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【摘要】本文介绍了以公共建筑为主的超高层商业、办公综合建筑—— 日照安泰集团国际金融中心的工程概况，室内给水系统；室内消火拴系统、喷淋系统的设计；22层避难层箱式泵站的设计 ；地下车库泡沫喷淋系统的设计；水泵接合器的设置
【关键词】超高层、箱式泵站、泡沫喷淋、水泵接合器
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一、问题的提出
随着经济建设的迅速发展和改革、开放的深入，人民生活水平不断提高，城市用地日益紧张，因而促进了高层建筑的发展。由于超高层建筑火灾隐患多，发生火灾时，火势蔓延快，疏散困难，扑救难度大，所以消防系统和生活给水系统的设计同样处于不容被忽视的位置。在设计过程中主要存在着：竖向分区多，管道承压过高，联动控制复杂，水泵运行过程中管道易出现超压现象，现就日照安泰集团国际金融中心的生活给水、消防系统设计作简要介绍。
二、工程概况
本工程分1#楼A、1#楼 B、2#楼共三座高层建筑和裙房以及地下车库。1#楼A座为日照银行办公建筑，1#楼B座为公寓式办公建筑，2#楼为超高层办公建筑。1#楼A座地上共21层；1#楼B座地上共26层，一层至十七层为办公，十八层为设备转换层，十九层以上为公寓式办公部分；2#楼共34层，其中11层和22层为避难层兼设备层。地下两层为停车库及设备用房，裙楼1～4层为商业部分。1#楼A座建筑总高88.8m；1#楼B座建筑总高99.1m；2#楼建筑总高128.3m。
三、生活给水系统
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（简称《建规》）第3.3.5条规定：“高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向分区应符合下列要求：1、各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa；2、水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管），宜设减压或调压设施；3、各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求。”
根据《建规》规定，兼顾消防给水系统的给水方式，高层建筑生活给水系统进行合理的竖向分区。生活给水系统考虑了两个方案：一是采用无负压给水设备直接加压供水，给水支管超压采用减压阀减压，阀后压力为0.25mpa；二是采用高位水箱和水泵联合供水，水箱设专用消毒设备，给水支管超压采用减压阀减压，阀后压力为0.25mpa。方案一能防止水质的二次污染，但对管道承压要求较高，能耗方面也相对较高。方案二能保证系统压力稳定，同时对给水管道承压要求又不会太高，因此，供水采用方案二，在水箱出水管上加设消毒设备，以保证供水水质符合要求。1#、2#楼一至四层以及地下车库均由室外市政管网供水，能充分利用室外市政管网的压力；四层以上均由屋顶水箱和水泵联合供水。1#A、B座屋顶设30m3不锈钢生活箱各一个，2#楼由地下室生活供水泵供至22层箱式给水泵站，22层设60m3箱式给水泵站，充分利用一级提升水泵的供水压力，然后供至23层以上各层。1#楼A、B座顶部2层因屋顶水箱设置高度不能满足最不利配水点水压要求，因此单独采用气压供水设备加压供水。给水支管入口压力大于0.35mpa时设可调式减压阀，减压阀后压力为0.25mpa。减压阀后压力表为电接点式压力表，并配报警装置。
四、室内消火栓系统
室内消火栓系统采用临时高压系统，分为高低两个区。(见图1-1、1-2、1-3)
