中冶沈勘秦皇岛工程设计研究总院有限公司 河北秦皇岛 066000
摘要：现如今科技水平越发先进，在土地资源稀缺的社会背景下，建筑行业进入了全新阶段，即由高层建筑向着超高层建筑过渡，希望能够最大化地利用土地资源。但超高层建筑的建设施工，给我国民用房消防给水系统建设工作带来极大挑战。要知道，以我国目前的消防设备，其消防范围还没有达到超高层建筑高度指标。所以说，相关单位必须做好室内消防给水工作，这样，一旦发生火灾，超高层民用房可以依靠内部消防系统完成灭火，保障用户财产和生命的安全。
关键词：超高层；建筑；消防给水；设计；分析
1导言
近年来，随着经济发展，国内的超高层城市综合体数量也在不断增加，这类综合体往往是包括两栋或两栋以上的超高层建筑，由裙房及地下室连接在一起。沈阳龙之梦亚太城就是由七栋200 m以上塔楼组成的。对于这类建设项目，设计人员目前能够借鉴的经验不是很多，再加上国内消防设计规范中相关的规定也不够明确，因此在消防系统的设计理念上往往有较大的不同，还未形成一个相对成熟的做法。
2超高层建筑消防给水设计特点
所谓超高层建筑，具体指建筑规模在高度指标上超高100m。随着部分城市经济发展越来越好，建筑物的高度，俨然成为城市高速发展的标志。建筑物越高，代表这个城市的经济发展越发壮大。据了解，很多发达城市建筑物高度最高已经超过600m，远远超出超高层建筑物高度最低标准。而一些二三线城市，建筑物高度指标也在逐年上涨，超高层建筑物，已经成为城市建筑领域的主体。因为超高层建筑本身相较于其他类型建筑存在较强特殊性，即内部结构复杂，且地下层数较多。因为建筑本身存在特殊性，所以针对建筑所设计的消防给水系统，也应该与其他类型建筑存在一定区别。超高层建筑在消防给水系统方面所呈现的特征是分区性特点，通过分区设计，能够解决此类型建筑用于消防的大规模供水问题。
图1并联消防泵给水系统
3竖向分区方式的优缺点及适用条件
3.1并联供水方式
并联供水典型方式为:系统只设一套消防加压泵向整个消防给水管网供水，通过减压阀组方式进行竖向分区。当然也有每个竖向分区消防给水系统，设有各自独立的消防水泵向对应消防给水分区管网供水，采用此供水方式时，当两个消防分区之间发生火灾时，对消防水泵启动的要求不同，存在一定的安全隐患，这种方式已不常见，相关的文章和手册也有讨论和叙述，在此不再赘述。笔者主要对以减压阀组方式进行竖向分区的并联供水进行探讨。并联供水方式系统如图1所示。
并联供水方式优点：一是系统管网简单明了，节约初期投资、施工方便，消防控制系统相对简单可靠，日后的管理和维护更为方便；二是避免了在超高层建筑中设置水泵等机械设备而产生噪音和振动，造成对上下邻层的影响，为业主提供了安静舒适的环境。其缺点为对竖向分区的减压设备性能要求较高，主要考虑下列几个方面：一是作为竖向分区使用的减压阀应具有既减动压又减静压的功能。如果没有减静压功能或减压功能失效，则可造成减压阀后供水系统长期处于超压状态，从而带来系统安全隐患，系统安全得不到保证，是不能允许的。二是对供水系统只需要减动压的场合，建议采用只减动压的减压设备(如减压阀、减压管等)，以简化系统，节约投资。三是对局部只需要减动压的部位，建议采用减压孔板、减压稳压消火栓等简单的设施，起到减压的作用。合理使用减压设备，在保证供水系统安全可靠的前提下，能有效降低消防管网的投资，这点在系统设计中应给予高度重视。此外分区方式的选择还应从加压设备选型和建筑功能等方面分析，主要考虑以下因素：一是要满足150 m建筑高度的消防水压要求，设计系统工作压力接近2.0 MPa，在此压力范围内，消防加压泵的选型比较容易、多样，便于设备的购买和安装；二是超高层住宅建筑高度大多在150 m以下，此类建筑根据现行国家要求可不设避难层，只设避难间，而避难间面积有限，不能安装过多的消防设备(如中间转输水箱、消防水泵、喷淋水泵和消防稳压设施)。采用并联供水方式，节约了超高层避难层(间)中设备和管件等的安装面积，在能更多提供人员掩蔽空间的同时，也为业主争取到更多的经济利益。综上所述，笔者认为减压阀组结合局部采用减压设施的并联分区供水方式，较适用于建筑高度在150m以下的超高层建筑。
3.2串联消防给水方式
超高层建筑的建筑高度超过150 m时，若采用并联消防给水方式，势必提高消防水泵的扬程，系统的各类管道阀门承受的压力过大，加大了消防给水系统的安全风险。超高层建筑消防给水系统选择管材时，应充分考虑管道承压及水头损失，合理选择给水管道材质，科学计算系统的工作压力，同时给水管道应能满足水压强度试验的压力。建筑高度大于150 m的超高层建筑一般采用串联消防给水方式，为防止系统设置的减压阀和水泵出水止回阀失效产生的串压情况，建议上一级消防加压泵不直接抽吸下一级消防给水环网的水，优先选用转输水箱(有效储水容积不应小于60m3)串联供水设计，高区的消防加压泵从中间转输消防水箱吸水，系统局部压力过大的区域通过减压阀减压，确保消防给水系统处于压力安全状态。转输水箱及高区加压泵一般设于避难层内，转输水箱平时由生活给水管网补水，火灾时由地下消防泵房内设置的转输消防泵或室外设置的水泵接合器补水。
3.3以常高压给水为主的多种组合形式
当超高层建筑的建筑高度超过250 m时，结合实际情况采用的更加严格的防火措施需提交国家消防主管部门组织专题研究和论证。在设计此类超高层建筑的消防给水系统时，应综合评估建筑物供水的可靠性、工程投资大小、设备的布置合理性、各类消防水箱占用空间是否受限制、可能产生的噪声和二次污染、正常运行和日常维护管理是否方便以及室外管网供水能力等各种因素。越来越多的高度超过250 m的建筑采用以常高压为主的消防给水形式，增大了超高层建筑消防给水的安全可靠性。常高压给水方式是指将火灾延续时间内的全部消防用水量设置于建筑屋顶的高位消防水箱内，通过水自身重力的作用为建筑物供水。这种依靠重力供水的方式简单稳定，维修方便，缩减了消防给水系统加压设备的数量，节省了空间，同时有效解决了消防车供水能力的限制。与原有规范相比，《消防给水及消火栓系统技术规范》加大了对建筑物高位消防。
4结论
超高层建筑的建筑高度是决定该建筑物选择哪种消防给水方式的主要因素，设计时应充分考虑超压对供水系统的影响，选择合理的消防加压泵组，优化竖向供水分区。常高压重力消防供水方式将会越来越多地运用于超高层建筑的消防给水设计中。其特别之处在于即使建筑内发生火灾断电、设备故障等任何情况，该消防给水系统仍能正常运行。设计时需合理解决水箱容量大、结构荷载承重等问题。超高层建筑采用消防水泵串联分区供水时，应优先选用转输水箱串联方式。转输水箱能起到缓冲作用，对系统配水管道要求较低，消防水泵扬程基本稳定，操作控制系统较为简单，整体消防给水系统可靠性强。
参考文献
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论文作者:刘丽,柳宾,朴春君
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/27
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