张领
陕西恒瑞建筑设计工程有限公司 陕西省西安市 710004
摘要：随着城市经济的发展和人们生活水平的提高，建设用地日趋紧张，超高层建筑在我们身边日益普遍，本文就超高层建筑中消防系统的设计展开探讨。
关键词：超高层建筑；室内消火栓设计
引言
随着城市经济的发展和人们生活水平的提高，建设用地日趋紧张，超高层的出现很好解决了城市区域的用地紧张、功能集中的问题对城市的建设具有深远的影响。然而超高层建筑火灾具有火势蔓延快、疏散困难、扑救难度大的特点，所以超高层建筑的设计，在防火上应立足于自防、自救。那么超高层建筑消防设计的合理性，安全性、完整性、就显得尤为重要，本文着重讨论超高层设计中的室内消火栓系统。
1.超高层建筑定义
依据《民用建筑设计通则》GB50352-2005规定；建筑高度大于1OOm的民用建筑，不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。
2.建筑概述：
本工程位于西安市光泰路以北，高新二路以西。本次设计为荣民科创园项目小区的2#楼；2#楼地下共三层，设有机动车库和设备用房，地上1～3层为商业，4～52层为办公，建筑高度199.95米，为超高层公共建筑。本次设计2#楼范围：A-18至2-9轴交B-A至2-L轴区间的地下和地上建筑。地下建筑面积为17513.55平方米，地下总体积约为70637.99立方米。地上建筑面积为97374.25平方米，地上总体积约为374422.72立方米。
3.超高层建筑室内消防设计的几点探讨：
3.1超高层建筑室内消火栓系统设计概述：
室内消火栓系统设计用水量：不小于40L/s。消防延续时间为3小时。消防水泵房、消防水池设于1#楼地下一层，消防水池的有效容积不小于1010 立方米。地下一层消防水泵房设室内消火栓系统给水泵二台（一用一备），临时高压制给全区高区、低区供水；地下一层消防水泵房设供2#楼25层消防转输水箱的转输泵三台（二用一备）。在2#楼屋顶设两个总有效容积100立方米消防高位水箱，维持平时系统1#~4#楼高、低区和2#楼超高1区及超高2区压力并提供初期灭火用水量，在2#楼25层设两个总有效容积72立方米消防转输水箱，设室内消火栓系统给水泵二台（一用一备），临时高压制给2#楼超高1区、超高2区供水，另设移动手抬泵二台，另设供2#楼39层消防转输的手抬泵泵二台。在2#楼39层设手抬泵泵二台，消防需要时临时给2#楼超高2区供水。
高、低区着火时，先通过1#楼地下一屋消火栓给水泵出水干管上设置的压力开关、屋顶高位水箱出水管上的流量开关直接自动启动消防泵。超高1区、超高2区着火时，先通过2#楼25层消火栓给水泵出水干管上设置的压力开关、屋顶高位消防水箱出水管上的流量开关自动启动25层消防泵，再通过25层转输水箱启泵水位自动启动1#楼地下一层消防泵房设置的转输消防泵。消火栓加压泵启动后，水泵运转信号反馈至消防中心。消火栓加压泵也可在消防中心和水泵房中手动控制启停。消火栓加压泵设低速自动巡检，消防加压供水时工频运行，自动巡检时变频运行。消防水池、消防水箱水位到达最低报警和溢流水位时，应向消防控制中心发出声光报警信号。消防加压启动后，便不能自动停止，消防结束后，手动停泵。各消火栓处按钮不作为直接启泵的开关，可作发出报警信号的开关。室内消火栓给水环网上统一设置若干个消防水泵接合器,设置位置见总平面设计。室内消火栓给水竖向分为4个区，消火栓口出水压力大于0.5MPa采用减压稳压型消火栓，分区层数如下: 低区：1#楼-3层~6层，2#楼-3层~6层，3#楼和4#楼-3层~8层，地下车库-1层~-3层; 高区：1#楼7层~26层，2#楼7层~24层，3#楼9层~25层，4#楼9层~31层; 超高1区：2#楼25层~38层; 超高2区：2#楼39层~52层。
3.2超高层建筑室内消火栓系统用水量；
该超高层建筑属于一类高层公共建筑H》50米；依据《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014》3.5.2条室内消火栓水量选取40L/S；火灾延续时间依据栓规3.6.2条；一类综合楼选取为3H；则室内消火栓所需消防水量为（40）3×3.6=432 m3
3.3超高层建筑室内消火栓系统示意图如下；
.png)
3.4超高层建筑室内消火栓系统分区
本栋建筑高度大于100米的建筑，依据《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014》6.2.1条1.系统工作压力大于2.4MPa；2.消火栓栓口处静水压大于1.0Mpa；消防给水系统应分区供水；本楼采用消防水泵及转输水箱串联供水，将室内消火栓系统分为四个区；为什么要分为四个分区？按照栓规应该三个分区就可以满足要求100米一个分区；其中建筑高度199.2m加地下三层12.1m合计总高度211.3m。原因有三点；第一兼顾小区其它建筑高度小于100m建筑;按栓规加上地库高度和水箱静压大于100m;故100米以内需分两个分区X1；X2区；第二点，基于建筑超高层避难层设计，一般50米设置一个，消防转输水泵只能设于相应避难层；设计中为了避免消防环管较多及多立管穿越避难层等，所以，以避难层为界对消火栓系统分区；第三点基于《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014》5.4.6条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；当建筑高度超过消防车供水高度时，消防给水应在设备层等方便操作的地点设置手台泵和移动泵接力供水的吸水和加压接口；当利用转输水环网做为水泵接合器接力输水管时，在转输水箱前应预留手抬泵或移动泵的吸水接口。
