超高層建筑的給排水及消防設(shè)計(jì)

鄭學(xué)成

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快及土地資源的稀缺，超高層建筑已經(jīng)成為大中城市建設(shè)的主流，超高層建筑給排水及消防設(shè)計(jì)也備受業(yè)內(nèi)人士的重視。本文通過介紹深圳證券交易所的生活冷水系統(tǒng)、中水系統(tǒng)、雨水回收利用系統(tǒng)、生活排水系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)，自動(dòng)噴淋系統(tǒng)及其他滅火系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)參數(shù)和系統(tǒng)的選擇進(jìn)行闡述，結(jié)合規(guī)范的要求提出設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：超高層建筑給排水設(shè)計(jì)消防設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3024（2016）09-146-02

前言

我國(guó)建筑領(lǐng)域中的高層和超高層建筑的數(shù)量與日俱增，同時(shí)人們開始注重高層建筑各方面的安全性和實(shí)用性。給排水消防系統(tǒng)則是高層及超高層建筑體系中最為關(guān)鍵的系統(tǒng)，特別是設(shè)計(jì)好建筑的消防系統(tǒng)對(duì)于保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全以及整個(gè)建筑的穩(wěn)定有直接的關(guān)系。

1.工程概況

深圳證券交易所位于深圳市福田區(qū)為超高層辦公樓，總建筑面積263528m^{2，地上辦公樓46層，裙房6層，抬升裙樓3層，地下3層，建筑高度辦公樓237.10m，抬升裙樓懸挑36.0m，裙樓抬升高度27.1m，底距地36m。}

地下室一～三層為停車庫及設(shè)備房；一層為深交所入口大廳及配套商務(wù)用房，二層為出租辦公區(qū)入口大廳，三層為物業(yè)管理辦公用房，四～六層為深交所內(nèi)部技術(shù)機(jī)房區(qū)，七～九層為懸挑裙房層，為深交所運(yùn)營(yíng)及辦公區(qū)；十層員工食堂，十～十五層為深交所高層辦公區(qū)，十六、三十二層為避難層，十七～三十一層、三十三～四十三層為出租辦公區(qū)，四十四～四十六為會(huì)所，屋頂層為設(shè)備機(jī)房層（47層）。該項(xiàng)目2008年完成施工圖設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)建成投入使用。

2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1室外給水系統(tǒng)

項(xiàng)目臨近的民田路及福中三路均預(yù)留有市政供水接口，預(yù)留的管徑及市政管道壓力（管網(wǎng)壓力大于0.15MPa）均能滿足項(xiàng)目的生活及消防用水需求。根據(jù)市政供水條件，本工程為兩路供水，室外消防供水由市政管網(wǎng)直接供水。

2.2室內(nèi)給水系統(tǒng)

根據(jù)《建筑給水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》：建筑高度不超過100m的建筑的生活給水系統(tǒng)，宜采用垂直分區(qū)并聯(lián)供水或分區(qū)減壓的供水方式；建筑高度超過100m的建筑，宜采用垂直串聯(lián)供水方式。本項(xiàng)目采用垂直串聯(lián)供水方式；在16層避難層和32層避難層設(shè)中間水箱及轉(zhuǎn)輸水泵，在47層設(shè)置屋頂高位水箱。地下3層裝置水泵，從地下3層生活水箱提升生活用水至16層避難層之中間水箱，然后由16層轉(zhuǎn)輸水泵提升生活用水至32層避難層之中間水箱，最后由32層轉(zhuǎn)輸水泵提升生活用水至47層屋頂高位水箱。

按各分區(qū)最低配水點(diǎn)處的凈水壓力不大于0.45MPa，同時(shí)各衛(wèi)生器具給水配件承受的最大工作壓力，不得大于0.6MPa的原則進(jìn)行供水分區(qū)：一區(qū)為地下室～首層，由市政自來水管網(wǎng)直供；二區(qū)為3層～10層，由16層避難層生活水箱重力配水；三區(qū)為11層～28層，由32層避難層生活水箱重力配水；四區(qū)為29層～44層，由47層屋頂水箱重力配水；45層～47層由設(shè)于屋頂?shù)纳钭冾l泵組加壓供給。

