超高层建筑给排水及消防设计体会

吴云珍 于怀星
(广东省轻纺工业设计院)

　　广州电力调度大楼是集办公、生产、科研、会议等功能为一体的综合大楼。该建筑主楼为36层，裙楼为7层，顶部还有4层微波天线塔，总建筑面积约为5×10^４m²，建筑高度为136.00 m。本文介绍了该建筑的给排水及消防给水系统的设计，并提出一些设计体会。

1 给水

1.1 水源
　　由天河南二路自来水干管接DN200mm的进水管引入地下3层的水池，水池容积约为500m³，分为两格(生活、消防合用)。?
1.2 生活给水系统
　　①用水量计算见表1。

表1 用水量计算 名称 用水量定额 用水单位 日用水 时变化系数 办公人员 60L（人.d) 1000人 60m³ 2.5 餐厅 80L（人.d) 1000人 80m³ 2.5 空调补水 10m³/h 20h 200m³ 1 其他 20m³/d 20m³/d 合计 360m³/d

　　②竖向分区供水方式。考虑使用点的静水压力不超过0.35MPa，故竖向用减压阀分成四区，24层设中间转输水箱。
　　1区：地下室至地上3层，由市政水压直接供水。
　　2区：4层～13层，由24层水池经减压阀减压后供给。
　　3区：14层～21层，由24层水池供给。
　　4区：22层～36层，由天面水池供给。
1.3 消火栓给水系统
　　本建筑物的火灾危险类别为一类一级公共建筑，建筑高度超过100 m的超高层建筑，消火栓给水系统按水压分为上、中、下三个区，室外消火栓用水量30L/s，室内消火栓用水量40L/s。火灾延续时间按3h考虑，地下三层生活、消防合用水池储存3h室内消火栓用水量和1h喷淋用水量。
　　①中、下区为地下室负3层～23层，加压水泵设在地下室负3层水泵房内，水泵出水直接打进中区(14层～23层)，减压后供低区(地下室负3层～13层)。
　　②上区消火栓系统为24层～36层，加压水泵设在24层水泵房内，为满足高区消防时消火栓用水量的补给，在地下室负3层设两台消火栓补水泵，高区消防时，补水泵及高区消火栓泵同时工作。
　　各区消火栓系统最不利点的静压不超过800kPa，动压不超过500kPa，室外设有消防水泵接合器，系统均为环状管网。
1.4 湿式自动喷水灭火系统
　　①系统按中危险等级设计，用水量为30 L/s，系统作用面积200m²。每个喷头保护面积12.5m²，喷头公称动作温度为68 ℃。
?　②本工程属于超高层办公楼，自动喷淋全方位设置，除了不能用水灭火的地方外，均设自动喷淋。
　　③系统分为上、下两个区。下区：地下室负3层～17层，由喷淋泵加压，设在地下室负3层。上区：18层～36层，由24层加压水泵加压供水。
1.5 气体消防
　　本大楼的通讯机房、中央调度室、电脑机房等处是不能用水灭火的，宜采用气体消防。由于现在不允许用卤代烷灭火，CO₂设计浓度较大，所占空间也大，本工程采用FM200管网灭火系统，设计浓度为7%。

2 排水

　　①由于本大楼主要用来办公，生活污水量很小，与当地环保部门及业主进行协商，本大楼排水不分流，粪便污水与生活污水经化粪池处理后排入市政排水管网。
　　②本工程设置独立的雨水系统，排入市政雨水管网。
　　③厨房排水单独设置，集流后进入隔油、气浮池处理，再排入市政排水管网。

3 几点体会

　　①消防水池容积问题
　　广州地区一般只贮存室内消防用水量，在计算消防水池消防补水时不能只按照市政进水管当v=1.5 m/s时的过水能力计算，而应减去其室外消火栓用水量。如DN200mm，当v=1.5m/s时，Q=46 L/s，该工程室外消火栓用水量为30 L/s，则3 h火灾延续时间内补水量为［(46-30)×3600×3］÷1000=172.8 m³，因此要充分体会新规范的内涵。
　　②室外消火栓设置问题
　　根据《高规》7.3.6“室外消火栓的数量应按本规范第7.2.2条规定的室外消火栓用水量经计算确定，每个消火栓的用水量均为10～15 L/s”，以及其条文说明，本工程的室外消火栓个数应为8个，但与当地自来水公司协调时，建筑物40 m内有足够的消火栓，因此不用设室外消火栓环网，既符合《高规》要求，也不会造成浪费，重复投资。
　　③水泵房内吸水管
　　当生活消防水池合用时，超过500m³必须分成两格，这就给水泵吸水带来一定的困难。根据《高规》7.5.4“一组消防水泵，吸水管不应少于两条，当其中一条损坏或检修时，其余吸水管应仍能通过全部水量”，设计中采用水池连通管吸水，水池设两条吸水管则符合规范要求，如图1。

