论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国社会经济的快速发展，人们更多的进入高层建筑。在高层建筑中，人员密集，易燃物较多，疏散困难，一旦发生火灾，人民的生命受到严重危险，财产造成巨大损失。本文就高层建筑消防工程特点及设计中若干问题进行分析与研究。
【关键词】 高层建筑；消防设计
【Abstract】： With the rapid development of our social economy， more people go into High-rise buildings. In the High-rise buildings， crowded， more flammable， evacuation difficult， in the event of fire， the people's life is in serious danger， caused heavy loss of the property. In this paper， some problems in the design and characteristics of high-rise building fire engineering are analyzed and researched.
【Key words】： high-rise buildings；fire protection design
引言
随着城市发展，人口越来越多，用地集约化的需求越来越高，越来越多的人住进了高层建筑。建筑设计随之向层次更多、标准更高的方面发展。如果没有好的消防给排水的设计，不但给人们的日常生活造成不便，还会存在重大的安全隐患。因此，建筑业对于高层建筑的消防给排水设计及其施工管理维护都提出了更高的要求，不断地进行完善。
一、高层建筑消防给排水工程特点
（一）安全可靠性要求高
对于任何工程而言，安全必须第一位的。高层建筑给排水系统运行出现问题，影响范围大，一个分区出现问题，几层甚至十几层都受影响，因此设计应基于可靠的原则。高层建筑楼层越高存在的火灾隐患就越多，而火灾发生时的救火工作又十分困难，人员疏散缓慢，这要求消防设计必须可靠有效，所以消防给水经常采用两路供水，环状网设计。
（二）静水压力大
静水压力是均质流体作用于一个物体上的压力。这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位。高层建筑管道内静水压力一般与建筑高度相关。楼层越高，压力越大。这对管道、阀門、配件等的承压能力提出较高要求。静水压力过大会使消防系统安全性下降，使用不便，甚至出现事故，因此需要控制静水压力在合理的范围。
（三）水流动压大
高层建筑不仅会产生十分大的静水压力，因供水高度高，距离远，系统运行时管道内压力较高。为保证最不利点用水压力需求，在某些地方会出现超压情况，影响消防队员操作。超压出流还造成与设计不符，影响灭火效果。因此高层建筑要求合理分区，采取减压措施，选用机械强度更高的管道。一方面是保证消防系统安全工作，另一方面提高灭火效率。
二、高层建筑消防给排水设计
（一）消防给水系统选择
以消防时是否需要启动消防泵，分为高压和临时高压消防给水系统。其中，高压消防系统在遇到火灾时，是不用水泵进行给水的，它的工作状态是处于重力状态下或市政直接供水，系统安全可靠。但通常需设置很大的高位消防水池，这对建筑、结构都带来很大的影响。而临时高压系统往往是受建筑物限制的，无法设置很大的高位消防水池。火灾时，其消防水压和流量不能满足最不利点的灭火需要，因此在水泵房内设有消防水泵。当接到火警时，启动消防水泵使管网内的压力达到满足消防要求的给水系统。因启动消防泵需各种火灾报警探测，流量开关，压力开关等输出信号，故系统可靠性比高压系统低。具体采用何种消防给水系统，应根据建筑用途功能、高度、重要性、火灾危险性、次生灾害、水源条件，综合比较后确定可靠性和供水方式。
（二）消防的分区给水设计
