关于超高层建筑的问题研究

摘要：消防给水工程设计是高层和超高层图纸设计中的重要组成部分之一。文章汇总了一些设计案例，依据国家规范要求，叙述了消防水量、自动灭火系统等相关问题，并结合在海南海口塔超高层设计中的体会论述了超高层设计中应重点考虑的事项。

关键词：超高层建筑；消火栓灭火系统；自足急救；消防给水工程设计；消防水量；自动灭火系统 文献标识码：A

中图分类号：TU208 文章编号：1009-2374（2016）07-0107-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.07.054

超高层建筑作为最年轻的一员，从20世纪初到如今仅有100多年的历史。超高层建筑凭借着它特殊的结构形式、复杂的垂直交通等各个方面，展出了一个庞大、负责、丰富的科学与技术体系。超高层宛然是从下到上垂直的街道，包含诸多问题，例如安全问题、交通问题、环境问题、能源消耗等。超高层越高，建筑的安全性、产品的耐久性、产品的舒适性等诸多问题涌现出来，对于建筑、结构、机电乃至于电梯的要求就越来越高。

1 消防蓄水池水量的设计

根据中国的现实国情，绝大多数的高层是占用地下箱式基础部分作为消防水池，这样充分利用了地下室不好利用的面积，设计中应充分考虑到如下两点注意事项：（1）由于作为超高层建筑的基础，担负承重的墙比较多，且其隔墙也不少，故而设计中必须考虑水路畅流，从而避免形成死水区，因此在水池的各个分隔中，均应考虑导流检修口并考虑设置交错，使每一个分隔中不存在死角，不积有杂物，从而能便于清洗；（2）考虑到超高层的消防蓄水量较大，故而贮水池应分成两个，便于经常轮流清洗，防止水质污染。并且消防水池头顶必须考虑采用连通空气的管道，为了满足合理换排气的技术要求，并且保证消防水池的各个分隔互相的有效连同。

2 超高层消防水泵接合器要点

高层建筑灭火首先要立足于自救，并且依赖建筑室内的灭火设备。但当设置于室内的灭火系统无法使用时，此时由消防灭火车通过室外消火栓取水，通过消防车内的加压泵把水通过水泵接合器送到室内管网。水泵接合器设置原则，须在室外消火栓15～40m的范围内，且设计中不应该把同一个分区的消防接合器设在一起，这样做首先便于解决消防车无法停靠，其次也便于消防车取水、用水、提升水。

3 自动喷水灭火系统在设计中考虑的重点环节

第一，在发生火灾时，消防管网压力总是存在过大的隐患，这个是自动喷洒系统和消火栓系统都会存在的不可回避的要点。所以在火灾初期，也就是火灾的着火面范围较小时，通常仅仅需要3～4个喷头或2个消火栓就可控制并扑灭的火灾。由于管网承压过大，在设计环节中应根据不同系统不同的工作压力设定值选择安全可靠的泄压安全阀进行自动泄水。并且消火栓及喷淋系统在设置泄压安全阀的同时，考虑双保险均应在水泵出水管上设置超压泄压阀，泄压的水排至排水沟，有效地预防在局部小面积着火，由于消火栓或开启喷头的数量较少，管网内压力过高，导致管道破裂。

第二，多层喷淋系统，考虑到底层喷头的压力过大，应通过计算加减压孔板来平衡各层管段的水头损失。

第三，由于喷淋的特殊的对水质需求。喷淋泵的吸水管在设计时应考虑在吸水管上加设过滤器，以防止污物堵塞喷头出水口且吸水不应该靠近箱底，以防杂物吸入。

4 给水分区

超高层建筑设计中，给水方式的选择涉及面很广，包含整个给水系统的安全问题、可靠问题、运行费用问题等，因此给水方式的选择非常重要。

在超高层建筑设计中，通常会碰到用水点水压超压问题，在给排水设计中，通常采用分区设水箱与设置减压阀相结合的方式。

应采取分区供水方案，尽量充分利用外网压力，当采用水箱串联供水时，各区按照本区所负担供水对象的最大小时用水量确定本区的提升泵流量，下区还应设置与上区提升泵相匹配的转输泵（流量相同，扬程按照各区要求确定）。提升泵与下面的转输泵自成系统。当提升泵既向用水点直接供水，又向水箱供水（再由水箱供给至其余的用水点）时，应分别计算流量，取大者为泵的流量。但系统中的高位水箱的调节容积不宜小于服务对象最大小时用水量的50%，而且启泵水位应设在水箱水深的一半处，泵的扬程应满足两者的供水要求。

5 实际设计案例分析

下面以笔者实际参与的一个超高层案例来分析一下超高层设计中实际遇到的一些问题和处理方法。海口塔项目位于海口市新CBD区大英山新城中心的D15号地块，该项目将成为海南省最高的地标性建筑，包括一家超五星级酒店、顶级餐厅、SOHO、高级写字楼、商业区和观景台等。整座大厦约为94层，地面以上高度为428m，海口塔作为地标成为国际旅游岛成功开发的新标志。

