正定機場新航站樓性能化防排煙設(shè)計

1、.正定機場新航站樓性能化防排煙設(shè)計-設(shè)計論文正定機場新航站樓性能化防排煙設(shè)計 王強WANG Qiang（河北建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，石家莊050011）摘要院文章結(jié)合正定國際機場航站樓實例，介紹了性能化防排煙設(shè)計的思路和方法，及其在航站樓工程設(shè)計中所起的作用，明確了防排煙系統(tǒng)的功能和意義就是要延長人員逃生的可用疏散時間。性能化設(shè)計是運用火災(zāi)安全工程理論方法，經(jīng)過科學(xué)化模擬推演，驗證設(shè)定場景下的設(shè)計效果，判斷能否滿足判定標(biāo)準(zhǔn)。性能化設(shè)計在指導(dǎo)工程建設(shè)中具有極高的實用價值。關(guān)鍵詞院航站樓；防排煙；性能化防火設(shè)計；必需疏散時間；可用疏散時間中圖分類號院TU834 文獻標(biāo)識碼院A 文章編號院100

2、6-4311（2015）27-0211-030 引言近年來，航空事業(yè)蓬勃發(fā)展，機場加快建設(shè)，消防安全成了大家關(guān)注的問題。民用機場航站樓設(shè)計防火規(guī)范處于征求意見階段，航站樓防排煙設(shè)計都在參考引用建規(guī)、高規(guī)，但從建筑實際特點、人流交通等方面都存在很大差異，不能真正滿足設(shè)計需要。大空間防火分區(qū)劃分、防煙分區(qū)控制、規(guī)范要求的巨大排煙量顯然不能實現(xiàn)。筆者在參閱了不同時期的文獻和近期航站樓建設(shè)的案例，吸取了一些實用經(jīng)驗，比如采用電控開啟排煙窗，設(shè)立阻擋串層煙氣的擋煙垂壁等。那些不滿足規(guī)范的地方，就需要性能化設(shè)計，即在火災(zāi)安全工程學(xué)基礎(chǔ)上建立建筑防火設(shè)計方法，合理設(shè)定火災(zāi)場景，綜合考慮環(huán)境條件，利用計算機模

3、擬，驗證能否達到滿足使用的同時又能保證人民生命安全的設(shè)計目標(biāo)。1 工程概述石家莊機場T2 航站樓建筑平面呈倒“T”布置，由主樓、指廊和衛(wèi)星廳三部分組成，總建筑面積15.4伊104m2。主樓屋面脊線最高點標(biāo)高38.029m，最低點標(biāo)高21.7m。該工程已于2014 年10 月投入使用。見圖1。1.1 航站樓主樓地上二層，局部人員可達高度距地面14.00m，為辦公和貴賓室，8.50m 標(biāo)高為辦票、航班安檢、候機、相關(guān)配套，局部4.20m 標(biāo)高是到港通道，一層為到達、行李分揀、提取、中轉(zhuǎn)、迎客。1.2 中區(qū)指廊部分：8.5m 標(biāo)高是近機位候機廳，4.2m標(biāo)高是近機位到港夾層，0.00m 標(biāo)高是辦公，

4、服務(wù)用房。1.3 衛(wèi)星廳部分：14.0m 標(biāo)高候機廳餐飲區(qū)域（最高），8.5m 為近機位候機廳，4.2m 為到港夾層，0.00m 為遠機位候機室。2 規(guī)范依據(jù)航站樓的消防設(shè)計按國家標(biāo)準(zhǔn)建筑設(shè)計防火規(guī)范GB50016-20061執(zhí)行。原因如下：淤社會人員能夠到達高度為地上14m，人員疏散條件與普通多層建筑條件相似。于航站樓陸側(cè)有高架橋和足夠的安全疏散寬度，能夠滿足安全疏散。盂登機橋也可以作為火災(zāi)疏散的逃生通道4。榆撲救作業(yè)難度與普通多層建筑條件相似。3 防排煙設(shè)計3.1 依0.00m 層淤機場用房及其走道，高級貴賓室及其走道，自然排煙條件，超300m2 的無窗房間，超20m 長的內(nèi)走廊設(shè)機械排煙