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50794-2014（以下简称《消规》）第6.2.1、6.2.2条，消防分区供水形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压等形式分区供水。在150m以下的超高层建筑，使用并联分区给水方式较为实用，而150m-250m之间的超高层，应采用临时高压串联分区给水方式，超过250m特别是超过300m的建筑，采用常高压串联分区给水方式的给水方式才最为安全可靠。并联分区，它的消防设备一般集中在地下室消防泵房，操作简单，方便维护管理，造价较低，既经济又安全可靠。串联分区，因它降低了各分区竖向立管的工作高度，分区的消防水泵的压力相近且较低，同时管件的压力也减少了，相对并联分区给水增加了消防系统的安全可靠性。但是，它的水泵设置分散，高低区消防需联动并经转输水箱过渡，因此维护和管理复杂一些，造价也相对较高。
（三）消火栓布置满足2股水柱到达
除《消规》规定情况外室内消火栓布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位的要求。以前有的设计人员认为配电房，设备层等区域，可燃物较少或不宜用水灭火，不设计消火栓。但笔者认为配电房、设备层等均应设置。因工程不确定性，后期使用过程中设备层很可能出现人员长时间停留，堆放可燃物；配电房周围设置消火栓，除了对无油电气设备在切断电源后可直接灭火外，还可对建筑物进行保护，防止他处火灾蔓延至配电房。一旦停电将彻底影响灭火。现在《消规》中已明确规定设置消火栓。
（四）高位消防水箱有效容积
高层消防设计中，高位消防水箱的设计也是设计的重点。《消规》的5.2.1条：临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求。此条各款明确了水箱有效容积的最小值，较《高层民用建筑防火规范》相应条款有提高。但是否参照《建筑设计防火规范》GB50016-2006的8.4.4条大于18立方仍可用18立方未明确说明。以一类高层综合楼为例，室内消火栓用水量40L/S，自喷35L/S来计算，10min消防用水达到45吨。笔者认为《消规》的36立方可能综合了几种消火栓及自喷用水量的组合情况，初期火灾时自喷以30L/S计，加上6支消火栓，10min消防用水量定为36m3，按统计情况，此种条件下前期火灾能得到有效控制，为消防队员赶到赢得时间，因此设计消防栓与自动喷水灭火系统同时存在时出现高位消防水箱中的最低消防储量为36吨。但希望《消规》能明确给出规定以利于消防设计。
（五）吊顶对自喷的影响
现代对建筑的要求，不仅仅是实用性，对美观性的要求也在不断的提高。为了美观，在高层建筑中通常会设置吊顶。一般情况下走道是各种管道最为集中的地方，特别是那些装有集中空调的高层建筑。安装完空调风管、水管，以及分层布置的给排水、电力管线、桥架等众多设备后吊顶的净空高度可能会大于800mm。如果为闷顶且有可燃物时必须要设置喷头，这一点在设计中往往容易忽视。由于在走道能有很多的管道，在设计中往往会出现直接将喷头接在喷淋配水管上、下的错误做法。依规范配水支管处所允许接纳喷头的数量不得大于八个，而且由于走道内的喷淋管径一般都比较大，缺少接小管径喷头的管件，所以在安装也是存在困难。因此在吊顶内喷头的正确设置应该是从配水支管上接出，并在支管、喷头的布置上需与暖通、电气专业密切配合。
吊顶形式对自喷的设计影响不可忽视。对网格、栅板类通透性吊顶，系统的喷水强度应按规范对应值的1.3倍确定，这点需要特别注意。
（六）自喷配水管入口压力不宜过高
自动喷水的水泵是结合高层建筑物中最不利喷头工作压力来进行计算而获得的。实际设计时还需要结合高层建筑具体高度以及水头损失等方面来设计自动喷水泵的扬程。因此较低的楼层配水管入口容易超过0.4MPa，这会造成喷头工作压力过大，出流超出设计值，水量消耗过快，影响灭火效果。通常可采取分区供水，报警阀前设减压阀，配水管上设置减压孔板、节流管等措施。
结束语
高层建筑的消防给排水设计越来越复杂，也越来越专业化，涉及到更多的专业知识，甚至包括如高压细水雾、自动扫描大空间灭火系统等特殊消防系统。为更好的完成消防系统对建筑和相关人员的安全进行保护的使命，消防系统需要安全可靠、操作简单、维护管理方便且经济合理。为达到以上要求，必须将设计贴近于高层建筑消防工程的真实使用情况，做到安全可靠，经济有效。
参考文献：
[1]余杰生.超高层建筑消防给水系统的可靠性应用研究[J].华南理工大学，2013.
[2]郑锦兰.浅谈高层建筑消防给排水施工设计[J].科技风，2009，16：134.
[3]杨欣梧.高层建筑消防给排水工程特点与设计措施[J].城市建筑，2013，16：127.
