超高層設計中存在的一些問題探討

李金詩 桂學林

（1中南建筑設計院股份有限公司， 湖北 武漢 430000；2武漢利達建設集團有限公司， 湖北 武漢 430000）

1 項目概況

該項目位于武漢市中北路，總建筑面積約為8萬平方米，建筑高度145.1m，層數為33層，是一棟由地下室、裙房、塔樓組成的綜合樓。地下室共四層，為普通停車庫及設備用房。裙房1F~3F為大堂、辦公及多功能廳，4F以上為辦公。

2 生活給水系統

該項目采用分質供水，除綠化澆灑、道路沖洗及洗車用水采用市政雨水收集回用水外，其余用水采用市政給水水源。室內加壓給水系統分垂直分區串聯重力給水系統、變頻給水系統及冷卻塔重力補水系統。建筑19層，屋頂設備層分別設置一座生活水箱，分別為低區和高區供應生活給水。2層至29層采用垂直分區串聯重力給水系統，2層至14層為低區重力給水系統，15至30層為高區重力給水系統。31層至33層采用變頻供水系統。本方案考慮到超高層建筑中，重力給水更加節能，且供水可靠性更高，經多方案比選后確定。

3 冷卻循環水系統

該項目由于紅線面積限制，冷卻塔至于超高層屋面，標高為143.9m，制冷機房位于地下四層，故冷卻循環水系統對冷卻循環泵提出了更高的要求。該項目要求冷卻循環泵的泵殼、填料、密封件等均能承受2.5MPa的靜水壓力。

4 室內消火栓系統

室內消火栓給水系統為臨時高壓系統，根據建筑各功能的高度及設備層的設置情況分為高、低兩個大區，并按獨立的區域加壓供水。低區供水區域-4F至15F，由地下消防水泵房內的室內消防儲水池、低區消火栓給水加壓泵、19F層的轉輸水箱兼低區高位消防水箱(有效水容積 96m3)及室外低區消防水泵接合器聯合供水。高區供水區域 16F至屋面，由地下消防水泵房內的室內消防儲水池、消防給水轉輸加壓泵、19F層消防轉輸水箱、19F高區消火栓給水加壓泵、屋面高位消防水箱(有效水容積 50m3)、屋頂消火栓系統穩壓設備、室外高區消防水泵接合器及消防接駁口聯合供水。

4.1 轉輸水箱排水

考慮到本項目為公建，且轉輸水箱供水的可靠性高，故消防給水系統選擇時，本項目采用了轉輸水箱轉輸給水的形式。不過，本系統帶來了消防水箱溢流的問題。本項目高區室內消火栓用水量為 40L/s，高區噴淋用水量為 30L/s，地下室消防水泵房內設有消防給水轉輸加壓泵（Q=70L/s，H=110m）轉輸水管管徑（轉輸水箱進水管）為 DN200。按規范要求，消防水箱溢流管直線管段的距離為進水管徑的2倍（圖一所示）。由于避難層建筑層高收到限制，轉輸水箱的高度為2.5m，必然導致消防溢流管的出水口低于水箱底部。本設計為避免溢流的消防水與地面收集的廢水同時回流至消防水池，結合結構梁與泵房的布置情況，在消防轉輸泵房的地面上設置了一個長寬高分別為4.0m*0.8m*1.0m的集水坑收集消防水箱的溢流排水，集水坑上邊緣高于泵房地面完成面 100mm。集水坑內采用虹吸排水，每個虹吸雨水都的排水能力不小于40L/s，保證排水能力大于水箱溢流能力。同時，由于虹吸斗與懸吊管之間至少保證1.0m的連接管高差，集水坑的高度與排水連接管的高度，直接影響了下層房間的使用功能。這是本套消防系統的設計弊端。

圖一：DN400溢流管高度

4.2 消防聯動控制

采用水箱轉輸的消防給水系統的優點即消防系統控制簡單。當火災時需要消防轉輸泵轉輸消防用水，系統上的所有消防轉輸泵必須同時供電；考慮到火災發生在2個分區交界處時，需要2個分區的消防泵同時供電的工況。

本設計要求，消防泵先啟動，再啟動消防轉輸泵。火災時，消火栓水泵出水管上壓力開關、高位消防水箱出水管上的流量開關將火災信號傳至消防控制中心及泵房內消火栓加壓泵控制箱，啟動消火栓加壓泵，并反饋信號至消防控制中心，同時聯動啟動消防轉輸泵。

4.3 管材壓力的確定

本設計過程中為了在滿足規范的前提下減少造價，充分利用了消防的兩級減壓。由于規范對消防水泵特性曲線的要求。消防系統的工作壓力為水泵揚程的1.4倍，當系統工作壓力不大于 1.20MPa時，采用內外壁熱浸鋅鍍鋅鋼管；當系統工作壓力大于1.20MPa但不大于1.60MPa時，采用內外壁熱浸鍍鋅加厚鋼管，當系統工作壓力大于 1.60MPa時，采用內外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管。同時，減壓閥分區的時候，還要考慮當減壓閥失效的情況，所以，適當采用兩級減壓，保證在一級減壓閥失效的前提下，還有一級減壓閥能繼續發揮作用，保證減壓閥后的管材承壓要求。

5 雨水系統

由于建筑高度高，該項目雨水出戶后設置了消能井，同時，雨水管按照系統工作壓力2.5MPa進行選材，采用無縫鋼管。

6 結語

超高層建筑越來越多，如何設計出安全可靠，節能的超高層建筑，沒有一成不變的模式，需要在實踐中不斷摸索，找到更加合理的設計方法。