5、系統(tǒng)。于進港大廳，建筑面積8700m2，吊頂高度小于6m，進深小于30m。采用自然排煙，在大門上方設(shè)置電動排煙窗，開啟面積大于地面面積2%。扶梯區(qū)邊界吊頂下設(shè)不低于排煙窗下沿的擋煙垂壁，阻擋煙氣進入上層。盂遠機位候機廳吊頂高度小于6m，核心部位距離外窗超30m，要按防煙分區(qū)設(shè)機械排煙。該區(qū)域?qū)ν鈮γ嫔伲瑝γ娓叨仁芟?，留給排煙風(fēng)管安裝的空間不足。行李分揀廳面積7530m2，行李提取廳面積7690m2，各為1個防火分區(qū)，與遠機位候機廳一樣，排煙系統(tǒng)安裝受到限制，排煙量不滿足規(guī)范要求。3.2 8.50m 層淤指廊和衛(wèi)星廳，兩側(cè)有窗，空間通透，滿足自然排煙的條件。于衛(wèi)星廳休息室，指廊南端精品店，主樓東

6、區(qū)團體商務(wù)貴賓室，單個房間面積大于300m2，設(shè)機械排煙。盂自助餐飲區(qū)面積1700 余m2，設(shè)機械排煙，排煙量60m3/m2。榆旅客辦票大廳、安檢大廳，采用自然排煙，設(shè)置電動天窗，有效開窗面積大于地面面積（去除設(shè)有機械排煙的商鋪、休息等建筑面積）的2%。3.3 14.00m 層自助餐飲區(qū)和團體商務(wù)貴賓室區(qū)上的辦公區(qū)和鐘點房休息區(qū)，單間面積小于50m2。走廊長度超出20m，設(shè)排煙設(shè)施。3.4 4.20m 到港夾層到港通道設(shè)置自然排煙窗，有效開窗面積不小于地面面積的2%。4 確定需要性能化設(shè)計的具體問題綜上所述，發(fā)現(xiàn)一層遠機位候機廳、行李分揀廳、行李提取廳由于建筑功能和環(huán)境原因不滿足規(guī)范1的排煙量

7、要求，所以需要借助消防安全工程學(xué)的方法和技術(shù)進行分析評估，即性能化設(shè)計。5 明確性能化設(shè)計的目標(biāo)和判定標(biāo)準(zhǔn)5.1 性能化設(shè)計的目標(biāo)淤航站樓火災(zāi)時，保證航站樓內(nèi)各類人員能安全疏散到安全地帶；于火災(zāi)可控，避免蔓延；盂主體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生連續(xù)坍塌，遭受嚴重破壞。火災(zāi)中煙氣是人員逃生的最大障礙。排除煙氣，為人員疏散創(chuàng)造條件是防排煙設(shè)計的目的。5.2 性能化設(shè)計的判定標(biāo)準(zhǔn)淤與我國現(xiàn)行消防規(guī)范對比分析，即按規(guī)范進行常規(guī)設(shè)計。于利用消防安全工程學(xué)方法（理論），通過數(shù)值計算分析結(jié)果判斷。對于常規(guī)設(shè)計不能滿足現(xiàn)行規(guī)范的具體情況，就要采取第二種方法：證明在煙氣充斥整個空間影響疏散之前，人員按模擬環(huán)境下的反應(yīng)速度可以安

8、全逃離火災(zāi)現(xiàn)場。否則不能達到判定標(biāo)準(zhǔn)。6 火災(zāi)場景分析6.1 火災(zāi)場景確定原則淤充分考慮建筑物的使用功能、空間特性，燃燒物種類；于充分考慮使用人員的特征，建筑內(nèi)采用的消防設(shè)施；盂應(yīng)根據(jù)最不利原則選擇火災(zāi)風(fēng)險較大的可能情形作為設(shè)定火災(zāi)場景。6.2 火災(zāi)危險性分析淤機場的建筑特征，功能多，空間通透，多數(shù)旅客缺乏消防常識；于危險源辨識，對環(huán)境中的事物分析，明確可燃物和引燃源；盂航站樓火災(zāi)有別于常規(guī)民建，一旦發(fā)生火災(zāi)，控制火勢蔓延，引導(dǎo)人員疏散更加困難。6.3 火災(zāi)場景設(shè)計淤火災(zāi)荷載分析，衡量建筑內(nèi)容納可燃物數(shù)量多少的重要參數(shù)；于火災(zāi)位置分析，是進行模擬分析的必要前提，會影響火災(zāi)危險性分析結(jié)果；盂火災(zāi)

