劉承東　張舉兵　魏立新　隋軍　牟在根

摘 要：該論文以廣州麓湖地下空間結(jié)構(gòu)為背景，制作了地下綜合體在火災(zāi)中的煙氣擴(kuò)散的有機(jī)玻璃模型，并根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)布置方案進(jìn)行了火災(zāi)條件下煙霧擴(kuò)散過(guò)程的模擬試驗(yàn)，得出了在部分區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧擴(kuò)散過(guò)程的定量化模擬結(jié)果，可為今后實(shí)際工程深化設(shè)計(jì)中的消防排煙方案設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地下綜合體 模擬試驗(yàn) 麓湖地下空間

中圖分類號(hào)：TU984111 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）09（c）-0037-02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)城市規(guī)模越來(lái)越大，用地緊張、大中城市的市內(nèi)交通擁堵、人文歷史景觀保護(hù)與城市發(fā)展矛盾十分突出，所以多種不同功能的建筑空間組合成了建筑綜合體，當(dāng)城市綜合體隨著城市的立體化再開(kāi)發(fā)而伴生于城市地下空間中，就形成城市地下綜合體，當(dāng)城市中若干個(gè)地下綜合體通過(guò)地下鐵道或地下步行系統(tǒng)聯(lián)系在一起時(shí)，就會(huì)形成規(guī)模更龐大的綜合體群。從近幾十年來(lái)城市地下空間利用的大量實(shí)踐可以看出，開(kāi)發(fā)和利用地下空間對(duì)于緩解城市發(fā)展中的各種矛盾，起到了非常積極的作用。在改善城市交通，節(jié)省城市用地，提高環(huán)境質(zhì)量，加強(qiáng)城市抗災(zāi)能力，方便居民生活，改善居住條件，保存城市傳統(tǒng)風(fēng)貌等方面的作用十分明顯，因此城市地下綜合體相關(guān)的研究具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況簡(jiǎn)介

作為麓湖地下空間項(xiàng)目建設(shè)的出發(fā)點(diǎn)，因白云山南門區(qū)域改造項(xiàng)目地處廣州中心城區(qū)北部主要東西向主干路廣園路與橫枝崗路、麓湖路的相交節(jié)點(diǎn)，是連接內(nèi)環(huán)路、東濠涌高架等干道的交通樞紐。其中，廣園路作為廣州北部的主干道，是規(guī)劃部門最為關(guān)注的問(wèn)題。規(guī)劃方案希望通過(guò)下沉約600 m八車道的車行隧道以解決廣園路的直行車流，同時(shí)通過(guò)連接地下空間的匝道實(shí)現(xiàn)與地面道路特定方向的交通轉(zhuǎn)換。橫枝崗路、云山南路與廣園路、白云山南門各方向均有互通專用通道。因此，麓湖地下空間項(xiàng)目同時(shí)兼顧著交通樞紐和換乘樞紐的兩大功能。

麓湖地下空間項(xiàng)目最關(guān)鍵的要點(diǎn)是將對(duì)廣園路部分路段進(jìn)行下沉，在白云山南門開(kāi)發(fā)集下沉式廣園路、地鐵、公交樞紐、800個(gè)停車位的立體地下空間。本項(xiàng)目研究即以規(guī)劃建設(shè)的麓湖地下空間項(xiàng)目為代表，通過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行城市地下綜合體在火災(zāi)中的煙氣擴(kuò)散規(guī)律的研究。麓湖地下空間項(xiàng)目規(guī)劃平面圖見(jiàn)圖1。

2 模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)

麓湖地下空間的平面規(guī)模非常之大，但其豎向尺寸僅為地下2層，約9 m。根據(jù)模型試驗(yàn)的可操作性原則，模型設(shè)計(jì)時(shí)將平面尺寸縮小為實(shí)際對(duì)象的1/75，而豎向尺寸則縮小為實(shí)際對(duì)象的1/30，使每層的高度保持在150 mm，以利于安放發(fā)煙劑。另外，由于麓湖地下空間在廣園中路南北兩側(cè)的部分具有近似的交通組織和通風(fēng)方式，且受廣園中路的分隔而具有相對(duì)獨(dú)立性，因此模型設(shè)計(jì)中僅考慮了廣園中路以南的部分，其有機(jī)玻璃模型及發(fā)煙劑安裝圖見(jiàn)圖2。

由于廣園中路以北規(guī)劃的公交首末站及地鐵站與廣園中路以南的商業(yè)餐飲及停車場(chǎng)地塊相對(duì)獨(dú)立，從消防設(shè)計(jì)上可以分開(kāi)對(duì)待，因此本研究?jī)H以廣園中路以南的商業(yè)餐飲及停車場(chǎng)用地為對(duì)象展開(kāi)研究。考慮到模型試驗(yàn)的規(guī)模，模型在平面尺寸上縮尺比例為1：75，而在立面尺寸上縮尺比例控制為1：30，這樣可以保證發(fā)煙劑安裝的效果。

