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2017年一级消防工程师《案例分析》模拟题(8)
大型交通枢纽消防性能化设计评估案例分析
一、情景描述
某大型交通枢纽(见图3-44-1)地上2层、地下3层，建筑高度为20 m，由铁路综合站房、高架候车大厅、地下换乘大厅、地下汽车库和设备用房、地下地铁付费区五部分组成。铁路综合站房建筑面积96488㎡，其中地上建筑面积63743㎡，地下建筑面积32745㎡;高架候车大厅(见图3-44-2)35000㎡;地下换乘大厅32969㎡;地下汽车库和设备用房90273㎡;地下地铁付费区5791㎡。本案例中，除高大空间防火分区划分、人员疏散设计难以按照现行规范执行而采用消防性能化设计评估解决之外，其他消防设计均满足现行有关国家工程消防技术标准的规定。
在消防性能化设计评估中，通过隔离火灾危险源、降低高大空间起火可能性、提高烟控系统设计水平、设置大空间探测灭火设备等，将高大空间设计为低火灾风险的区域，从而解决防火分区面积扩大、人员疏散距离超长问题。
图3-44-1 交通枢纽剖面图
图3-44-2 高架候车大厅建筑平面图
二、案例说明
本消防性能化设计评估案例包含或涉及下列内容：
(一)可燃物的状况及火灾荷载密度。
(二)防止火灾辐射蔓延。
(三)大空间内高火灾荷载区域的处理方法。
三、关键知识点
(一)可燃物的状况及火灾荷载密度
可燃物的状况主要考虑可燃物的形状、分布、堆积密度、高度及湿度等。建筑物内的火灾荷载密度用室内单位地板面积的燃烧热值表示，见公式3-44-1：
(公式3-44-1)
式中：qf-火灾荷载密度，MJ/㎡;
Gi-某种可燃物的质量，kg;
Hi-某种可燃物单位质量的发热量，MJ/kg;
A-火灾范围的地板面积，㎡。
一个空间内的火灾荷载密度也可以参考同类型建筑内火灾荷载密度的统计数据确定，在进行此类统计时，应该至少对5个典型建筑取样。
(二)防止火灾辐射蔓延
造成火灾蔓延的因素很多，如飞火、热对流、热辐射等。在性能化的分析中，是在一定的设定火灾规模下通过控制可燃物间距，或在一定间距条件下控制火灾的规模等方式来防止火灾的蔓延。性能化分析中通常采用辐射热分析方法，来分析火灾蔓延情况。
火灾发生时，火源对周围将产生热辐射和热对流，火源周围的可燃物在热辐射和热对流的作用下温度会逐渐升高，当达到其点燃温度时可能会发生燃烧，导致火灾的蔓延。
根据澳大利亚建筑规范协会的《防火安全工程指南》提供的资料，在火灾通过辐射蔓延的设计中，当被引燃物是很薄很轻的窗帘、松散地堆放的报纸等非常容易被点燃的物品时临界辐射强度可取10kW/㎡;当被引燃物是带软垫的家具等一般物品时临界辐射强度可取20kW/㎡;对于5cm或更厚的木板等很难被引燃的物品临界辐射强度可取40kW/㎡。本项目货物带有包装，保守取临界辐射强度为15kW/ ㎡。
点火源的热辐射强度，一般假设辐射能量是在火源中心位置释放出来的，辐射热强度见公式3-44-2。
(公式3-44-2)
式中：q”——热辐射强度，即辐射热流值(kW/㎡)
Q——火源热释放速率(kW/㎡)
R——火源中心至受接受辐射面的水平距离
对于面火源，其热辐射强度可见公式3-44-3。
(公式3-44-3)
式中：q”——热辐射强度，即辐射热流值(kW/㎡)
ε——辐射率
σ——史蒂芬-波耳兹曼常数，为5.67×10-11 kW/㎡.K4
(三)性能化设计评估中，对高大空间中的高火灾荷载区域所采取的措施
主要有三种措施：
1.防火单元
对于公共空间内设置的高火灾荷载、人员流动小，无独立疏散条件的区域(如厨房、为旅客服务的办公室、设备用房、既有商业设施等)应采用防火单元的处理方式，即采用耐火极限不低于2.00h的不燃烧体防火隔墙和1.50h的不燃烧体屋顶与其他空间进行防火分隔，在隔墙上的开设门窗时，应采用甲级防火门窗。
2.防火舱
对于站房内设置的为旅客服务的无明火作业的餐饮、商业零售网点、商务候车等场所，可采用“防火舱”的处理方式(见图3-44-3)，以确保将火灾影响限制在局部范围内，最大限度地避免危及生命安全、财产安全和运营安全的事件发生，以实现大空间开敞布局的需要。
图3-44-3 防火舱示意图(图内坚实的围护结构为防火隔墙)
