多棟超高層建筑消防給水系統(tǒng)設計探討
多棟超高層建筑消防給水系統(tǒng)設計探討
李曉峰，師前進(中國建筑標準設計研究院有限公司，北京100048)
摘要：結合工程實踐，對由多棟超高層建筑組成的城市綜合體消防給水系統(tǒng)設計進行了探討，包括室內消防系統(tǒng)分區(qū)形式的確定、減壓閥的使用、高區(qū)消防泵房的設置、消防轉輸水箱容積確定、消防水泵接合器的設置等內容，對設計中應注意的問題提出了建議，可供設計人員參考。
年來，隨著經濟發(fā)展，國內的超高層城市綜合體數(shù)量也在不斷增加，這類綜合體往往是包括兩棟或兩棟以上的超高層建筑，由裙房及地下室連接在一起。沈陽龍之夢亞太城就是由七棟200 m以上塔樓組成的。對于這類建設項目，設計人員目前能夠借鑒的經驗不是很多，再加上國內消防設計規(guī)范中相關的規(guī)定也不夠明確，因此在消防系統(tǒng)的設計理念上往往有較大的不同，還未形成一個相對成熟的做法。筆者結合已完成設計的某超高層城市綜合體對超高層建筑群的消防系統(tǒng)做一些探討，希望能對同行有些許幫助。
1 工程概況
濟南市某建筑為超高層辦公、商業(yè)、酒店綜合樓�？偨ㄖ偯娣e為25×104 m2。由3棟建筑高度分別為138.8（1#樓36層）、168（2#樓42層）、186.8 m（3#樓47層）的塔樓組成，通過地上2層至地下4層的裙房及地下室相連。
2 室內消防系統(tǒng)分區(qū)形式-串聯(lián)還是并聯(lián)
目前的《高層民用建筑設計防火規(guī)范》并未對超高層建筑做出明確的定義，其適用范圍為10層及10 層以上的居住建筑及高度超過24 m的公共建筑，但增加了“當高層建筑高度超過250 m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證”的內容。目前，一般仍習慣于將100 m以上的高層建筑稱為超高層建筑，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》中關于室內消火栓充實水柱長度及自動噴水滅火系統(tǒng)設置等方面以100 m為界限作了不同的規(guī)定。但在100 m的高度，其實建筑物不論從結構還是設備及施工方面均無明顯質的變化，根據(jù)理論及經驗分析，一般150 m是超高層建筑設計概念的“敏感”高度。對于水消防系統(tǒng)來說，高度150 m以下的建筑從地下消防水池到最高層的幾何高差在160~170 m之間，消火栓加壓泵的揚程也在200 m左右，基本達到了國內較為成熟可靠的消防專用泵揚程的上限，也就是說，超過這個揚程，在消防泵的選擇上就會受到較大的限制，并且管道、閥門及附件等也需要長期承受較大的壓力，因此筆者認為，高度150 m以下的建筑采用并聯(lián)式分區(qū)較為合理，超過150 m建筑則宜采用串聯(lián)式分區(qū)。本項目的三棟塔樓高度在140~200 m之間，并且地下室及裙房相連，基于消防系統(tǒng)的整體性，考慮采用串聯(lián)分區(qū)，即1#、2#、3#樓低區(qū)消防系統(tǒng)為一個整體，在1#樓地下設消防水池及低區(qū)消防水泵房；各棟樓的高區(qū)則根據(jù)建筑高度設置分區(qū)以保證系統(tǒng)靜壓不超過1.0 MPa，1#樓建筑高度較低，高區(qū)僅設一個分區(qū)即可，而2#、3#樓的高區(qū)還要分為兩個區(qū)。超高層建筑每隔15層左右要設置避難層，消防轉輸水箱及高區(qū)消防水泵房可結合避難層設置。在本項目中，1#樓的避難層為14層及24層，高區(qū)消防泵房設于24層，轉輸水箱同時作為整個低區(qū)系統(tǒng)的高位水箱；2#樓的避難層為14層及28層，高區(qū)消防泵房設于14層；3#樓的避難層為16層及32層，高區(qū)消防泵房設于16層。
3 減壓閥的使用
消防系統(tǒng)減壓閥分區(qū)目前在普通高層建筑設計中使用較為普遍，但對于超高層建筑，由于外部撲救火災的難度極大，火災時主要依靠樓內消防系統(tǒng)，因此對樓宇自身消防系統(tǒng)可靠性的要求較普通高層建筑高，而減壓閥作為一種較為精密的閥門，發(fā)生故障的幾率較大，在超高層建筑中作為分區(qū)手段使用是否可靠還存在很大爭議，目前很多省市的消防主管部門也對減壓閥分區(qū)持否定態(tài)度。本項目在方案設計階段即與當?shù)叵乐鞴懿块T進行了溝通，明確了減壓閥不作為系統(tǒng)分區(qū)的手段，減壓閥僅在高位消防水箱接至下區(qū)消防管網(wǎng)時為避免超壓而設置。
4 高區(qū)消防泵房設置問題-合用還是分設