2.3中水系統(tǒng)

為節(jié)省水資源及應(yīng)業(yè)主的要求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)中水回用系統(tǒng)及雨水收集利用系統(tǒng)，中水主要用于公共衛(wèi)生間的沖廁。將本大樓的淋浴、盥洗優(yōu)質(zhì)雜排水及空調(diào)冷凝水全部收集，重力流排至地下三層中水處理機(jī)房，經(jīng)處理后用于本大樓1～43層沖廁用水。中水系統(tǒng)分區(qū)按室內(nèi)給水分區(qū)的原則進(jìn)行劃分，中水系統(tǒng)分區(qū)與室內(nèi)給水分區(qū)相同。

項(xiàng)目中水處理采用膜生物反應(yīng)器處理工藝流程：

中水系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，水池、閥門、水表、管道等均標(biāo)有“中水”字樣，采取了嚴(yán)格的防止誤飲誤用的措施。

2.4雨水回用系統(tǒng)

根據(jù)屋面及地面雨水的污染程度，項(xiàng)目分設(shè)雨水回收處理系統(tǒng)。將塔樓屋頂雨水、抬升裙樓屋面雨水收集至室外1010m^{3雨水蓄水池，雨水經(jīng)沉淀、過濾處理后用于空調(diào)冷卻塔補(bǔ)水；將室外廣場(chǎng)雨水收集至室外320m3雨水蓄水池，雨水經(jīng)處理后用于抬升裙樓屋面、室外地面的沖洗和綠化澆灑以及地下車庫地面沖洗。}

2.5生活排水系統(tǒng)

項(xiàng)目設(shè)置中水系統(tǒng)，收集淋浴及盥洗排水，因此本項(xiàng)目采用雨、污、廢分流的排水系統(tǒng)，衛(wèi)生間污、廢水共用專用通氣立管。因抬升裙樓部分的屋面外挑36m，整個(gè)外挑屋面面積約11060m^{2，按深圳市暴雨強(qiáng)度公式，10年重現(xiàn)期，5分鐘降雨歷時(shí)，雨水設(shè)計(jì)流量約為624L/S，若設(shè)重力流雨水排水系統(tǒng)需要DNl00雨水斗53個(gè)或DNl50的雨水斗25個(gè)，需設(shè)DNl50排水立管25根，懸吊管需一直引至裙房主核心筒附近的水井內(nèi)設(shè)排水立管，管道安裝占用頂板下的安裝高度較大；根據(jù)以上幾種原因，該項(xiàng)目抬升裙樓屋面采用虹吸雨水排水系統(tǒng)，減少排水立管的數(shù)量以及懸吊管安裝占用的空間高度。}

因項(xiàng)目屬于低于250m的超高層建筑，需特別注意排水立管的材質(zhì)，需選擇能夠承壓的排水管材，且排水立管需按規(guī)范的要求設(shè)置消能措施。根據(jù)此要求：屋面虹吸雨水管采用HDPE排水專用管材（PE80），管道連接方式采用熱熔連接。塔樓屋頂雨水排水管采用內(nèi)外涂塑無縫鋼管，卡箍連接，承壓2.5MPa，室內(nèi)污、廢水及通氣管采用離心鑄鐵排水管，管箍連接。DN200壁厚5.0mm，DN250壁厚5.5mm，DN300壁厚6.0mm。其它雨水管采用離心鑄鐵排水管，管箍連接。

2.6室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

本工程屬一類超高層建筑，超高層建筑因其建筑高度高、功能復(fù)雜，所以消防滅火必須立足于自救，因而消防供水設(shè)計(jì)的安全可靠性就變得尤為重要。通常情況下，超高層建筑高度均超過普通消防車的救火高度，所以其設(shè)計(jì)更應(yīng)遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的設(shè)計(jì)理念，提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，消防設(shè)計(jì)做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。

