文/王鵬舉 鄭州市建筑設(shè)計(jì)院 河南鄭州 450002

引言：

隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市化進(jìn)程的腳步也逐漸加快，特別是房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，給住宅建設(shè)帶來前所未有的建設(shè)規(guī)模。一些城市的建設(shè)用地越來越緊張，于是，超高層住宅群風(fēng)靡各地，最初高層住宅群只是幾萬平方米，現(xiàn)在十幾、幾十萬平方米高層建筑群也是司空見慣。所謂超高層住宅，一層架空用于綠化、管道轉(zhuǎn)換或設(shè)零星的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。檔次稍低的，也有架空用做車庫，絕大多數(shù)則另設(shè)地下車庫。

1、工程概況

鄭州華潤悅府住宅一期項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“悅府”），總占地面積36454.37m2，總建筑面積327340.66m2。其中：1#樓地下三層，地上五十四層，地上建筑面積54721m2，主體高度165.30m；2#樓地下三層，地上五十四層，地上建筑面積60311m2，主體高度165.30m；3#樓地下三層，地上六十層，地上建筑面積285291m，主體高度189.30m；4#樓地下三層，地上六十層，地上建筑面積24062m2，主體高度189.30m。地下三層為小汽車庫和設(shè)備用房，地下車庫總建筑面積104933m2。其中地下三層為人防工程，平戰(zhàn)結(jié)合。消防水池和消防泵房位于地下三層。消防水池的有效蓄水量為330m3。消防水箱位于3#樓屋頂，消防水箱的有效儲(chǔ)水量為18m3。

2、高層住宅群的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

高層住宅群消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)套用現(xiàn)行《高層民用建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50045-95），往往按如下設(shè)計(jì)方式：

（1）消火栓系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置，設(shè)臨時(shí)加壓泵房，每個(gè)消防栓箱啟動(dòng)泵按鈕信號(hào)均要接至消火栓泵房，由著火信號(hào)自動(dòng)啟動(dòng)消火栓泵。

（2）必須設(shè)不小于6m3（有的地方消防部門要求為12m3）的消防水箱。當(dāng)建筑不利點(diǎn)消火栓靜水壓力低于0.07Mpa 時(shí)，要設(shè)消火栓穩(wěn)壓泵。

（3）為保證消防水不被動(dòng)用，單獨(dú)設(shè)消防水池或合用水池并采取措施控制消防水量不被動(dòng)用。按上述設(shè)計(jì)，消火栓與生活給水系統(tǒng)各自獨(dú)立，會(huì)造成室外管位緊張，特別是北方地區(qū)的住宅，室外有采暖管道，管道總線布置設(shè)計(jì)困難；更造成投資大，影響房地產(chǎn)開發(fā)商的開發(fā)利潤；屋頂設(shè)消防水箱，給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來麻煩，更嚴(yán)重影響建筑立面。因?yàn)橄老到y(tǒng)的特點(diǎn)，它是一個(gè)常備系統(tǒng)，只有發(fā)生火災(zāi)時(shí)才會(huì)發(fā)揮作用，平時(shí)由于麻痹思想而疏于管理，最終使用效果適得其反。綜上所述，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法有待討論。

3、室外市政條件和室外消火栓系統(tǒng)

華潤悅府住宅一期項(xiàng)目位于太康路以南、五彩路以北、銘功路以東，民主二街以西。該住宅小區(qū)地處鄭州市區(qū)繁華地帶，周邊市政設(shè)施配套較為完善。小區(qū)西側(cè)銘功路現(xiàn)有DN800市政主供水管道，小區(qū)南側(cè)五彩路現(xiàn)有DN300市政供水管道。市政管道常年壓力0.25Mpa，小區(qū)從銘功路和五彩路各接入一條DN300的市政供水管道（引入管上設(shè)置低阻力倒流防止器），在小區(qū)內(nèi)成環(huán)。

在院區(qū)內(nèi)環(huán)狀供水管道引出4個(gè)地上式室外消火栓，每個(gè)室外消火栓設(shè)有一個(gè)DN150和2個(gè)DN65的栓口，相鄰兩個(gè)室外消火栓間距不大于120m。

4、室內(nèi)消火栓設(shè)計(jì)

4.1 室內(nèi)消防水量

依據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50045-95）》（2005年版）7.2.2條，“高層建筑室內(nèi)外消火栓給水系統(tǒng)的用水量，不應(yīng)小于表7.2.2條規(guī)定”，本項(xiàng)目室內(nèi)消防用水量見表1。

表1 消防用水量的確認(rèn)