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　　④地下车库消火栓、喷淋的设计
　　地下车库体积较大，消火栓一般挂在柱子上或边墙上，而汽车位一般较密，如果不考虑汽车位的位置而设消火栓，就会出现消火栓在汽车位的后面，导致出现看不见或即使看得见也取不到消防水带和水枪灭火的现象。因此地下车库设消火栓时，应考虑汽车位的位置。
　　地下车库因为不安装吊顶，设计喷头时不应只按3.6m间距布置喷头，而应考虑梁的位置，结合结构专业使喷头布置符合规范要求。
　　⑤中间水箱给水管进口设水锤消除器
　　24层中间转输水箱的给水管进口扬程达到1 200kPa，由于垂直高差较大，管路开停频繁，容易产生水锤现象，管道将发生剧烈振动和较大的声响。该工程不仅在水泵出口设置了水锤消除器，还在24层水箱进水管上设置了两个水锤消除器。?
　　⑥卫生间设置
　　超高层办公楼内卫生间要求较高，给水管要求采用暗装，而卫生间四周为剪力墙，土建在剪力墙上预埋管槽有困难。考虑给水管走在下一层的天花板上，每个卫生器具的支管通过楼板往上接，实践证明此安装方法方便、实用。
　　⑦排水管通气管设置
本工程主楼每根排水管均独立设置专用通气立管，通气立管管径与污水立管管径相同，每隔两层设置结合通气管。由于立管高度大于20层，据规范，最低两层(首、2层)卫生间采用单独出户，以保证最低两层卫生间使用不受影响。
　　⑧雨水系统设置
　　本工程雨水排除天面采用雨水斗进行有组织地收集，并考虑到高层建筑的立面雨水按1/2立面面积折算为集雨面积计算雨水量进行雨水排除。本工程地下室的顶板是首层室外地面，且面积较大，该处的雨水排除经与建筑、结构专业进行协调，主要考虑到车库的净空较低，几个方案综合比较，最后采用地下室顶板结构找坡的形式进行雨水排除，排入市政雨水井。这样不在地下室吊装雨水管既保证了车库的净空，又不会因为雨水斗的渗漏而影响车库的使用。
　　⑨集水井、潜污泵的设置
　　地下停车库低于室外地面，其污水不能自流排入市政排水管网，在地下3层设置集水井，地下1、2层排水自流至地下3层集水井，通过潜污泵提升至室外。潜污泵流量的选用考虑到：(1)地下停车库洗地排水量Q₁；(2)车道出入口处的雨水量Q₂；(3)火灾消防用水的排水量Q₃。对于与车道出入口集水沟相连的集水井，其排水量取Q₂与Q₃中的大者，泵房集水井考虑消防试泵时的排水量，其潜污泵的流量应满足消防试泵的要求，其余集水井取Q₃。而Q₁不与Q₂及Q₃同时发生，且其值较小，可略去不计。
每个集水井均设置两台潜污泵，电气均考虑两台同时工作，平时一台工作。如果最高水位持续5min，则两台泵同时工作，以便及时排除地下室积水。
　　⑩管材
　　给水管材：由于镀锌钢管腐蚀较严重，现采用钢塑复合管，既保证水质又能延长给水管寿命。供水主管承受很大压力，采用无缝钢管，法兰连接。
　　排水管材：普通高层建筑一般采用UPVC管或卡箍式排水铸铁管，超高层建筑因较高故排水铸铁管接口不实，容易造成底层水压过大而漏水等现象。本工程污水、雨水管材均采用给水铸铁管，并且考虑到建筑太高，立管上隔几层设置消能装置。

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　　(收稿日期 1998-11-04)