温海山
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摘要：在社会经济高速发展的背景下，我国的城市规模日渐增大，超高层建筑不断涌现。超高层建筑涵盖了商业、居住等强大的功能，而这有赖于超高层建筑庞大的体量。在超高层建筑中，消防给水设计十分重要，这关系到超高层建筑内人的生命及财产安全。鉴于消防给水设计的重要性，本文将对超高层建筑消防给水设计进行探讨，以期促进该研究领域的发展和进步。
关键词：消防给水设计；超高层建筑；技术探讨
一、引言
超高层建筑在现代社会的作用越来越突出。这是因为随着我们国家城市化规模的扩大，建筑用地越来越紧张，因而建筑的建设向着天空发展，超高层建筑随着不断涌现。超高层建筑由于其“高”，故而体量庞大、结构复杂，如果发生火情，则将会造成巨大的人员伤亡及惨重的经济损失。鉴于此，消防给水设计在超高层建筑的设计中占有着十分重要的地位。超高层建筑的消防给水设计必须按照国家法律法规的要求，在消防部门的主导下，针对超高层建筑的结构特点，设计出符合超高层建筑消防给水的方案，以提高预防火灾的能动性，切实做到保障人民群众的生命财产安全。接下来，本文将主要对超高层建筑中消防给水系统设计进行探讨。
二、超高层建筑消防给水系统设计
《建筑设计防火规范》GB50016-2014（以下简称“建规”）第1.0.6条规定。当高层建筑的建筑高度超过250m时，除应符合本规范的要求外，尚应结合实际情况采取更加严格的防火措施，其防火设计应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。所以对100m~250m的建筑基本就是按照"建规"进行消防设计。超高层建筑消防给水系统由由消防水池（水源）、高位消防箱（包括中间转输水箱）、消防泵、稳压系统、管道系统、水泵接合器、压力流量控制、控制室等许多个设备、设施组成。在超高层建筑消防给水系统设计时，主要考虑的就是水源的及时性和充足性以及系统外的救援补水。在超高层建筑消防给水系统设计时重点考虑以下几个方面：
1.室内消火栓系统设计
（1）选择水泵
水泵是火灾发生时灭火的关键设备。第一，采购的水泵应当符合国家消防设施的相关标准，必须具备较高的启动灵敏性，较高的承载能力，应当做到高荷载时能够确保消防管网不会因为压力过大而损坏；第二，设置科学的自动巡检周期，通常以超过一个星期，不超过10天为宜。第三，选用水泵特性和曲线平缓的水泵，在水泵出水管上加设泄压阀，防止火灾初期未达到设计水量时超压。
（2）布置管网
超高层建筑中消防管网的布置主要应确保供水的稳定性，这样室内消火栓系统就应当布置成为环状管网。在超高层建筑的室内区域中，通常消火栓的布置与管网的布置是相符合的。这就需要将建筑底层和最高层的管网连接成为一个水平的环路状，而又将里面设置成为垂直的换路状，这样布置管网才可以确保供水的稳定性，这是火灾时确保水源稳定的重要因素。
（3）设置轻便消防水龙
“建规”8.2.4条规定，建筑高度大于100m的建筑应设置轻便消防水龙。轻便消防水龙是控制建筑物内固体可燃物初起火的有效器材，用水量小、配备方便。超高层建筑火灾的防护主要依靠自救，这是因为超高层建筑通常高度过大，消防车、水泵的高度有限。轻便消防水龙具有良好的操作性，简单易学，方便建筑内的人员扑灭初起时使用。
2.自动喷淋灭火系统
超高层建筑应用自动喷淋灭火系统已经得到世界范围内较为广泛地重视和关注。自动喷淋系统具有操作简便、维修简易、成本较低、灭火效率高等优点。自动喷淋灭火系统的管网布置应当与室内消火栓系统的管网布置分开来。这是因为如果将二者共用管网的话，一旦发生火灾，室内消火栓和自动喷淋灭火系统同时启用的话，将会对管网造成极大的压力，反而会使得灭火的难度增加。对于超高层建筑自动喷淋灭火系统的设计还需从如下几方面注意：
