250m以上超高層建筑消防系統(tǒng)探討

徐 睿

上海偉倫建筑設(shè)計(jì)有限公司，上海 200000

建筑高度大于250m的民用建筑因其人員密集、建筑功能復(fù)雜、建筑高度遠(yuǎn)超出一些城市消防車輛實(shí)際供水能力，容易在發(fā)生火災(zāi)時造成重大火災(zāi)事故及財(cái)產(chǎn)損失，因此對其消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要。文章結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行分析和研究總結(jié)，探討了250m以上超高層建筑消防系統(tǒng)。

1 工程概況

某建筑工程位于蘇州市工業(yè)園區(qū)中央商務(wù)區(qū)，總建筑面積為260210.92m2，地上建筑面積為180375.09m2，地下建筑面積為79411.25m2?；匚鱾?cè)為309.85m超高層塔樓，地上68層，地下4層，裙房4層。塔樓主要功能為酒店式公寓與商務(wù)辦公，3層至39層功能為辦公，41層為公寓大堂和部分公寓，42層至68層功能為酒店式公寓。裙房地下1層至4層主要功能為商業(yè)、餐飲，地下1層夾層為非機(jī)動車庫，地下2層至地下4層為設(shè)備機(jī)房、機(jī)動車庫。地下2層到4層平時為機(jī)動車庫，局部設(shè)有甲類六級人防地下室，作為戰(zhàn)時人員掩蔽所。

2 消防給水及滅火系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)設(shè)置

該工程塔樓為超高層建筑，裙房為多層建筑，設(shè)置有以下滅火系統(tǒng)：室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)、水噴霧滅火系統(tǒng)、大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、建筑滅火器配置等。

2.2 消防用水量、消防水源及消防水池

該工程采用兩路市政給水管網(wǎng)為供水水源，管徑DN200，壓力為0.2MPa，在地塊紅線內(nèi)成環(huán)狀管網(wǎng)，供建筑物消防用水。消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量計(jì)算如表1所示。

表1 消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)用水量計(jì)算表

兩路DN200市政供水管，在地塊內(nèi)環(huán)通成室外消防管網(wǎng)，滿足室外消防40L/s的用水量要求；消防水池容積僅儲存一次火災(zāi)最大室內(nèi)消防用水量。室內(nèi)消防用水量為“室內(nèi)消火栓用水量+自噴系統(tǒng)用水量（選取其中一種系統(tǒng)的最大用水量）”，目前設(shè)計(jì)中一次火災(zāi)消防用水量最大的場所為預(yù)留自選商場防火分區(qū)內(nèi)的室內(nèi)消火栓及噴淋系統(tǒng)，一次火災(zāi)室內(nèi)消防用水量為720m3。

該工程采用常高壓消防給水系統(tǒng)與高區(qū)臨時高壓消防給水系統(tǒng)相結(jié)合的系統(tǒng)，在地下一層設(shè)置容積為720m3的1號地下消防水池；20層設(shè)置60m3的2號消防轉(zhuǎn)輸水池；30層設(shè)置48m3的5號消防減壓水池；40層設(shè)置60m3的3號消防轉(zhuǎn)輸水池；49層設(shè)置42m3的6號消防減壓水池；屋頂設(shè)置容積為738m3的4號屋頂高位消防水池（滿足一次火災(zāi)全部室內(nèi)消防用水量）。

2.3 消防給水系統(tǒng)

該項(xiàng)目針對超高層供水安全性和合理性進(jìn)行研究，結(jié)合《建筑高度大于250m民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)性技術(shù)要求（試行）》的要求，室內(nèi)消防給水采用高位消防水池給水系統(tǒng)且水池貯存一次滅火的全部水量，室外消防給水采用低壓消防給水系統(tǒng)的供水方式。

（1）消防轉(zhuǎn)輸系統(tǒng)。消防給水系統(tǒng)采用串聯(lián)轉(zhuǎn)輸供水方式，將消防儲水提升至屋頂高位消防水池，然后重力向下供水，消防供水流程如下：1號地下消防水池→消防轉(zhuǎn)輸泵→2號消防轉(zhuǎn)輸水池→消防轉(zhuǎn)輸泵→3號消防轉(zhuǎn)輸水池→消防轉(zhuǎn)輸泵→4號屋頂高位消防水池→6號消防減壓水池→3號消防轉(zhuǎn)輸水池（兼減壓水池）→5號消防減壓水池→2號消防轉(zhuǎn)輸水池（兼減壓水池）。所有消防水池、屋頂消防水池的溢流排水、消防泵試水和噴淋系統(tǒng)報(bào)警閥試水排水均排至各層相應(yīng)的消防水池。

（2）室內(nèi)消火栓系統(tǒng)。根據(jù)建筑高度和功能分布的特點(diǎn)，消火栓系統(tǒng)分為7個供水分區(qū)，即1區(qū)（B4F～8F）、2區(qū)（9F～ 20F）、3區(qū)（21F～ 30F）、4區(qū)（31F～ 40F）、5區(qū)（41F～ 49F）、6區(qū)（50F～ 59F）、7區(qū)（60F～ RF）。7區(qū)采用臨時高壓給水方式，由4號屋頂高位消防水池和消火栓增壓泵供水，并設(shè)置滿足消火栓栓口壓力0.35MPa要求的穩(wěn)壓設(shè)施；6區(qū)采用常高壓供水方式，由4號屋頂高位消防水池直接供水；5區(qū)采用常高壓供水方式，由4號屋頂高位消防水池減壓供水；4區(qū)采用常高壓供水方式，4號屋頂高位消防水池→6號消防減壓水池供水；3區(qū)采用常高壓供水方式，由3號消防轉(zhuǎn)輸水池供水；2區(qū)采用臨時高壓給水方式，由地下一層消防泵房內(nèi)專用消防泵加壓供給，同時5號消防水池兼作高位消防水池做平時穩(wěn)壓及高壓重力供水用；1區(qū)采用臨時高壓給水方式，由地下一層消防泵房內(nèi)專用消防泵加壓供給，同時2號消防水池兼作為高位消防水池做平時穩(wěn)壓及高壓重力供水用。

