建筑規(guī)劃與設(shè)計(jì)板塊超高層建筑消防給水設(shè)計(jì)的技術(shù)探討

上海申聯(lián)建筑設(shè)計(jì)廣東分公司 廣東省廣州市 510310

摘要：在社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的背景下，我國的城市規(guī)模日漸增大，超高層建筑不斷涌現(xiàn)。超高層建筑涵蓋了商業(yè)、居住等強(qiáng)大的功能，而這有賴于超高層建筑龐大的體量。在超高層建筑中，消防給水設(shè)計(jì)十分重要，這關(guān)系到超高層建筑內(nèi)人的生命及財(cái)產(chǎn)安全。鑒于消防給水設(shè)計(jì)的重要性，本文將對超高層建筑消防給水設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，以期促進(jìn)該研究領(lǐng)域的發(fā)展和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：消防給水設(shè)計(jì)；超高層建筑；技術(shù)探討

一、引言

超高層建筑在現(xiàn)代社會的作用越來越突出。這是因?yàn)殡S著我們國家城市化規(guī)模的擴(kuò)大，建筑用地越來越緊張，因而建筑的建設(shè)向著天空發(fā)展，超高層建筑隨著不斷涌現(xiàn)。超高層建筑由于其“高”，故而體量龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果發(fā)生火情，則將會造成巨大的人員傷亡及慘重的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于此，消防給水設(shè)計(jì)在超高層建筑的設(shè)計(jì)中占有著十分重要的地位。超高層建筑的消防給水設(shè)計(jì)必須按照國家法律法規(guī)的要求，在消防部門的主導(dǎo)下，針對超高層建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合超高層建筑消防給水的方案，以提高預(yù)防火災(zāi)的能動性，切實(shí)做到保障人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。接下來，本文將主要對超高層建筑中消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

二、超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95（2005年版）（以下簡稱“高規(guī)”）第1.0.5條規(guī)定。當(dāng)高層建筑的建筑高度超過250m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊的防火措施，應(yīng)提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。所以對100m～250m的建筑基本就是按照\"高規(guī)\"進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。超高層建筑消防給水系統(tǒng)由水源、水箱（包括中間轉(zhuǎn)輸水箱和天面水箱）、水泵、管網(wǎng)、消火栓、控制室等許多個(gè)設(shè)備、設(shè)施組成。在超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮的就是水源的及時(shí)性和充足性以及系統(tǒng)外的救援補(bǔ)水。在超高層建筑消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

1.室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）選擇水泵

水泵是火災(zāi)發(fā)生時(shí)滅火的關(guān)鍵設(shè)備。第一，采購的水泵應(yīng)當(dāng)符合國家消防設(shè)施的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，必須具備較高的啟動靈敏性，較高的承載能力，應(yīng)當(dāng)做到高荷載時(shí)能夠確保消防管網(wǎng)不會因?yàn)閴毫^大而損壞；第二，設(shè)置科學(xué)的自動巡檢周期，通常以超過一個(gè)星期，不超過10天為宜。第三，選用水泵特性和曲線平緩的水泵，在水泵出水管上加設(shè)泄壓閥，防止火災(zāi)初期未達(dá)到設(shè)計(jì)水量時(shí)超壓。

（2）布置管網(wǎng)

超高層建筑中消防管網(wǎng)的布置主要應(yīng)確保供水的穩(wěn)定性，這樣室內(nèi)消火栓系統(tǒng)就應(yīng)當(dāng)布置成為環(huán)狀管網(wǎng)。在超高層建筑的室內(nèi)區(qū)域中，通常消火栓的布置與管網(wǎng)的布置是相符合的。這就需要將建筑底層和最高層的管網(wǎng)連接成為一個(gè)水平的環(huán)路狀，而又將里面設(shè)置成為垂直的換路狀，這樣布置管網(wǎng)才可以確保供水的穩(wěn)定性，這是火災(zāi)時(shí)確保水源穩(wěn)定的重要因素。