9、增長速率分析，描述相同火災(zāi)荷載下，不同的發(fā)展勢頭，關(guān)系到撲救速度與效果；榆火災(zāi)最大熱釋放速率，火災(zāi)勢頭隨熱輻射作用大小而造成擴延強度和發(fā)展趨勢。6.4 排煙量核算淤煙氣層臨界高度，是空間狀況和火勢綜合作用下煙的懸浮高度；于煙羽流形式，煙氣的升騰狀態(tài)，和火址在建筑中的位置有關(guān)；盂質(zhì)量產(chǎn)煙量，每秒產(chǎn)生的煙氣的質(zhì)量，單位kg/s；榆煙氣層的平均溫度，關(guān)系到疏散溫度條件；虞體積產(chǎn)煙量，每秒產(chǎn)生的煙氣的體積，單位m3/s。6.5 對設(shè)定場景進行模擬計算綜合以上參數(shù)，描述出火災(zāi)的特定場景，為后期判斷安全疏散的可能性提供依據(jù)。7 煙氣流動狀態(tài)預(yù)測7.1 選擇模擬分析軟件。本工程利用火災(zāi)動力學(xué)模擬軟件FDS（

10、Fire Dynamics Simulator）對建筑內(nèi)的火災(zāi)及煙氣蔓延情況進行模擬計算。7.2 建立模型，輸入模型條件，包括火源位置，建筑凈高，排煙系統(tǒng)，燃料類型，模擬時間等。7.3 確定影響人體耐受極限時間主要參數(shù)（煙氣層高度，對流熱，能見度，一氧化碳濃度）的極限值。7.4 通過計算機模擬出煙氣層高度、對流熱、能見度、環(huán)境溫度、一氧化碳濃度等動態(tài)變化過程，獲得3D 場景下的模擬數(shù)據(jù)結(jié)果。7.5 分析結(jié)果。舉例：假定模擬火災(zāi)1800s 疏散時間內(nèi)環(huán)境狀況：淤煙氣上升到達頂棚，聚集后沿頂棚向遠處蔓延，浮在一定高度，1800s 內(nèi)沒有降低至安全高度線下；于模擬時間內(nèi)，各安全出口5m 范圍內(nèi)清晰高

11、度處最高溫度不超32益，低于設(shè)定危險溫度60益；盂模擬時間內(nèi)，各安全出口5m 范圍內(nèi)清晰高度處最低能見度不低于30m，高于設(shè)定的最低能見度10m。結(jié)論：在本場景設(shè)定條件下，防火分區(qū)內(nèi)的人員可用疏散時間不小于1800s。（此處1800s 為本火區(qū)內(nèi)人員可用疏散時間TASET；“設(shè)定危險溫度60益”，“最低能見度10m”是一般人體耐受極限）8 人員疏散過程分析模擬環(huán)境數(shù)據(jù)是外在的條件，提供了可用疏散時間（TASET）；人員疏散能力是根本，體現(xiàn)在必需疏散時間TRSET。安全疏散的判定標(biāo)準(zhǔn)是可用疏散時間TASET 應(yīng)不小于必需疏散時間TRSET，即TASET逸TRSET（見圖2）。8.1 確定疏散參數(shù)

12、淤根據(jù)建筑功能屬性合理確定人員密度。航站樓要有同類項目的設(shè)計經(jīng)驗可比性和關(guān)于高峰小時人數(shù)的預(yù)測值，還要在此基礎(chǔ)上考慮一定得集中系數(shù)。于人員行走速度。參考國外權(quán)威研究成果，設(shè)定在特定密度下人員行走速度的一般速度。盂安全出口的計算寬度。根據(jù)研究表明，有效寬度在設(shè)計寬度值上有一定折減（參考美國消防工程師學(xué)會SFPE 消防工程手冊）。8.2 疏散場景場景的設(shè)計總體原則為找出火災(zāi)發(fā)生后，最不利于人員安全疏散的情況，比如通?；馂?zāi)發(fā)生附近的某一疏散出口最容易堵塞而不能用于人員疏散。8.3 必需疏散時間TRSET 公式TRSET=TA+TR+TM（注：TA 探測報警時間TR 準(zhǔn)備時間TM 疏散行走時間）見圖2?！暗竭_危險狀態(tài)的時間”大于“人員疏散完畢的時間”，即TASET逸TRSET。對于TM，再考慮了人員警惕性、覺悟水平、人體行為活動能力、環(huán)境熟悉程度等因素后，可適當(dāng)提高疏散安全系數(shù)，增加評價體系中必需疏散時間。本工程借助了PathFinder2009.2 進行疏散模擬分析，在計算機技術(shù)的幫助下，結(jié)合CAD 模型空間，近似真實的模擬出人員動態(tài)疏散的場景和分析數(shù)據(jù)。8.4 疏散安全性判通過人員疏散模擬軟件計算得到的安全疏散時間TRSET，與火災(zāi)場景下的環(huán)境可以提供的安全時間TASET 進行比較，以