论文部分内容阅读
【摘 要】 高层建筑的给排水设计及消防设计工作具有复杂性，与人们的生活息息相关，所以人们对于高层建筑给排水和消防系统的关注度也逐渐提高。本文对谈高层建筑消防给排水设计应注意的问题与对策进行研究。
【关键词】 高层建筑；消防给排水设计；问题；对策
前言：
随着我国城市化进程速度不断加快，为了提高土地利用率，大量高层建筑如雨后春笋般拔地而起。然而高层建筑面积庞大，给排水工程有一定的难度，而且存在的火灾隐患比较多，火灾产生后，火情蔓延速度快，火灾扑救难度大，往往给人们的生命和财产带来严重的损失。由此看来，不断完善高层建筑中消防给排水设计已经成为当前高层建筑的关键性措施。
一、高层建筑消防给排水设计应注意的问题
1、给排水设计中的问题
（1）给水压力问题
室内水压力过高，管道材料、卫生洁具和使用寿命受到严重的影响，主要原因在于缺乏分区供水的全面仔细的考虑，只是将供水泵简单的分为高压和低压泵组，一些人甚至只使用单个模型的主泵供水。在这种情况下，即使泵机组的变频调速的处理，仍然都是白白浪费许多的电能，这也非常容易导致高层建筑出现的室内水压力比超过正常规定的情况。
低区供水一般采用带气压罐的变频供水系统，或者采用高位水箱供水。而高区供水则普遍采用屋顶水箱供水。由于高层建筑的高度较高，在对其进行高区和低区划分时很难做到系统平衡。供水系统中的最高点是供水系统的最不利供水点。从建筑结构和建筑成本的角度来讲，高区高位水箱的设置一般不会太高，这就使得高区最不利供水点的水压偏低，其静水压力一般在100kPa以下，使用延时自闭冲洗阀时会经常出现打开和关闭困难的现象。在带气压罐的变频供水系统中，提高最不利供水点静水压比较容易，但压力提高后，又造成最低处静水压又太高。这就造成地区用水时水花四溅，严重的可能造成位于地区的卫生器具连接软管经常爆裂，导致给水系统使用的舒适度降低，还带来安全隐患；
（2）高层建筑中雨水系统设计不合理
在具体的设计中忽视了雨水排除的问题，尤其是屋顶和阳台的排水，如果雨水不能及时排除会严重影响到高层建筑的使用期限和整体质量。
2、消防设计中的问题
（1）消火栓系统减压阀的选择不当
消火栓系统减压阀对减輕消火栓栓口的静水压力过大造成消火栓的损坏有着重要作用。在实际设计中，消火栓系统减压阀的不当选择和设置，会给给排水系统的正常运转带来隐患，一旦发生火灾，给排水系统运转受阻，则导致火势蔓延，火灾情况恶化，给居民带来安全隐患。
（2）自动喷水灭火系统存在设计问题
喷头设计不规范是存在于自动喷水灭火系统设计中的一个问题。这主要是因为设计人员在对喷头位置进行设计的时候没有充分考虑到施工上的实际问题，最终导致喷头的位置设计与具体施工之间存在差异。另一方面是因为，相关设计人员没有根据高层建筑的实际情况进行设计，如在没有吊顶的场所按照有吊顶的标准进行喷头设计，造成喷头与梁之间在距离上的不合理。
二、高层建筑消防给排水设计的对策
1、给排水设计中的对策
（1）选择合理地给水方式
给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，绝大多数又可采用分区给水的方式，包括低区部分直按由城市给水管网供水和高区部分由水泵加压供水。其目的在于通过避难层设置中间转输水箱进行向上供水，起到枢纽作用。除高区以外的分区不宜采用水泵+高位水箱供水方式，这种方式会使水泵的功率偏高，造成不必要的能量浪费，不符合国家相应的节能要求，可采用低位水箱和变频供水设备联合供水方式；另外，为了充分利用市政给水压力，亦可采用变频无负压供水设备直接从市政给水管上抽水供给的方式，该方式可将供水能耗降到最低，但该方式须征得当地供水管理部门同意；
（2）合理设计雨水系统