所谓“防火舱”是指由坚实的有足够耐火极限的不燃围护结构(要求围护结构耐火极限不小于1.00h)构成，覆盖在整个火灾载荷相对较高的区域之上。顶棚下要求安装火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统和排烟装置。这样，既可快速抑制火灾，又可防止烟雾蔓延到大空间。防火舱可分为开放式防火舱和封闭式防火舱两种形式。
开放式防火舱是指其四周围护结构可局部开敞，要求储烟舱高度不小于1 m，其内部必须设置机械排烟系统，以控制火灾烟气向大空间的蔓延。不同防火舱间应保持一定的防火间距，防止火灾连续蔓延;当开放式防火舱连续设置时，应采取防止火灾连续蔓延的措施。
封闭式防火舱是指四周围护结构为全封闭的，或有一边局部敞开且局部敞开处应设置防火卷帘或防火门。要求四周围护结构耐火极限均不应小于1.00h，对于防火卷帘，当探测器发出火警时防火卷帘应分两步下降关闭，保证舱内人员的及时疏散所谓“防火舱”是指由坚实的有足够耐火极限的不燃烧罩棚(要求罩棚耐火极限不小于1.00h)构成，覆盖在整个火灾载荷相对较高的区域之上。顶棚下要求安装火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统和排烟装置。这样，既可快速抑制火灾，又可防止烟雾蔓延到大空间。
3.燃料岛
“燃料岛”是指在开放大空间内设置的没有顶棚的小型陈列和零售服务设施，这些设施被要求控制在6㎡～20㎡之内，火灾规模一般为3MW～5MW燃料岛之间应保持足够的防火安全间距，一般不小于9m。
四、注意事项
火车站作为人员密集的公共场所，每天迎送的旅客川流不息，发生火灾的危险源可能来自于旅客携带的火种或化学危险品、旅客违章吸烟、车站内的电气设备火灾、改扩建或装修过程中的电气焊等热工操作、站内设置的餐饮场所厨房明火等。
“舱”和“防火单元”的设计方法是解决大空间难以进行物理防火分隔的有效手段。设计中可以将火灾危险性较大的区域从大空间中剥离出来，力争将火灾限制在局部区域和范围，最大限度限制火灾的影响区域。高架候车厅内的人员可以选择水平方向疏散及向下垂直疏散，其疏散路径清晰。另外，高架候车厅可以依靠大空间自身的强大的蓄烟能力及设置一些自然排烟口来延缓、控制烟气层的下降及蔓延，能够给人员安全疏散及消防队员灭火战斗提供较有利的条件。
高架候车厅火灾危险性较大的区域是局部两层功能用房和软席候车区域。可以通过引入“封闭舱”的概念，将局部两层功能用房进行封闭并设计独立排烟、及自动灭火系统。软席候车区域可采用“开放舱”概念设计。
五、思考题
(一)单项选择题
1.调查发现，乘坐火车的旅客多数旅客携带有大行李包和旅行箱，行李物品多为衣服和食品。根据统计，旅客携带行李的重量一般在5kg～10kg，平均重量为6.37kg。按照保守原则，假设站房候车区内旅客携带的行李均为衣服，重量为2×6.37kg，衣服的单位热值约为19 MJ/kg，根据国家标准《铁路旅客车站建筑设计规范》GB50226规定，铁路客运站候车区的人员密度可按1.1 ㎡/人确定，因此计算得到候车区的火灾荷载密度为( )。
A.220 MJ/㎡ B.242 MJ/㎡ C.121 MJ/㎡ D.无法确定
2.如何避免火灾的辐射蔓延?( )。
A.减小火灾规模、减小分隔距离 B.减小火灾规模、增大分隔距离 C.增大火灾规模、减小分隔距离 D.增大火灾规模、增大分隔距离
(二)多项选择题
当高架候车厅内火灾及烟气模拟计算应考虑的场景包括( )。
A.小件行李寄存区火灾
B.列车车厢火灾
C.候车区域行李火灾
D.餐饮区厨房火灾
E.软席候车区座椅火灾
(三)分析题
简述交通枢纽大空间内的办公用房、设备用房、商铺、餐厅、商务候车厅、小型零售柜台、咨询台等应采用何种防火分隔措施，以防止火灾蔓延?
【参考答案】
(一)1.(A)，2.(B)
(二)(ACDE)
(三)答题要点：
1.对大空间内办公室、设备用房、既有商业设施等，应设置为防火单元，采用耐火极限不低于2h的不燃烧体防火隔墙和1.50h的不燃烧体屋顶与其他空间进行防火分隔，在隔墙上的开设门窗时，应采用甲级防火门窗。
2.对商铺、餐厅、商务候车厅等，应设置为防火舱，围护结构耐火极限不小于1.00h。
3.对小型零售柜台、咨询台等，当其面积在6㎡～20㎡之内时，可设置为“燃料岛”，与周围可燃物之间应当保持不小于9m的防火间距。