超高層建筑的給排水及消防設計

鄭學成

摘要：隨著城市化進程的加快及土地資源的稀缺，超高層建筑已經成為大中城市建設的主流，超高層建筑給排水及消防設計也備受業內人士的重視。本文通過介紹深圳證券交易所的生活冷水系統、中水系統、雨水回收利用系統、生活排水系統、消火栓系統，自動噴淋系統及其他滅火系統等的設計參數和系統的選擇進行闡述，結合規范的要求提出設計要點及注意事項。

關鍵詞：超高層建筑給排水設計消防設計

中圖分類號：TU82文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-146-02

前言

我國建筑領域中的高層和超高層建筑的數量與日俱增，同時人們開始注重高層建筑各方面的安全性和實用性。給排水消防系統則是高層及超高層建筑體系中最為關鍵的系統，特別是設計好建筑的消防系統對于保障人們的生命和財產安全以及整個建筑的穩定有直接的關系。

1.工程概況

深圳證券交易所位于深圳市福田區為超高層辦公樓，總建筑面積263528m^{2，地上辦公樓46層，裙房6層，抬升裙樓3層，地下3層，建筑高度辦公樓237.10m，抬升裙樓懸挑36.0m，裙樓抬升高度27.1m，底距地36m。}

地下室一～三層為停車庫及設備房；一層為深交所入口大廳及配套商務用房，二層為出租辦公區入口大廳，三層為物業管理辦公用房，四～六層為深交所內部技術機房區，七～九層為懸挑裙房層，為深交所運營及辦公區；十層員工食堂，十～十五層為深交所高層辦公區，十六、三十二層為避難層，十七～三十一層、三十三～四十三層為出租辦公區，四十四～四十六為會所，屋頂層為設備機房層（47層）。該項目2008年完成施工圖設計，目前已經建成投入使用。

2.系統設計

2.1室外給水系統

項目臨近的民田路及福中三路均預留有市政供水接口，預留的管徑及市政管道壓力（管網壓力大于0.15MPa）均能滿足項目的生活及消防用水需求。根據市政供水條件，本工程為兩路供水，室外消防供水由市政管網直接供水。

2.2室內給水系統

根據《建筑給水排水系統設計規范》：建筑高度不超過100m的建筑的生活給水系統，宜采用垂直分區并聯供水或分區減壓的供水方式；建筑高度超過100m的建筑，宜采用垂直串聯供水方式。本項目采用垂直串聯供水方式；在16層避難層和32層避難層設中間水箱及轉輸水泵，在47層設置屋頂高位水箱。地下3層裝置水泵，從地下3層生活水箱提升生活用水至16層避難層之中間水箱，然后由16層轉輸水泵提升生活用水至32層避難層之中間水箱，最后由32層轉輸水泵提升生活用水至47層屋頂高位水箱。

按各分區最低配水點處的凈水壓力不大于0.45MPa，同時各衛生器具給水配件承受的最大工作壓力，不得大于0.6MPa的原則進行供水分區：一區為地下室～首層，由市政自來水管網直供；二區為3層～10層，由16層避難層生活水箱重力配水；三區為11層～28層，由32層避難層生活水箱重力配水；四區為29層～44層，由47層屋頂水箱重力配水；45層～47層由設于屋頂的生活變頻泵組加壓供給。

2.3中水系統

為節省水資源及應業主的要求，項目設計中水回用系統及雨水收集利用系統，中水主要用于公共衛生間的沖廁。將本大樓的淋浴、盥洗優質雜排水及空調冷凝水全部收集，重力流排至地下三層中水處理機房，經處理后用于本大樓1～43層沖廁用水。中水系統分區按室內給水分區的原則進行劃分，中水系統分區與室內給水分區相同。

項目中水處理采用膜生物反應器處理工藝流程：

中水系統獨立設置，水池、閥門、水表、管道等均標有“中水”字樣，采取了嚴格的防止誤飲誤用的措施。

2.4雨水回用系統

根據屋面及地面雨水的污染程度，項目分設雨水回收處理系統。將塔樓屋頂雨水、抬升裙樓屋面雨水收集至室外1010m^{3雨水蓄水池，雨水經沉淀、過濾處理后用于空調冷卻塔補水；將室外廣場雨水收集至室外320m3雨水蓄水池，雨水經處理后用于抬升裙樓屋面、室外地面的沖洗和綠化澆灑以及地下車庫地面沖洗。}