5.1 消防系统

海口塔作为海口市新中央商务区的核心，规划项目包括10座超高层建筑，高度从150～450m不等。率先动工的428m高海口塔是这10座超高层建筑群最高的一座。从全局考虑消防的分区及屋顶水池的布局及消防水泵的选型尤为重要，要点及建议如下：

5.1.1 从全局考虑消防分区，力争做到一个在整体布局的最高点，居重点的即428m的海口塔解决10座超高层的全局消防用水量需求。

5.1.2 海口塔由于高度过高考虑采用常高压消防供水系统，即在屋顶设置海口塔全部的消防水量。屋顶的消防水箱可以考虑与超五星酒店的游泳池共用，但需考虑保证水池检修期间的消防水池的不间断供水性。

5.1.3 考虑消火栓系统分区如下：

1区：负4～9层（由16层减压水箱常高压供给）

2区：10～25层（由48层减压水箱经过减压阀减压后，常高压供给）

3区：26～41层（由48层减压水箱常高压供给）

4区：42～53层（由73层减压水箱经过减压阀减压后，常高压供给）

5区：54～65层（由73层减压水箱常高压供给）

6区：66～81层（由89层消防总水池常高压供给）

7区：82～94层（由89层消防总水池加压供给）

各分区消防水箱的位置集中在以下位置：（1）地下部分消防转输+空调补水合用水箱500m3；（2）16层消防减压水箱42m3；（3）32层消防转输水箱60m3；（4）48层消防减压水箱42m3；（5）65层消防转输水箱60m3；（6）73层消防减压水箱42m3；（7）89层整体总消防水池600m3。

5.2 给水系统

超高层建筑供水应将安全、稳定放在首位，加之建筑顶部为超五星级酒店，对供水可靠性、稳定性、冷热水用水压力平衡及噪声控制等有更高要求，参照类似案例，确定本项目供水采用分类给水系统。按照办公、SOHO、酒店不同的功能和需求，采用各自独立的供水泵房和系统，以满足各种用水要求。生活用水储存量：办公、公寓按最高日用水量的50%储存，酒店按最高日用水量的100%储存。在地下四层各建一座办公、酒店及商业给水泵房。泵房内设不锈钢储水水箱。办公、酒店给水泵房另设有一组三台高区给水转输泵，给水转输泵从给水储水箱中吸水，向高位水箱供水。

高位水箱储存本区15%的日用水量。接力水箱另储存20m3转输容积。办公给水转输泵房设于32层避难层。酒店给水转输泵房设于33、65层避难层。

市政自来水进入地下储水箱前进行砂滤处理。洗衣房用水采取软化处理。生活二次供水均采用紫外线消毒器消毒。酒店采用全日制24h集中供应生活热水。酒店热水系统分区同给水系统，洗衣房单设一套热水供应系统。

5.3 热水系统

本建筑采用热水的部分主要分为两大部分，即SOHO办公区及酒店生活区，这两部分均采用24h集中供应系统。生活热水采用可回收式冷水机组预热，锅炉辅助加热制备。热水供水温度为60℃，回水温度为50℃。生活热水采用可回收式冷水机组预热，锅炉辅助加热制备。热水系统采用下供上回同程机械全循环系统，酒店热水10s内出热水，节水节能。

5.4 中水系统

以本建筑三个区即办公区、SOHO办公区、酒店区的分类污水排放中的洗涤废水为水源，通过设于地下四层的中水处理站（优先采用MBR法中水处理工艺）处理达标后，用于本项目以下部分中水使用：（1）办公区域（含办公区及SOHO办公区）的冲厕用水；（2）室外景观绿化及浇洒道路用水。

酒店区域属于超五星酒店，故中水考虑采用市政中水的稳定中水水源供给。

综上所述，我们可以清楚地看到，随着城市人口的高度集中，高层建筑的发展是自然的结果，它是社会发展的产物。近几年随着我国经济建设的飞速发展，国内超高层建筑物与日俱增，与此同时超高层的快速发展也给设计带来许多以前从未接触过的课题。如何做到合理地设计给排水及消防系统，对高层和超高层建筑的日常运行以及消防时的安全性有着不容置疑的重要意义。

参考文献

[1] 陈耀宗，姜文源等.建筑给水排水设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.

[2] 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范（GB50242-2002）[S].

[3] 建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）[S].

[4] 建筑设计防火规范（GB50016-2014）[S].

[5] 消防给水及消火栓系统技术规范（GB50974-2014）[S].

作者简介：孟矗1979-），男，辽宁沈阳人，天津海航建筑设计有限公司高级工程师，研究方向：给排水工程。