長(zhǎng)短途客運(yùn)站。虹橋樞紐長(zhǎng)約1 000 1TI,寬約160 m,地下4層、地上2層、局部8層，航站樓上部還設(shè)有商業(yè)建筑，總建筑高度達(dá)45 m。1.2 虹橋樞紐防火設(shè)計(jì)主要面臨的挑戰(zhàn)。 安全疏散建筑內(nèi)人員高度密集，人流量大，人員對(duì)環(huán)境熟悉度低，要確保人員安全疏散難度大。虹橋機(jī)場(chǎng)西航站樓規(guī)劃的目標(biāo)是在一期滿足旅客吞吐量5.7萬人次/日，并預(yù)留未來發(fā)展到8.2萬人次/日的能力；地鐵東站設(shè)在東廣場(chǎng)內(nèi)，有2號(hào)線與10號(hào)線兩條線路經(jīng)過，服務(wù)于機(jī)場(chǎng)和“磁浮”站，日客運(yùn)量為6.4萬人次；“磁浮”虹橋站是我國首個(gè)大型“磁浮”客運(yùn)站，定位為始發(fā)終到高速站，日旅客量2~6萬人次；鐵路旅客日流量5.2萬人次，整座建筑的日人流量在23.3萬人左右。 　　這樣巨大人流量，如何在緊急狀態(tài)下進(jìn)行分區(qū)域疏散，如何保證疏散人員獲得暢通的疏散路徑并避免煙氣、火焰等威脅都是防火設(shè)計(jì)中需要解決的。 　　防火區(qū)劃建筑內(nèi)部防火分區(qū)劃分困難，大體量建筑內(nèi)部空間的防火區(qū)劃是限制火災(zāi)蔓延的有效手段，同時(shí)還為分段疏散提供必備的建筑空間條件，建筑采用大空間的設(shè)計(jì)手法，在設(shè)置防火分隔設(shè)施時(shí)就存在難度。同時(shí)交通換乘的連貫性、通暢性也對(duì)防火分區(qū)的理念提出了很高的要求，傳統(tǒng)意義上的防火墻、甲級(jí)防火門甚至是防火卷簾都會(huì)或多或少地影響到建筑功能的實(shí)現(xiàn)。 　　鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)如何實(shí)現(xiàn)“經(jīng)濟(jì)、安全、美觀”.傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)形式產(chǎn)生了次生問題，建筑內(nèi)部空間以鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造美來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的室內(nèi)裝修，減少很多的裝修材料，但是鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)與展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)美產(chǎn)生了矛盾。鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料具有一定有效期，過期之后的清除再噴涂是一項(xiàng)艱巨的工程。 　　煙氣控制大空間、大體量建筑中煙氣的控制和排放的設(shè)計(jì)是很具挑戰(zhàn)性的，對(duì)于大空間建筑內(nèi)煙氣的產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究、分析，具有以下的特點(diǎn)： 　　燃料控制火災(zāi)，大空間建筑內(nèi)供氧充足，火源會(huì)穩(wěn)定燃燒，煙氣產(chǎn)生量主要由可燃物特點(diǎn)決定，但不會(huì)發(fā)生轟燃。 　　煙氣控制難，容易層化。目前性能化設(shè)計(jì)中對(duì)著火點(diǎn)的火災(zāi)規(guī)模都取值較大，但實(shí)際也會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)規(guī)模較小、煙氣在較低的高度層化的現(xiàn)象，直接影響人員安全疏散所需的清晰高度，增大了人員疏散的危險(xiǎn)性。 　　建筑空間高大，煙氣容易擴(kuò)散彌漫，著火點(diǎn)所在區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)關(guān)閉，但相鄰區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)仍在運(yùn)行，造成層化后的煙氣加速水平向擴(kuò)散。2 防火設(shè)計(jì)的策略虹橋樞紐的特殊性決定了必須要打破“處方式規(guī)范” 　　具體條文限制的思維方式，從確保安全疏散、盡可能降低建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性和火災(zāi)荷載，控制火災(zāi)（煙氣）對(duì)建筑安全、財(cái)產(chǎn)危害程度，高效探測(cè)火災(zāi)、撲滅火災(zāi)的思路上確立防火設(shè)計(jì)原則。