超高层建筑的给排水及消防设计

郑学成

摘要：随着城市化进程的加快及土地资源的稀缺，超高层建筑已经成为大中城市建设的主流，超高层建筑给排水及消防设计也备受业内人士的重视。本文通过介绍深圳证券交易所的生活冷水系统、中水系统、雨水回收利用系统、生活排水系统、消火栓系统，自动喷淋系统及其他灭火系统等的设计参数和系统的选择进行阐述，结合规范的要求提出设计要点及注意事项。

关键词：超高层建筑给排水设计消防设计

中图分类号：TU82文献标识码：A文章编号：1674-3024（2016）09-146-02

前言

我国建筑领域中的高层和超高层建筑的数量与日俱增，同时人们开始注重高层建筑各方面的安全性和实用性。给排水消防系统则是高层及超高层建筑体系中最为关键的系统，特别是设计好建筑的消防系统对于保障人们的生命和财产安全以及整个建筑的稳定有直接的关系。

1.工程概况

深圳证券交易所位于深圳市福田区为超高层办公楼，总建筑面积263528m^{2，地上办公楼46层，裙房6层，抬升裙楼3层，地下3层，建筑高度办公楼237.10m，抬升裙楼悬挑36.0m，裙楼抬升高度27.1m，底距地36m。}

地下室一～三层为停车库及设备房；一层为深交所入口大厅及配套商务用房，二层为出租办公区入口大厅，三层为物业管理办公用房，四～六层为深交所内部技术机房区，七～九层为悬挑裙房层，为深交所运营及办公区；十层员工食堂，十～十五层为深交所高层办公区，十六、三十二层为避难层，十七～三十一层、三十三～四十三层为出租办公区，四十四～四十六为会所，屋顶层为设备机房层（47层）。该项目2008年完成施工图设计，目前已经建成投入使用。

2.系统设计

2.1室外给水系统

项目临近的民田路及福中三路均预留有市政供水接口，预留的管径及市政管道压力（管网压力大于0.15MPa）均能满足项目的生活及消防用水需求。根据市政供水条件，本工程为两路供水，室外消防供水由市政管网直接供水。

2.2室内给水系统

根据《建筑给水排水系统设计规范》：建筑高度不超过100m的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式；建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式。本项目采用垂直串联供水方式；在16层避难层和32层避难层设中间水箱及转输水泵，在47层设置屋顶高位水箱。地下3层装置水泵，从地下3层生活水箱提升生活用水至16层避难层之中间水箱，然后由16层转输水泵提升生活用水至32层避难层之中间水箱，最后由32层转输水泵提升生活用水至47层屋顶高位水箱。

按各分区最低配水点处的净水压力不大于0.45MPa，同时各卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa的原则进行供水分区：一区为地下室～首层，由市政自来水管网直供；二区为3层～10层，由16层避难层生活水箱重力配水；三区为11层～28层，由32层避难层生活水箱重力配水；四区为29层～44层，由47层屋顶水箱重力配水；45层～47层由设于屋顶的生活变频泵组加压供给。

2.3中水系统

为节省水资源及应业主的要求，项目设计中水回用系统及雨水收集利用系统，中水主要用于公共卫生间的冲厕。将本大楼的淋浴、盥洗优质杂排水及空调冷凝水全部收集，重力流排至地下三层中水处理机房，经处理后用于本大楼1～43层冲厕用水。中水系统分区按室内给水分区的原则进行划分，中水系统分区与室内给水分区相同。

项目中水处理采用膜生物反应器处理工艺流程：

中水系统独立设置，水池、阀门、水表、管道等均标有“中水”字样，采取了严格的防止误饮误用的措施。

2.4雨水回用系统

根据屋面及地面雨水的污染程度，项目分设雨水回收处理系统。将塔楼屋顶雨水、抬升裙楼屋面雨水收集至室外1010m^{3雨水蓄水池，雨水经沉淀、过滤处理后用于空调冷却塔补水；将室外广场雨水收集至室外320m3雨水蓄水池，雨水经处理后用于抬升裙楼屋面、室外地面的冲洗和绿化浇洒以及地下车库地面冲洗。}

2.5生活排水系统

项目设置中水系统，收集淋浴及盥洗排水，因此本项目采用雨、污、废分流的排水系统，卫生间污、废水共用专用通气立管。因抬升裙楼部分的屋面外挑36m，整个外挑屋面面积约11060m^{2，按深圳市暴雨强度公式，10年重现期，5分钟降雨历时，雨水设计流量约为624L/S，若设重力流雨水排水系统需要DNl00雨水斗53个或DNl50的雨水斗25个，需设DNl50排水立管25根，悬吊管需一直引至裙房主核心筒附近的水井内设排水立管，管道安装占用顶板下的安装高度较大；根据以上几种原因，该项目抬升裙楼屋面采用虹吸雨水排水系统，减少排水立管的数量以及悬吊管安装占用的空间高度。}