（3）自動噴水滅火系統(tǒng)。噴淋系統(tǒng)供水形式與室內(nèi)消火栓系統(tǒng)相同，其中屋頂高位消防水池、減壓水池、轉(zhuǎn)輸水池及轉(zhuǎn)輸泵均與消火栓系統(tǒng)共用，高區(qū)臨時高壓供水部分獨(dú)立設(shè)置噴淋增壓穩(wěn)壓設(shè)備。各分區(qū)報(bào)警閥前噴淋供水管均連成環(huán)狀。

3 問題探討

3.1 供水系統(tǒng)的選擇

目前，超高層常用的給水形式主要為臨時高壓系統(tǒng)的消防水泵串聯(lián)或并聯(lián)分區(qū)，高壓系統(tǒng)高位消防水池重力供水。該項(xiàng)目屬于超過250m的超限高層建筑，安全可靠的供水方式需要經(jīng)過專門組織專家評審論證來確定。如何選擇超限高層系統(tǒng)給水形式，筆者認(rèn)為可以從建筑類別、功能和業(yè)態(tài)分區(qū)以及建筑自身所處地域的特點(diǎn)，結(jié)合周邊環(huán)境，進(jìn)行綜合評估。設(shè)計(jì)中為了減少轉(zhuǎn)輸?shù)拇螖?shù)，需要進(jìn)行合理的系統(tǒng)分區(qū)，盡量規(guī)避減壓閥的使用，原因是減壓閥自身存在不安全性，為整個系統(tǒng)帶來一定程度的安全隱患。同樣，合理分區(qū)可以減少閥門和管件所承受的系統(tǒng)壓力，保證消防系統(tǒng)長期有效地保護(hù)建筑物。

3.2 消防水池（箱）容積確定

超高層項(xiàng)目消防水池的容積應(yīng)根據(jù)消防系統(tǒng)的供水形式和系統(tǒng)來確定，《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》（GB 50974—2014）4.3.11條規(guī)定：“當(dāng)高層民用建筑采用高位消防水池供水的高壓消防給水系統(tǒng)時，高位消防水池儲存室內(nèi)消防用水量確有困難，但火災(zāi)時補(bǔ)水可靠，其總有效容積不應(yīng)小于室內(nèi)消防用水量的50%”。針對＞250m的超限高層建筑，設(shè)計(jì)選擇上常采用高壓給水系統(tǒng)，原因是對于超限高層消防水池容積的內(nèi)容，規(guī)范中沒有明確規(guī)定。參考公安部消防局2018年4月印發(fā)的《建筑高度大于250米民用建筑防火設(shè)計(jì)加強(qiáng)性技術(shù)要求（試行）》第十四條“高位消防水池、地面（地下）消防水池的有效容積應(yīng)分別滿足火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)的全部消防用水量”，文件中明確給水系統(tǒng)應(yīng)采用屋頂高位消防水池供水，同時要求高位水池儲存全部消防的用水量，充分利用水池的自身高度在任何時候可滿足高層建筑的消防給水工作壓力和流量，提高了消防給水系統(tǒng)的可靠性。要求中同時明確地下消防水池的有效容積也需要滿足一次消防的全部用水量，這樣對于消防給水系統(tǒng)相當(dāng)于采用了雙路供水水源，加強(qiáng)保障了火災(zāi)發(fā)生時的供水能力。

3.3 消防安全加強(qiáng)措施

根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50084—2017）的規(guī)定，高層民用建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)等級為中危險(xiǎn)Ⅰ級，噴水強(qiáng)度參數(shù)不小于6L/min·m2，作用面積不應(yīng)小于160m2，中庭環(huán)廊和超出水泵接合器供水高度的樓層，噴頭宜采用快速響應(yīng)灑水噴頭，且系統(tǒng)為濕式。該工程按照中危險(xiǎn)Ⅱ級進(jìn)行設(shè)計(jì)，所有噴頭均選用快速響應(yīng)噴頭，不采用隱蔽式灑水噴頭，提高了塔樓建筑自噴系統(tǒng)的設(shè)防等級。

該項(xiàng)目中電梯機(jī)房、電纜豎井內(nèi)增設(shè)了自動滅火設(shè)施。防止電梯機(jī)房及電纜豎井火災(zāi)蔓延至其他部位，對主體建筑造成嚴(yán)重威脅。

4 結(jié)束語

對于250m以上超限高層建筑其消防給水系統(tǒng)的選擇，設(shè)計(jì)師要根據(jù)每個項(xiàng)目的自身特點(diǎn)、實(shí)際情況、城市消防救援能力等多方面因素，在滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，立足自救的消防理念進(jìn)行消防設(shè)計(jì)。