超高層建筑給水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討.doc

超高層建筑給水及消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討摘要：在超高層建筑中,人員密集、可燃物相對(duì)集中,火災(zāi)隱患也較多,一旦發(fā)生火災(zāi),建筑內(nèi)人員疏散困難、火災(zāi)蔓延迅速、組織救援與實(shí)施滅火都相對(duì)困難。如何合理地設(shè)計(jì)給排水及消防系統(tǒng)，對(duì)超高層建筑日常運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，以及消防時(shí)的安全性和可靠性是高層建筑給排水設(shè)計(jì)最主要的問(wèn)題。文章結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，對(duì)超高層建筑給水及消防的設(shè)計(jì)談?wù)勛约旱男牡谩ｊP(guān)鍵詞：超高層建筑；給水設(shè)計(jì)；消防設(shè)計(jì)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(hào)： tu97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：近些年，在國(guó)內(nèi)土地供應(yīng)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(zhǎng)的勢(shì)頭，超過(guò)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(shè)計(jì)師，根據(jù)工程實(shí)際設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)，結(jié)合國(guó)家規(guī)范要求，對(duì)超高層建筑給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)探討。一、給排水及消防設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)重點(diǎn)問(wèn)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(dòng)源多、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，因此，對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)施工材料及管理方面都提出了新的技術(shù)要求。必須采取新的技術(shù)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(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)問(wèn)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(shè)備節(jié)能的重要因素，分 區(qū)內(nèi)層數(shù)較多，則會(huì)造成變頻設(shè)備設(shè)計(jì)流量加大，在用水量較小的情況下，需開(kāi)啟水泵的負(fù)荷增加。另外，由于分區(qū)內(nèi)系統(tǒng)壓力較高，入戶管設(shè)置減壓閥的層數(shù)增加，能耗也更大。 超高層建筑每個(gè)分區(qū)獨(dú)立設(shè)置一套變頻調(diào)速供水設(shè)備，這樣可以減少設(shè)置減壓閥的層數(shù)，同時(shí)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(shè)置問(wèn)題根據(jù)高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范gb50045-95(2001年版)中7.6.1要求，建筑高度超過(guò)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(yīng)設(shè)置自動(dòng)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(qiáng)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(zāi)自救的關(guān)鍵所在，超高層建筑在條件許可的情況下，最好每個(gè)分區(qū)獨(dú)立設(shè)置加壓設(shè)備，減少減壓閥在消防系統(tǒng)中的使用。如因建設(shè)初期資金限制或泵房面積所限等問(wèn)題采用一套加壓設(shè)備，高區(qū)利用加壓設(shè)備直接供水，中、低區(qū)經(jīng)減壓閥減壓后供水時(shí)，減壓閥應(yīng)考慮并聯(lián)設(shè)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(shè)置問(wèn)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(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)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(duì)于高層建筑的排水立管，因排水量大，建筑高度高，合理的設(shè)置排水通氣系統(tǒng)和消能裝置，對(duì)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(yīng)設(shè)置專用通氣立管，從最高層算起，污水管道每隔六層設(shè)置一消能裝置，每隔三層設(shè)結(jié)合通氣管同主通氣立管相連接。對(duì)于高層和超高層建筑排水立管底部應(yīng)增加結(jié)合通氣管，底層排水管及通氣管設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：排水立管的底部應(yīng)設(shè)置結(jié)合通氣管接入排水立管最低的排水橫支管下增設(shè)一個(gè)結(jié)合通氣管；底層單獨(dú)排水支管應(yīng)直接接入轉(zhuǎn)換層內(nèi)排水主橫管，或按照?qǐng)D1所示設(shè)計(jì)；當(dāng)?shù)讓訂为?dú)排水支管連接排水器具較多的時(shí)候，應(yīng)設(shè)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(yīng)的管道材料應(yīng)做多方面比較和選擇。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動(dòng)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(fù)合管，既保證水質(zhì)又能延長(zhǎng)給水管壽命。供水主管承受很大壓力，采用無(wú)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(shí)，容易造成底層水壓過(guò)大而漏水等現(xiàn)象，應(yīng)采用柔性接口機(jī)制排水鑄鐵管；轉(zhuǎn)換層內(nèi)的排水橫管可采用柔性接口機(jī)制排水鑄鐵管。6)集水井、潛污泵的設(shè)置。地下停車(chē)庫(kù)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(shè)置集水井，通過(guò)潛污泵提升至室外。潛污泵流量的選用考慮到：a地下停車(chē)庫(kù)洗地排水量q1 ；b車(chē)道出入口處的雨水量q2；c火災(zāi)消防用水的排水量q3。對(duì)于與車(chē)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(shí)的排水量，其潛污泵的流量應(yīng)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(shí)發(fā)生，且其值較小，可略去不計(jì)。每個(gè)集水井均設(shè)置兩臺(tái)潛污泵，電氣均考慮兩臺(tái)同時(shí)工作，平時(shí)一臺(tái)工作。如果水位達(dá)到報(bào)警水位，則兩臺(tái)泵同時(shí)工作，以便及時(shí)排除地下室積水。