因项目属于低于250m的超高层建筑，需特别注意排水立管的材质，需选择能够承压的排水管材，且排水立管需按规范的要求设置消能措施。根据此要求：屋面虹吸雨水管采用HDPE排水专用管材（PE80），管道连接方式采用热熔连接。塔楼屋顶雨水排水管采用内外涂塑无缝钢管，卡箍连接，承压2.5MPa，室内污、废水及通气管采用离心铸铁排水管，管箍连接。DN200壁厚5.0mm，DN250壁厚5.5mm，DN300壁厚6.0mm。其它雨水管采用离心铸铁排水管，管箍连接。

2.6室内消火栓系统

本工程属一类超高层建筑，超高层建筑因其建筑高度高、功能复杂，所以消防灭火必须立足于自救，因而消防供水设计的安全可靠性就变得尤为重要。通常情况下，超高层建筑高度均超过普通消防车的救火高度，所以其设计更应遵循“预防为主，防消结合”的设计理念，提高建筑的自防自救能力，采取可靠的防火措施，消防设计做到安全适用、技术先进、经济合理。

该项目采用串联供水方式，竖向分为4个区。其中地下室及地上1～9层为1区；10～16层为2区；17～32层为3区；33～47层为4区；各分区保证水压力不超过1.0MPa。地下3层消防水泵房设置二台低区消火栓水泵（一用一备），供应1区和2区消火栓用水。16层避难层消防水泵房设置二台高区消火栓水泵（一用一备），供应3区和4区消火栓用水。地下3层消防水泵房设置三台与喷淋系统共享的转输供水泵（二用一备），与高区消火栓水泵同步运行（联动），在火灾发生时，补充16层避难层之中转消防水箱用水，以确保高区消火栓水泵能持续运行。1区消火栓的稳压及火灾初期消防用水，由设于16层避难层的中转消防水箱（有效容积90m³）以重力自流方式提供。2、3、4区消火栓的稳压及火灾初期消防用水，由设于47层的屋顶消防水箱（有效容积18m³，为按当时现行版本规范设计）提供。

串联供水方式是通过在地下消防水池，补水泵和中间转输水箱，转输泵联合向高区供水，保证了高区消防的安全，可靠。在地下消防泵有故障时，还可由消防车通过水泵接合器向中问转输水箱供水，再由转输泵向高区供水。串联方式占用避难层面积，水泵台数较多，控制复杂。

2.7自动喷水灭火系统

本工程属一类超高层公共建筑，除不宜用水扑救的电器用房如高低压配电房、电表房及电梯机房等及其它特殊重要设备室；楼梯问、小于5m²之卫生间、电缆竖井及管道竖井外各区域均设置自动喷水灭火系统。净高大于12m的中庭，另设大空间智能型主动喷水灭火系统，不设自动喷淋灭火系统。

自喷系统按报警阀出压力不大于1.2MPa进行分区。为满足低区（地下三层～地上9层）自动喷水灭火系统用水量及水压，在地下3层消防水泵房设置二台低区喷淋水泵（一用一备）。为满足高区（10层～47层）自动喷水灭火系统用水量及水压，在16层避难层消防水泵房设置二台高区喷淋水泵（一用一备）。地下3层消防水泵房设置三台与消火栓系统共享的转输供水泵（二用一备），与高层喷淋水泵同步运行（联动），在火灾发生时，补充16层避难层之中转消防水箱用水，以确保高层喷淋水泵能持续运行。高区系统的稳压由设于47层的消防水箱（1gm3）以重力自流和增压稳压装置共同提供；低区系统的稳压由设于16层避难层的中转消防水箱（90m³）以重力自流提供。

自喷管道安装属于满铺布置，占用顶板下安装空间，本项目地上塔楼及裙房部分的所有喷淋管道采用穿梁安装；核心筒外围结构形式采用钢结构，所有喷淋管穿梁安装，钢梁均于出厂前预留好穿管留洞。

3.结语

高层建筑及超高层建筑在现代城市建设中得到了极为广泛的应用，而合理设计高层建筑给排水和消防系统，对于提升高层建筑的使用方便性以及消防安全性，保护人们的生命财产安全具有重要意义。