（3）設(shè)置水喉

水喉一般是在火災(zāi)發(fā)生時(shí)進(jìn)行初次撲滅火情的重要設(shè)備。超高層建筑火災(zāi)的防護(hù)主要依靠自救，這是因?yàn)槌邔咏ㄖǔ８叨冗^大，消防車、水泵的高度有限。消防水喉具有良好的操作性，簡單易學(xué)。超高層建筑應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大的消防水喉的使用，尤其是室內(nèi)消火栓務(wù)必確保設(shè)置消防水喉。

2.自動噴淋滅火系統(tǒng)

超高層建筑應(yīng)用自動噴淋滅火系統(tǒng)已經(jīng)得到世界范圍內(nèi)較為廣泛地重視和關(guān)注。自動噴淋系統(tǒng)具有操作簡便、維修簡易、成本較低、滅火效率高等優(yōu)點(diǎn)。自動噴淋滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)布置應(yīng)當(dāng)與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的管網(wǎng)布置分開來。這是因?yàn)槿绻麑⒍吖灿霉芫W(wǎng)的話，一旦發(fā)生火災(zāi)，室內(nèi)消火栓和自動噴淋滅火系統(tǒng)同時(shí)啟用的話，將會對管網(wǎng)造成極大的壓力，反而會使得滅火的難度增加。對于超高層建筑自動噴淋滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還需從如下幾方面注意：

（1）選擇系統(tǒng)

自動噴淋滅火系統(tǒng)的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)超高層建筑的不同功能及具體特點(diǎn)來進(jìn)行。比如，對于商業(yè)性質(zhì)的超高層建筑應(yīng)當(dāng)選用濕式系統(tǒng)；當(dāng)自動噴淋滅火系統(tǒng)處于預(yù)工作狀態(tài)時(shí)，就可以選用預(yù)作用系統(tǒng)；對于超高層建筑的采暖區(qū)，一旦到了冬季，由于自動噴淋滅火系統(tǒng)比較容易遇冷而凍結(jié)，此時(shí)選用干式系統(tǒng)或者預(yù)作用系統(tǒng)較好。

（2）供水干管布置

供水干管在報(bào)警閥組前面，而報(bào)警閥是自動噴淋滅火系統(tǒng)的關(guān)鍵性零部件，報(bào)警閥的功能是接收火災(zāi)報(bào)警信號，同時(shí)啟動自動噴淋滅火系統(tǒng)進(jìn)行滅火。由于報(bào)警閥的作用如此重要，因此供水干管的布置良好就可以確保供水的穩(wěn)定性，從而在滅火中起到關(guān)鍵性作用。供水干管布置成環(huán)形狀，可以減輕管網(wǎng)的壓力，從而確保管網(wǎng)供水的穩(wěn)定性和安全性。

（3）設(shè)置放水點(diǎn)

超高層建筑內(nèi)部各層的吊頂部位通常鋪設(shè)了很多不同類型的水電管網(wǎng)，因而，很難完全避免發(fā)生管網(wǎng)沖突的情形。解決管網(wǎng)沖突的最好的方法就是重力管和風(fēng)管優(yōu)先的原則。因此，自動噴淋滅火系統(tǒng)的管網(wǎng)通常會避讓其他各種管網(wǎng)，這就使得管網(wǎng)彎曲度過大，導(dǎo)致管網(wǎng)內(nèi)大量的積水。這就有必要在管網(wǎng)上設(shè)置一些放水點(diǎn)，而且設(shè)計(jì)時(shí)爭取將放點(diǎn)水設(shè)置在室內(nèi)的濕區(qū)，有利于保持室內(nèi)的干濕平衡，而且有利于自動噴淋滅火系統(tǒng)管網(wǎng)的維修和養(yǎng)護(hù)。

（4）選擇噴頭

合適的噴頭可以有效地發(fā)揮自動噴淋滅火系統(tǒng)的作用，否則，將會影響系統(tǒng)功能的發(fā)揮。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，依據(jù)超高層建筑的具體功能，并在不同的位置選擇不同類型的噴頭。選擇噴頭主要考慮的是噴頭的溫度級。通常情況下，噴頭使用時(shí)的溫度不會超過30攝氏度，因此，選擇過高溫度級的噴頭并非是上佳之選。選擇噴頭時(shí)，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)噴頭的噴水量、樓層的水壓情況，進(jìn)行具體的選擇。