如果多棟超高層建筑均為串聯(lián)分區(qū)，則高區(qū)消防泵房的設置問題是消防系統(tǒng)設計的關鍵部分，其設置方式主要有兩種，一是合用系統(tǒng)，即在某棟樓的避難層設置高區(qū)消防泵房，內設消防轉輸水箱及高區(qū)加壓泵，統(tǒng)一供給其他建筑高區(qū)的消防給水，供水干管通過相連的裙房部分接至其他塔樓的高區(qū)消防系統(tǒng)；二是分設系統(tǒng)，即每棟塔樓分別設置獨立的高區(qū)消防泵房、轉輸水箱及高區(qū)加壓泵，各轉輸水箱合用位于地下消防泵房的轉輸水泵，通過液位信號及電動閥控制水泵開啟。這兩種方式各有優(yōu)缺點，第一種方式的優(yōu)點是可以減少消防泵房的數(shù)量，同時減少轉輸水箱及加壓泵,也可降低工程造價，缺點是會增加豎向管線的數(shù)量，且整個系統(tǒng)較大，供水干管的長度過長，高區(qū)加壓泵揚程增加，在系統(tǒng)底部（裙房部位）管道及閥門承壓較大，這些都會降低消防供水的可靠性。第二種方式的優(yōu)點是系統(tǒng)獨立，相互影響小，系統(tǒng)管路承壓相對較低，供水可靠性高，缺點是高區(qū)泵房設置數(shù)量多，水泵、轉輸水箱等投資較大。
本項目三棟塔樓的高度不同，使用功能不同，產權管理單位不同，建設周期不同，如果采用合用系統(tǒng)，在系統(tǒng)合理分區(qū)、管道布置、日常維護等方面均存在一定的問題。在與當?shù)叵啦块T協(xié)商后，決定采用分設系統(tǒng)，即3棟塔樓的高區(qū)分別設置消防轉輸水箱及加壓泵。1#樓高區(qū)消防泵房設于24層（避難層）；2#樓高區(qū)消防泵房設于14層（避難層）；3#樓高區(qū)消防泵房設于16層（避難層），3棟塔樓的轉輸水箱同時作為低區(qū)系統(tǒng)的高位水箱。
5 消防轉輸水箱容積確定
對于串聯(lián)供水系統(tǒng)中消防轉輸水箱的容積，《高層民用建筑設計防火規(guī)范》并未作出明確的規(guī)定，在《全國民用建筑工程設計技術措施-給水排水》中規(guī)定了“儲水有效容積按15~30 min消防設計水量經計算確定，并不宜小于60 m3”。在以往工程中，按10、15、30 min消防水量設置轉輸水箱的案例均存在。在這個問題上，所在地消防主管部門的意見往往起決定性作用。本項目在與當?shù)叵啦块T協(xié)商后，按30 min消防水量設計轉輸水箱，室內消火栓用水量為40 L/s，自動噴水滅火系統(tǒng)用水量為30 L/s，計算得出轉輸水箱容積為126 m3，考慮到水箱容積較大，為了不在水箱清洗時影響消防供水，設置兩個水箱。
6 消防水泵接合器的設置
《高層民用建筑設計防火規(guī)范》規(guī)定：“消防給水為豎向分區(qū)供水時，在消防車供水壓力范圍內的分區(qū)，應分別設置水泵接合器”。也就是說，超出消防車供水壓力范圍的分區(qū)可不設置水泵接合器，對于串聯(lián)供水的超高層建筑，可僅在下區(qū)設水泵接合器，供全樓使用。而《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定：“當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應采取增壓措施，即在消防車供水能力接近極限的部位，設置接力供水設施”。不同的規(guī)范對水泵接合器的設置提出了不同的要求。對此，筆者認為，超出消防車供水壓力范圍的分區(qū)也應考慮增壓措施，在火災時，消防隊可以多一種方式向高區(qū)供水，在提高超高層建筑火災撲救成功率的同時，工程造價也不會有較大的增加。根據(jù)向當?shù)叵啦块T咨詢，當?shù)叵儡囎畲蠊┧芰?/span>100 m，因此各塔樓高區(qū)均需設置水泵接合器增壓措施，具體做法為在高區(qū)消防水泵房設置消防移動泵接口，連接水泵接合器與高區(qū)消防管網(wǎng)，火災時，如果高區(qū)消防泵出現(xiàn)故障，消防隊可自帶消防移動泵接入系統(tǒng)供水。
7 結語
多棟超高層建筑的消防系統(tǒng)內容復雜，涉及的方面較多，并且設計規(guī)范并未對超高層建筑消防系統(tǒng)設計作出明確的要求，設計人員在確定方案時應充分征求當?shù)叵乐鞴懿块T的意見，設計時要根據(jù)技術的可靠性、實際的可操作性、經濟的合理性綜合考慮，只有技術可靠、實際操作方便，才能確保安全。
（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第6期“設計經驗”欄目）
微信掃一掃
獲得更多內容