2.5生活排水系統

項目設置中水系統，收集淋浴及盥洗排水，因此本項目采用雨、污、廢分流的排水系統，衛生間污、廢水共用專用通氣立管。因抬升裙樓部分的屋面外挑36m，整個外挑屋面面積約11060m^{2，按深圳市暴雨強度公式，10年重現期，5分鐘降雨歷時，雨水設計流量約為624L/S，若設重力流雨水排水系統需要DNl00雨水斗53個或DNl50的雨水斗25個，需設DNl50排水立管25根，懸吊管需一直引至裙房主核心筒附近的水井內設排水立管，管道安裝占用頂板下的安裝高度較大；根據以上幾種原因，該項目抬升裙樓屋面采用虹吸雨水排水系統，減少排水立管的數量以及懸吊管安裝占用的空間高度。}

因項目屬于低于250m的超高層建筑，需特別注意排水立管的材質，需選擇能夠承壓的排水管材，且排水立管需按規范的要求設置消能措施。根據此要求：屋面虹吸雨水管采用HDPE排水專用管材（PE80），管道連接方式采用熱熔連接。塔樓屋頂雨水排水管采用內外涂塑無縫鋼管，卡箍連接，承壓2.5MPa，室內污、廢水及通氣管采用離心鑄鐵排水管，管箍連接。DN200壁厚5.0mm，DN250壁厚5.5mm，DN300壁厚6.0mm。其它雨水管采用離心鑄鐵排水管，管箍連接。

2.6室內消火栓系統

本工程屬一類超高層建筑，超高層建筑因其建筑高度高、功能復雜，所以消防滅火必須立足于自救，因而消防供水設計的安全可靠性就變得尤為重要。通常情況下，超高層建筑高度均超過普通消防車的救火高度，所以其設計更應遵循“預防為主，防消結合”的設計理念，提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，消防設計做到安全適用、技術先進、經濟合理。

該項目采用串聯供水方式，豎向分為4個區。其中地下室及地上1～9層為1區；10～16層為2區；17～32層為3區；33～47層為4區；各分區保證水壓力不超過1.0MPa。地下3層消防水泵房設置二臺低區消火栓水泵（一用一備），供應1區和2區消火栓用水。16層避難層消防水泵房設置二臺高區消火栓水泵（一用一備），供應3區和4區消火栓用水。地下3層消防水泵房設置三臺與噴淋系統共享的轉輸供水泵（二用一備），與高區消火栓水泵同步運行（聯動），在火災發生時，補充16層避難層之中轉消防水箱用水，以確保高區消火栓水泵能持續運行。1區消火栓的穩壓及火災初期消防用水，由設于16層避難層的中轉消防水箱（有效容積90m³）以重力自流方式提供。2、3、4區消火栓的穩壓及火災初期消防用水，由設于47層的屋頂消防水箱（有效容積18m³，為按當時現行版本規范設計）提供。

串聯供水方式是通過在地下消防水池，補水泵和中間轉輸水箱，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，還可由消防車通過水泵接合器向中問轉輸水箱供水，再由轉輸泵向高區供水。串聯方式占用避難層面積，水泵臺數較多，控制復雜。

2.7自動噴水滅火系統

本工程屬一類超高層公共建筑，除不宜用水撲救的電器用房如高低壓配電房、電表房及電梯機房等及其它特殊重要設備室；樓梯問、小于5m²之衛生間、電纜豎井及管道豎井外各區域均設置自動噴水滅火系統。凈高大于12m的中庭，另設大空間智能型主動噴水滅火系統，不設自動噴淋滅火系統。

自噴系統按報警閥出壓力不大于1.2MPa進行分區。為滿足低區（地下三層～地上9層）自動噴水滅火系統用水量及水壓，在地下3層消防水泵房設置二臺低區噴淋水泵（一用一備）。為滿足高區（10層～47層）自動噴水滅火系統用水量及水壓，在16層避難層消防水泵房設置二臺高區噴淋水泵（一用一備）。地下3層消防水泵房設置三臺與消火栓系統共享的轉輸供水泵（二用一備），與高層噴淋水泵同步運行（聯動），在火災發生時，補充16層避難層之中轉消防水箱用水，以確保高層噴淋水泵能持續運行。高區系統的穩壓由設于47層的消防水箱（1gm3）以重力自流和增壓穩壓裝置共同提供；低區系統的穩壓由設于16層避難層的中轉消防水箱（90m³）以重力自流提供。

自噴管道安裝屬于滿鋪布置，占用頂板下安裝空間，本項目地上塔樓及裙房部分的所有噴淋管道采用穿梁安裝；核心筒外圍結構形式采用鋼結構，所有噴淋管穿梁安裝，鋼梁均于出廠前預留好穿管留洞。

3.結語

高層建筑及超高層建筑在現代城市建設中得到了極為廣泛的應用，而合理設計高層建筑給排水和消防系統，對于提升高層建筑的使用方便性以及消防安全性，保護人們的生命財產安全具有重要意義。