該項(xiàng)目采用串聯(lián)供水方式，豎向分為4個(gè)區(qū)。其中地下室及地上1～9層為1區(qū)；10～16層為2區(qū)；17～32層為3區(qū)；33～47層為4區(qū)；各分區(qū)保證水壓力不超過1.0MPa。地下3層消防水泵房設(shè)置二臺(tái)低區(qū)消火栓水泵（一用一備），供應(yīng)1區(qū)和2區(qū)消火栓用水。16層避難層消防水泵房設(shè)置二臺(tái)高區(qū)消火栓水泵（一用一備），供應(yīng)3區(qū)和4區(qū)消火栓用水。地下3層消防水泵房設(shè)置三臺(tái)與噴淋系統(tǒng)共享的轉(zhuǎn)輸供水泵（二用一備），與高區(qū)消火栓水泵同步運(yùn)行（聯(lián)動(dòng)），在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，補(bǔ)充16層避難層之中轉(zhuǎn)消防水箱用水，以確保高區(qū)消火栓水泵能持續(xù)運(yùn)行。1區(qū)消火栓的穩(wěn)壓及火災(zāi)初期消防用水，由設(shè)于16層避難層的中轉(zhuǎn)消防水箱（有效容積90m³）以重力自流方式提供。2、3、4區(qū)消火栓的穩(wěn)壓及火災(zāi)初期消防用水，由設(shè)于47層的屋頂消防水箱（有效容積18m³，為按當(dāng)時(shí)現(xiàn)行版本規(guī)范設(shè)計(jì)）提供。

串聯(lián)供水方式是通過在地下消防水池，補(bǔ)水泵和中間轉(zhuǎn)輸水箱，轉(zhuǎn)輸泵聯(lián)合向高區(qū)供水，保證了高區(qū)消防的安全，可靠。在地下消防泵有故障時(shí)，還可由消防車通過水泵接合器向中問轉(zhuǎn)輸水箱供水，再由轉(zhuǎn)輸泵向高區(qū)供水。串聯(lián)方式占用避難層面積，水泵臺(tái)數(shù)較多，控制復(fù)雜。

2.7自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)

本工程屬一類超高層公共建筑，除不宜用水撲救的電器用房如高低壓配電房、電表房及電梯機(jī)房等及其它特殊重要設(shè)備室；樓梯問、小于5m²之衛(wèi)生間、電纜豎井及管道豎井外各區(qū)域均設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。凈高大于12m的中庭，另設(shè)大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，不設(shè)自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)。

自噴系統(tǒng)按報(bào)警閥出壓力不大于1.2MPa進(jìn)行分區(qū)。為滿足低區(qū)（地下三層～地上9層）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用水量及水壓，在地下3層消防水泵房設(shè)置二臺(tái)低區(qū)噴淋水泵（一用一備）。為滿足高區(qū)（10層～47層）自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)用水量及水壓，在16層避難層消防水泵房設(shè)置二臺(tái)高區(qū)噴淋水泵（一用一備）。地下3層消防水泵房設(shè)置三臺(tái)與消火栓系統(tǒng)共享的轉(zhuǎn)輸供水泵（二用一備），與高層噴淋水泵同步運(yùn)行（聯(lián)動(dòng)），在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，補(bǔ)充16層避難層之中轉(zhuǎn)消防水箱用水，以確保高層噴淋水泵能持續(xù)運(yùn)行。高區(qū)系統(tǒng)的穩(wěn)壓由設(shè)于47層的消防水箱（1gm3）以重力自流和增壓穩(wěn)壓裝置共同提供；低區(qū)系統(tǒng)的穩(wěn)壓由設(shè)于16層避難層的中轉(zhuǎn)消防水箱（90m³）以重力自流提供。

自噴管道安裝屬于滿鋪布置，占用頂板下安裝空間，本項(xiàng)目地上塔樓及裙房部分的所有噴淋管道采用穿梁安裝；核心筒外圍結(jié)構(gòu)形式采用鋼結(jié)構(gòu)，所有噴淋管穿梁安裝，鋼梁均于出廠前預(yù)留好穿管留洞。

3.結(jié)語

高層建筑及超高層建筑在現(xiàn)代城市建設(shè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，而合理設(shè)計(jì)高層建筑給排水和消防系統(tǒng)，對(duì)于提升高層建筑的使用方便性以及消防安全性，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要意義。