超高層建筑給水及消防系統(tǒng)設計探討.doc

超高層建筑給水及消防系統(tǒng)設計探討摘要：在超高層建筑中,人員密集、可燃物相對集中,火災隱患也較多,一旦發(fā)生火災,建筑內(nèi)人員疏散困難、火災蔓延迅速、組織救援與實施滅火都相對困難。如何合理地設計給排水及消防系統(tǒng)，對超高層建筑日常運行的經(jīng)濟性，以及消防時的安全性和可靠性是高層建筑給排水設計最主要的問題。文章結合筆者的工作實踐，對超高層建筑給水及消防的設計談談自己的心得。關鍵詞：超高層建筑；給水設計；消防設計abstract: in the ultra-high buildings, crowded conditions, relatively concentrated cloud, a fire hazard and more, once the fire, buildings evacuate difficulties, fire spread quickly, organization and implementation of the fire rescue is difficult. how to reasonably and drainage and fire fighting system design system, the tall building daily operation of the economy, and fire control safety and reliability is high building drainage design to the main problem. combining with the authors working practice, and high building fire and water supply to the design of the talk about their experiences.keywords: tall building; water supply design; fire fighting design中圖分類號： tu97 文獻標識碼：a 文章編號：近些年，在國內(nèi)土地供應緊張的大型城市如上海、重慶、北京、廣州、深圳高層和超高層建筑保持著快速增長的勢頭，超過100米以上的公共建筑屬于超高層建筑。筆者作為一名建筑給排水設計師，根據(jù)工程實際設計經(jīng)驗與體會，結合國家規(guī)范要求，對超高層建筑給水系統(tǒng)設計、消防系統(tǒng)設計展開探討。一、給排水及消防設計中應注意的幾個重點問題超高層建筑有別于普通高層、低層建筑，具有層數(shù)多、高度大、振動源多、用水要求高、排水量大等特點，因此，對建筑給水排水工程的設計施工材料及管理方面都提出了新的技術要求。必須采取新的技術措施，才能確保給水排水系統(tǒng)的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。超高層建筑給排水及消防設計中應注意的幾點問題：1）生活給水系統(tǒng)豎向分區(qū)。合理劃分生活給水系統(tǒng)豎分區(qū)，也是生活變頻調(diào)速供水設備節(jié)能的重要因素，分 區(qū)內(nèi)層數(shù)較多，則會造成變頻設備設計流量加大，在用水量較小的情況下，需開啟水泵的負荷增加。另外，由于分區(qū)內(nèi)系統(tǒng)壓力較高，入戶管設置減壓閥的層數(shù)增加，能耗也更大。 超高層建筑每個分區(qū)獨立設置一套變頻調(diào)速供水設備，這樣可以減少設置減壓閥的層數(shù)，同時可以降低給水主立管的壓力，增加供水的安全性和可靠性。2）噴頭設置問題根據(jù)高層民用建筑設計防火規(guī)范gb50045-95(2001年版)中7.6.1要求，建筑高度超過1oom的高層建筑，除面積小于5om 的衛(wèi)生間、廚房和不宜用水撲救的部位外，均應設置自動噴水滅火系統(tǒng)。3)減少減壓閥在消防系統(tǒng)中的使用，增強系統(tǒng)可靠性。高層建筑消防立足于自救，提高消防系統(tǒng)的可靠性是高層建筑火災自救的關鍵所在，超高層建筑在條件許可的情況下，最好每個分區(qū)獨立設置加壓設備，減少減壓閥在消防系統(tǒng)中的使用。如因建設初期資金限制或泵房面積所限等問題采用一套加壓設備，高區(qū)利用加壓設備直接供水，中、低區(qū)經(jīng)減壓閥減壓后供水時，減壓閥應考慮并聯(lián)設置兩套，一用一備，以增加系統(tǒng)的可靠性。