系统设计过程应该是有组织的内排水系统设计模式。裙楼建筑的屋面排水可应用虹吸压力流排水法，主体建筑的屋面则采用重力流排水法。对于排水管材的选用应遵循先选择执行国标的产品，消费者在购买管材是应注意观察管材上是否标明执行国标，是否合乎国家标准，确保雨水排除的正常运行。
2、消防设计中的对策
（1）高层建筑普通消火栓系统设计
规范规定，每一层的室内消火栓应保证至少有两股水柱能同时到达任何区域。同时，按照规范规定和设计要求，当栓口静压大于0.5MPa时，设计人员需要在在需减压处布置减压装置，当超过1.0MPa时，则应该采用分区给水系统，从而控制栓口的静水压力，避免消火栓的损坏。公式（1）为消防栓栓口压力计算公式：Hxh=hd+Hq=ALQ2+Hq（1） 式中：Hxh为消防栓栓口压力；hd为消防水龙带水头损失；Hq为消防水枪出口压力；A为水龙带截面面积；L为水龙带长度；Q为流量。此外，考虑到消防人员对水枪反作用力的承受能力，避免因水枪反作用力过大导致无法有效灭火的情况发生，《高层民用建筑设计防火规范》指出“经过消防训练的消防队员能够承受的水枪最大反作用力不应该超过20kg，一般不宜超过15kg”。设计中，笔者针对不同口径的水枪，选取相适应的喷嘴压力，使其在满足消防所需给水压力和出水流量的前提下，符合规范对于水枪最大反作用力方面的要求。根据规范，若市政给水管道或天然水源无法满足高层建筑所需的消防用水量，同时只有一条枝状消防进水管道，则大部分高层建筑应设消防水池进行二次加压。另外，从城市规划以及区域集中消防供水系统的角度而言，通常在区域内只设一个消防水池和加压泵房来满足该区域消防供水等方面的需求。
（2）自动喷水灭火系统设计
高层建筑给排水消防系统的重点自动喷水灭火系统设计的自动喷水灭火系统也是设计中一个重点，自动喷水灭火系统对给消防安全带来极大的便利，它的设计可以分几部分进行分析。第一步，喷头的设计，按照相关的规定要求，先确定设置场所火灾危险等级，按规范相应要求布置碰头间距。应注意配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻危险级、中危险级场所不能超过8个，同时，在设计走道喷头时要在配水支管接出，以避免走道内自喷配水管管径过大，造成压力不均衡。第二步，配水管入口的减压设计，在进行配水管入口的减压设计时，可在自动喷水灭火系统布置以后，对入口的水压进行计算，之后进行减压处理，同时也要考虑建筑高度以及水力损失。第三步，末端试水装置的设计，末端试水装置的型号要以试水接头出水口的流量系数为准，并且末端要有足够的排水设施，排水管要间接排放。第四步，信号阀的设计，信号阀的位置设置在报警阀的进出口处、每个防火分区或者楼层喷淋干管接入处且应在水流指示器之前。第五步，消防增压泵的设置，当消防水箱设置高度不能满足最不利碰头的喷水要求时，应增加增压设施，控制增压泵的扬程范围，保证增压泵的流量同时应设置气压罐。第六步，自喷供水报警阀的设置，按照规范要求一个报警阀所能负担的喷头数确定报警阀的个数，当报警阀为两个及以上时，连接报警阀的供水管网应为环装。第七部，自动喷水灭火系统供水加压泵的设计，待喷头、管路系统布置完毕，应进行水量、水力计算，据此确定喷淋加压泵选型。一般为一用一备。
三、结束语
高层建筑消防给排水设计所涉及的专业内容较为广泛，需要结合每个系统的实际情况展开最具安全保障的有效设计，强化设计的稳定可靠性。唯有在可靠的技术保障下，实施便捷操作，方能保证建筑与人员安全，与此同时，需针对设计的经济合理性实施综合考虑。
参考文献：
[1]张玉赟.浅谈高层建筑消防给排水设计[J].建材与装饰，2013（12）：12-127.
[2]李娟.刍议高层建筑给排水消防设计[J].科技创新与应用，2013（19）：148.