【关键词】 高层建筑；消防设计
【Abstract】： With the rapid development of our social economy， more people go into High-rise buildings. In the High-rise buildings， crowded， more flammable， evacuation difficult， in the event of fire， the people's life is in serious danger， caused heavy loss of the property. In this paper， some problems in the design and characteristics of high-rise building fire engineering are analyzed and researched.
【Key words】： high-rise buildings；fire protection design
引言
随着城市发展，人口越来越多，用地集约化的需求越来越高，越来越多的人住进了高层建筑。建筑设计随之向层次更多、标准更高的方面发展。如果没有好的消防给排水的设计，不但给人们的日常生活造成不便，还会存在重大的安全隐患。因此，建筑业对于高层建筑的消防给排水设计及其施工管理维护都提出了更高的要求，不断地进行完善。
一、高层建筑消防给排水工程特点
（一）安全可靠性要求高
对于任何工程而言，安全必须第一位的。高层建筑给排水系统运行出现问题，影响范围大，一个分区出现问题，几层甚至十几层都受影响，因此设计应基于可靠的原则。高层建筑楼层越高存在的火灾隐患就越多，而火灾发生时的救火工作又十分困难，人员疏散缓慢，这要求消防设计必须可靠有效，所以消防给水经常采用两路供水，环状网设计。
（二）静水压力大
静水压力是均质流体作用于一个物体上的压力。这是一种全方位的力，并均匀地施向物体表面的各个部位。高层建筑管道内静水压力一般与建筑高度相关。楼层越高，压力越大。这对管道、阀門、配件等的承压能力提出较高要求。静水压力过大会使消防系统安全性下降，使用不便，甚至出现事故，因此需要控制静水压力在合理的范围。
（三）水流动压大
高层建筑不仅会产生十分大的静水压力，因供水高度高，距离远，系统运行时管道内压力较高。为保证最不利点用水压力需求，在某些地方会出现超压情况，影响消防队员操作。超压出流还造成与设计不符，影响灭火效果。因此高层建筑要求合理分区，采取减压措施，选用机械强度更高的管道。一方面是保证消防系统安全工作，另一方面提高灭火效率。
二、高层建筑消防给排水设计
（一）消防给水系统选择
以消防时是否需要启动消防泵，分为高压和临时高压消防给水系统。其中，高压消防系统在遇到火灾时，是不用水泵进行给水的，它的工作状态是处于重力状态下或市政直接供水，系统安全可靠。但通常需设置很大的高位消防水池，这对建筑、结构都带来很大的影响。而临时高压系统往往是受建筑物限制的，无法设置很大的高位消防水池。火灾时，其消防水压和流量不能满足最不利点的灭火需要，因此在水泵房内设有消防水泵。当接到火警时，启动消防水泵使管网内的压力达到满足消防要求的给水系统。因启动消防泵需各种火灾报警探测，流量开关，压力开关等输出信号，故系统可靠性比高压系统低。具体采用何种消防给水系统，应根据建筑用途功能、高度、重要性、火灾危险性、次生灾害、水源条件，综合比较后确定可靠性和供水方式。
（二）消防的分区给水设计
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50794-2014（以下简称《消规》）第6.2.1、6.2.2条，消防分区供水形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压等形式分区供水。在150m以下的超高层建筑，使用并联分区给水方式较为实用，而150m-250m之间的超高层，应采用临时高压串联分区给水方式，超过250m特别是超过300m的建筑，采用常高压串联分区给水方式的给水方式才最为安全可靠。并联分区，它的消防设备一般集中在地下室消防泵房，操作简单，方便维护管理，造价较低，既经济又安全可靠。串联分区，因它降低了各分区竖向立管的工作高度，分区的消防水泵的压力相近且较低，同时管件的压力也减少了，相对并联分区给水增加了消防系统的安全可靠性。但是，它的水泵设置分散，高低区消防需联动并经转输水箱过渡，因此维护和管理复杂一些，造价也相对较高。
