杭州新世界環球中心消防系統設計探討

王勝龍 姜玉娟

摘要：對杭州新世界環球中心的消防系統設計進行了介紹，對方案階段幾種設計思路的優缺點進行了分析，并對施工圖階段設計及變更進行了探討，同時對設計中遇到的問題進行了介紹和思考。

關鍵詞：超高層建筑;消防;重力流系統;雙塔高位水箱“U”型連通

隨著人口城市集中化的發展，各大城市出現大量超高層建筑，其中“雙塔”共用裙房的模式非常普遍。消防考慮重力流系統時，需在兩座雙塔頂部均設置大量消防水源供給兩座塔樓高區消防用水，此外也可考慮建筑低區能夠由消防車保護的區域采用臨高壓系統與高區獨立。本文就本工程特點，結合相關法律法規及經驗，探討“雙塔”模式下的消防設計方案。

一、工程概況

杭州新世界環球中心位于杭州市蕭山區市心北路與利豐路交叉口，西側臨河，占地面積20503平方米，建筑總面積316401平方米，其中地上建筑面積250614平方米，地下建筑面積65787平方米。地下室共3層，裙房部分10層（此區域超出裙房的概念，已經過專家會議評審通過。），裙房以上為兩座塔樓，建筑高度均為249.7米，層數均為57層。

二、方案設計介紹

（一）設計標準

該項目為超高層建筑，方案階段建筑高度為277.7米（后施工圖階段由于各方原因降為249.7米），根據《建筑設計防火規范》（GB50016-2014，以下簡稱“建規”）、《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014，以下簡稱“消水規”）、《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2017，以下簡稱“噴規”）及《建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》（以下簡稱“250m加強”）等國家規范進行設計。

（二）設計參數

該工程地下部分室內消火栓用水量為40L/s，火災延續時間為3h;自動噴水滅火系統用水量40L/s，火災延續時間為2h（專家會議評審確認）。地上部分室內消火栓用水量為40L/s，火災延續時間為3h;自動噴水滅火系統用水量30L/s，火災延續時間為2h。

（三）系統設計分析

由于本項目建筑高度超過250米，因此根據《250m加強》要求，消防設計應采用重力流系統，塔樓頂部需設消防水箱且有效容積滿足供水區域全部消防用水量。本文提供三種主要可行方案：①高位水箱-減壓水箱全重力供水方式;②高區高位水箱重力及低區加壓混合供水方式;③雙塔高位水箱“U”型連通供水方式。

高位水箱-減壓水箱全重力供水方式是由高位水箱供給全部區域消防用水，因此兩幢塔樓頂部存儲水量均相對較大，即消火栓系統432立方米，自動噴水滅火系統288立方米，共720立方米。另外高位水箱需滿足最高層消防壓力要求，因此可采用將高位水箱抬高或增加穩壓消防泵的方式來滿足需求，本方案采用將高位水箱設置于機房層頂部并適當抬高的方式。該供水方式優點在于安全性高，建筑內部所有區域均為常高壓系統，不必設置穩壓設備;缺點為高位水箱容積較大，且需設置減壓水箱，增加材料、建筑面積及結構等成本。

高區高位水箱重力及低區加壓混合供水方式將高區與低區獨立，低區部分可采用傳統的臨高壓供水方式，頂部的高位水箱有效容積只需按滿足地上部分消防用水即可，能夠適當減小，即消火栓系統432立方米，自動噴水滅火系統216立方米，共648立方米。該供水方式優點為高位水箱可略小，且省掉減壓水箱，高低區各自獨立，便于管理;缺點為地下室消防水池由轉輸功能增加了存儲功能，因此體量加大，另需配備增壓設備及穩壓設備，增加材料及空間成本。