（1）选择系统
自动喷淋灭火系统的选择应当根据超高层建筑的不同功能及具体特点来进行。比如，对于商业性质的超高层建筑应当选用湿式系统；当自动喷淋灭火系统处于预工作状态时，就可以选用预作用系统；对于超高层建筑的采暖区，一旦到了冬季，由于自动喷淋灭火系统比较容易遇冷而冻结，此时选用干式系统或者预作用系统较好。
（2）供水干管布置
供水干管在报警阀组前面，而报警阀是自动喷淋灭火系统的关键性零部件，报警阀的功能是接收火灾报警信号，同时启动自动喷淋灭火系统进行灭火。由于报警阀的作用如此重要，因此供水干管的布置良好就可以确保供水的稳定性，从而在灭火中起到关键性作用。供水干管布置成环形状，可以减轻管网的压力，从而确保管网供水的稳定性和安全性。
（3）设置放水点
超高层建筑内部各层的吊顶部位通常铺设了很多不同类型的水电管网，因而，很难完全避免发生管网冲突的情形。解决管网冲突的最好的方法就是重力管和风管优先的原则。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此，自动喷淋灭火系统的管网通常会避让其他各种管网，这就使得管网弯曲度过大，导致管网内大量的积水。这就有必要在管网上设置一些放水点，而且设计时争取将放点水设置在室内的湿区，有利于保持室内的干湿平衡，而且有利于自动喷淋灭火系统管网的维修和养护。
（4）选择喷头
合适的喷头可以有效地发挥自动喷淋灭火系统的作用，否则，将会影响系统功能的发挥。在系统设计中，依据超高层建筑的具体功能，并在不同的位置选择不同类型的喷头。选择喷头主要考虑的是喷头的温度级。通常情况下，喷头使用时的温度不会超过30摄氏度，因此，选择过高温度级的喷头并非是上佳之选。选择喷头时，还应当根据喷头的喷水量、楼层的水压情况，进行具体的选择。
3.水泵接合器的设置
《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称“消水规”）第5.4.6条规定。消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器；当建筑高度超过消防车供水高度时，消防给水应在设备层等方便操作的地点设置手抬泵或移动泵接力供水的吸水和加压接口。本条规定了消防车通过消防水泵接合器供水的接力供水措施是采用于抬泵或移动泵。并要求在设计消防给水系统时应考虑手抬泵或移动泵的吸水口和加压水接口。故从消防安全的角度考虑在超高层建筑中超过消防车供水高度楼层区的消火栓系统和喷淋系统均应采取接力供水措施。
水泵接合器的主要用途是室内消防水泵发生故障或遇到大火室内消防用水不足时，供消防车从室外消火栓取水，通过水泵结合器将水送到室内消防给水管网，供灭火使用。设置水泵接合器可以有两种做法：第一种方法就是设置接力泵进行接力供水（可以参考“喷规”10.4.2条的条文解释图例进行设计），接力泵采用移动式柴油机泵、手抬泵等，同时配合接力水箱引出的接合器（供备用泵从转输水箱吸水）和水泵接合器（供接力泵出水管向系统供水）；另一种方法就是从避免在电力故障时消防加压泵不能工作这个角度出发，建议设置柴油泵作为消防系统的备用泵；柴油泵的国家制造标准规定柴油泵本身的油箱储存燃料为柴油泵运行3h的燃料，因此不必要考虑另外再储存燃料。所以在消防车供水范围内的消防分区的消防加压泵采用电力泵作为备用，在消防车供水范围之外的消防加压泵设置柴油泵作为备用泵。在超高层建筑消防车供水范围之外的火灾发生且室内用水不足时，首先由消防车在室外消火栓取水加压送水至中间转输水箱，再由消防加压泵加压供水灭火，如此时电力泵发生故障，则柴油泵即可投入灭火工作。以上措施很好地解决了消防车供水范围之外的高区水泵接合器的设置问题，保证高区消防供水安全。