所以消防疏散和便于消防操作等因素，手抬泵的吸水口和接口均设于避难层处；其中手抬泵的特性参数详下表：
.png)
考虑手抬泵的相应参数，室内消火栓系统超高部分动压按1.0Mpa计算；消火栓动压按0.35MPa计，则消火栓分区高差不应大于65（100-35）m；则100m以上部分需按65m考虑则100~199米部分应该分为X3；X4两个分区。
3.5超高层建筑室内消火栓转输水箱设置
依据《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014》6.2.3条，消防水泵串联分区供水时，宜采用消防水泵转输水箱串联供水方式，并应符合下列规定：1、当采用消防水泵转输水箱串联时，转输水箱的有效储水容积不应小于60m3，转输水箱可作为高位消防水箱。2、串联转输水箱的溢流管宜连接到消防水池；3、当采用消防水泵直接串联时，应采取确保供水可靠性的措施，且消防水泵从低区到高区应能依次顺序启动；4、当采用消防水泵直接串联时，应校核系统供水压力，并应在串联消防水泵出水管上设置减压型倒流防止器。其中转输水箱的容积60m3依据实施指南可知室内消火栓40L/s；自动喷淋30L/s，其10min的用水量于屋顶水箱的18m3和即为（40+30）×10×60/1000+18=60 m3。本次设计采用2#楼室内消火栓40L/s；自动喷淋中危险Ⅱ级40L/s（局部有中厅）则转输水箱容积V=（40+40）×10×60/1000+18=72m3；故消防转输水箱（设在2#楼25层消防转输泵房）有效容积72m3。消防转输水箱：2×4.0×7.0×2.0=112m3有效容积75.04m3＞72m3 其中有效水位示意图如下：
.png)
水箱出水采用防止旋流器时其水位设计依据5.1.13条消防水泵吸水口的淹没深度应满足消防水泵在最低水位运行安全的要求，吸水管喇叭口在消防水池最低有效水位下的淹没深度应根据吸水管喇叭口的水流速度和水力条件确定，但不应小于600mm,当采用旋流防止器时，淹没深度不应小于200mm。故从转输水箱底部减去旋流器后预留200mm作为最低有效水位；最低有效水位往上300做为启泵水位；是基于转输水泵的水位控制和防止从转输水箱吸水的消防水泵频繁启动，其中0.3m高4mX7m水箱2座有效容积为16.8m3>室内消火栓泵和自动喷淋泵3min的吸水量（40+40）×3.6×3/60=14.4 m3;在最高有效水位以下250mm停止消防转输泵是基于消防转输水量比较大达到80L/s；及栓规11.0.3条消防水泵应确保从接到启泵信号到水泵正常运转的自动启动时间不应大于2min。则设计考虑收到关泵时间到停止不会大于2min;则停泵水位上的250mm容积大于2min转输容量；这部分容积由给水管补水补足。最高有效水位上50mm作为最高报警水位和溢流水位。给水向消防等其它非供生活饮用的贮水池（箱）补水时，其进水管口最低点高出溢流边缘的空气间隙不应小于150mm;则2m高转输水箱的有效水位为1.34m。
3.6超高层建筑室内高位消防水箱设置
依据《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014》5.2.1条，1、一类高层公共建筑，不应小于36m3，但当建筑高度大于150m时不应小于100m3；该建筑高度大于150m;取高位水箱100m3；布置图如下
.png)
其中消火栓的X1;X2;X3;X4区的增压稳压均通过屋顶的100m3的高位水箱加增压稳压供给前10min的消防水量；其中X4和X3区通过转输水泵供给X4区，减压后供X3区在屋面层将高位水箱接入X4区连通X3区增压稳压；X2和X1区通过两组减压阀串联后将高位水箱接至X2区；X2区减压后连同X1区来实现增压稳压。
结语
总之，随着社会的发展，我国建筑行业的水平的快速提升，超高层建筑逐渐在我国建筑行业广泛应用，超高层建筑的消防设计十分重要。
参考文献
[1] 中华人民共和国国家标准《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014书号：1580242*298.
[2] 中华人民共和国国家标准《建筑给水排水设计标准》GB50015-2019书号：155182*0561.
[3] 全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处《建筑给排水工程第3册》ISBN 978-7-112-21864-6.
[4] 中国建筑学会建筑给水排水研究分会《消防给水及消火栓系统技术规范GB50974-2014实施指南》ISBN 978-7-112-19536-7.