消防泵房设于地下二层车库内，消防水池设于室外，消防水池容积为580m3。1#、2#B楼共用一个消防泵房。1#楼A座以及地下车库、裙房、1#楼B座18层以下、2#楼22层以下为低区；1#楼B座 19~26层、2#楼23~24为高区，高区和低区分别设2台消火栓加压泵，一用一备，火灾初互为备用。高区消防加压水泵参数为Q=40L/S、H=1.80mpa、N=110KW。低区消防泵参数为Q=40L/S、H=1.45mpa、N=90KW。1#、2#楼共用屋顶消防水箱，水箱有效容积为18m3，设于2#楼上。屋顶消防水箱由相应给水分区的给水管网供水。发生火灾时，由屋顶水箱提供前十分钟的消防用水量。低区部分由屋顶水箱经减压阀减压供应。由于屋顶消防水箱的高度不能满足最不利消火栓充实水柱13m的要求，故设高区消火栓稳压设备，水泵参数为Q=3.33L/S 、H=0.30mpa 、N=2.2KW，气压罐450L一个。火灾发生十分钟后由消火栓启泵按钮启动地下室消防泵加压供水。
在首层室外分别设两组(每组含3套DN150消防水泵接合器)一体式水泵接合器，一组供低区使用，一组供高区使用。在屋顶设置试验消火栓，消火栓栓前设压力表。
五、自动喷淋系统
考虑到此建筑为超高层公共建筑物，11层及22层设有避难层，因此在设计时，考虑以下两个方案：一是126m 3的喷淋用水和消防用水共用水池设于室外，加压泵房设于地下2层，低区采用加压泵直接供水，高区各层湿式报警阀设于避难层，由地下2層加压泵直接供水的方式；二是126m3 的喷淋水池直接设于22层避难层，低区的喷淋水由22层避难层喷淋水箱重力流向低区喷淋系统直接供给。高区喷淋用水由22层避难层喷淋水泵加压后直接供水。经综合比较，第一个方案的好处是可以避免避难层结构荷载过大，且能同消火栓系统分区相一致，保证了供水的可靠性，是既经济又可靠的方案。因此，设计时选用了第一个方案。
根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）规定除面积小于5m2的卫生间及不能用水扑救的场所外，均设置湿式自动喷水灭火系统。避难层采用预作用系统，地下车库采用泡沫-喷淋灭火系统系统。除地下车库按“中危险级II级”进行设计外。其余部位均按“中危险级I级”进行设计。
自动喷淋系统分为高、低两区。(见图2-1、2-2、2-3)地下车库以及裙房、1#楼A座、1#楼B座18层以下、2#楼22层以下为低区，1#楼B座19层以上（包括19层）、2#楼23层以上（包括23层）为高区。高区和低区分别设2台喷淋加压泵，一用一备。低区自动喷淋泵参数为Q=35L/S、 H=1.45mpa、 N=90KW，高区自动喷淋泵参数为Q=35L/S 、H=1.80mpa 、N=90KW。
火灾初期，由屋顶水箱提供前十分钟的自喷用水量。低区部分由屋顶水箱经减压阀减压供应。由于屋顶消防水箱的高度不能满足最不利点喷头0.10mpa的要求，故在高区设自动喷淋稳压设备，水泵参数为Q=0.83L/S、H=0.30mpa、N=1.1KW，气压罐450L一个，十分钟后由系统压力变化自动控制消防喷水泵的启动，或由消防中心控制消防喷水泵的启动。系统的最不利点喷头的工作压力取0.1Mpa，系统设计流量为35L/s，火灾延续时间为1小时。
地下车库等不吊顶处采用直立型喷头，其他部位均采用吊顶型喷头。在净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时，设置直立型喷头。系统采用玻璃球喷头，厨房喷头动作温度为93℃，闷顶喷头动作温度为72℃，其他部位的喷头动作温度为68℃ 。
根据一个湿式报警阀和预作用报警阀控制喷头数不超过800个以及每个报警阀组供水管最高与最低位置喷头高程差不宜大于50m的原则，供水管网每层或每个防火分区设置水流指示器及讯号阀进行监控。每个报警阀组控制的最不利喷头处设“末端试水装置”。其它防火分区、楼层的最不利点处设DN25mm 的放水阀，喷淋干管顶端设自动排气阀。
喷淋系统在首层室外分别设置两组(每组含3套DN150喷淋水泵接合器)一體式水泵接合器，一组供低区使用，一组供高区使用。
高、低区喷淋水可由高、低区的报警阀阀后压力开关启动，也可由各层水流指示器将信号传至消防控制中心，由消防控制中心启动喷淋泵，同时在消防泵房内能手动启泵。喷淋泵的启、停及故障信号在消防控制中心均有显示。
地下车库中采用泡沫--喷淋系统，设计喷水强度为8L/min,作用面积为160平米，泡沫混合液喷放时间为10min。系统采用K=80的直立型喷头，喷头最小工作压力为0.1MPa,工作温度68℃，系统设计流量为35L/S。每个防火分区设PHYM35/2-6型压力比例混合装置1个，重约3.1吨（含泡沫液2吨），泡沫--喷淋罐入口设电磁阀和压力表，泡沫--喷淋灭火罐参照杭州新纪元消防科技有限公司产品样本设计。