4）底層排水通氣管設置問題建筑內(nèi)部的排水系統(tǒng)直接影響著人們的日常生活和生產(chǎn)，在設計過程中應首先保證排水的通暢和室內(nèi)良好的居住環(huán)境，避免疾病的傳染。尤其對于高層建筑的排水立管，因排水量大，建筑高度高，合理的設置排水通氣系統(tǒng)和消能裝置，對增加立管排水流量，保證排水系統(tǒng)的通暢有著重要的意義。超高層建筑生活污水立管應設置專用通氣立管，從最高層算起，污水管道每隔六層設置一消能裝置，每隔三層設結合通氣管同主通氣立管相連接。對于高層和超高層建筑排水立管底部應增加結合通氣管，底層排水管及通氣管設計時應注意一下幾點：排水立管的底部應設置結合通氣管接入排水立管最低的排水橫支管下增設一個結合通氣管；底層單獨排水支管應直接接入轉換層內(nèi)排水主橫管，或按照圖1所示設計；當?shù)讓訂为毰潘Ч苓B接排水器具較多的時候，應設置環(huán)形通氣管同主通氣立管相連。圖15）管材的選擇超高層建筑給排水管道承受的壓力高，相應的管道材料應做多方面比較和選擇。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)一般選用內(nèi)外壁熱鍍鋅鋼管；生活給水系統(tǒng)承壓較高的主管建議采用鋼塑復合管，既保證水質(zhì)又能延長給水管壽命。供水主管承受很大壓力，采用無縫鋼管，法蘭連接；普通高層建筑一般采用upvc管或卡箍式排水鑄鐵管，超高層建筑因較高故排水鑄鐵管接口不實，容易造成底層水壓過大而漏水等現(xiàn)象，應采用柔性接口機制排水鑄鐵管；轉換層內(nèi)的排水橫管可采用柔性接口機制排水鑄鐵管。6)集水井、潛污泵的設置。地下停車庫低于室外地面，其污水不能自流排人市政排水管網(wǎng)，在地下室設置集水井，通過潛污泵提升至室外。潛污泵流量的選用考慮到：a地下停車庫洗地排水量q1 ；b車道出入口處的雨水量q2；c火災消防用水的排水量q3。對于與車道出人口集水溝相連的集水井，其排水量取q2與q3中的大者，泵房集水井考慮消防試泵時的排水量，其潛污泵的流量應滿足消防試泵的要求，其余集水井取q3。而q1不與q2及q3同時發(fā)生，且其值較小，可略去不計。每個集水井均設置兩臺潛污泵，電氣均考慮兩臺同時工作，平時一臺工作。如果水位達到報警水位，則兩臺泵同時工作，以便及時排除地下室積水。二、超高層各系統(tǒng)設計的典型案例分析1、工程概況天津渤海銀行大廈位于天津市，是一座集辦公、會議及接待等多功能于一體的現(xiàn)代城市超高層建筑。分為地上和地下兩部分，其中地上51層，地下部分共3層，地下1、2層為設備用房（發(fā)電機房）及一類地下停車庫（停車>300輛），地下3層平時為設備用房（水泵房）和一類地下停車庫（停車>300輛），戰(zhàn)時為六級人防。總建筑面積約18.7萬m2, 總建筑高度約250米,定性為一類高層建筑，其19層、33層設置避難層。2、 給水系統(tǒng)2.1 室外給水設計本工程由兩路市政預留口接入本項目給水管網(wǎng)，并于室外成dn300環(huán)狀布置，環(huán)網(wǎng)上每隔100米左右設室外消火栓。最高日用水量約284m³/天。2.2 室內(nèi)給水設計對于超高層的建筑物，如何合理的對給水系統(tǒng)進行分區(qū)，在滿足使用要求的大前提下，更好的節(jié)約能源，方便管理是設計的重點。本工程根據(jù)大廈的用水要求和用水特點，在豎向上分區(qū)供水，而各分區(qū)又根據(jù)各特點采用不同的給水方式。具體的給水系統(tǒng)分區(qū)如下：1區(qū):-32層：市政管網(wǎng)供水；2區(qū):38 層：由設在19層生活水箱重力供水。3區(qū): 915 層：由設在19層生活水箱重力供水。4區(qū): 1622 層：由設在33層生活水箱重力供水。5區(qū): 2329 層：由設在33層生活水箱重力供水。6區(qū):3038層：由設在屋面的辦公生活水箱供水。7區(qū):3946層：由設在屋面的辦公生活水箱供水。8區(qū):4751層：由設在屋面變頻供水設備供水。各個分區(qū)的供水點壓力，在局部樓層設置支管減壓閥。