關于超高層建筑的問題研究

摘要：消防給水工程設計是高層和超高層圖紙設計中的重要組成部分之一。文章匯總了一些設計案例，依據國家規范要求，敘述了消防水量、自動滅火系統等相關問題，并結合在海南海口塔超高層設計中的體會論述了超高層設計中應重點考慮的事項。

關鍵詞：超高層建筑；消火栓滅火系統；自足急救；消防給水工程設計；消防水量；自動滅火系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU208 文章編號：1009-2374（2016）07-0107-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.054

超高層建筑作為最年輕的一員，從20世紀初到如今僅有100多年的歷史。超高層建筑憑借著它特殊的結構形式、復雜的垂直交通等各個方面，展出了一個龐大、負責、豐富的科學與技術體系。超高層宛然是從下到上垂直的街道，包含諸多問題，例如安全問題、交通問題、環境問題、能源消耗等。超高層越高，建筑的安全性、產品的耐久性、產品的舒適性等諸多問題涌現出來，對于建筑、結構、機電乃至于電梯的要求就越來越高。

1 消防蓄水池水量的設計

根據中國的現實國情，絕大多數的高層是占用地下箱式基礎部分作為消防水池，這樣充分利用了地下室不好利用的面積，設計中應充分考慮到如下兩點注意事項：（1）由于作為超高層建筑的基礎，擔負承重的墻比較多，且其隔墻也不少，故而設計中必須考慮水路暢流，從而避免形成死水區，因此在水池的各個分隔中，均應考慮導流檢修口并考慮設置交錯，使每一個分隔中不存在死角，不積有雜物，從而能便于清洗；（2）考慮到超高層的消防蓄水量較大，故而貯水池應分成兩個，便于經常輪流清洗，防止水質污染。并且消防水池頭頂必須考慮采用連通空氣的管道，為了滿足合理換排氣的技術要求，并且保證消防水池的各個分隔互相的有效連同。

2 超高層消防水泵接合器要點

高層建筑滅火首先要立足于自救，并且依賴建筑室內的滅火設備。但當設置于室內的滅火系統無法使用時，此時由消防滅火車通過室外消火栓取水，通過消防車內的加壓泵把水通過水泵接合器送到室內管網。水泵接合器設置原則，須在室外消火栓15～40m的范圍內，且設計中不應該把同一個分區的消防接合器設在一起，這樣做首先便于解決消防車無法停靠，其次也便于消防車取水、用水、提升水。

3 自動噴水滅火系統在設計中考慮的重點環節

第一，在發生火災時，消防管網壓力總是存在過大的隱患，這個是自動噴灑系統和消火栓系統都會存在的不可回避的要點。所以在火災初期，也就是火災的著火面范圍較小時，通常僅僅需要3～4個噴頭或2個消火栓就可控制并撲滅的火災。由于管網承壓過大，在設計環節中應根據不同系統不同的工作壓力設定值選擇安全可靠的泄壓安全閥進行自動泄水。并且消火栓及噴淋系統在設置泄壓安全閥的同時，考慮雙保險均應在水泵出水管上設置超壓泄壓閥，泄壓的水排至排水溝，有效地預防在局部小面積著火，由于消火栓或開啟噴頭的數量較少，管網內壓力過高，導致管道破裂。

第二，多層噴淋系統，考慮到底層噴頭的壓力過大，應通過計算加減壓孔板來平衡各層管段的水頭損失。

第三，由于噴淋的特殊的對水質需求。噴淋泵的吸水管在設計時應考慮在吸水管上加設過濾器，以防止污物堵塞噴頭出水口且吸水不應該靠近箱底，以防雜物吸入。

4 給水分區

超高層建筑設計中，給水方式的選擇涉及面很廣，包含整個給水系統的安全問題、可靠問題、運行費用問題等，因此給水方式的選擇非常重要。

在超高層建筑設計中，通常會碰到用水點水壓超壓問題，在給排水設計中，通常采用分區設水箱與設置減壓閥相結合的方式。

應采取分區供水方案，盡量充分利用外網壓力，當采用水箱串聯供水時，各區按照本區所負擔供水對象的最大小時用水量確定本區的提升泵流量，下區還應設置與上區提升泵相匹配的轉輸泵（流量相同，揚程按照各區要求確定）。提升泵與下面的轉輸泵自成系統。當提升泵既向用水點直接供水，又向水箱供水（再由水箱供給至其余的用水點）時，應分別計算流量，取大者為泵的流量。但系統中的高位水箱的調節容積不宜小于服務對象最大小時用水量的50%，而且啟泵水位應設在水箱水深的一半處，泵的揚程應滿足兩者的供水要求。

5 實際設計案例分析

下面以筆者實際參與的一個超高層案例來分析一下超高層設計中實際遇到的一些問題和處理方法。海口塔項目位于海口市新CBD區大英山新城中心的D15號地塊，該項目將成為海南省最高的地標性建筑，包括一家超五星級酒店、頂級餐廳、SOHO、高級寫字樓、商業區和觀景臺等。整座大廈約為94層，地面以上高度為428m，海口塔作為地標成為國際旅游島成功開發的新標志。

