杭州新世界環(huán)球中心消防系統(tǒng)設計探討

王勝龍 姜玉娟

摘要：對杭州新世界環(huán)球中心的消防系統(tǒng)設計進行了介紹，對方案階段幾種設計思路的優(yōu)缺點進行了分析，并對施工圖階段設計及變更進行了探討，同時對設計中遇到的問題進行了介紹和思考。

關鍵詞：超高層建筑;消防;重力流系統(tǒng);雙塔高位水箱“U”型連通

隨著人口城市集中化的發(fā)展，各大城市出現(xiàn)大量超高層建筑，其中“雙塔”共用裙房的模式非常普遍。消防考慮重力流系統(tǒng)時，需在兩座雙塔頂部均設置大量消防水源供給兩座塔樓高區(qū)消防用水，此外也可考慮建筑低區(qū)能夠由消防車保護的區(qū)域采用臨高壓系統(tǒng)與高區(qū)獨立。本文就本工程特點，結合相關法律法規(guī)及經驗，探討“雙塔”模式下的消防設計方案。

一、工程概況

杭州新世界環(huán)球中心位于杭州市蕭山區(qū)市心北路與利豐路交叉口，西側臨河，占地面積20503平方米，建筑總面積316401平方米，其中地上建筑面積250614平方米，地下建筑面積65787平方米。地下室共3層，裙房部分10層（此區(qū)域超出裙房的概念，已經過專家會議評審通過。），裙房以上為兩座塔樓，建筑高度均為249.7米，層數(shù)均為57層。

二、方案設計介紹

（一）設計標準

該項目為超高層建筑，方案階段建筑高度為277.7米（后施工圖階段由于各方原因降為249.7米），根據(jù)《建筑設計防火規(guī)范》（GB50016-2014，以下簡稱“建規(guī)”）、《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》（GB50974-2014，以下簡稱“消水規(guī)”）、《自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50084-2017，以下簡稱“噴規(guī)”）及《建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）》（以下簡稱“250m加強”）等國家規(guī)范進行設計。

（二）設計參數(shù)

該工程地下部分室內消火栓用水量為40L/s，火災延續(xù)時間為3h;自動噴水滅火系統(tǒng)用水量40L/s，火災延續(xù)時間為2h（專家會議評審確認）。地上部分室內消火栓用水量為40L/s，火災延續(xù)時間為3h;自動噴水滅火系統(tǒng)用水量30L/s，火災延續(xù)時間為2h。

（三）系統(tǒng)設計分析

由于本項目建筑高度超過250米，因此根據(jù)《250m加強》要求，消防設計應采用重力流系統(tǒng)，塔樓頂部需設消防水箱且有效容積滿足供水區(qū)域全部消防用水量。本文提供三種主要可行方案：①高位水箱-減壓水箱全重力供水方式;②高區(qū)高位水箱重力及低區(qū)加壓混合供水方式;③雙塔高位水箱“U”型連通供水方式。

高位水箱-減壓水箱全重力供水方式是由高位水箱供給全部區(qū)域消防用水，因此兩幢塔樓頂部存儲水量均相對較大，即消火栓系統(tǒng)432立方米，自動噴水滅火系統(tǒng)288立方米，共720立方米。另外高位水箱需滿足最高層消防壓力要求，因此可采用將高位水箱抬高或增加穩(wěn)壓消防泵的方式來滿足需求，本方案采用將高位水箱設置于機房層頂部并適當抬高的方式。該供水方式優(yōu)點在于安全性高，建筑內部所有區(qū)域均為常高壓系統(tǒng)，不必設置穩(wěn)壓設備;缺點為高位水箱容積較大，且需設置減壓水箱，增加材料、建筑面積及結構等成本。

高區(qū)高位水箱重力及低區(qū)加壓混合供水方式將高區(qū)與低區(qū)獨立，低區(qū)部分可采用傳統(tǒng)的臨高壓供水方式，頂部的高位水箱有效容積只需按滿足地上部分消防用水即可，能夠適當減小，即消火栓系統(tǒng)432立方米，自動噴水滅火系統(tǒng)216立方米，共648立方米。該供水方式優(yōu)點為高位水箱可略小，且省掉減壓水箱，高低區(qū)各自獨立，便于管理;缺點為地下室消防水池由轉輸功能增加了存儲功能，因此體量加大，另需配備增壓設備及穩(wěn)壓設備，增加材料及空間成本。

