杭州國際機場大廈消防給水設計研究論文
杭州國際機場大廈消防給水設計研究論文
摘要：超高層建築高度高，功能複雜，消防滅火立足於自救。消防給水設計是超高層建築設計中的一個重要環節，供水方式的選擇又是其中的關鍵。結合杭州國際機場大廈消防設計，強調設計時要根據技術的可靠性，選擇安全，可靠的供水方式。
關鍵詞：超高層建築消防給水設計供水方式杭州國際機場大廈位於慶春廣場東側，慶春東路與新塘路交叉口。工程用地面積約一萬平方米，總建築面積約7.2萬平方米，地下2層，主樓為36層，建築主要屋面高度為143.70米，其中五層和二十一層為避難層。裙房為四層，建築高度為21.6米，一至四層為票務中心、餐飲和娛樂等綜合用房。主樓五至十九層為辦公，二十二層至三十五層為商務辦公，三十六層為西餐廳。
1、消防用水量
本工程為高度大於100m的一類綜合樓，按一類超高層建築進行消防設計。
2、室外消防
本工程所在區域有完善的城市基礎設施，有可靠的城市消防保證體系，供水可靠，水質良好。水源為城市自來水管網。從西側市政道路和東側新塘路市政供水乾管各引一條DN200毫米的自來水管，在本大樓沿周邊道路設DN200毫米的生活、消防合用的'給水環管，在環管上設定地上式室外消火栓5只。
3、消火栓系統
3.1消火栓給水系統。消火栓系統分高、中、低三區，低區為地下二層～四層；中區為五層～二十層；高區為二十一層～到三十六層，每個分割槽均成環狀管網供水。在地下二層設有消防水池和生活、消防合用泵房。消防水池分兩格，透過消防水泵吸水總管連通，儲存有540m3消防用水量。在地下二層消防泵房內設定高、中區各兩臺，均為一用一備。低區消火栓系統由中區給水泵出水環管用消防專用減壓閥減壓至0.45MPa供給；中區由中區消火栓給水泵直接供給。
為保證高區消防給水安全，降低消防管道承壓，在二十一層避難層設中間轉輸消防水箱66m3（兼作中、低區消火栓系統穩壓水箱）。為保證中區最不利點消火栓靜水壓力不低於0.15MPa，在二十一層避難層設有中、低區增壓穩壓裝置。高區消火栓系統由地下二層高區消火栓給水泵供水至中間轉輸水箱，再由中間轉輸泵串聯供水，在屋頂設18m3消防水箱一座，並設有高區增壓穩壓裝置。
3.2消火栓佈置
大樓各層均設有室內消火栓（帶滅火器箱組合式消防櫃），其佈置保證同層任何部位均有兩股充實水柱同時到達，每股充實水柱不小於13米。每根消防立管流量按不小於15L/S計。各消火栓箱內設有啟泵按鈕及自救式消防卷盤，每隻消火栓箱內配備DN65單口消火栓，25m襯膠水龍帶，19水槍，小口徑消防水喉及軟管。為保證消火栓栓口壓力不大於0.50MPa，在5F～11，21～29F採用減壓穩壓式消火栓。在室外分高區和中低區共設定6套水泵接合器。
4、自動噴水滅火系統
4.1自噴系統噴水強度
本工程自動噴水滅火系統為溼式系統。地下兩層停車庫按中危險級II級設計，噴水強度為8L/min.m2，作用面積160m2；地上部分均按中危險級I級設計，噴水強度為6L/min.m2，作用面積160m2，火災延續時間為1小時。
4.2自噴給水系統
自噴系統分高低兩區，低區為地下二層～十三層；高區為十四層～三十六層。自噴系統和消火栓系統共用消防水池，中間轉輸水箱及屋頂消防水箱。在地下二層泵房內分別設高區和低區自噴泵各兩臺，均為一用一備。在地下二層水泵房內設溼式報警閥五套，由低區自噴給水泵出水環管分組減壓供水。在二十一層避難層設有中間消防轉輸水箱和自噴轉輸泵，並設有溼式報警閥3套，由高區自噴轉輸泵出水環管分組減壓供水。在屋頂設有高區自噴增壓、穩壓裝置一套，滿足三十六層最不利點噴頭工作壓力不小於0.05Mpa.分高低區在室外共設定4套自噴系統水泵接合器。高區自噴系統中，在二十一層避難層水泵房內設自噴水泵接合器接力泵兩臺，兩用。