根据国家相关规范，超高层建筑室内消防给水系统应配备水泵接合器，并根据消防给水系统的需水量配置足够多的水泵接合器。水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，且距室外消火栓或消防水池的距离不宜小于 15m，并不宜大于 40m。严格杜绝密集设置水泵接合器，这样才不会在火灾时影响消防车的通行。在火灾发生时，即使使用水泵接合器，仍然要能确保消防车的顺利通行。水泵接合器位置的设置在考虑防火需求的同时，也要考虑到超高层建筑的正常使用功能的问题。对水泵接合器要经常性的进行保养，要形成一个定期的保养维护计划，严格检查开关阀门是否可以灵活开启，是否存在漏水现象，并且更换老化、陈旧的密封垫，定期添加润滑油确保设备正常运转。在常态化的检查中，还要注意水泵接合器的标识、外观是否完好，确保火灾发生时能够正常发挥功能。
4.中间转输水箱的设置
供水方式的选择是超高层消防水系统的关键，超高层建筑消防主要是以自救为主，系统运行需安全，可靠稳定，考虑承压和系统的安全性，在超高层建筑中一般都需要采用转输水箱（串联分区）来供水的（个别高度不高的建筑可以自供的除外）。消防的中间转输水箱在《全国民用建筑工程设计技术措施—给水排水》（2009年）中规定：“采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水容积按15~30min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。如有多种消防系统则可能在火灾延续时间内同时启动，则需按同时启动消防系统的水量叠加计算，作为中间转输水箱容积。
超高层建筑消防有常高压制和临时高压制，二者都是安全的。如果采用常高压系统，中间设备层消防转输水箱容积按上述措施计算并不宜小于60m3；屋顶消防水箱则需要储存全部的消防用水量，这样虽会增加结构荷载，增大占地面积，增加造价；但供水系统的安全性要比临时高压制高，对大型的重要建筑，如有条件应优先考虑。如果采用临时高压系统，根据“措施”规定，中间设备层消防转输水箱有效容积通常按15~30min的消防设计水量计算确定，并不宜小于60 m3，实际设计时消防转输水箱容积通常大于60 m3；屋顶的消防水箱有效容积设计为50~100 m3。无论从结构荷载还是工程造价方面考虑，消防采用临时高压系统，都有很大的优势。供水系统的安全性要比常高压略低但仍能满足供水的安全要求。
广州地标建筑珠江新城西塔主塔楼103层，建筑高度432m。其室内消火栓系统竖向分设八个区，七区为82层以下，采用常高压给水系统；82层及以上常高压供水压力不能满足要求的楼层为稳高压灭火系统。室内消火栓共设两组中间转输水箱，另有两组减压水箱，每组转输和减压水箱有效容积均为60m3（分两个水箱贮存，每个30m3的），顶楼设贮存全部消防水量的屋顶贮水池600m3。该建筑采用了高压制和临时高压制相结合的方式，更贴合实际，系统供水更安全。
三、结论
在城市规模扩张的同时伴随着超高层建筑在我国各地大中型城市的涌现。在超高层建筑消防给水设计中，应当不断地优化消防给水设计方案，克服设计中存在的问题，确保整个消防给水系统，尤其是超出消防车供水范围之外的高区消防给水系统的供水安全；运用新型的设备、材料及新技术，不断提高消防给水设计的水平，确保建筑的消防安全，保卫人民群众的生命财产安全。
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论文作者:温海山
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
标签：高层建筑论文; 水泵论文; 管网论文; 系统论文; 消防车论文; 消火栓论文; 喷淋论文; 《基层建设》2016年2期论文;