《消防给水及消火栓系统技术规范》在超高层建筑水消防设计中的问题与探讨

《消防给水及消火栓系统技术规范》在超高层建筑水消防设计中的问题与探讨
《消防给水及消火栓系统技术规范》在超高层建筑水消防设
计中的问题与探讨
摘要：《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014，以下简称“消规”)自2014年20月1日实施以来，针对建筑消防设计提出了很多新概念、新问题、新方法。

本文结合工程实例，分析了超高层建筑消防设计在新规范运用过程中的设计要点、思路及需要注意的问题。

关键词：超高层建筑消防水系统
Abstract: The new fire code《Technical code for fire protection water supply and hydrant systems 》which implemented in October 2014，put forward many new concepts, new problems and new methods for building fire protection designing Combining with the engineering examples ,this article analyses key points，thinking and problems of high-rise building fire designing in the process of using new standard .
Keywords: Super high-rise building Fire prevention system
引言：
随着我国城市化进程的不断加快，大中型城市人口的不断增加，超高层建筑的兴起，呈现出越来越多、越来越高、越来越复杂的特点。

由于超高层建筑楼层高、体量大、功能复杂、人员密集等特点，消防水系统的安全性和可靠性面临着更加艰巨的挑战。

2014年10月1日
实施的“消规”，从理论到实践上对消防水系统设计提出了更加具体、更加细致的做法和要求。

从根本上保障了超高层建筑消防水系统的安全性、合理性。

1 工程概况
天宁时代广场项目位于江苏省常州市，主楼由A、B两座塔楼组成，其中A塔楼地上39层，建筑高度176m。

B塔楼地上28层，建筑高度135m。

底部4层裙房将A、B塔楼连为一体，地下共计3层。

总建筑面积188000m2，是一座超高层智能化高端商务办公楼。

2 设计依据
2.1本工程建筑高度未超过250m，根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95,2005年版以下简称“高规”）总则1.0.5条，该项目适用于此规范；
2.2《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB50974-2014)
2.3《自动喷水灭火设计规范》（GB50084-2001；2005年版，以下简称“喷规”）。

3 消防水系统的分区
3.1根据江苏省标《民用建筑水消防系统设计规范》(DGJ32/J92-2009，以下简称“省水规”)第7.5.5条“当建筑高度超过120m时，竖向分区消防给水系统宜采用消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防给水系统。

”
3.2“消规”6.2.2条“分区供水形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串
联、减压水箱和减压阀减压的形式，但当系统的工作压力大于
2.40MPa时，应采用消防水泵串联或减压水箱分区供水形式。

”
3.3根据计算，塔楼A的消火栓系统主泵扬程约为275m，自喷系统主泵扬程约为285m.综合上述3.1条和3.2条之要求，本工程设计了消防水泵直接串联的消防给水系统。

其中地下室、裙房和塔楼竖向分为高、低两个供水区。

-3层~16层为低区，低区消防水泵设在-1层，17层~屋顶层为高区，高区消防水泵设在25层避难层内。

高区消防水泵与低区消防水泵串联接力供水。

4 在运用“消规”过程中系统设计需要注意的几个问题
4.1消防水箱
4.1.1所涉及相关规范的条文
（1）“高规”7.4.7.1条“高位消防水箱的储水量，一类公共建筑不应小于18m3，二类公共建筑和一类居住建筑不应小于12m3，二类居住建筑不应小于6.00m3。

”
（2）“消规”5.2.1.1条“一类高层公共建筑，不应小于36m3，但当建筑高度大于100m时，不应小于50m3，当建筑高度大于150m时，不应小于100m3。

”
（3）“省水规”10.3.5条“采用消防泵直接串联的分区消防水箱容积不应小于30m3，采用中间水箱转输的水箱有效容积不应小于60m3。

”
（4）“消规”6.2.3.1条“当采用消防水泵转输水箱串联时，转输水箱的有效容积不应小于60m3，转输水箱可作为高位消防水箱。

”
（5）“消规”6.2.3.3条“当采用消防水泵直接串联时，应采取确保供水压力可靠性的措施，且消防水泵从低区到高区应能依次顺序启动。

”
4.1.2消防水箱容积的探讨
从上述所列的相关条文来看，新“消规”对于一类公共建筑屋顶消防水箱容积都有了不同程度的增加。

当建筑高度大于150m时，其屋顶消防水箱的容积要比原来的“高规”所要求的水箱容积高出5倍有余。

可以看出，对于高层建筑或超高层建筑来说，新“消规”的用意不言自明，就是立足于火灾初期的扑救，不再拘束于火灾前期10min消防用水的概念。

根据“消规”的要求，本工程A塔楼设置了100m3的屋顶消防水箱，但是问题在于设置在25层避难层的消防水泵直接串联时采用的分区消防水箱的容积，新“消规”没有给出具体的吨数要求。