4.3噴頭佈置
本大樓辦公、走道、會議室、避難層等公共場所及地下車庫、腳踏車庫，除建築面積小於5M2的衛生間及不宜用水撲救的部位外，均設有自動噴水滅火系統。每層每個防火分割槽的供水乾管上均設有訊號閥和水流指示器，並在管道末端設有放水閥。噴頭採用玻璃球閉式噴頭，噴頭動作溫度，廚房為93℃，其餘為68℃。
有關問題的探討
供水方式選擇，超高層建築消防主要是以自救為主，系統執行需安全，可靠穩定。供水方式的選擇是超高層消防水系統的關鍵，有串聯和並聯兩種。
串聯供水方式，在地下室設消防水池和消防高、低區給水泵，並在中間避難層設中間轉輸水箱和轉輸泵。串聯供水方式是透過在地下消防水池，消防泵和中間轉輸水箱，轉輸泵聯合向高區供水，保證了高區消防的安全，可靠。在地下消防泵有故障時，還可由消防車透過水泵接合器向中間轉輸水箱供水，再由轉輸泵向高區供水。串聯方式佔用避難層面積，水泵臺數較多，控制複雜。並聯供水方式，在地下室設消防水池和消防高、低給水泵，直接分割槽供水，系統控制簡單，不佔用避難層建築面積，但高區消防水泵及出水管長期承受高壓，管道配件及閥門容易損壞，系統執行不穩定，安全，可靠性較差。本工程採用串聯供水方式。防超壓措施《高規》規定：“臨時高壓給水系統的每個消火栓箱應設定直接啟動消防水泵的按鈕，並應設有保護按鈕的設施”，以便迅速遠距離啟動消防泵（設計中採用破玻按鈕）。
火災發生時，在擊碎破玻按鈕後尚未動用水槍滅火這段時間，消防管網壓力劇增，將產生嚴重超壓現象，有可能引起管網爆裂，整個消火栓系統就會癱瘓，後果不堪設想。本設計採用了破玻按鈕+壓力監控啟動水泵，在消防系統設定壓力監控裝置，並與消防穩壓設施結合在一起，當系統壓力下降到某一設定值時，壓力開關動作，該訊號與破玻按鈕都動作時，消防泵啟動。本設計中採用了新型專用消防水泵（恆壓切線泵），該水泵Q-H曲線幾乎為水平線，可以很好的解決小流量時超壓問題。在水泵出水管上的止回閥後設置洩壓閥，實踐證明洩壓閥反應靈敏，準確、可靠，可以有效防止因超壓而造成的損害。洩壓閥的口徑直接影響水泵的工況點及其實際揚程和流量，因此，一般情況洩壓閥的口徑比水泵出口水管小一級。
在地下二層消防水泵出水管上設有水錘消除器。避難層消防，超高層建築須設避難層，裝置專業也利用該層作裝置間。本工程二十一層為避難層，設有空調機房，生活、消防泵房和轉輸水箱。本層為發生火災時人員避難場所，並設有較多的裝置。無論該層有無可燃物，不容置疑，均應設定消火栓和消防卷盤及自動噴頭。考慮避難層四周向室外敞開，冬季溫度較低，管道容易凍結，故本層噴頭採用易熔合金噴頭，並所有的管道採用保溫措施。中間轉輸水箱，當採用水泵直接串聯供水時，中間轉輸水箱同時起著上區輸水泵的吸水池和本區消防給水屋頂水箱的作用。按規範要求，其儲水的有效容積按15～30min消防設計水量確定。因轉輸水箱都利用避難層設定，一般還設有生活轉輸水箱，考慮結構承受能力，對建築物的影響，按最低要求60m3儲水量設定。避難層水泵隔震措施，轉輸水泵設於避難層中，應做好隔震措施，減少對下層辦公場所的影響。避難層水泵採用雙層隔震措施，水泵採用彈簧隔震器槽鋼基礎，再在其下設橡膠隔震墊鋼筋混凝土基座，以減小震動噪音。
結束語
超高層建築消防系統內容複雜，涉及的方面較多。設計時要根據技術的可靠性，實際的可操作性，經濟的合理性綜合考慮，只有技術可靠、實際操作方便，才能確保安全。以上是筆者在杭州國際機場大廈工程中給排水消防系統的具體設計中的設計體會，提出來和同行們交流，共同探討，有不妥之處敬請批評指正。