5.1 消防系統

海口塔作為海口市新中央商務區的核心，規劃項目包括10座超高層建筑，高度從150～450m不等。率先動工的428m高海口塔是這10座超高層建筑群最高的一座。從全局考慮消防的分區及屋頂水池的布局及消防水泵的選型尤為重要，要點及建議如下：

5.1.1 從全局考慮消防分區，力爭做到一個在整體布局的最高點，居重點的即428m的海口塔解決10座超高層的全局消防用水量需求。

5.1.2 海口塔由于高度過高考慮采用常高壓消防供水系統，即在屋頂設置海口塔全部的消防水量。屋頂的消防水箱可以考慮與超五星酒店的游泳池共用，但需考慮保證水池檢修期間的消防水池的不間斷供水性。

5.1.3 考慮消火栓系統分區如下：

1區：負4～9層（由16層減壓水箱常高壓供給）

2區：10～25層（由48層減壓水箱經過減壓閥減壓后，常高壓供給）

3區：26～41層（由48層減壓水箱常高壓供給）

4區：42～53層（由73層減壓水箱經過減壓閥減壓后，常高壓供給）

5區：54～65層（由73層減壓水箱常高壓供給）

6區：66～81層（由89層消防總水池常高壓供給）

7區：82～94層（由89層消防總水池加壓供給）

各分區消防水箱的位置集中在以下位置：（1）地下部分消防轉輸+空調補水合用水箱500m3；（2）16層消防減壓水箱42m3；（3）32層消防轉輸水箱60m3；（4）48層消防減壓水箱42m3；（5）65層消防轉輸水箱60m3；（6）73層消防減壓水箱42m3；（7）89層整體總消防水池600m3。

5.2 給水系統

超高層建筑供水應將安全、穩定放在首位，加之建筑頂部為超五星級酒店，對供水可靠性、穩定性、冷熱水用水壓力平衡及噪聲控制等有更高要求，參照類似案例，確定本項目供水采用分類給水系統。按照辦公、SOHO、酒店不同的功能和需求，采用各自獨立的供水泵房和系統，以滿足各種用水要求。生活用水儲存量：辦公、公寓按最高日用水量的50%儲存，酒店按最高日用水量的100%儲存。在地下四層各建一座辦公、酒店及商業給水泵房。泵房內設不銹鋼儲水水箱。辦公、酒店給水泵房另設有一組三臺高區給水轉輸泵，給水轉輸泵從給水儲水箱中吸水，向高位水箱供水。

高位水箱儲存本區15%的日用水量。接力水箱另儲存20m3轉輸容積。辦公給水轉輸泵房設于32層避難層。酒店給水轉輸泵房設于33、65層避難層。

市政自來水進入地下儲水箱前進行砂濾處理。洗衣房用水采取軟化處理。生活二次供水均采用紫外線消毒器消毒。酒店采用全日制24h集中供應生活熱水。酒店熱水系統分區同給水系統，洗衣房單設一套熱水供應系統。

5.3 熱水系統

本建筑采用熱水的部分主要分為兩大部分，即SOHO辦公區及酒店生活區，這兩部分均采用24h集中供應系統。生活熱水采用可回收式冷水機組預熱，鍋爐輔助加熱制備。熱水供水溫度為60℃，回水溫度為50℃。生活熱水采用可回收式冷水機組預熱，鍋爐輔助加熱制備。熱水系統采用下供上回同程機械全循環系統，酒店熱水10s內出熱水，節水節能。

5.4 中水系統

以本建筑三個區即辦公區、SOHO辦公區、酒店區的分類污水排放中的洗滌廢水為水源，通過設于地下四層的中水處理站（優先采用MBR法中水處理工藝）處理達標后，用于本項目以下部分中水使用：（1）辦公區域（含辦公區及SOHO辦公區）的沖廁用水；（2）室外景觀綠化及澆灑道路用水。

酒店區域屬于超五星酒店，故中水考慮采用市政中水的穩定中水水源供給。

綜上所述，我們可以清楚地看到，隨著城市人口的高度集中，高層建筑的發展是自然的結果，它是社會發展的產物。近幾年隨著我國經濟建設的飛速發展，國內超高層建筑物與日俱增，與此同時超高層的快速發展也給設計帶來許多以前從未接觸過的課題。如何做到合理地設計給排水及消防系統，對高層和超高層建筑的日常運行以及消防時的安全性有著不容置疑的重要意義。

參考文獻

[1] 陳耀宗，姜文源等.建筑給水排水設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1992.

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[3] 建筑給水排水設計規范（GB50015-2003）[S].

[4] 建筑設計防火規范（GB50016-2014）[S].

[5] 消防給水及消火栓系統技術規范（GB50974-2014）[S].

作者簡介：孟喆（1979-），男，遼寧沈陽人，天津海航建筑設計有限公司高級工程師，研究方向：給排水工程。

（責任編輯：小 燕）