3 模型試驗(yàn)結(jié)果與分析

1ⅦB分區(qū)在整個(gè)麓湖地下空間原型結(jié)構(gòu)中，處于廣園中路以南部分的地下二層，試驗(yàn)?zāi)M機(jī)動(dòng)車自燃火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣擴(kuò)散過(guò)程。本試驗(yàn)中采用PM2.5與PM10檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)煙霧顆粒物濃度變化，檢測(cè)儀位置布置于商業(yè)區(qū)的出口附近，以評(píng)估火災(zāi)煙霧對(duì)人員逃生的影響。點(diǎn)火后煙霧擴(kuò)散范圍隨時(shí)間變化趨勢(shì)圖見(jiàn)圖3。

從試驗(yàn)過(guò)程來(lái)看，發(fā)煙劑引燃后20 s，煙霧充滿停車場(chǎng)大部分區(qū)域，啟動(dòng)風(fēng)扇1、2、3、4進(jìn)行排風(fēng)，其中2、3兩處風(fēng)向朝向出口，起火位置煙霧濃度在45 s后達(dá)到最大值，后逐漸減小。整個(gè)擴(kuò)散過(guò)程中少量煙霧進(jìn)入商業(yè)區(qū)大廳和管理配電用房所在區(qū)域，基本沒(méi)有侵入東部、西部環(huán)形車道及廣園中路隧道。表明采用的排煙方案是合理的，可以最大限度地減輕對(duì)地下空間其余區(qū)域的影響。

從圖4 1VIIB分區(qū)，PM10與PM2.5濃度變化曲線可以看出，商業(yè)區(qū)大廳出入口附近顆粒物濃度在起火2 min后達(dá)到峰值，PM10與PM2.5分別達(dá)到0.368和0.178 mg/m3。而且其他的試驗(yàn)工況也得到類似試驗(yàn)結(jié)果。

通過(guò)本模型試驗(yàn)，研究了麓湖地下空間結(jié)構(gòu)在部分火災(zāi)場(chǎng)景條件下煙氣的擴(kuò)散范圍和擴(kuò)散過(guò)程，獲得了不同分區(qū)起火后煙氣流動(dòng)蔓延的規(guī)律，可為實(shí)際工程火災(zāi)防控設(shè)計(jì)提供參考。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在當(dāng)前的火災(zāi)防排煙設(shè)備布置與運(yùn)行邏輯條件下，可以基本保證煙氣不會(huì)大量擴(kuò)散到鄰近區(qū)域，可為人員逃生與火災(zāi)的撲救提供保證。但限于試驗(yàn)條件，尚不能確定各區(qū)域的疏散樓梯間在火災(zāi)通風(fēng)條件下能否保持正壓。

《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》要求地下商場(chǎng)每個(gè)防火分區(qū)的建筑面積不能超過(guò) 2000 m2；設(shè)置了自動(dòng)噴淋系統(tǒng)時(shí)也不得超過(guò)4000 m2，在麓湖地下空間項(xiàng)目中，部分區(qū)域的面積超過(guò)了上述限值，但從模擬火災(zāi)工況下煙氣擴(kuò)散的效果來(lái)看，各分區(qū)火災(zāi)條件下，煙氣基本被控制在相應(yīng)范圍，尚未對(duì)鄰近分區(qū)產(chǎn)生較大影響。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）在麓湖地下空間的模型試驗(yàn)中，模擬了不同的火災(zāi)原因所產(chǎn)生的煙氣擴(kuò)散過(guò)程，并采用PM2.5與PM10檢測(cè)儀監(jiān)測(cè)煙霧顆粒物濃度變化，以評(píng)估火災(zāi)煙霧對(duì)人員逃生的影響。本項(xiàng)目通過(guò)不同分區(qū)的火災(zāi)位置以及不同的排風(fēng)方案，使整個(gè)煙霧擴(kuò)散過(guò)程中少量煙霧進(jìn)入商業(yè)區(qū)大廳和管理配電用房所在區(qū)域，而且基本沒(méi)有侵入東部、西部環(huán)形車道及廣園中路隧道，從而表明所采用的排煙方案是合理的，而且可以最大限度地減輕對(duì)地下空間其余區(qū)域的影響。

（2）在城市地下綜合體建筑火災(zāi)模擬試驗(yàn)方面，本項(xiàng)目通過(guò)大量的試錯(cuò)研究，成功研發(fā)了一種模擬火災(zāi)煙霧擴(kuò)散過(guò)程的發(fā)煙劑，可用于同類目試驗(yàn)。發(fā)煙劑以氯酸鉀和蔗糖為反應(yīng)試劑，采用加熱電路引燃，產(chǎn)生穩(wěn)定、均勻的淡黃色煙霧，可以模擬火災(zāi)時(shí)煙霧的產(chǎn)生過(guò)程，可以為今后的類似的試驗(yàn)提供參考。

（3）本項(xiàng)目研究中設(shè)計(jì)和制作了麓湖地下空間結(jié)構(gòu)的有機(jī)玻璃模型，并根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)布置方案進(jìn)行了火災(zāi)條件下煙霧擴(kuò)散過(guò)程的模擬試驗(yàn)，得出了在部分區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧擴(kuò)散過(guò)程的定量化模擬結(jié)果，可為今后實(shí)際工程深化設(shè)計(jì)中的消防排煙方案設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

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