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超高层建筑消防系统设计若干问题探讨

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一、工程概述 天立广场位于武汉市汉口建设大道边,建设大道是汉口严格规划建设的大道,大道两边高楼林立,是武汉市的金融一条街。该地区有完善的城市基础设施,供水可靠,水质良好;排水设施完善,有可靠的城市消防保证体系。 天立广场由不等高的169.2米A座和139.2米B座两座高度均超过100M的塔楼组成,地下二层,有裙房五层,总建筑面积93616m2,地下两层均设有停车场,地下二层为设备层。裙房设商场、餐厅、娱乐等多功能用房,六层以上为写字楼。整个建筑为一多功能综合性建筑。

一、工程概述
天立广场位于武汉市汉口建设大道边,建设大道是汉口严格规划建设的大道,大道两边高楼林立,是武汉市的金融一条街。该地区有完善的城市基础设施,供水可靠,水质良好;排水设施完善,有可靠的城市消防保证体系。
天立广场由不等高的169.2米A座和139.2米B座两座高度均超过100M的塔楼组成,地下二层,有裙房五层,总建筑面积93616m2,地下两层均设有停车场,地下二层为设备层。裙房设商场、餐厅、娱乐等多功能用房,六层以上为写字楼。整个建筑为一多功能综合性建筑。
本工程水源由城市自来水管网供给。本大楼毗邻建设大道,有城市干管通过,城市供水压力最不利季节可达0.15MPa,进水管采用DN250给水铸铁管,设DN150水表一只。
二、消防系统设置
(一)消防用水量
本大楼建筑高度为169.20米(A座),A座43层,B座33层,为超高层建筑建筑设计防火按一类执行。结合《建规》及《高规》7.3.5条,按一处火灾计消防水量。
室外:Q1=30L/S室内:Q2=40L/S
均按中等危险级:Q3=6L/mim x 200 m2/60 x 1.3=26L/S
在防火墙大于3m2 洞口水幕用水量按:q=0.5L/S.m计,Q4=0.5x30=15L/S
根据《高规》,当建筑物内设有数种消防用水灭火设备时,其室内消防用水量的计算,一般可能同时开启的下列数种灭火设备的情况确定:
1)、 消火栓给水系统加上自动喷水灭火设备。
2)、 消火栓给水系统加上水幕消防设备或泡沫灭火设备
3)、 消火栓给水系统加上水幕消防设备、泡沫灭火设备。
4)、 消火栓给水系统加上自动喷水灭火设备、水幕消防设备或泡沫灭火设备。
5). 消火栓给水系统加上自动喷水灭火设备、水幕消防设备、泡沫灭火设备。
根据本工程特征,按以上消火栓给水系统加上自动喷水灭火设备、水幕消防设备或泡沫灭火设备计列;同时火灾次数按一次计,总消防水量为121L/S。
(二)系统设置
1、消防给水系统分区
全楼采用稳高压消防给水系统,稳压气压罐及稳压泵设置于屋顶水箱间,消防给水按栓口静压不超过0.8 MPa,配合给水系统竖向分为两个系统,在压力超过0.5 MPa的消火栓口处设减压阀分区。自动喷淋系统结合报警阀数量设置分区,竖向共分为六个区。见表。
表1消防给水系统分区一览表(A座)
系统编号
分区号 层数 标高(M)
高差(M)
静压(水柱M) 供水来源
X2
V
43F 162.60
32.70
24.90
22F
消防水泵
36F 129.90 57.60
IV
35F 126.50
34.00
23.00
25F 92.50 57.00
III
24F 89.10
27.20
23.00
16F 61.90 50.20
X1
II
15F 58.50
30.40
23.80
-2F
消防水泵
6F 27.90 58.30
I
夹层 24.00
33.00
23.00
-2F -9.00 51.20
表2消防给水系统分区一览表(B座)
系统编号 分区号 层数 标高(M)
高差(M)
静压(水柱M)
供水来源
X2
IV
33F 128.60
36.10
24.90
22F
消防水泵
25F 92.50 57.00
III
24F 89.10
27.20
23.00
16F 61.90 50.20
X1
II
15F 58.50
34.50
23.80
-2F
消防水泵
夹层 24.00 58.30
I
5F 19.20
28.20
23.00
-2F -9.00 51.20
表3喷淋给水管减压孔板一览表
系统
编号
分区
层 数
管径
孔径
系统
编号
分区号 层 数 管径 孔径 系统编 号 分区号 层数 管径 孔径
FAL2
VI
40-36F
DN100 d50
FAL1
II 夹层-4F DN100 d50
FBL2
II 10-6F DN100 d50
V
30-27F
DN100 d50 I -1--2F DN10 d50 I 2--2F DN100 d50
FAL1
IV
20-18F
DN100 d50
FBL2
IV 30-25F DN100 d50 减压阀 FI-AL: 后水压 0.6MP :FV-AL 0.9MP
III
13-10F
DN100 d50 III 19-16F DN100 d50 FII-AL FIV-AL 0.9MP 0.5MP FI-BL FIII-BL 0.7MP 0.4MP
2、消火栓系统