3. 水泵接合器的設(shè)置

“高規(guī)”7.4.5.2條規(guī)定消防給水為豎向分區(qū)供水時(shí)，在消防車供水壓力范圍內(nèi)的分區(qū)，應(yīng)分別設(shè)置水泵接合器。根據(jù)”高規(guī)”，在消防車供水壓力范圍外的分區(qū)，無論是消火栓系統(tǒng)還是自動噴水滅火系統(tǒng)，均可不再設(shè)置水泵接合器；但是根據(jù)“噴規(guī)”10.4.2條規(guī)定在超出消防車供水也圍之外的自動噴水滅火系統(tǒng)的消防分區(qū)需要設(shè)置接力設(shè)施。從消防安全的角度考慮在超高層建筑中建議消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均設(shè)置水泵接合器。

水泵接合器的主要用途是室內(nèi)消防水泵發(fā)生故障或遇到大火室內(nèi)消防用水不足時(shí)，供消防車從室外消火栓取水，通過水泵結(jié)合器將水送到室內(nèi)消防給水管網(wǎng)，供滅火使用。設(shè)置水泵接合器可以有兩種做法：第一種方法就是設(shè)置接力泵進(jìn)行接力供水（可以參考“噴規(guī)”10.4.2條的條文解釋圖例進(jìn)行設(shè)計(jì)），接力泵采用移動式柴油機(jī)泵、手抬泵等，同時(shí)配合接力水箱引出的接合器（供備用泵吸從轉(zhuǎn)輸水箱吸水）和水泵接合器（供接力泵出水管向系統(tǒng)供水）；另一種方法就是從避免在電力故障時(shí)消防加壓泵不能工作這個(gè)角度出發(fā)，建議設(shè)置柴油泵作為消防系統(tǒng)的備用泵；柴油泵的國家制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定柴油泵本身的油箱儲存燃料為柴油泵運(yùn)行3h的燃料，因此不必要考慮另外再儲存燃料。所以在消防車供水范圍內(nèi)的消防分區(qū)的消防加壓泵采用電力泵作為備用，在消防車供水范圍之外的消防加壓泵設(shè)置柴油泵作為備用泵。在超高層建筑消防車供水范圍之外的火災(zāi)發(fā)生且室內(nèi)用水不足時(shí)，首先由消防車在室外消火栓取水加壓送水至中間轉(zhuǎn)輸水箱，再由消防加壓泵加壓供水滅火，如此時(shí)電力泵發(fā)生故障，則柴油泵即可投入滅火工作。以上措施很好地解決了消防車供水范圍之外的高區(qū)水泵接合器的設(shè)置問題，保證高區(qū)消防供水安全。

根據(jù)國家相關(guān)規(guī)范，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)必須配備水泵接合器。超高層建筑應(yīng)當(dāng)根據(jù)消防給水系統(tǒng)的需水量配置足夠多的水泵接合器。水泵接合器15米到40米范圍內(nèi)應(yīng)當(dāng)配置一個(gè)室外消火栓，才能確保需方用水的充足。嚴(yán)格杜絕密集設(shè)置水泵接合器，這樣才不會在火災(zāi)時(shí)影響消防車的通行。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，即使使用水泵接合器，仍然要能確保消防車的順利通行。水泵接合器位置的設(shè)置在考慮防火需求的同時(shí)，也要考慮到超高層建筑的正常使用功能的問題。對水泵接合器要經(jīng)常性的進(jìn)行保養(yǎng)，要形成一個(gè)定期的保養(yǎng)維護(hù)計(jì)劃，嚴(yán)格檢查開關(guān)閥門是否可以靈活開啟，是否存在漏水現(xiàn)象，并且更換老化、陳舊的密封墊，定期添加潤滑油確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在常態(tài)化的檢查中，還要注意水泵接合器的標(biāo)識、外觀是否完好，確保火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠正常發(fā)揮功能。