（三）消火栓布置满足2股水柱到达
除《消规》规定情况外室内消火栓布置应满足同一平面有2支消防水枪的2股充实水柱同时到达任何部位的要求。以前有的设计人员认为配电房，设备层等区域，可燃物较少或不宜用水灭火，不设计消火栓。但笔者认为配电房、设备层等均应设置。因工程不确定性，后期使用过程中设备层很可能出现人员长时间停留，堆放可燃物；配电房周围设置消火栓，除了对无油电气设备在切断电源后可直接灭火外，还可对建筑物进行保护，防止他处火灾蔓延至配电房。一旦停电将彻底影响灭火。现在《消规》中已明确规定设置消火栓。
（四）高位消防水箱有效容积
高层消防设计中，高位消防水箱的设计也是设计的重点。《消规》的5.2.1条：临时高压消防给水系统的高位消防水箱的有效容积应满足初期火灾消防用水量的要求。此条各款明确了水箱有效容积的最小值，较《高层民用建筑防火规范》相应条款有提高。但是否参照《建筑设计防火规范》GB50016-2006的8.4.4条大于18立方仍可用18立方未明确说明。以一类高层综合楼为例，室内消火栓用水量40L/S，自喷35L/S来计算，10min消防用水达到45吨。笔者认为《消规》的36立方可能综合了几种消火栓及自喷用水量的组合情况，初期火灾时自喷以30L/S计，加上6支消火栓，10min消防用水量定为36m3，按统计情况，此种条件下前期火灾能得到有效控制，为消防队员赶到赢得时间，因此设计消防栓与自动喷水灭火系统同时存在时出现高位消防水箱中的最低消防储量为36吨。但希望《消规》能明确给出规定以利于消防设计。
（五）吊顶对自喷的影响
现代对建筑的要求，不仅仅是实用性，对美观性的要求也在不断的提高。为了美观，在高层建筑中通常会设置吊顶。一般情况下走道是各种管道最为集中的地方，特别是那些装有集中空调的高层建筑。安装完空调风管、水管，以及分层布置的给排水、电力管线、桥架等众多设备后吊顶的净空高度可能会大于800mm。如果为闷顶且有可燃物时必须要设置喷头，这一点在设计中往往容易忽视。由于在走道能有很多的管道，在设计中往往会出现直接将喷头接在喷淋配水管上、下的错误做法。依规范配水支管处所允许接纳喷头的数量不得大于八个，而且由于走道内的喷淋管径一般都比较大，缺少接小管径喷头的管件，所以在安装也是存在困难。因此在吊顶内喷头的正确设置应该是从配水支管上接出，并在支管、喷头的布置上需与暖通、电气专业密切配合。
吊顶形式对自喷的设计影响不可忽视。对网格、栅板类通透性吊顶，系统的喷水强度应按规范对应值的1.3倍确定，这点需要特别注意。
（六）自喷配水管入口压力不宜过高
自动喷水的水泵是结合高层建筑物中最不利喷头工作压力来进行计算而获得的。实际设计时还需要结合高层建筑具体高度以及水头损失等方面来设计自动喷水泵的扬程。因此较低的楼层配水管入口容易超过0.4MPa，这会造成喷头工作压力过大，出流超出设计值，水量消耗过快，影响灭火效果。通常可采取分区供水，报警阀前设减压阀，配水管上设置减压孔板、节流管等措施。
结束语
高层建筑的消防给排水设计越来越复杂，也越来越专业化，涉及到更多的专业知识，甚至包括如高压细水雾、自动扫描大空间灭火系统等特殊消防系统。为更好的完成消防系统对建筑和相关人员的安全进行保护的使命，消防系统需要安全可靠、操作简单、维护管理方便且经济合理。为达到以上要求，必须将设计贴近于高层建筑消防工程的真实使用情况，做到安全可靠，经济有效。
参考文献：
[1]余杰生.超高层建筑消防给水系统的可靠性应用研究[J].华南理工大学，2013.
[2]郑锦兰.浅谈高层建筑消防给排水施工设计[J].科技风，2009，16：134.
[3]杨欣梧.高层建筑消防给排水工程特点与设计措施[J].城市建筑，2013，16：127.