超高層建筑消防系統設計

傅建祥

（誠邦設計集團有限公司，浙江 杭州 310000）

1 超高層建筑特點及消防系統規范性設計重要性

1.1 超高層建筑特點

超高層建筑有以下特點。首先，超高層建筑具有建筑面積大、樓層多和高度超高的特點，并且超高層建筑都配有特質電梯，能夠滿足便捷性需求,其相對于普通建筑豎向占用空間較大，豎向通道更為密集，所以在消防系統設計方面其難度較大。其次，因為超高層建筑具有豎井多，設備分布較為集中的特點，所以不同樓層的建筑功能和結構都是單一的個體。同時其高度超高和豎向體積較大的特點，使得避難層數量分布較多，需要滿足多項防災的超高需求。

1.2 超高層建筑消防系統規范性設計重要性

基于超高層建筑樓層多，建筑功能復雜等特點，所以出現災情的頻率就會升高。其中超高層建筑中電路及水路的復雜性，會增加用水、用電負擔，出現漏電、短路和水壓低等問題，尤其是電路故障所引起的火災較為常見[1]。而超高層建筑豎井較多，同時樓層之間都是連接的，所以一層著火其他樓層很容易“引火上身”，出現“煙囪效應”，從而形成火勢蔓延的趨勢。對此，如果沒有一個健全的消防系統，不僅會減慢救援時間，增加人身財產傷亡和損失。同時還會出現較大的事故，引發更大的火災。所以超高層建筑消防系統規范性設計，對建筑本身的穩固性和人身財產的安全性，有著非常重要的作用。

2 超高層建筑消防系統設計難點

2.1 人員疏散問題

從安全意識角度來講，我們都知道發生火災時，不應當坐電梯，應當走樓梯，而這對于超高層建筑消防工作來說，有著較大的難度。消防工作實施中，首先要保證的就是人員的安全，需要確保人員疏散通道的暢通。其次，需要更具人員數量，初步計算人員疏散所需要的時間。例如通過試驗模擬計算了解到，在通道暢通的情況下，從26 層疏散到1 層，需要4 min，而超高層建筑因為具有人員眾多，樓層較高的特點，所以人員在疏散的過程中，還需要到避難樓層休息，將人員全部疏散完畢，時間大約在1 h 之外，這就增加了消防系統對人員疏散方面設計的難度。

2.2 消防供水及滅火設施可靠性問題

在消防救災過程中，供水和滅火設施的可靠性需要得到保證，如目前最高的云梯可以達到101 m，而超高層建筑的高度遠遠高于101 m，再加上一些外力作用，一方面是火災救援存在一定的危險性，另一方面是高噴車遠程移動水炮無法準確投射到火災樓層，這就給救援工作增加了一定的難度，因此在超高層建筑消防系統設計中，應當全面考慮設備可靠性問題[2]。另外，對于內部救援來說，超高樓層豎井連通會出現火勢蔓延的情況，消防人員所戴的呼吸器規格也需要重點考慮，普通設備無法保證消防人員的安全，同時還增加了救援難度。

3 超高層建筑消防系統設計需要注意的問題

3.1 優化超高層建筑消防給水系統

3.1.1 給水系統豎向分區

隨著我國經濟的快速發展，大多數城市的建筑形態，都由“中低層”轉變為“高層”，無論是商業建筑還是居民樓房，都逐漸滿足建筑行業高速發展的需求，并形成新時代“超高層建筑”的標志。針對超高層建筑消防救援工作來說，需要構建完善的消防給水系統，首先更具超高層建筑的特點和高度，需要對給水系統進行分區，其具體標準和要求在《自動噴水滅火設計規范》中得以體現。其中建筑物超過100 m消火栓、噴淋系統都需要進行豎向分區，例如：給水壓力≥0.6MPa ≤0.8MPa 管段，分區是必然的，運用穩壓消火栓達到穩定給水的標準，這不僅是超高層建筑消防系統設計的基本需求，同時也為火災救援工作，提供了優質的條件和前提基礎。

3.1.2 給水系統分段供水

超高層建筑消防給水工作需要根據建筑的實際高度和火災情況，進行分段供水，因為超高層建筑較高，給水系統無法順利達到最高點施救標準，其主要因素一方面是因為水壓不穩定或達不到要求，另一方面是因為增壓消防水池的水沒有及時補充等，從而導致火災救援效率不佳。對此，需要優化超高層建筑消防給水系統，對供水進行階段性劃分，對于水壓達到最高值，進行分段，并在避難層設置增壓消防水池，其中消防水池的設計，需要根據超高層建筑的實際情況以及消防系統設計的根本需求來進行。此外，超高層建筑消防增壓水池出水量的設計，還需要根據建筑高度及建筑結構來計量，結合超高層建筑的豎井特點，優化消防水池的聯通性，或選用并聯、串聯等方式，來確保消防水泵性能穩定運性，同時實現精準救援的目的。