“以人為本”是建筑設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)也是落腳點(diǎn)，防火設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的一個(gè)組成部分也同樣遵循這樣的規(guī)律，同時(shí)保障虹橋樞紐中大量人員的安全，也是防火設(shè)計(jì)的首要重點(diǎn)。因此，筆者對(duì)于虹橋樞紐的防火設(shè)計(jì)，提出了“斷、空、通、暢”的四字方法。 　　“斷”虹橋樞紐長(zhǎng)l 000余米，寬160余米，地下4層，地上層，對(duì)于如此大體量的建筑，結(jié)合建筑內(nèi)部主要交通功能區(qū)域的設(shè)置，防火設(shè)計(jì)中引入了“斷”的理念，也就是分段防火，互免干擾，分段防火，互為保障。 　　各功能有聯(lián)系，流線設(shè)計(jì)上是無法斷開的，即航站樓、軌道交通站、高速鐵路站、“磁浮”站等各功能區(qū)域既是相對(duì)獨(dú)立又是相互聯(lián)系的。平面布置時(shí)從功能上加以集成，交通功能為核心、輔助配套功能為外圍形成功能區(qū)塊，區(qū)塊之間設(shè)計(jì)聯(lián)系通道，自然形成了既斷又連建筑平面。聯(lián)系通道就可以作為防火的隔離帶，由于防火隔離帶從功能上確定了其僅作為交通聯(lián)系通道，因此增大了其不被占用的可能性，交通功能區(qū)塊關(guān)系見圖4所示。虹橋樞紐除聯(lián)系通道外，還通過采用下沉式廣場(chǎng)、市政道路、室外連廊等方法對(duì)建筑體按功能進(jìn)行分塊、分段。如地下9.5 m的聯(lián)系通道貫穿三大功能塊應(yīng)通過下沉式廣場(chǎng)進(jìn)行隔斷；通過設(shè)計(jì)純粹的交通連廊，將航站樓、“磁浮”站、鐵路站屋以及汽車客運(yùn)站等主要交通功能區(qū)域分段；對(duì)于地鐵站的布局，由于其設(shè)置在地面標(biāo)高以下，垂直向分隔是其與其他交通功能區(qū)分隔的主要問題，設(shè)計(jì)中利用了首層穿越建筑的市政道路、鐵路站臺(tái)等室外設(shè)施進(jìn)行分隔。這樣既保證了虹橋樞紐各個(gè)交通功能區(qū)之間相互獨(dú)立，又能確保了換乘人流設(shè)計(jì)連續(xù)、高效。 　　在各功能區(qū)塊內(nèi)部建筑空間中，通過防火隔離帶的方式來實(shí)現(xiàn)“斷”.防火隔離帶作為建筑內(nèi)部的防火分隔措施，經(jīng)過相關(guān)熱輻射驗(yàn)算和計(jì)算機(jī)模擬分析后，得出科學(xué)的隔離帶帶寬，能夠有效地防止火災(zāi)經(jīng)熱對(duì)流、熱輻射的途徑蔓延擴(kuò)大。防火隔離帶的設(shè)計(jì)除了在空間上確保物理間距外，還可通過采取一些加強(qiáng)措施來進(jìn)一步提高安全系數(shù)，如隔離帶內(nèi)的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)可以獨(dú)立設(shè)置噴淋泵組或濕式報(bào)警閥、劃分獨(dú)立的防煙分區(qū)和設(shè)置獨(dú)立的排煙設(shè)施等，如果隔離帶上設(shè)置了吊頂，則需要考慮到吊頂內(nèi)部要做好防火分隔。這些方法可以根據(jù)建筑的實(shí)際情況按需選用。 　　“斷”的設(shè)計(jì)思路基本解決了建筑內(nèi)部火災(zāi)蔓延的問題，以隔離帶的形式進(jìn)行防火區(qū)劃，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“斷”的一些空間區(qū)域作為準(zhǔn)安全區(qū)域，為“分階段疏散策略”提供了有利的條件。 　　“空”的主要含義：一是形成高大的室內(nèi)空間，降低火災(zāi)產(chǎn)生煙氣對(duì)人員安全疏散的影響；二是減少建筑物內(nèi)部的用房數(shù)量，使建筑內(nèi)部空間空蕩，如售貨亭、倉庫、儲(chǔ)藏間以及交通站所必需的辦票、問詢等功能用房數(shù)量應(yīng)嚴(yán)格控制；三是減少功能用房?jī)?nèi)部的可燃荷載。 　　如此大型交通樞紐，問詢、商業(yè)及工作人員用房中尤其以商業(yè)用房火災(zāi)危險(xiǎn)性高。因此，商業(yè)用房應(yīng)盡量定位在小型化和分散布置，遵循化整為零、控制火災(zāi)荷載的原則。這些用房按照“防火艙”的模式進(jìn)行設(shè)計(jì)是比較可行的。