超高层写字楼消防设计介绍

【摘要】介绍了以公共为主的超高层综合办公大楼―海亮广场A栋的工程概况，室内消火栓系统、喷淋系统的设计；30层避难层消防转输水箱的设计；水泵接合器的设置。

【关键词】超高层公共建筑；避难层转输水箱；水泵接合器

1工程概况

海亮广场主楼由6栋22～45层高层、超高层联袂组成，其中：A栋为45层国际5A级智能化写字楼，建筑面积6.7万平方米，高176.2米，为呼和浩特市第一高度。A座地上主体建筑高度为 149.2米，地下高度为12米，楼顶钢结构造型高度15米，属超高层建筑。地上共41层，地下3层。地上 8层 ~41层为办公用房，其中 15层、30层为避难层。1层～5层为商业用房，6层、7层为餐饮娱乐，地下负一层为大型超市；地下负二、负三层为智能化停车场。地下1层，地下 2层～3层为机动车库、设备及管理用房。

2室内消火栓系统

2.1系统的形式

因为是超高层公共建筑,火灾隐患多,发生火灾时，火势蔓延快,疏散困难,扑救难度大,所以消防系统的设计被放在了一个十分重要的位置。

该建筑采用两次加压消防系统，地下消防贮水池及泵房设于本建筑内E栋楼地下三层的，有效容积670m3，低区和中区消火栓加压给水泵，中间加压消火栓泵房及消火栓水箱设在 30层避难层，设一座 100m3的消火栓转输水箱，30层消火栓泵房内设二台消火栓泵，一用一备，参数为Q=40L/s, H =87m, N =75kW。天面消防水箱贮备18m3前期消防用水量。

2.2系统的布置原则

本建筑消火栓系统采用并联分区供水方式,为保证室内消火栓栓口静压不超过 1.0MPa,消防管道在竖向进行分区，分为高、中、低三区。地下三层～地上七层为低区，八层～三十层为中区，三十一层至四十一层为高区。各区管网在竖向和水平方向均呈环状布置，低区的消防水由15层消防水箱重力流向低区消火栓系统直接供水；中区消火栓系统高位水箱设在A栋楼三十层，有效容积为18 m3，重力流向中区消火栓系统直接供水；高区消防给水由设在A栋楼三十层转输水箱间内的消火栓水泵加压后直接供给。

地下3层至天面每层的消火栓间距不大于 25m，以保证室内任何地点均有 2支水枪的充实水柱到达。消火栓箱内设置 DN65mm室内消火栓 1个、25m水龙带 1卷、φ19mm水枪 1支和 25m软管卷盘 1套，箱旁还设置有启泵按钮和报警装置。

平时及火灾初期,低区、中区消火栓系统分别由 15层和30层消防水箱(储水 18m3)供给,高区由设于天面的消防水箱(储水 18m3)供给, 为最不利点消火栓处的静水压力的要求，在三十层和屋顶各设置消防增压稳压设备一套，型号为ZW（L）-I-X-13。其中隔膜式气压罐：SQL800×0.6，配用泵：25LGW3-10×4，N=1.5KW。

在首层室外，消火栓系统各分区分别设有三套消防水泵接合器(DN100mm消防水泵接合器 )，每个消防水泵接合器流量为15L/S，与各分区消防泵出水管相连，高区系统水泵结合器与转输泵出水管相连。并在屋顶设置试验消火栓，栓前设压力表。

2.3控制系统

各消火栓箱旁均设有破碎玻璃按钮，可远距离启动消火栓水泵，消防控制中心及消防水泵房内均可自动或手动控制消火栓水泵的运行及连动，低区的破碎玻璃按钮只启动地下消火栓水泵 ,中、高区的破碎玻璃按钮可同时启动地下消火栓水泵和 30层的消火栓接力泵。各台水泵的启、停、连动及故障，均有信号在消防中心显示。

A栋楼超高层部分超过消防车供水压力范围，高区消火栓给水系统设移动接力供水泵加压接口。

2.4管材选型

消火栓给水管道采用热浸镀锌钢管，当管径 DN＜100mm时，采用螺纹连接；DN≥100者采用法兰连接或沟槽式卡箍连接。水泵进口阀门采用闸阀，其余阀门采用蝶阀或闸阀。阀门的标称工作压力为 1.6MPa。

3喷淋系统的设计

3.1系统的选型

考虑到此建筑为超高层公共建筑物，15层及 30层设有避难层 ,因此在选型时 ,考虑了两个方案一是162m3的喷淋水池及加压泵房设于地下3层,15层和30层避难层分别再设喷淋转输水箱及加压水泵向中区和高区喷淋系统供水 ,采用串联加压的供水方式；二是162m3的喷淋水池直接设于15层避难层 ,低区的喷淋水由 15层避难层喷淋水箱重力流向低区喷淋系统直接供给 ,高区喷淋水由15层避难层喷淋水泵加压后直接供水 ,中区喷淋水由15层避难层喷淋水泵加压后经可调式减压阀减压后再供给。经综合比较 ,第一个方案的好处是不仅保证了避难层避难空间,且同消火栓系统自动喷水灭火系统在竖向分区保持了一致 ,保证了供水的可靠性 ,是既经济又可靠的方案。因此 ,设计时选用了第一个方案。