4.2 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

在該系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期，由于建筑方案未考慮設(shè)置設(shè)備轉(zhuǎn)換層，對(duì)于水專業(yè)來說是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。對(duì)于室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的豎向分區(qū)，最低消火栓和最高消火栓高差196米。通過對(duì)國內(nèi)消火栓泵廠家和消防管道及管件承壓能力的考察，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面的分析，最終采用“一泵到頂，減壓閥分區(qū)”的給水系統(tǒng)，即采用一套消火栓泵，該泵能滿足系統(tǒng)最高點(diǎn)消火栓壓力及流量的要求。為達(dá)到高規(guī)第7.4.6.5條，“消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.0Mpa，當(dāng)大于1.00Mpa時(shí)，采取減壓閥分區(qū)的給水系統(tǒng)。消火栓栓口的出水壓力大于0.5Mpa時(shí)，應(yīng)采取減壓措施。”豎向分為三個(gè)區(qū)，-3～20層為低區(qū)，21～42層為中區(qū)，44～60層為高區(qū)。每個(gè)分區(qū)上面五層采用普通消火栓，其余均采用減壓穩(wěn)壓型消火栓。該方案優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單，水泵機(jī)組少，占地面積省，造價(jià)低，維護(hù)費(fèi)用低。缺點(diǎn)：由于該系統(tǒng)的低區(qū)或中區(qū)的供水壓力均通過加壓閥減壓來實(shí)現(xiàn)，因此減壓閥成為整個(gè)系統(tǒng)是否安全的關(guān)鍵，對(duì)消火栓泵、消防管道的管件和減壓閥的承壓能力要求高。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)見圖1。

4.3 管材的選用及消能措施

消火栓系統(tǒng)供水管道采用熱鍍鋅鋼管，接消防泵出口至各個(gè)分區(qū)減壓閥前的管道采用壓力等級(jí)為3.0Mpa的無縫鋼管，焊接，接口做加強(qiáng)防腐處理。高區(qū)以及中、低區(qū)減壓閥后的管道采用壓力等級(jí)為1.6Mpa的管道，溝槽連接。

消火栓泵的壓力比較高，為防止停泵水錘，在消火栓泵的出口處設(shè)置緩閉止回閥，為增加系統(tǒng)的可靠性，后期又增設(shè)了水錘消除器，將停泵水錘危害降至最低。

4.4 水泵接合器

根據(jù)高規(guī)第7.4.5條，“室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置水泵接合器，每個(gè)水泵接合器的流量按10～15L計(jì)算”。該項(xiàng)目設(shè)置兩套DN150的水泵接合器。消防水泵接合器壓力等級(jí)要求2.0Mpa。由于消火栓系統(tǒng)最高消火栓距地面187m，再加上管道水頭損失和13m充實(shí)水柱的要求，消火栓水泵接合器的入口壓力應(yīng)為225m，而目前國產(chǎn)消防車的供水壓力普遍在140m左右。為滿足供水需求，采用在水泵接合器后的管道上增設(shè)管道泵，該泵流量30L/S，揚(yáng)程140m，泵殼承壓3.0Mpa。該泵直接從水泵接合器后管道吸水，經(jīng)管道泵串聯(lián)接力后送至消火栓給水系統(tǒng)。為保持系統(tǒng)的統(tǒng)一和可操作性，消火栓管道接力泵的啟停，消火栓接力泵房、水泵接合器附近、消防泵房均設(shè)置啟停按鈕。為保證管道泵不被銹蝕和平時(shí)的消防巡檢問題，管道泵前設(shè)置閥門和水箱，消防巡檢時(shí)，管道泵從水箱吸水經(jīng)管道泵、放水閥后回到水箱。確保消防時(shí)管道泵能正常工作。管道泵平時(shí)和消防時(shí)工作原理見下圖2。

圖1 消火栓系統(tǒng)展開圖

圖2 管道泵平時(shí)和消防時(shí)工作原理

5、總結(jié)和思考

悅府項(xiàng)目于2014年竣工驗(yàn)收，目前運(yùn)行良好。由于消火栓給水系統(tǒng)壓力過高，消火栓泵、高壓管道、水泵接合器、接力消防泵及相關(guān)管道附件等均需定制，在一定程度上增加了工程造價(jià)，并對(duì)后期的施工管理和安裝水平也提出很高的要求。

隨著各個(gè)城市消防車不斷改進(jìn)，消防車供水壓力不斷提高。對(duì)于高度不超過150m的住宅群采用減壓閥減壓方案可省去設(shè)備轉(zhuǎn)換層。隨著新版《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014實(shí)施，要求消火栓系統(tǒng)工作壓力不應(yīng)大于2.40Mpa，對(duì)于高度超過150m的建筑推薦必須設(shè)置避難層和設(shè)備轉(zhuǎn)換層采用并聯(lián)分區(qū)的形式。本文所采用的一系列無設(shè)備轉(zhuǎn)換層的設(shè)計(jì)方法和針對(duì)技術(shù)難題的解決方案，可為高度不超過150m的無設(shè)備轉(zhuǎn)換層的超高層建筑消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

結(jié)語：

綜上所述,改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法,要從設(shè)計(jì)理念和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的角度出發(fā),但也需要從規(guī)范的高度加以確定和調(diào)整,屆于此,消防有關(guān)規(guī)范對(duì)高層住宅群消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)研究針對(duì)性的規(guī)定。另外,消防規(guī)范對(duì)水消防常高壓系統(tǒng)的定義應(yīng)根據(jù)科技的發(fā)展及工程實(shí)踐允許采用現(xiàn)代科學(xué)措施保持給水常高壓的方式。從而使高層住宅消火栓給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)有新突破。

[1]《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)[S].

[2]《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》GB50974-2014[S].

[3]《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施 給水排水》（2009年版），中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院.