超高層設(shè)計中存在的一些問題探討

李金詩 桂學(xué)林

（1中南建筑設(shè)計院股份有限公司， 湖北 武漢 430000；2武漢利達建設(shè)集團有限公司， 湖北 武漢 430000）

1 項目概況

該項目位于武漢市中北路，總建筑面積約為8萬平方米，建筑高度145.1m，層數(shù)為33層，是一棟由地下室、裙房、塔樓組成的綜合樓。地下室共四層，為普通停車庫及設(shè)備用房。裙房1F~3F為大堂、辦公及多功能廳，4F以上為辦公。

2 生活給水系統(tǒng)

該項目采用分質(zhì)供水，除綠化澆灑、道路沖洗及洗車用水采用市政雨水收集回用水外，其余用水采用市政給水水源。室內(nèi)加壓給水系統(tǒng)分垂直分區(qū)串聯(lián)重力給水系統(tǒng)、變頻給水系統(tǒng)及冷卻塔重力補水系統(tǒng)。建筑19層，屋頂設(shè)備層分別設(shè)置一座生活水箱，分別為低區(qū)和高區(qū)供應(yīng)生活給水。2層至29層采用垂直分區(qū)串聯(lián)重力給水系統(tǒng)，2層至14層為低區(qū)重力給水系統(tǒng)，15至30層為高區(qū)重力給水系統(tǒng)。31層至33層采用變頻供水系統(tǒng)。本方案考慮到超高層建筑中，重力給水更加節(jié)能，且供水可靠性更高，經(jīng)多方案比選后確定。

3 冷卻循環(huán)水系統(tǒng)

該項目由于紅線面積限制，冷卻塔至于超高層屋面，標(biāo)高為143.9m，制冷機房位于地下四層，故冷卻循環(huán)水系統(tǒng)對冷卻循環(huán)泵提出了更高的要求。該項目要求冷卻循環(huán)泵的泵殼、填料、密封件等均能承受2.5MPa的靜水壓力。

4 室內(nèi)消火栓系統(tǒng)

室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)為臨時高壓系統(tǒng)，根據(jù)建筑各功能的高度及設(shè)備層的設(shè)置情況分為高、低兩個大區(qū)，并按獨立的區(qū)域加壓供水。低區(qū)供水區(qū)域-4F至15F，由地下消防水泵房內(nèi)的室內(nèi)消防儲水池、低區(qū)消火栓給水加壓泵、19F層的轉(zhuǎn)輸水箱兼低區(qū)高位消防水箱(有效水容積 96m3)及室外低區(qū)消防水泵接合器聯(lián)合供水。高區(qū)供水區(qū)域 16F至屋面，由地下消防水泵房內(nèi)的室內(nèi)消防儲水池、消防給水轉(zhuǎn)輸加壓泵、19F層消防轉(zhuǎn)輸水箱、19F高區(qū)消火栓給水加壓泵、屋面高位消防水箱(有效水容積 50m3)、屋頂消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓設(shè)備、室外高區(qū)消防水泵接合器及消防接駁口聯(lián)合供水。

4.1 轉(zhuǎn)輸水箱排水

考慮到本項目為公建，且轉(zhuǎn)輸水箱供水的可靠性高，故消防給水系統(tǒng)選擇時，本項目采用了轉(zhuǎn)輸水箱轉(zhuǎn)輸給水的形式。不過，本系統(tǒng)帶來了消防水箱溢流的問題。本項目高區(qū)室內(nèi)消火栓用水量為 40L/s，高區(qū)噴淋用水量為 30L/s，地下室消防水泵房內(nèi)設(shè)有消防給水轉(zhuǎn)輸加壓泵（Q=70L/s，H=110m）轉(zhuǎn)輸水管管徑（轉(zhuǎn)輸水箱進水管）為 DN200。按規(guī)范要求，消防水箱溢流管直線管段的距離為進水管徑的2倍（圖一所示）。由于避難層建筑層高收到限制，轉(zhuǎn)輸水箱的高度為2.5m，必然導(dǎo)致消防溢流管的出水口低于水箱底部。本設(shè)計為避免溢流的消防水與地面收集的廢水同時回流至消防水池，結(jié)合結(jié)構(gòu)梁與泵房的布置情況，在消防轉(zhuǎn)輸泵房的地面上設(shè)置了一個長寬高分別為4.0m*0.8m*1.0m的集水坑收集消防水箱的溢流排水，集水坑上邊緣高于泵房地面完成面 100mm。集水坑內(nèi)采用虹吸排水，每個虹吸雨水都的排水能力不小于40L/s，保證排水能力大于水箱溢流能力。同時，由于虹吸斗與懸吊管之間至少保證1.0m的連接管高差，集水坑的高度與排水連接管的高度，直接影響了下層房間的使用功能。這是本套消防系統(tǒng)的設(shè)計弊端。

圖一：DN400溢流管高度

4.2 消防聯(lián)動控制

采用水箱轉(zhuǎn)輸?shù)南澜o水系統(tǒng)的優(yōu)點即消防系統(tǒng)控制簡單。當(dāng)火災(zāi)時需要消防轉(zhuǎn)輸泵轉(zhuǎn)輸消防用水，系統(tǒng)上的所有消防轉(zhuǎn)輸泵必須同時供電；考慮到火災(zāi)發(fā)生在2個分區(qū)交界處時，需要2個分區(qū)的消防泵同時供電的工況。

本設(shè)計要求，消防泵先啟動，再啟動消防轉(zhuǎn)輸泵。火災(zāi)時，消火栓水泵出水管上壓力開關(guān)、高位消防水箱出水管上的流量開關(guān)將火災(zāi)信號傳至消防控制中心及泵房內(nèi)消火栓加壓泵控制箱，啟動消火栓加壓泵，并反饋信號至消防控制中心，同時聯(lián)動啟動消防轉(zhuǎn)輸泵。

4.3 管材壓力的確定

本設(shè)計過程中為了在滿足規(guī)范的前提下減少造價，充分利用了消防的兩級減壓。由于規(guī)范對消防水泵特性曲線的要求。消防系統(tǒng)的工作壓力為水泵揚程的1.4倍，當(dāng)系統(tǒng)工作壓力不大于 1.20MPa時，采用內(nèi)外壁熱浸鋅鍍鋅鋼管；當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于1.20MPa但不大于1.60MPa時，采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅加厚鋼管，當(dāng)系統(tǒng)工作壓力大于 1.60MPa時，采用內(nèi)外壁熱浸鍍鋅無縫鋼管。同時，減壓閥分區(qū)的時候，還要考慮當(dāng)減壓閥失效的情況，所以，適當(dāng)采用兩級減壓，保證在一級減壓閥失效的前提下，還有一級減壓閥能繼續(xù)發(fā)揮作用，保證減壓閥后的管材承壓要求。

5 雨水系統(tǒng)

由于建筑高度高，該項目雨水出戶后設(shè)置了消能井，同時，雨水管按照系統(tǒng)工作壓力2.5MPa進行選材，采用無縫鋼管。

6 結(jié)語

超高層建筑越來越多，如何設(shè)計出安全可靠，節(jié)能的超高層建筑，沒有一成不變的模式，需要在實踐中不斷摸索，找到更加合理的設(shè)計方法。