本工程最高日用水量約為284m3/d， 地下三層生活水池容積為50m3；避難層的生活轉輸水箱共2個，分別設于19層及33層避難層，容積均為30m3；屋面設高位水箱1個，容積為12 m3；系統(tǒng)圖如圖2所示：圖2 生活給水系統(tǒng)圖3、消防給水設計合理的選擇消防水滅火系統(tǒng)，是超高層建筑消防水設計的關鍵。什么地方需要什么樣的滅火系統(tǒng)，對于火災時的撲救起著至關重要的作用。本工程除了常見的消火栓系統(tǒng)和濕式自動噴水滅火系統(tǒng)以及氣體滅火系統(tǒng)（氣體滅火系統(tǒng)本文不再贅述）外，在空間凈高大于12米部位設置智能水炮滅火給水系統(tǒng)（消防水炮）。本工程的消防水量如下：室外消火栓30l/s，火災延續(xù)時間3h；室內(nèi)消火栓40l/s，火災延續(xù)時間3h；自動噴水系統(tǒng)35l/s，火災延續(xù)時間1h，智能水炮30l/s，火災延續(xù)時間1h。地下三層消防水池儲存消防延續(xù)時間內(nèi)，室內(nèi)消火栓用水量和自動噴水滅火用水量，共計650m³，分成2格設置。3.1 消火栓系統(tǒng)設計本工程室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設3個區(qū)：1區(qū)（地下3層19層）：環(huán)網(wǎng)設在地下三層頂板下和18層頂板下；2區(qū)（2033層）：環(huán)網(wǎng)設在20層避難層頂板下和32層頂板下；3區(qū)（3451層）：環(huán)網(wǎng)設在34層頂板下和最高天面屋面；地下室消防水泵房設消火栓提升泵，提升消防水至19、33層消防轉輸水箱，然后由本層的消火栓給水泵（2臺）加壓。出水口成環(huán)后供給各區(qū)消火栓，各區(qū)消火栓底部消火栓經(jīng)減壓閥減壓后成環(huán)供給。當消火栓栓口的出水壓力大于0.50mpa時，采用減壓穩(wěn)壓消火栓。屋頂設18m³消防水箱一座，另設置消火栓系統(tǒng)增壓裝置一套，以滿足最不利點消火栓靜壓要求。3.2 自動噴水滅火系統(tǒng)自動噴水滅火系統(tǒng)對于撲滅建筑火災的重要性和有效性，已經(jīng)得到了廣泛的認可。根據(jù)規(guī)范要求，建筑高度超過100m的高層建筑及其裙房，除游泳池、溜冰場、建筑面積小于5.00m2的衛(wèi)生間、不設集中空調(diào)且戶門為甲級防火門的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外，均應設自動噴水滅火系統(tǒng)。本工程的地下室，商業(yè)裙房，辦公區(qū)，公寓均設置了自動噴水滅火系統(tǒng)。地下汽車庫按中危ii設計，辦公區(qū)及公寓均按中危i設計。本工程的自動噴水滅火系統(tǒng)共分3個區(qū)：1區(qū)（地下3層14層）濕式報警閥設在地下3層水泵房；2區(qū)（1532層）濕式報警閥設在19層避難層；3區(qū)（3351層）濕式報警閥設在33層避難層；地下室消防水泵房設自噴系統(tǒng)提升泵，提升消防水至 19、33層消防轉輸水箱，然后由本層的自噴系統(tǒng)給水泵（2臺）加壓。出水口成環(huán)后供給各區(qū)報警閥，保證閥前壓力不大于1.20mpa。轉輸水箱出水管2條，保證報警閥前環(huán)狀供水。屋頂設18m³消防水箱一座，另設置自噴系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置一套，以滿足最不利點噴頭水壓要求。3.3自動跟蹤定位射流滅火裝置（消防水炮）本項目室內(nèi)凈空高度超過12m的部位采用智能水炮滅火給水系統(tǒng)（消防水炮），設計流量為30l/s，火災延續(xù)時間時間為1h，噴頭水壓不少于0.6mpa?；馂南烙盟坑稍O于33層消防水箱（110m3）供給，33層消防水箱至水炮安裝高度幾何高差不小于60米。三、結束語超高層建筑是一個城市發(fā)展水平的體現(xiàn)，也是一個城市的重要名片。從工程角度來說，它功能較多，結構更為復雜。它的給排水及消防設計，除滿足功能上的需求外，如何更好的安排系統(tǒng)的合理性以利于節(jié)能及后期管理，也應該是我們每一個設計人員所要注意的問題。作者簡介：陳明文（1980年3月），男，身份證：440823198003141113，2004年6月畢業(yè)于武漢理工大學，現(xiàn)從事建筑給排水設計工作。注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。