虹橋樞紐中的一些商店、辦票島、貴賓休息室及餐飲等房間，一般都設(shè)有頂棚，可供設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)和噴頭以及機(jī)械排煙的排煙口，通過把火災(zāi)控制在這個(gè)范圍內(nèi)達(dá)到防控火災(zāi)、減低危險(xiǎn)的作用。如果不設(shè)頂棚而僅有側(cè)維護(hù)構(gòu)建的用房，則應(yīng)盡可能減少可燃物，以減少火災(zāi)規(guī)模和發(fā)煙量，有利于火災(zāi)撲救、人員疏散和鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)。防火艙防火措施示意及實(shí)例見圖5、圖6所示。 　　虹橋樞紐中高鐵站、“磁浮”站、航站樓的室內(nèi)空間及其間的聯(lián)絡(luò)通道盡可能減少建筑內(nèi)部可燃物的火災(zāi)荷載、減少人員能過長(zhǎng)時(shí)間停留的區(qū)域（長(zhǎng)時(shí)問停留容易形成本區(qū)域和周邊區(qū)域的人流集聚）。建筑以大空間的設(shè)計(jì)手法處理內(nèi)部空間，保證內(nèi)部空間的層高，一般均在以上。 2.3 “通” 　　虹橋樞紐建筑中有大量的中庭、挑空空問，或直通屋頂、或緊靠外墻，還有一些下沉式廣場(chǎng)、內(nèi)天井等，這些空間能夠借助于自然排煙窗、可開啟天棚等措施簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空間的貫通、，把室外空間引入建筑內(nèi)部空間，有效地化解了建筑大進(jìn)深、長(zhǎng)距離等難以劃分防煙分區(qū)、設(shè)置排煙口以及設(shè)計(jì)機(jī)械排煙量巨大等工程技術(shù)難點(diǎn)。 　　虹橋樞紐主要采用“通”的設(shè)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)建筑內(nèi)部氣流組織、煙氣控制。虹橋樞紐的建筑空間結(jié)構(gòu)形成了“上下貫通”氣流通道，盡可能形成下送（補(bǔ)）上排的煙氣流路徑，提高了自然排煙的效果。 　　“暢”建筑內(nèi)平面設(shè)計(jì)上將功能用房規(guī)律布置，用帶狀的功能用房區(qū)域?qū)⒔ㄖ矫孀匀粍澐殖梢粭l或多條人流主通道，功能用房帶內(nèi)部通道作為聯(lián)系各條主人流通道的次通道；另一種平面設(shè)計(jì)手法就是圍繞建筑內(nèi)部的中庭設(shè)置環(huán)通的通道，避免盡端式的交通通道。 　　建筑內(nèi)部的主人流通道貫穿和通透使空間達(dá)到“暢”的效果，人員疏散可以爭(zhēng)取到更好的逃生環(huán)境、逃生時(shí)間，也能更好地發(fā)揮人員逃生的自主性。人員逃生的自主性也就是人員在對(duì)所處環(huán)境的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)做出判斷后，依據(jù)判斷自主選擇最佳逃生路線，確保自身安全。 　　形成暢通的網(wǎng)絡(luò)狀交通、疏散路徑有利于實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)防火設(shè)計(jì)目標(biāo)： 　　一是保障人員的安全疏散。人流主通道視覺效果上的通透，便于人流快速尋找、確認(rèn)疏散方向進(jìn)行疏散；主通道安全疏散路徑和常態(tài)交通流線一致，減少了人流路線的交叉，且發(fā)揮了人流對(duì)路徑熟悉的有利因素；主通道寬度大，提高了人員疏散的速度和效率。 　　二是保障消防力量的內(nèi)功滅火。如此龐大體量的建筑火災(zāi)撲救時(shí)外圍的滅火進(jìn)攻無法奏效，必須展開內(nèi)攻滅火。人流主通道作為滅火進(jìn)攻的展開陣地，功能用房帶、網(wǎng)絡(luò)化的人流通道可以提供一個(gè)進(jìn)攻、防御縱深。同時(shí)“把室外空間引入建筑內(nèi)部空間”的自然排煙設(shè)計(jì)也為滅火進(jìn)攻增加了安全性。 　　三是保障了防火隔離帶形成。由于建筑內(nèi)的功能用房集中布置在特定區(qū)域內(nèi)，形成了僅作交通使用的人流通道，這就在建筑平面內(nèi)自然形成了防止火災(zāi)熱輻射的空間，也就是自然形成的防火隔離帶。 　　結(jié)束語圖7表明了“斷、空、通、暢”與防火保護(hù)關(guān)系。“斷、空、通、暢”四字方法從建筑體量控制、煙氣排放、功能用房和火災(zāi)荷載控制，到人員疏散保障是一個(gè)系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中各種方法、措施都是直接或間接地為保障人員安全而發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的防火設(shè)計(jì)原則。