超高层建筑消防给水设计

1工程概况

海尔.青啤（东盟）联合广场项目位于南宁五象新区核心区11号路西侧，规划用地面积为32056.18平方米，总建筑面积370192平方米，地上267541平方米,地下102651平方米；整个项目由3幢级写字楼、1幢五星级酒店及三层裙房及四层地下车库组成。其中1#楼为5A级写字楼，52层，建筑高度223.55m；2#楼为SOHU写字楼，32层建筑高度120.30m；3#楼为商务写字楼，36层，建筑高度146.55m；4#楼为5星级酒店，22层，建筑高度91.25m；1~3层裙房为商业及配套用房，地下一二层为商业用房、设备用房及地下车库。地下三、四层为人防工程及地下车库。

2设计参数

2.1火灾次数

本工程依据南宁市审图中心建议，公共建筑、连体建筑群公用一套消防给水系统时，其保护建筑总面积不应大于40万平方米，本工程总建筑面积370192平方米，可以按照同一时间一次火灾次数计算。

2.2消防用水量

依据《高层民用建筑防火设计规范》GB50045-95(2005版)及广西省地方规定，本工程需设置室内外消火栓系统、自动喷水灭火系统、水喷雾灭火系统，气体灭火等系统。各部分消防水量如下：（1）室外消火栓系统：设计流量30L/S，保护时间3h，用水量324m3室内消火栓系统：设计流量40L/S保护时间3h用水量432m3自动喷水灭火系统：设计流量30L/S保护时间1h用水量108m3其中：地下车库、底商：喷水强度8L/min.m2作用面积160m2办公、酒店：喷水强度6L/min.m2作用面积160m2大堂、中庭：喷水强度8L/min.m2作用面积260m2水喷雾灭火系统：设计流量45L/S保护时间1h用水量180m3用于燃油燃气锅炉房、自备发电机房喷水强度20L/min.m2作用面积120m2消防总用水量按同时开启的系统计算，总用水量为741m3。

3消防给水系统设计

3.1消防给水方式的比较与选择

常见的超高层建筑消防给水系统主要有以下三种形式：1）串联加压给水方式2)统一水泵加压减压阀分区给水方式3）高位水箱重力给水方式。统一水泵加压减压阀供水方式是在地下室消防泵房设置消防水池和加压泵，消防泵的供水压力满足整个建筑的供水要求。此方式消防泵杨程高，对水泵、管材及阀门承压要求高，且按《高层民用建筑防火设计规范》GB50045-95(2005版)要求，系统水泵出口压力不应大于2.5mpa。本项目若采用此方式，水泵出口压力达3.3mpa，不适合本项目采用。高位水箱重力供水方式是在屋顶设置高位消防水池，重力供应消防用水，优点是安全稳定性好，国内多有工程采用，缺点是屋顶水箱过大过重，对建筑结构不利，另外本工程单体较多，建设工期不同，物业及管理等不便。亦不适合本项目采用。串联加压给水方式是将个建筑按水压要求进行竖向分区，每个区由消防水泵或串联消防水泵分级向上供水，串联水泵设置在避难层。串联加压供水方式其安全性介于前两种消防给水系统之间，适合本工程建筑要求，决定采用串联加压的消防给水方式。

3.2串联给水系统方式分析与选择

超高层消防给水串联给水方式包括水泵直接串联和转输水箱串联方式两种，次两种方式各有利弊，设计中结合工程特点对次两种方式进行了对比分析，以选择更为经济合理的给水系统。水泵直接串联方式是指低区消防水泵与高区消防水泵直接串联的供水方式，此方式优点是节省空间，相对与转输水箱方式容积小，设备用房面积小。缺点是对电气控制要求高，安全性差。转输水箱方式是指低区消防泵供水至转输水箱再由高区消防水泵加压供高区。此方式要求转输水箱容积不小于60m3，相对水箱容积大，设备用房面积大，但安全性好于直接串联方式，电气控制要求相对简单。此两种方式为临时高压给水系统，不论何种串联方式，消防分区是一致的，按照消火栓栓口静水压力不应大于1.0mpa的要求，本工程竖向总体可分为低、中、高三个区，其中1号楼包含全部需三个压力区，2，3号楼包需设低、中两个区，4号楼、裙房及地下车库可只设低区一个区。由于三个超高层各自高度不同，避难层设置位置也各不相同，除低区统一设置外，中、高区加压泵需依据各单体避难层设置情况分别设置。综合考虑转输水箱方式和直接串联方式的特点，本工程更适合采用转输水箱方式，在各单体相应避难层设置消防泵房，内设消防转输水箱及加压泵。同时各区加压泵可兼作下一区屋顶水箱使用。

3.3转输泵组的设置

消防给水除低区各单体采用统一的消防加压泵供水外，至各单体中、高区转输泵可考虑统一设置或者独立设置两种方式，独立设置即采用一组消防转输泵各单体共用，优点是设备多，占用泵房面积大，但管理简单，但系统控制简单，安全性好。统一设置正好相反，结合本工程特点，各单体相对独立，施工建设周期等不可预见性大，同时考虑物业管理方便，设计中选择独立设置方式。超高层建筑中间转输水箱包括消防转输水箱和生活转输水箱两部分。消防的中间转输水箱在《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》（2003年）中规定：“采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水容积按15~30min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。”假如超高层建筑消火栓用水量为40L/s，自动喷水用水量为30L/s，则中间转输水箱的容积=（40+30）*10*60+（40+30）*5*60=63000（L），其中10min水量为本区屋顶消防水箱的水量，5min为上区水泵吸水池的水量，如还有其他水消防系统则把有可能在火灾时同时启动的消防系统的水量叠加计算，作为中间转输水箱容积。

3.4水泵接合器与移动泵的设置

《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95，2005年版）条规定，消防给水为竖向分区供水时，在消防车供水压力范围内的分区，应分别设置水泵接合器。其条文说明明确提出：只有采用串联给水方式时，上区用水由下区水箱抽水供给，可仅在下区设水泵接合器，供全楼使用。《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001，2005）当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。即在当地消防车供水能力接近极限的部位，设置接力设施。经征询当地消防部门意见认为系统各分区均应考虑设置消防水泵接合器，因此设计中按各区分别加设消防水泵接合器考虑。对于超高层建筑的消防系统，为节省投资，在消防车供水范围内的消防分区的消防加压泵采用电力泵作为备用，在消防车供水范围之外的消防加压泵设置柴油泵作为备用泵。在超高层建筑消防车供水范围之外的火灾发生且室内用水量不足时，首先由消防车在室外消火栓取水加压送水至中间转输水箱，再由消防加压泵加压供水灭火，如此电力泵发生故障，则柴油泵即可投入灭火工作。以上措施可解决高区水泵接合器的设置问题，保证消防安全。同时中区、高区消防水泵采用1用1备或2用1备，备用泵为电力泵，一般2台水泵同时发生机械故障的概率较小，只有电力故障情况下2台水泵均不会投入工作，因此设置移动柴油泵作为消防系统的备用泵，以避免在电力故障时消防加压泵不能工作。

4结语

超高层建筑消防给水设计的安全性和合理性是方案阶段首要考虑的问题，海尔.青啤（东盟）联合广场项目消防给水系统采用转输水箱串联供水方式i，转输水泵独立设置，在立足安全的情况下，更好的考虑了工程造价，建设进度，管理维护的要求。达到安全行、经济性兼顾的效果。

作者：杨正军 单位：北京中联环建文建筑设计有限公司