二、超高層各系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(huì)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(shè)備用房（發(fā)電機(jī)房）及一類地下停車(chē)庫(kù)（停車(chē)>300輛），地下3層平時(shí)為設(shè)備用房（水泵房）和一類地下停車(chē)庫(kù)（停車(chē)>300輛），戰(zhàn)時(shí)為六級(jí)人防。總建筑面積約18.7萬(wàn)m2, 總建筑高度約250米,定性為一類高層建筑，其19層、33層設(shè)置避難層。2、 給水系統(tǒng)2.1 室外給水設(shè)計(jì)本工程由兩路市政預(yù)留口接入本項(xiàng)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(shè)室外消火栓。最高日用水量約284m³/天。2.2 室內(nèi)給水設(shè)計(jì)對(duì)于超高層的建筑物，如何合理的對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)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(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本工程根據(jù)大廈的用水要求和用水特點(diǎn)，在豎向上分區(qū)供水，而各分區(qū)又根據(jù)各特點(diǎn)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(shè)在19層生活水箱重力供水。3區(qū): 915 層：由設(shè)在19層生活水箱重力供水。4區(qū): 1622 層：由設(shè)在33層生活水箱重力供水。5區(qū): 2329 層：由設(shè)在33層生活水箱重力供水。6區(qū):3038層：由設(shè)在屋面的辦公生活水箱供水。7區(qū):3946層：由設(shè)在屋面的辦公生活水箱供水。8區(qū):4751層：由設(shè)在屋面變頻供水設(shè)備供水。各個(gè)分區(qū)的供水點(diǎn)壓力，在局部樓層設(shè)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(zhuǎn)輸水箱共2個(gè)，分別設(shè)于19層及33層避難層，容積均為30m3；屋面設(shè)高位水箱1個(gè)，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(shè)計(jì)合理的選擇消防水滅火系統(tǒng)，是超高層建筑消防水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。什么地方需要什么樣的滅火系統(tǒng)，對(duì)于火災(zāi)時(shí)的撲救起著至關(guān)重要的作用。本工程除了常見(jiàn)的消火栓系統(tǒng)和濕式自動(dòng)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(shè)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(zāi)延續(xù)時(shí)間3h；室內(nèi)消火栓40l/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間3h；自動(dòng)噴水系統(tǒng)35l/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1h，智能水炮30l/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間1h。地下三層消防水池儲(chǔ)存消防延續(xù)時(shí)間內(nèi)，室內(nèi)消火栓用水量和自動(dòng)噴水滅火用水量，共計(jì)650m³，分成2格設(shè)置。3.1 消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)本工程室內(nèi)消火栓系統(tǒng)設(shè)3個(gè)區(qū)：1區(qū)（地下3層19層）：環(huán)網(wǎng)設(shè)在地下三層頂板下和18層頂板下；2區(qū)（2033層）：環(huán)網(wǎng)設(shè)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(shè)在34層頂板下和最高天面屋面；地下室消防水泵房設(shè)消火栓提升泵，提升消防水至19、33層消防轉(zhuǎn)輸水箱，然后由本層的消火栓給水泵（2臺(tái)）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(dāng)消火栓栓口的出水壓力大于0.50mpa時(shí)，采用減壓穩(wěn)壓消火栓。屋頂設(shè)18m³消防水箱一座，另設(shè)置消火栓系統(tǒng)增壓裝置一套，以滿足最不利點(diǎn)消火栓靜壓要求。3.2 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)對(duì)于撲滅建筑火災(zāi)的重要性和有效性，已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。根據(jù)規(guī)范要求，建筑高度超過(guò)100m的高層建筑及其裙房，除游泳池、溜冰場(chǎng)、建筑面積小于5.00m2的衛(wèi)生間、不設(shè)集中空調(diào)且戶門(mén)為甲級(jí)防火門(mén)的住宅的戶內(nèi)用房和不宜用水撲救的部位外，均應(yīng)設(shè)自動(dòng)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(shè)置了自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。地下汽車(chē)庫(kù)按中危ii設(shè)計(jì)，辦公區(qū)及公寓均按中危i設(shè)計(jì)。本工程的自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)共分3個(gè)區(qū)：1區(qū)（地下3層14層）濕式報(bào)警閥設(shè)在地下3層水泵房；2區(qū)（1532層）濕式報(bào)警閥設(shè)在19層避難層；3區(qū)（3351層）濕式報(bào)警閥設(shè)在33層避難層；地下室消防水泵房設(shè)自噴系統(tǒng)提升泵，提升消防水至 19、33層消防轉(zhuǎn)輸水箱，然后由本層的自噴系統(tǒng)給水泵（2臺(tái)）加壓。出水口成環(huán)后供給各區(qū)報(bào)警閥，保證閥前壓力不大于1.20mpa。轉(zhuǎn)輸水箱出水管2條，保證報(bào)警閥前環(huán)狀供水。屋頂設(shè)18m³消防水箱一座，另設(shè)置自噴系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置一套，以滿足最不利點(diǎn)噴頭水壓要求。3.3自動(dòng)跟蹤定位射流滅火裝置（消防水炮）本項(xiàng)目室內(nèi)凈空高度超過(guò)12m的部位采用智能水炮滅火給水系統(tǒng)（消防水炮），設(shè)計(jì)流量為30l/s，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間時(shí)間為1h，噴頭水壓不少于0.6mpa?；馂?zāi)消防用水量由設(shè)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(jié)束語(yǔ)超高層建筑是一個(gè)城市發(fā)展水平的體現(xiàn)，也是一個(gè)城市的重要名片。從工程角度來(lái)說(shuō)，它功能較多，結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。它的給排水及消防設(shè)計(jì)，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(yīng)該是我們每一個(gè)設(shè)計(jì)人員所要注意的問(wèn)題。作者簡(jiǎn)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(xué)，現(xiàn)從事建筑給排水設(shè)計(jì)工作。注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用pdf形式查看。