2009年实施的“省水规”是在“消规”之前公布实施的，对于转输水箱的有效容积不应小于60m3的要求和“消规”是一致的。

“省水规”给出分区消防水箱的容积为30m3，此条款具有一定的指导意义。

但这是建立在原来“高规”要求一类公共建筑消防屋顶水箱不应小于18m3的基础之上的。

新“消规”要求当建筑高度大于150m时的一类公共建筑，屋顶消防水箱不应小于100m3。

那对于本工程来说，火灾初期各个楼层，各个防火分区都应该在100m3消防水箱的保护之中。

最近有人提出可以在塔楼屋顶的100m3屋顶消防水箱底部接出一
根稳压管道，利用减压阀且在减压阀后设置安全阀的措施，将屋顶消防水箱的稳压管减压后接入到下区消防系统中，作为下区消防水系统的稳压，这样可以减少避难层分区消防水箱的容积，同时火灾初期各个防火分区都在100m3消防水箱的保护之中。

此方法虽然理论上可行，但笔者认为超高层建筑水消防系统在选择此方法时应与当地消防部门充分沟通。

4.1.3消防水箱有效容积及保温的注意事项
新“消规”对于高位消防水箱有效容积的计算方法，有明确的强制性的要求，无论采用出水喇叭口还是防止旋流器吸水，最低有效水位的保护高度一定要满足，因为消防水箱的水量本身就不是很大，若疏忽了最低有效水位的高度，将大大降低了消防水箱的有效容积，故此条在计算时一定要谨慎，不可大意。

此外新“消规”5.2.4.2条“严寒、寒冷等冬季冰冻地区的消防水箱应设置在消防水箱间内，其他地区宜设置在室内。

”根据资料显示我国划分为五个气候区，分别是：严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区、温和地区。

江苏省属于夏热冬冷地区，按照规范的要求消防水箱可不设置在消防水箱间内。

常州大部分（三分之二）为平原，市区海拔约约为5米，本工程A塔楼屋顶消防水箱的绝对标高为192.00m。

查阅资料显示我们生活的对流层中大气的热量是地面辐射供给的,海拔越高,离地面越远获得地面供给的热量越少,温度就越低。

本工程虽然为非寒冷低区，但笔者认为本工程的超高层建筑的属性，绝对标高在192.00m的屋顶水箱应该认真考虑其防冻的问题，
应将消防水箱设置于水箱间内，并设置合理的保温防冻措施，确保消防系统的安全、可靠。

4.2消防水泵扬程
4.2.1所涉及相关规范的条文
（1）“喷规”9.2.4条“水泵扬程或系统入口的供水压力应按下式计算：
H=∑H+P0+Z
其中∑H为管道局部和沿程水头损失的累积值。

”
（2）全国民用建筑工程设计技术措施 2009年版给排水分册7.4.3.6 第（2）条“消防泵的扬程应满足各种灭火系统的压力要求，其计算公式如下：
H=（1.05～1.10）（∑H+P0+0.01Z）
其中1.05～1.10为安全系数，一般根据供水管网的大小来确定，当系统管网小时，去1.05，当系统管网大时，取1.10。

（3）“消规”的10.1.7条“消防水泵或消防给水所需要的设计扬程或设计压力，宜按照下式计算：
P=（1.20~1.40）（∑H+P0+0.01H）”
其中∑H为管道局部和沿程水头损失的累积值，1.20～1.40为安全系数，宜根据管道的复杂程度和不可预见发生的管道变更所带来的不确定性。

4.2.2消防水泵扬程的探讨
从上述所列的相关条文来看，新实施的“消规”对于水泵扬程的安全
系数较之以前有所提高，对于超高层建筑而言，系统复杂，管线较多，在施工时管道的实际转弯，和截面积缩小等因素都不可避免，安全系数适当放大还是合适的。

所以笔者认为在工程设计时，要按照“消规”的要求合理选择水泵扬程的安全系数，不可过小。

4.3消防系统试验压力的探讨
4.3消防系统试验压力
4.3.1所涉及相关规范的条文
（1）“消规”12.4.2条“压力管道水压试验的试验压力应符合下表的规定。

”
试验压力(MPa)
管材类型系统工作压力
P(MPa)
钢管≤1.0 1.5P，且不应小于
1.4
>1.0 P+0.4
（2）“消规”5.1.6.4条“消防水泵零流量时的压力不应大于设计工作压力的140%，且宜大于设计工作压力的120%。

”
以本工程消火栓系统主泵举例，消火栓主泵设置于地下负一层，主泵扬程为130m。

在新“消规”实施前，消火栓系统的试验压力为H=1.30+0.4=1.70MPa。

笔者注意到，在新“消规”实施之后，消防系统的试验压力有些设计人包括审查人员还是按照以前的惯性思维去计算和审查的，并没有按照消防水泵零流量时的1.2～1.4倍的设计工作压力去校核，是
违背了规范的初衷的。

正确的消火栓系统的试验压力应为H=1.4x1.30+0.4=2.22MPa。

以此类推，自动喷淋系统的试验压力也是照此计算。

新“消规”此条应值得大家注意。

5 结语
随着对“消规”的不断深入学习和探讨，还有很多知识点值得我们去揣摩和理解。

超高层建筑因其系统复杂，施工时不可预见的因素多等特点，故笔者认为在应用新“消规”时，应选取合适的安全系数、合适的管材和机电设备材料，以确保工程的安全，可靠。

参考文献：
【1】GB 50974-2014.消防给水及消火栓系统技术规范 .中国计划出版社
【2】全国民用建筑工程设计技术措施 2009年版给排水分册.中国计划出版社
【3】GB 50084-2001. 自动喷水灭火系统设计规范.中国计划出版社【4】建筑给水排水设计手册第二版（上册）.中国建筑工业出版社。