超高层给排水与消防设计探讨

超高层给排水与消防设计探讨
发表时间：2017-06-09T09:52:22.777Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年2月上作者：胡甜
[导读] 某项目地上办公楼46层，地下室1～3层为停车库及设备房。

摘要：超高层给排水设计工作中，消防系统作为比较关键的部分，受到内人士的重视。

设计好给排水消防系统，可以有效保障人们的生命和财产安全。

本文根据工程案例，对项目的生活冷水系统、中水系统、雨水回收利用系统、生活排水系统、消火栓系统，自动喷淋系统及其他灭火系统等的设计参数和系统的选择进行探讨。

关键词：超高层建筑；给排水设计；消防设计
一、工程概况
某项目地上办公楼46层，地下室1～3层为停车库及设备房；1层为入口大厅及配套商务用房，2层为出租办公区入口大厅，3层为物业管理办公用房，4～6层为技术机房区，7～9层为悬挑裙房层，10层员工食堂，10～15层为高层办公区，16、32层为避难层，17～31层、33～43层为出租办公区，44～46为会所。

二、系统设计
（一）室外给水系统
项目临近的市政道路均预留有市政供水接口，预留的管径及市政管道压力（管网压力大于0.15MPa）均能满足项目的生活及消防用水需求。

根据市政供水条件，本工程为两路供水，室外消防供水由市政管网直接供水。

（二）室内给水系统
根据《建筑给水排水系统设计规范》：建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。

本项目采用垂直串联供水方式；在16层避难层和32层避难层设中间水箱及转输水泵，在47层设置屋顶高位水箱。

地下3层装置水泵，从地下3层生活水箱提升生活用水至16层避难层之中间水箱，然后由16层转输水泵提升生活用水至32层避难层之中间水箱，最后由32层转输水泵提升生活用水至47层屋顶高位水箱。

按各分区最低配水点处的净水压力不大于0.45MPa，同时各卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa的原则进行供水分区：一区为地下室～首层，由市政自来水管网直供；二区为3层～10层，由16层避难层生活水箱重力配水；三区为11层～28层，由32层避难层生活水箱重力配水；四区为29层～44层，由47层屋顶水箱重力配水；45层～47层由设于屋顶的生活变频泵组加压供给。

（三）中水系统
为节省水资源及应业主的要求，项目设计中水回用系统及雨水收集利用系统，中水主要用于公共卫生间的冲厕。

将本大楼的淋浴、盥洗优质杂排水及空调冷凝水全部收集，重力流排至地下三层中水处理机房，经处理后用于本大楼1～43层冲厕用水。

中水系统分区按室内给水分区的原则进行划分，中水系统分区与室内给水分区相同。

项目中水处理采用膜生物反应器处理工艺流程：
中水系统独立设置，水池、阀门、水表、管道等均标有“中水”字样，采取了严格的防止误饮误用的措施。

（四）雨水回用系统
根据屋面及地面雨水的污染程度，项目分设雨水回收处理系统。

将塔楼屋顶雨水、抬升裙楼屋面雨水收集至室外1010m3雨水蓄水池，雨水经沉淀、过滤处理后用于空调冷却塔补水；将室外广场雨水收集至室外320m3雨水蓄水池，雨水经处理后用于抬升裙楼屋面、室外地面的冲洗和绿化浇洒以及地下车库地面冲洗。

（五）生活排水系统
项目设置中水系统，收集淋浴及盥洗排水，因此本项目采用雨、污、废分流的排水系统，卫生间污、废水共用专用通气立管。

因抬升裙楼部分的屋面外挑36m，整个外挑屋面面积约11060m2，按该市暴雨强度公式，10年重现期，5分钟降雨历时，雨水设计流量约为
624L/S，若设重力流雨水排水系统需要DNl00雨水斗53个或DNl50的雨水斗25个，需设DNl50排水立管25根，悬吊管需一直引至裙房主核心筒附近的水井内设排水立管，管道安装占用顶板下的安装高度较大；根据以上几种原因，该项目抬升裙楼屋面采用虹吸雨水排水系统，减少排水立管的数量以及悬吊管安装占用的空间高度。