4. 中間轉(zhuǎn)輸水箱的設(shè)置

供水方式的選擇是超高層消防水系統(tǒng)的關(guān)鍵，超高層建筑消防主要是以自救為主，系統(tǒng)運(yùn)行需安全，可靠穩(wěn)定，考慮承壓和系統(tǒng)的安全性，在超高層建筑中一般都需要采用轉(zhuǎn)輸水箱來供水的（個(gè)別高度不高的建筑可以自供的除外）。消防的中間轉(zhuǎn)輸水箱在《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施—給水排水》（2003年）中規(guī)定：“采用水泵轉(zhuǎn)輸串聯(lián)時(shí)，中間轉(zhuǎn)輸水箱同時(shí)起著上區(qū)輸水泵的吸水池和本區(qū)消防給水屋頂水箱的作用，其儲水容積按15～30min的消防設(shè)計(jì)水量經(jīng)計(jì)算確定，并不宜小于60m3。如有多種消防系統(tǒng)則可能在火災(zāi)延續(xù)時(shí)間內(nèi)同時(shí)啟動，則需按同時(shí)啟動消防系統(tǒng)的水量疊加計(jì)算，作為中間轉(zhuǎn)輸水箱容積。

超高層建筑消防有常高壓制和臨時(shí)高壓制，二者都是安全的。如果采用常高壓系統(tǒng)，中間設(shè)備層消防轉(zhuǎn)輸水箱容積按上述措施計(jì)算并不宜小于60m3；屋頂消防水箱則需要儲存全部的消防用水量，這樣雖會增加結(jié)構(gòu)荷載，增大占地面積，增加造價(jià)；但供水系統(tǒng)的安全性要比臨時(shí)高壓制高，對大型的重要建筑，如有條件應(yīng)優(yōu)先考慮。如果采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，根據(jù)“措施”規(guī)定，中間設(shè)備層消防轉(zhuǎn)輸水箱有效容積通常按15～30min的消防設(shè)計(jì)水量計(jì)算確定，并不宜小于60 m3，設(shè)計(jì)實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)消防轉(zhuǎn)輸水箱容積通常大于60 m3，；屋頂?shù)南浪溆行莘e設(shè)計(jì)為18 m3。無論從結(jié)構(gòu)荷載還是工程造價(jià)方面考慮，消防采用臨時(shí)高壓系統(tǒng)，都有很大的優(yōu)勢。供水系統(tǒng)的安全性要比常高壓略低但仍能滿足供水的安全要求。

廣州珠江新城地標(biāo)建筑西塔主塔樓103層，建筑高度432m。其室內(nèi)消火栓系統(tǒng)豎向分設(shè)八個(gè)區(qū)，七區(qū)為82層以下，采用常高壓給水系統(tǒng)；82層及以上常高壓供水壓力不能滿足要求的樓層為穩(wěn)高壓滅火系統(tǒng)。室內(nèi)消火栓共設(shè)兩組中間轉(zhuǎn)輸水箱，另有兩組減壓水箱，每組轉(zhuǎn)輸和減壓水箱有效容積均為60m3（分兩個(gè)水箱貯存，每個(gè)30m3的），頂樓設(shè)貯存全部消防水量的屋頂貯水池600m3。該建筑采用了高壓制和臨時(shí)高壓制相結(jié)合的方式，更貼合實(shí)際，系統(tǒng)供水更安全。

三、結(jié)論

在城市規(guī)模擴(kuò)張的同時(shí)伴隨著超高層建筑在我國各地大中型城市的涌現(xiàn)。在超高層建筑消防給水設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)不斷地優(yōu)化消防給水設(shè)計(jì)方案，克服設(shè)計(jì)中存在的問題，確保整個(gè)消防給水系統(tǒng)，尤其是超出消防車供水范圍之外的高區(qū)消防給水系統(tǒng)的供水安全水；運(yùn)用新型的設(shè)備、材料及新技術(shù)，不斷提高消防給水設(shè)計(jì)的水平，確保建筑的消防安全，保衛(wèi)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。

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