雙塔高位水箱“U”型連通供水方式可以分別和前兩種方式相結合，局限于雙塔高度一樣或相近的情況設置。優點在于通過將雙塔的高位水箱連通實現兩者體量均減半的效果，原理就是整棟建筑只考慮一處火情，相當于將一個水箱的兩格分別放置于兩塔頂部，從而省去了另一個水箱。此外連通管的豎管部分也可以接三通供高區用水，功能兼并原供水立管。該方式缺點在于連通管底部水壓過大，因此底部橫管及低區立管均應采用公稱壓力較大的管材。為保證本項目“U”型連通管底部壓力不超過2.4MPa，屋頂的高位水箱降低至屋面設置，且增設穩壓設備。

三、施工圖設計介紹及思考

由于各方原因該項目在施工圖階段的建筑高度降為249.7米，因此重力流系統不再是必須選擇的消防供水方式，由于成本、外觀、結構難度、業主意見等各方原因，該項目的消防水系統變更采用了較傳統的串聯加壓給水方式，不得不說有一些遺憾。調整后自動噴水滅火系統的火災延續時間只要1h，因此地下室消防水池容積變為576立方米，高位水箱僅供初期滅火用水，總容積調整為100立方米，即“U”型連通后，雙塔高位水箱均只要50立方米即可。

該供水方式較成熟并普遍應用于高層建筑，在投資成本上大大下降。中部的轉輸水箱可以兼做低區的高位水箱。由“水消規”規定，建筑高度大于100米時，高位水箱不應小于50立方米;建筑高度大于150米時，高位水箱不應小于100立方米;轉輸水箱不小于60立方米且可兼做高位水箱。那么本項目的轉輸水箱兼高位水箱取最小60立方米還是100立方米還是160立方米呢？作者理解為該水箱作為高位水箱的供水區域高度未超過100米，即可取50立方米，與轉輸功能的60立方米取大值60立方米即可，具體情況還需與消防部門溝通確認。此外本項目高位水箱已連通，低區系統亦連通，理論上兩處轉輸水箱可均為30立方米即可，此問題有待進一步相關研究及認可。

關于消防車向系統內加壓補水的情況一般采用水泵接合器，國內多數的消防車可以加壓至1.6MPa，有些型號不同可達到2.0MPa，所以超過該壓力的超高區域均采用預留手抬泵接口的辦法。對此問題作者與杭州市消防大隊進行了溝通，手抬泵一般重量為100kg左右，當建筑內部斷電時水泵及電梯停止工作（此為理論上最不利情況，一般考慮消防雙電源），消防隊員至少需要兩人將手抬泵抬至100米甚至150米，這無疑浪費了救援最佳時間，同時也消耗了隊員體力，因此作者建議超高層不應僅僅設置手抬泵接口，而是設置固定手抬泵。此外，國內一些大城市

擁有了新型的高壓消防車，供水壓力可達到3～4MPa，而隨著超高層的增多及消防設施的投資增加，超高區域采用水泵接合器的加壓形式無疑是最經濟最有效的，因此作者建議350米以下的超高區域也可考慮設置水泵接合器，不過要注意低區部分管材的公稱壓力。

四、結語：

通過本文的介紹分析，有以下結論：

（1）重力供水方式安全可靠，但是成本較高，建議250m以下的建筑慎重使用。

（2）250m以上的建筑采用高位水箱-減壓水箱全重力供水方式如果高位水箱抬高可不設穩壓設施，地下消防水池較小，省去部分增壓設備;高區高位水箱重力及低區加壓混合供水方式高位水箱較小，可省去減壓水箱，高低區獨立管理。

（3）高度相同或相近的雙塔樓可利用“U”型連通管接通高位水箱，水箱容積減半，節省投資，但注意連通管壓力。

（4）可考慮室外預留超高區水泵接合器，并注意管材壓力，手抬泵建議固定設置。

參考文獻：

[1] GB50016-2014? 建筑設計防火規范

[2]GB50974-2014? 消防給水及消火栓系統技術規范

[3] GB50084-2017? 自動噴水滅火系統設計規范

[4] 建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）

[5] 15S909? 《消防給水及消火栓系統技術規范》圖示