室内按二股水柱同时到达任何一点布置室内消火栓,每股充实水柱高度不小于13米,每座标准层布置消火栓箱4台,消防电梯前室设消火栓1台,每台消火栓箱内配备DN65单口消火栓,20m衬胶水龙带,d19直流水枪,小口径消防水喉及软管。消火栓箱设有破玻手动报警按扭,消防管系统设置压力监控系统,采用破玻按扭+压力监控的消防泵启动方式,消防泵出水管设置泄压装置。每根消防立管流量按不小于15L/S计。屋面设置检查用的消防栓并设置压力检测器。
3、自动喷淋系统
根据《高规》要求,各处均设置自动喷淋灭火系统,设置湿式报警阀13组,灭火喷头采用玻璃球闭式喷头,动作温度除烧火间为79OC外,其余均为68OC,每只喷头最大保护面积不超过12.5m2,各层配水干管设置水流指示器及监控阀。
4、水幕系统
在防火墙开洞及防火卷帘上方设温感雨淋阀和水幕喷头,水幕系统接在各层的消防拴给水系统,由消防拴给水泵供水。
(三)消防水池
消火栓系统用水按火灾延续时间3小时计,自动喷淋灭火系统按1小时计。不考虑室外消防水量,不计火灾时外管补水量。消防水池容积为:
V=40l/sX3.6x3+26l/sx3.6x1+0.5l/s.mx30mx3.6x1=687.6m3
与生活用水共用水池,有效容积为900 m3,根据地下室布置,水池面积183 m2,有效水深4.9米,水池分为两格,设置保证消防容积不被动用的措施。
(四)高位水箱
高位水箱消防水量按18 m3储存,并设置保证消防容积不被动用的措施。水箱间设增压稳压设备。
(五)消防水泵房
消防水泵房设置于地下水泵间内(供22层以下)及22层设备间(供22层以上)。
1、消防栓系统水泵(地下水泵间)
选用选用XBD20-120型消防泵四台,三用一备。
Qb=72-100 m3/hHb=120mN=45KW
2、消防栓系统水泵(22层设备间)
选用选用XBD30-80型消防泵二台,一用一备。
Qb=120-150 m3/hHb=120mN=45KW
3、自动喷淋系统水泵(地下水泵间)
选用XBD20-120型消防泵二台,一用一备。
Qb=72-100 m3/hHb=120mN=45KW
4、自动喷淋系统水泵(22层设备间)
选用XBD20-120TB型消防泵二台,一用一备。
Qb=72-100 m3/hHb=120mN=45KW
5、屋顶增压稳压设备(屋顶水泵间)
设计参数:下限压力:P1=0.1MPa上限压力:P2=0.3MPa30秒钟容积V=0.6 m3
选用XQB-30/0.6型消防气压给水设备二台。(各座一台)
(六)消防水泵结合器
室外设置SQ-150型地上式消防水泵结合器7组。
(七)急救灭火器材
按规范要求在大楼各层布置干粉或泡沫灭火器
(八)气体灭火装置
在变配电室、电气控制室、电子计算机房、柴油发电机房及燃油锅炉房设置二氧化碳灭火系统,变配电室、电气控制室、电子计算机房采用全淹没灭火系统,柴油发电机房及燃油锅炉房采用局部施用系统。
三、有关问题的探讨
1. 超高层建筑给水竖向分区
高层建筑给水最重要的是解决
1. 消防管网超压以及消火栓水泵启动方式
《高规》规定:“临时高压给水系统的每个消火栓出应设置直接启动消防水泵的按钮,并应设有保护按钮的设施”,以便迅速远距离启动消防泵(设计中采用破玻按钮)。火灾发生时,在击碎破玻按钮后尚未动用水枪灭火这段时间,消防管网压力剧增,将产生严重超压现象,有可能引起管网爆裂,整个消火栓系统就会瘫痪, 后果不堪设想。本设计采用了破玻按钮+压力监控启动水泵,在消防系统设置压力监控装置,并与消防稳压设施结合在一起,当系统压力下降到某一设定值时,压力开关动作,该信号与破玻按钮都动作时,消防泵启动。
本设计中采用了新型专用消防水泵,该水泵Q-H曲线几乎为水平线,可以很好的解决小流量时超压问题。
2.防火卷帘水幕冷却系统的设置处理
根据《高规》 5.4.4条要求“采用防火卷帘代替防火墙时,其防火卷帘应符合防火墙耐火极限的判定条件或在其两侧设闭式自动喷水灭火系统,其喷头间距不应小于2.00M.”从火灾延续时间与消火栓系统相同,而自动控制方式却与自动喷水灭火系统相同,接在任何系统都不能满足要求,参照条文说明,“为了确保其阻火的可靠性,必须在防火卷帘的两侧设自动喷水灭火系统保护,且为独立系统,火灾延续时间3h,……”须单独设置独立系统.设备间要增加一套水幕消防供水设备,及相应的一整套自动控制系统,且水池要增加三小时的消防水量,诸多弊端,宜选用满足耐火极限的双轨双层防火卷帘或夹层防火卷帘,既保证防火要求,又可节约投资。本设计后来作了修改。
3.避难层设置消火栓
超高层建筑每隔15层须设避难层,设备专业也利用该层作设备间,无论该层有无可燃物,不容置疑,均应设置消火栓和消防卷盘。
4.供水管与消防管管径协调问题
该问题不属技术问题,但我们设计时常常碰到。自来水公司按进水管水表口径收取报装费和水表口径基价,进水管若按消防水量选择,高额的水表口径收取报装费和基价将给用户增加经济负担,采用旁通管供水部门不予办理。建议消防部门和供水部门协调,给予明确规定,旁通管采用铅封或其他形式,由谁管理,等等。
四、结束语
超高层消防系统内容复杂,涉及的方面较多,设计时要根据技术的可靠性,实际的可操作性,经济的合理性综合考虑,只有技术可靠、实际操作方便,才能确保安全。以上是笔者在天立广场工程消防设计中某些方面的一些体会,提出来和同行们交流,共同探讨,有不妥之处敬请批评指正。

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