[3]陈岩.关于高层建筑消防给水设计的若干问题探讨建筑设计管理.2010，27（11）.
【关键词】 高层建筑；消防给排水设计；问题；对策
前言：
随着我国城市化进程速度不断加快，为了提高土地利用率，大量高层建筑如雨后春笋般拔地而起。然而高层建筑面积庞大，给排水工程有一定的难度，而且存在的火灾隐患比较多，火灾产生后，火情蔓延速度快，火灾扑救难度大，往往给人们的生命和财产带来严重的损失。由此看来，不断完善高层建筑中消防给排水设计已经成为当前高层建筑的关键性措施。
一、高层建筑消防给排水设计应注意的问题
1、给排水设计中的问题
（1）给水压力问题
室内水压力过高，管道材料、卫生洁具和使用寿命受到严重的影响，主要原因在于缺乏分区供水的全面仔细的考虑，只是将供水泵简单的分为高压和低压泵组，一些人甚至只使用单个模型的主泵供水。在这种情况下，即使泵机组的变频调速的处理，仍然都是白白浪费许多的电能，这也非常容易导致高层建筑出现的室内水压力比超过正常规定的情况。
低区供水一般采用带气压罐的变频供水系统，或者采用高位水箱供水。而高区供水则普遍采用屋顶水箱供水。由于高层建筑的高度较高，在对其进行高区和低区划分时很难做到系统平衡。供水系统中的最高点是供水系统的最不利供水点。从建筑结构和建筑成本的角度来讲，高区高位水箱的设置一般不会太高，这就使得高区最不利供水点的水压偏低，其静水压力一般在100kPa以下，使用延时自闭冲洗阀时会经常出现打开和关闭困难的现象。在带气压罐的变频供水系统中，提高最不利供水点静水压比较容易，但压力提高后，又造成最低处静水压又太高。这就造成地区用水时水花四溅，严重的可能造成位于地区的卫生器具连接软管经常爆裂，导致给水系统使用的舒适度降低，还带来安全隐患；
（2）高层建筑中雨水系统设计不合理
在具体的设计中忽视了雨水排除的问题，尤其是屋顶和阳台的排水，如果雨水不能及时排除会严重影响到高层建筑的使用期限和整体质量。
2、消防设计中的问题
（1）消火栓系统减压阀的选择不当
消火栓系统减压阀对减輕消火栓栓口的静水压力过大造成消火栓的损坏有着重要作用。在实际设计中，消火栓系统减压阀的不当选择和设置，会给给排水系统的正常运转带来隐患，一旦发生火灾，给排水系统运转受阻，则导致火势蔓延，火灾情况恶化，给居民带来安全隐患。
（2）自动喷水灭火系统存在设计问题
喷头设计不规范是存在于自动喷水灭火系统设计中的一个问题。这主要是因为设计人员在对喷头位置进行设计的时候没有充分考虑到施工上的实际问题，最终导致喷头的位置设计与具体施工之间存在差异。另一方面是因为，相关设计人员没有根据高层建筑的实际情况进行设计，如在没有吊顶的场所按照有吊顶的标准进行喷头设计，造成喷头与梁之间在距离上的不合理。
二、高层建筑消防给排水设计的对策
1、给排水设计中的对策
（1）选择合理地给水方式
给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键，它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。对于高层建筑，绝大多数又可采用分区给水的方式，包括低区部分直按由城市给水管网供水和高区部分由水泵加压供水。其目的在于通过避难层设置中间转输水箱进行向上供水，起到枢纽作用。除高区以外的分区不宜采用水泵+高位水箱供水方式，这种方式会使水泵的功率偏高，造成不必要的能量浪费，不符合国家相应的节能要求，可采用低位水箱和变频供水设备联合供水方式；另外，为了充分利用市政给水压力，亦可采用变频无负压供水设备直接从市政给水管上抽水供给的方式，该方式可将供水能耗降到最低，但该方式须征得当地供水管理部门同意；
（2）合理设计雨水系统