雙塔高位水箱“U”型連通供水方式可以分別和前兩種方式相結合，局限于雙塔高度一樣或相近的情況設置。優(yōu)點在于通過將雙塔的高位水箱連通實現(xiàn)兩者體量均減半的效果，原理就是整棟建筑只考慮一處火情，相當于將一個水箱的兩格分別放置于兩塔頂部，從而省去了另一個水箱。此外連通管的豎管部分也可以接三通供高區(qū)用水，功能兼并原供水立管。該方式缺點在于連通管底部水壓過大，因此底部橫管及低區(qū)立管均應采用公稱壓力較大的管材。為保證本項目“U”型連通管底部壓力不超過2.4MPa，屋頂?shù)母呶凰浣档椭廖菝嬖O置，且增設穩(wěn)壓設備。

三、施工圖設計介紹及思考

由于各方原因該項目在施工圖階段的建筑高度降為249.7米，因此重力流系統(tǒng)不再是必須選擇的消防供水方式，由于成本、外觀、結構難度、業(yè)主意見等各方原因，該項目的消防水系統(tǒng)變更采用了較傳統(tǒng)的串聯(lián)加壓給水方式，不得不說有一些遺憾。調整后自動噴水滅火系統(tǒng)的火災延續(xù)時間只要1h，因此地下室消防水池容積變?yōu)?76立方米，高位水箱僅供初期滅火用水，總容積調整為100立方米，即“U”型連通后，雙塔高位水箱均只要50立方米即可。

該供水方式較成熟并普遍應用于高層建筑，在投資成本上大大下降。中部的轉輸水箱可以兼做低區(qū)的高位水箱。由“水消規(guī)”規(guī)定，建筑高度大于100米時，高位水箱不應小于50立方米;建筑高度大于150米時，高位水箱不應小于100立方米;轉輸水箱不小于60立方米且可兼做高位水箱。那么本項目的轉輸水箱兼高位水箱取最小60立方米還是100立方米還是160立方米呢？作者理解為該水箱作為高位水箱的供水區(qū)域高度未超過100米，即可取50立方米，與轉輸功能的60立方米取大值60立方米即可，具體情況還需與消防部門溝通確認。此外本項目高位水箱已連通，低區(qū)系統(tǒng)亦連通，理論上兩處轉輸水箱可均為30立方米即可，此問題有待進一步相關研究及認可。

關于消防車向系統(tǒng)內加壓補水的情況一般采用水泵接合器，國內多數(shù)的消防車可以加壓至1.6MPa，有些型號不同可達到2.0MPa，所以超過該壓力的超高區(qū)域均采用預留手抬泵接口的辦法。對此問題作者與杭州市消防大隊進行了溝通，手抬泵一般重量為100kg左右，當建筑內部斷電時水泵及電梯停止工作（此為理論上最不利情況，一般考慮消防雙電源），消防隊員至少需要兩人將手抬泵抬至100米甚至150米，這無疑浪費了救援最佳時間，同時也消耗了隊員體力，因此作者建議超高層不應僅僅設置手抬泵接口，而是設置固定手抬泵。此外，國內一些大城市

擁有了新型的高壓消防車，供水壓力可達到3～4MPa，而隨著超高層的增多及消防設施的投資增加，超高區(qū)域采用水泵接合器的加壓形式無疑是最經濟最有效的，因此作者建議350米以下的超高區(qū)域也可考慮設置水泵接合器，不過要注意低區(qū)部分管材的公稱壓力。

四、結語：

通過本文的介紹分析，有以下結論：

（1）重力供水方式安全可靠，但是成本較高，建議250m以下的建筑慎重使用。

（2）250m以上的建筑采用高位水箱-減壓水箱全重力供水方式如果高位水箱抬高可不設穩(wěn)壓設施，地下消防水池較小，省去部分增壓設備;高區(qū)高位水箱重力及低區(qū)加壓混合供水方式高位水箱較小，可省去減壓水箱，高低區(qū)獨立管理。

（3）高度相同或相近的雙塔樓可利用“U”型連通管接通高位水箱，水箱容積減半，節(jié)省投資，但注意連通管壓力。

（4）可考慮室外預留超高區(qū)水泵接合器，并注意管材壓力，手抬泵建議固定設置。

參考文獻：

[1] GB50016-2014? 建筑設計防火規(guī)范

[2]GB50974-2014? 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范

[3] GB50084-2017? 自動噴水滅火系統(tǒng)設計規(guī)范

[4] 建筑高度大于250m民用建筑防火設計加強性技術要求（試行）

[5] 15S909? 《消防給水及消火栓系統(tǒng)技術規(guī)范》圖示