3.2 設計超高層建筑多元化消防給水方案

3.2.1 并聯分區消火給水系統設計

在一般的建筑消防系統設計中，通常給水系統都較為簡化，結構也較為清晰，如從水池開始延伸到水泵、管網和消火栓，這樣的給水系統結構明朗，并且操作便捷，但是針對超高層建筑來說，需要根據實際情況，優化給水方案，并通過繁復的設計，進行給水結構的組合，并分層進行優化，從而滿足超高層建筑給水系統高標準設計需求[3]。那么從本質上可以劃分為并聯分區消火栓給水系統、臨時高壓串聯分區自動噴水系統，以及長高壓串聯分區自動噴水系統。首先，給水系統的設計主要包括水池、水泵、給水管網以及消火栓，并且不同階層消防水池的線路設計與超高層建筑特點，會有所關聯，以確保線路的通常性以及消防水池的實用性。其指示圖如圖1 所示。

通過圖1 顯示的并聯分區消火給水系統設計可以看出，超高層建筑給水系統需要準備兩套同種系統，同時這2 種水池消防系統是并聯的，一方面確保超高層建筑發生火災時，給水系統能夠正常運行，其中一組線路不妨礙另一方線路的正常工作，另一方面還可以確保火災發生時其中部分水泵出現故障，消防給水系統仍然能夠順利工作。

3.2.2 臨時高壓串聯分區消火栓給水系統設計

在超高層建筑消防系統設計中，針對給水系統需要準備多元化方案，基于基礎的并聯分區消火栓給水系統設計，將系統進行升級，通過改變聯通方式，形成串聯分區給水系統，其中主要的重要組成部分有水池、水泵和接力水箱，減壓閥、給水管網以及消火栓。這種給水系統主要是運用傳輸水泵分層給水的方式，通過接力的方式，增高水壓進行火災點噴射，其設計原理非常清晰，同時設計原則較為規范，其中水箱和水泵設計在超高層建筑的中層，穩壓泵設計在頂層，這樣能夠在給水系統傳輸運行的過程中，穩定水壓增加水量，確保消防工作中能夠及時應對任何的突發情況，例如水壓達不到標準、水量不足無法實現救災等情況。此外，臨時高壓串聯分區消火栓給水系統與并聯分區消火栓給水系統相比，其還增加了中間多個環節，無論是系統設計，還是在結構完善方面，都能夠給予火災救援最根本的保證，最為主要的是接力水箱和減壓閥，能夠及時進行消防工作。

3.2.3 常高壓串聯分區給水系統設計

在超高層建筑消防系統設計中，大多數給水系統都會選擇串聯模式，因為樓層關系，在實際的給水工作中，很容易出現供水不足和水壓不穩定情況，而串聯性給水系統，則會更具實際情況，通過給水系統的聯通變換模式，從而確保給水工作順利進行[3]。其中常高壓串聯分區給水系統中重要的組成部分包括：水壓、減壓水箱和給水網管，減壓閥和消火栓。在分層設計中需要結合多種情況完善系統設計，從而預防超高層建筑給水中所存在的突發情況。

而通過常高壓串聯分區給水系統設計可以了解到，相比于普通消防系統設計有了較大的完善性，其中給水網管較多，并且處于串聯形態，中間還都設有減壓閥和消火栓，根據不同樓層其設計結構也會有所不同，最底層則是最為主要的樓層，所以給水系統需要完善性設計，以此優化超高層建筑的消防系統結構，為消防給水工作提供便利。

4 結論

良好形態的城市建設，需要建筑行業“添磚添瓦”貢獻力量，同時伴隨著社會經濟的高速發展，一些“大型超高層”建筑物佇立而生，成為現代化城市建設的標準。雖然為城市化建設提供了良好的動力，但是也給消防部門的系統設計與救援實施工作，帶來了極大的挑戰。那么，想要提高“超高層建筑”穩定性，確保居民人身、財產安全，就要做好消防系統設計工作，優化整體建筑結構，以期在超高層建筑發生火災時，盡力減少人員及財產傷亡和損失。對此，該文針對超高層建筑消防系統設計的研究，希望可以提出一些建設性與可行性建議，為消防建設與施工建筑，提供可參考的價值。

圖1 并聯分區消火栓系統設計