因项目属于低于250m的超高层建筑，需特别注意排水立管的材质，需选择能够承压的排水管材，且排水立管需按规范的要求设置消能措施。

根据此要求：屋面虹吸雨水管采用HDPE排水专用管材（PE80），管道连接方式采用热熔连接。

塔楼屋顶雨水排水管采用内外涂塑无缝钢管，卡箍连接，承压2.5MPa，室内污、废水及通气管采用离心铸铁排水管，管箍连接。

DN200壁厚5.0mm，DN250壁厚5.5mm，DN300壁厚6.0mm。

其它雨水管采用离心铸铁排水管，管箍连接。

（六）室内消火栓系统
本工程属一类超高层建筑，超高层建筑因其建筑高度高、功能复杂，所以消防灭火必须立足于自救，因而消防供水设计的安全可靠性就变得尤为重要。

通常情况下，超高层建筑高度均超过普通消防车的救火高度，所以其设计更应遵循“预防为主，防消结合”的设计理念，提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，消防设计做到安全适用、技术先进、经济合理。

该项目采用串联供水方式，竖向分为4个区。

其中地下室及地上1～9层为1区；10～16层为2区；17～32层为3区；33～47层为4区；各
分区保证水压力不超过1.0MPa。

地下3层消防水泵房设置二台低区消火栓水泵（一用一备），供应1区和2区消火栓用水。

16层避难层消防水泵房设置二台高区消火栓水泵（一用一备），供应3区和4区消火栓用水。

地下3层消防水泵房设置三台与喷淋系统共享的转输供水泵（二用一备），与高区消火栓水泵同步运行（联动），在火灾发生时，补充16层避难层之中转消防水箱用水，以确保高区消火栓水泵能持续运行。

1区消火栓的稳压及火灾初期消防用水，由设于16层避难层的中转消防水箱（有效容积90m3）以重力自流方式提供。

2、3、4区消火栓的稳压及火灾初期消防用水，由设于47层的屋顶消防水箱（有效容积18m3，为按当时现行版本规范设计）提供。

串联供水方式是通过在地下消防水池，补水泵和中间转输水箱，转输泵联合向高区供水，保证了高区消防的安全，可靠。

在地下消防泵有故障时，还可由消防车通过水泵接合器向中问转输水箱供水，再由转输泵向高区供水。

串联方式占用避难层面积，水泵台数较多，控制复杂。

（七）自动喷水灭火系统
本工程属一类超高层公共建筑，除不宜用水扑救的电器用房如高低压配电房、电表房及电梯机房等及其它特殊重要设备室；楼梯问、小于5m2之卫生间、电缆竖井及管道竖井外各区域均设置自动喷水灭火系统。

净高大于12m的中庭，另设大空间智能型主动喷水灭火系统，不设自动喷淋灭火系统。

自喷系统按报警阀出压力不大于1.2MPa进行分区。

为满足低区（地下三层～地上9层）自动喷水灭火系统用水量及水压，在地下3层消防水泵房设置二台低区喷淋水泵（一用一备）。

为满足高区（10层～47层）自动喷水灭火系统用水量及水压，在16层避难层消防水泵房设置二台高区喷淋水泵（一用一备）。

地下3层消防水泵房设置三台与消火栓系统共享的转输供水泵（二用一备），与高层喷淋水泵同步运行（联动），在火灾发生时，补充16层避难层之中转消防水箱用水，以确保高层喷淋水泵能持续运行。

高区系统的稳压由设于47层的消防水箱（1gm3）以重力自流和增压稳压装置共同提供；低区系统的稳压由设于16层避难层的中转消防水箱（90m3）以重力自流提供。

自喷管道安装属于满铺布置，占用顶板下安装空间，本项目地上塔楼及裙房部分的所有喷淋管道采用穿梁安装；核心筒外围结构形式采用钢结构，所有喷淋管穿梁安装，钢梁均于出厂前预留好穿管留洞。

三、结束语
高层建筑及超高层建筑在现代城市建设中得到了极为广泛的应用，而合理设计高层建筑给排水和消防系统，对于提升高层建筑的使用方便性以及消防安全性，保护人们的生命财产安全具有重要意义。