六、水泵接合器设置
在超高层建筑消火栓和自动喷淋系统设计中，水泵接合器的设置十分重要。因低区的高度没有超过100m，消防车的供水能力可达到，因此低区设3套DNl50mm消防水泵接合器，消防车通过管网可直接供给低区消火栓和自动喷淋系统。高区的高度己超过100m，虽然《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005)7.4.5.2条对消火栓系统设置水泵接合器没有强制要求，但是《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005)10.4.2规定：“当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点作用面积的流量和压力要求时，又能够采取增压措施。”鉴于进口消防车的供水能力能达到370m，因此高区也设3套DNl50mm 消防水泵接合器，消防车可直接供水至22层，再由设于22层接力水泵加压至高区消火栓系统。
七、总结
通过以上分析，超高层建筑生活给水应优先采用高位水箱供水，保证给水压力稳定，对于用水点水压大于0.35mpa的应采用减压阀减压。消火栓系统在进行竖向分区时，应首先考虑消火栓栓口静水压力不大于1.0mpa,使三座高层竖向分基本相同，不至于使消防水泵的扬程相对于每座高层建筑相差过大。自动喷淋系统在进行竖向分区时也应注意这一点。地下车库自动喷淋灭火系统尽量采用泡沫-水喷淋系统，而不应采用普通水喷淋系统。超高层建筑中，即便是消防车供水能力有限时，也应设置水泵接合器，以增加系统的灭火可靠性。
【参考文献】
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2006
[2]《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007
[3]《低倍数泡沫灭火系统设计防火规范》GB50151-92（2002年版）
[4]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045—95(2005版)
[5]《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2001(2005版)
[6]《自动喷水灭火系统设计手册》。中国建筑工业出版社，2002年。
[7]《 建筑给水排水设计手册》（第二版）
[8]《 全国民用建筑工程设计技术措施》（2009版）
【关键词】超高层、箱式泵站、泡沫喷淋、水泵接合器
中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：
一、问题的提出
随着经济建设的迅速发展和改革、开放的深入，人民生活水平不断提高，城市用地日益紧张，因而促进了高层建筑的发展。由于超高层建筑火灾隐患多，发生火灾时，火势蔓延快，疏散困难，扑救难度大，所以消防系统和生活给水系统的设计同样处于不容被忽视的位置。在设计过程中主要存在着：竖向分区多，管道承压过高，联动控制复杂，水泵运行过程中管道易出现超压现象，现就日照安泰集团国际金融中心的生活给水、消防系统设计作简要介绍。
二、工程概况
本工程分1#楼A、1#楼 B、2#楼共三座高层建筑和裙房以及地下车库。1#楼A座为日照银行办公建筑，1#楼B座为公寓式办公建筑，2#楼为超高层办公建筑。1#楼A座地上共21层；1#楼B座地上共26层，一层至十七层为办公，十八层为设备转换层，十九层以上为公寓式办公部分；2#楼共34层，其中11层和22层为避难层兼设备层。地下两层为停车库及设备用房，裙楼1～4层为商业部分。1#楼A座建筑总高88.8m；1#楼B座建筑总高99.1m；2#楼建筑总高128.3m。
三、生活给水系统
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）（简称《建规》）第3.3.5条规定：“高层建筑生活给水系统应竖向分区，竖向分区应符合下列要求：1、各分区最低卫生器具配水点处的静水压不宜大于0.45MPa，特殊情况下不宜大于0.55MPa；2、水压大于0.35MPa的入户管（或配水横管），宜设减压或调压设施；3、各分区最不利配水点的水压，应满足用水水压要求。”