3.2系统的布置原则

本工程除地下一层卸货区采用预作用系统、其他均设置湿式自动喷水灭火系统。系统自动喷水灭火系统按中危险Ⅱ级设计。

喷淋水源与消火栓系统共用消防水池，设在本建筑内E栋楼地下三层，一次灭火水量为162m3，火灾延续时间为1h，泵房内设低区自动喷淋泵和中区自动喷淋泵各两台，一用一备，低区喷淋泵参数为 Q=45L/s,H=114m,N=75kW；高区喷淋泵参数为 Q=40L/s,H=160m,N=90kW。

自动喷淋系统分为高、中、低三区（见图 2）。在竖向分区同消火栓系统相同，与消火栓系统共用消防水池、高位水箱及转输水箱。

地下车库等不吊顶处采用直立型喷头，其他部位均采用吊顶型喷头。

在净空高度大于 800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时，设置直立型喷头。

系统采用玻璃球喷头，有吊顶的房间采用装饰型68℃玻璃球喷头，厨房采用93℃动作喷头，内中厅高度>8m处设大流量主动式喷头，预作用系统喷头向上安装。

根据一个湿式报警阀控制喷头数不超过 800个及每个报警阀组供水管最高与最低位置喷头高程差不宜大于 50m的原则，供水管网每层或每个防火分区设置水流指示器及讯号阀进行监控。每个报警阀组控制的最不利喷头处设“末端试水装置”。其他防火分区、楼层的最不利点处设 DN25mm的放水阀。喷淋干管顶端设排气阀。

自动喷水灭火系统与消火栓系统共用高位消防水箱和中间转输水箱，在在三十层和屋顶各设置消防增压稳压设备一套，型号为ZW（L）-I-Z-10以保证最不利点喷头处的静水压力。

在首层室外，自动喷水系统各分区分别设有三套消防水泵接合器，每个消防水泵接合器流量为15L/S，与各分区喷淋给水泵出水管相连，高区系统水泵结合器与转输泵出水管相连。超高层部分超过消防车供水压力范围，高区喷淋给水系统设移动接力供水泵加压接口。

当喷淋管道穿过人防围护结构时，应采取密闭防护措施，并在人防一侧安装防爆阀门。

3.3控制系统

自动喷水系统为一个供水区，平时管网压力由屋顶消防水箱维持；火灾时，喷头动作，水流指示器动作向消防控制中心显示火灾区域位置，此时湿式报警阀处的压力开关动作自动启动喷水泵，并向消防中心报警。

喷淋泵工作一小时后由人工停泵。其启、停及故障信号在消防控制中心均有显示。

火灾发生区或楼层的探测器动作，向控制箱输入信号,控制箱向消防控制中心报警，同时打开预作用报警阀处的电磁阀，开启喷水泵和管网系统，末端快速排气阀前的电动阀，向管网供水和排出管网空气，保证系统灭火。

管网内平时充有0.05MPa的压缩空气。预作用报警阀配有一台小型空气压缩机和自动控制装置。

3.4管材选型

自动喷洒低区系统给水管、自动喷洒高区系统给水管采用内外热浸镀锌钢管。当管径

430层转输水箱设计

4.1消火栓转输水箱

该建筑消火栓系统采用重力水箱与转输水箱的接力给水方式。在 22层避难层设消火栓中间转输水箱 ,转输水箱容积由高、中区消火栓系统的调节容积及低区消火栓系统初期的 18m3储水容积构成。高、中区消火栓系统调节容积的计算 ,水箱调节时间按 20min设计 ,高、中区消火栓系统设计流量 40L/s,需储水量48 m3。

4.2喷淋转输水箱

在30层避难层设162 m3喷淋水箱 ,把 1h的的喷淋水提前加压到 22层避难层并储备 ,使低区处于常高压状态 ,增加了安全度。同时减少了地下 4层的水池及泵房 ,节约了投资 ,优化了方案。

5水泵接合器的设置

5.1消火栓水泵接合器的设置

在超高层建筑消火栓系统设计中,水泵接合器的设置十分重要。因中、低区的高度没有超过 100m,消防车的供水能力可达到,因此中、低区各设 3套 DN100mm消防水泵接合器,消防车通过管网可直接供给中、低区消火栓系统。而高区的高度已超过 100m,消防车的供水能力达不到,且《高层民用建筑设计防火规范》[4]对消火栓系统也没有强制性条文要求设置水泵接合器,可笔者认为,有条件设置时总比不设好,因此高区也设 3套 DN100mm消防水泵接合器,消防车可直接供水至 22层消防转输水箱,再由高区消火栓加压泵加压至高区消火栓系统。

5.2喷淋水泵接合器的设置

在超高层建筑喷淋系统设计中,水泵接合器的设置也非常重要,因低区的高度没有超过 100m,消防车的供水能力可达到,因此低区设 2套 DN150mm喷淋水泵接合器,消防车通过管网直接供给低区喷淋系统。而高、中区的高度已超过 100m,消防车的供水能力达不到,且《自动喷水灭火系统设计规范》[5]第 10.4.2条要求,对水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时,应采取增压措施。因此在高、中区各设两套 DN100mm消防水泵接合器,消防车直接供水至 22层喷淋水箱,再由 22层喷淋水泵加压至高、中区喷淋系统。

【参考文献】

【1】李万华,杨东辉.中关村金融中心给排水设计介绍[J].给水排水，2004（5）：57!62.

【2】陆文慷.论超高层住宅群消防系统设计[J].给水排水，2004（1）：74"76.

【3】GBJ16-2001建筑设计防火规范[S].

【4】GB50045-1998高层民用建筑设计防火规范[S].

【5】GB50084-2001自动喷水灭火系统设计规范[S].