系统设计过程应该是有组织的内排水系统设计模式。裙楼建筑的屋面排水可应用虹吸压力流排水法，主体建筑的屋面则采用重力流排水法。对于排水管材的选用应遵循先选择执行国标的产品，消费者在购买管材是应注意观察管材上是否标明执行国标，是否合乎国家标准，确保雨水排除的正常运行。
2、消防设计中的对策
（1）高层建筑普通消火栓系统设计
规范规定，每一层的室内消火栓应保证至少有两股水柱能同时到达任何区域。同时，按照规范规定和设计要求，当栓口静压大于0.5MPa时，设计人员需要在在需减压处布置减压装置，当超过1.0MPa时，则应该采用分区给水系统，从而控制栓口的静水压力，避免消火栓的损坏。公式（1）为消防栓栓口压力计算公式：Hxh=hd+Hq=ALQ2+Hq（1） 式中：Hxh为消防栓栓口压力；hd为消防水龙带水头损失；Hq为消防水枪出口压力；A为水龙带截面面积；L为水龙带长度；Q为流量。此外，考虑到消防人员对水枪反作用力的承受能力，避免因水枪反作用力过大导致无法有效灭火的情况发生，《高层民用建筑设计防火规范》指出“经过消防训练的消防队员能够承受的水枪最大反作用力不应该超过20kg，一般不宜超过15kg”。设计中，笔者针对不同口径的水枪，选取相适应的喷嘴压力，使其在满足消防所需给水压力和出水流量的前提下，符合规范对于水枪最大反作用力方面的要求。根据规范，若市政给水管道或天然水源无法满足高层建筑所需的消防用水量，同时只有一条枝状消防进水管道，则大部分高层建筑应设消防水池进行二次加压。另外，从城市规划以及区域集中消防供水系统的角度而言，通常在区域内只设一个消防水池和加压泵房来满足该区域消防供水等方面的需求。
（2）自动喷水灭火系统设计
高层建筑给排水消防系统的重点自动喷水灭火系统设计的自动喷水灭火系统也是设计中一个重点，自动喷水灭火系统对给消防安全带来极大的便利，它的设计可以分几部分进行分析。第一步，喷头的设计，按照相关的规定要求，先确定设置场所火灾危险等级，按规范相应要求布置碰头间距。应注意配水管两侧每根配水支管控制的标准喷头数，轻危险级、中危险级场所不能超过8个，同时，在设计走道喷头时要在配水支管接出，以避免走道内自喷配水管管径过大，造成压力不均衡。第二步，配水管入口的减压设计，在进行配水管入口的减压设计时，可在自动喷水灭火系统布置以后，对入口的水压进行计算，之后进行减压处理，同时也要考虑建筑高度以及水力损失。第三步，末端试水装置的设计，末端试水装置的型号要以试水接头出水口的流量系数为准，并且末端要有足够的排水设施，排水管要间接排放。第四步，信号阀的设计，信号阀的位置设置在报警阀的进出口处、每个防火分区或者楼层喷淋干管接入处且应在水流指示器之前。第五步，消防增压泵的设置，当消防水箱设置高度不能满足最不利碰头的喷水要求时，应增加增压设施，控制增压泵的扬程范围，保证增压泵的流量同时应设置气压罐。第六步，自喷供水报警阀的设置，按照规范要求一个报警阀所能负担的喷头数确定报警阀的个数，当报警阀为两个及以上时，连接报警阀的供水管网应为环装。第七部，自动喷水灭火系统供水加压泵的设计，待喷头、管路系统布置完毕，应进行水量、水力计算，据此确定喷淋加压泵选型。一般为一用一备。
三、结束语
高层建筑消防给排水设计所涉及的专业内容较为广泛，需要结合每个系统的实际情况展开最具安全保障的有效设计，强化设计的稳定可靠性。唯有在可靠的技术保障下，实施便捷操作，方能保证建筑与人员安全，与此同时，需针对设计的经济合理性实施综合考虑。
参考文献：
[1]张玉赟.浅谈高层建筑消防给排水设计[J].建材与装饰，2013（12）：12-127.
[2]李娟.刍议高层建筑给排水消防设计[J].科技创新与应用，2013（19）：148.
[3]陈岩.关于高层建筑消防给水设计的若干问题探讨建筑设计管理.2010，27（11）.