根据《建规》规定，兼顾消防给水系统的给水方式，高层建筑生活给水系统进行合理的竖向分区。生活给水系统考虑了两个方案：一是采用无负压给水设备直接加压供水，给水支管超压采用减压阀减压，阀后压力为0.25mpa；二是采用高位水箱和水泵联合供水，水箱设专用消毒设备，给水支管超压采用减压阀减压，阀后压力为0.25mpa。方案一能防止水质的二次污染，但对管道承压要求较高，能耗方面也相对较高。方案二能保证系统压力稳定，同时对给水管道承压要求又不会太高，因此，供水采用方案二，在水箱出水管上加设消毒设备，以保证供水水质符合要求。1#、2#楼一至四层以及地下车库均由室外市政管网供水，能充分利用室外市政管网的压力；四层以上均由屋顶水箱和水泵联合供水。1#A、B座屋顶设30m3不锈钢生活箱各一个，2#楼由地下室生活供水泵供至22层箱式给水泵站，22层设60m3箱式给水泵站，充分利用一级提升水泵的供水压力，然后供至23层以上各层。1#楼A、B座顶部2层因屋顶水箱设置高度不能满足最不利配水点水压要求，因此单独采用气压供水设备加压供水。给水支管入口压力大于0.35mpa时设可调式减压阀，减压阀后压力为0.25mpa。减压阀后压力表为电接点式压力表，并配报警装置。
四、室内消火栓系统
室内消火栓系统采用临时高压系统，分为高低两个区。(见图1-1、1-2、1-3)
消防泵房设于地下二层车库内，消防水池设于室外，消防水池容积为580m3。1#、2#B楼共用一个消防泵房。1#楼A座以及地下车库、裙房、1#楼B座18层以下、2#楼22层以下为低区；1#楼B座 19~26层、2#楼23~24为高区，高区和低区分别设2台消火栓加压泵，一用一备，火灾初互为备用。高区消防加压水泵参数为Q=40L/S、H=1.80mpa、N=110KW。低区消防泵参数为Q=40L/S、H=1.45mpa、N=90KW。1#、2#楼共用屋顶消防水箱，水箱有效容积为18m3，设于2#楼上。屋顶消防水箱由相应给水分区的给水管网供水。发生火灾时，由屋顶水箱提供前十分钟的消防用水量。低区部分由屋顶水箱经减压阀减压供应。由于屋顶消防水箱的高度不能满足最不利消火栓充实水柱13m的要求，故设高区消火栓稳压设备，水泵参数为Q=3.33L/S 、H=0.30mpa 、N=2.2KW，气压罐450L一个。火灾发生十分钟后由消火栓启泵按钮启动地下室消防泵加压供水。
在首层室外分别设两组(每组含3套DN150消防水泵接合器)一体式水泵接合器，一组供低区使用，一组供高区使用。在屋顶设置试验消火栓，消火栓栓前设压力表。
五、自动喷淋系统
考虑到此建筑为超高层公共建筑物，11层及22层设有避难层，因此在设计时，考虑以下两个方案：一是126m 3的喷淋用水和消防用水共用水池设于室外，加压泵房设于地下2层，低区采用加压泵直接供水，高区各层湿式报警阀设于避难层，由地下2層加压泵直接供水的方式；二是126m3 的喷淋水池直接设于22层避难层，低区的喷淋水由22层避难层喷淋水箱重力流向低区喷淋系统直接供给。高区喷淋用水由22层避难层喷淋水泵加压后直接供水。经综合比较，第一个方案的好处是可以避免避难层结构荷载过大，且能同消火栓系统分区相一致，保证了供水的可靠性，是既经济又可靠的方案。因此，设计时选用了第一个方案。
根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）规定除面积小于5m2的卫生间及不能用水扑救的场所外，均设置湿式自动喷水灭火系统。避难层采用预作用系统，地下车库采用泡沫-喷淋灭火系统系统。除地下车库按“中危险级II级”进行设计外。其余部位均按“中危险级I级”进行设计。
自动喷淋系统分为高、低两区。(见图2-1、2-2、2-3)地下车库以及裙房、1#楼A座、1#楼B座18层以下、2#楼22层以下为低区，1#楼B座19层以上（包括19层）、2#楼23层以上（包括23层）为高区。高区和低区分别设2台喷淋加压泵，一用一备。低区自动喷淋泵参数为Q=35L/S、 H=1.45mpa、 N=90KW，高区自动喷淋泵参数为Q=35L/S 、H=1.80mpa 、N=90KW。
火灾初期，由屋顶水箱提供前十分钟的自喷用水量。低区部分由屋顶水箱经减压阀减压供应。由于屋顶消防水箱的高度不能满足最不利点喷头0.10mpa的要求，故在高区设自动喷淋稳压设备，水泵参数为Q=0.83L/S、H=0.30mpa、N=1.1KW，气压罐450L一个，十分钟后由系统压力变化自动控制消防喷水泵的启动，或由消防中心控制消防喷水泵的启动。系统的最不利点喷头的工作压力取0.1Mpa，系统设计流量为35L/s，火灾延续时间为1小时。
地下车库等不吊顶处采用直立型喷头，其他部位均采用吊顶型喷头。在净空高度大于800mm的闷顶和技术夹层内有可燃物时，设置直立型喷头。系统采用玻璃球喷头，厨房喷头动作温度为93℃，闷顶喷头动作温度为72℃，其他部位的喷头动作温度为68℃ 。
根据一个湿式报警阀和预作用报警阀控制喷头数不超过800个以及每个报警阀组供水管最高与最低位置喷头高程差不宜大于50m的原则，供水管网每层或每个防火分区设置水流指示器及讯号阀进行监控。每个报警阀组控制的最不利喷头处设“末端试水装置”。其它防火分区、楼层的最不利点处设DN25mm 的放水阀，喷淋干管顶端设自动排气阀。
喷淋系统在首层室外分别设置两组(每组含3套DN150喷淋水泵接合器)一體式水泵接合器，一组供低区使用，一组供高区使用。
高、低区喷淋水可由高、低区的报警阀阀后压力开关启动，也可由各层水流指示器将信号传至消防控制中心，由消防控制中心启动喷淋泵，同时在消防泵房内能手动启泵。喷淋泵的启、停及故障信号在消防控制中心均有显示。
地下车库中采用泡沫--喷淋系统，设计喷水强度为8L/min,作用面积为160平米，泡沫混合液喷放时间为10min。系统采用K=80的直立型喷头，喷头最小工作压力为0.1MPa,工作温度68℃，系统设计流量为35L/S。每个防火分区设PHYM35/2-6型压力比例混合装置1个，重约3.1吨（含泡沫液2吨），泡沫--喷淋罐入口设电磁阀和压力表，泡沫--喷淋灭火罐参照杭州新纪元消防科技有限公司产品样本设计。
六、水泵接合器设置
在超高层建筑消火栓和自动喷淋系统设计中，水泵接合器的设置十分重要。因低区的高度没有超过100m，消防车的供水能力可达到，因此低区设3套DNl50mm消防水泵接合器，消防车通过管网可直接供给低区消火栓和自动喷淋系统。高区的高度己超过100m，虽然《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005)7.4.5.2条对消火栓系统设置水泵接合器没有强制要求，但是《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005)10.4.2规定：“当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点作用面积的流量和压力要求时，又能够采取增压措施。”鉴于进口消防车的供水能力能达到370m，因此高区也设3套DNl50mm 消防水泵接合器，消防车可直接供水至22层，再由设于22层接力水泵加压至高区消火栓系统。
七、总结
通过以上分析，超高层建筑生活给水应优先采用高位水箱供水，保证给水压力稳定，对于用水点水压大于0.35mpa的应采用减压阀减压。消火栓系统在进行竖向分区时，应首先考虑消火栓栓口静水压力不大于1.0mpa,使三座高层竖向分基本相同，不至于使消防水泵的扬程相对于每座高层建筑相差过大。自动喷淋系统在进行竖向分区时也应注意这一点。地下车库自动喷淋灭火系统尽量采用泡沫-水喷淋系统，而不应采用普通水喷淋系统。超高层建筑中，即便是消防车供水能力有限时，也应设置水泵接合器，以增加系统的灭火可靠性。
【参考文献】
[1]《建筑设计防火规范》GB50016-2006
[2]《气体灭火系统施工及验收规范》GB50263-2007
[3]《低倍数泡沫灭火系统设计防火规范》GB50151-92（2002年版）
[4]《高层民用建筑设计防火规范》GB 50045—95(2005版)
[5]《自动喷水灭火系统设计规范》GB 50084-2001(2005版)
[6]《自动喷水灭火系统设计手册》。中国建筑工业出版社，2002年。
[7]《 建筑给水排水设计手册》（第二版）
[8]《 全国民用建筑工程设计技术措施》（2009版）