非常規(guī)條件下高塔建筑的消防給水設(shè)計(jì)

摘要：結(jié)合工程實(shí)例介紹了在無市政給水條件下，古典高塔建筑消防給水設(shè)計(jì)中遇到的一些情況及采取的技術(shù)措施。探討了在某些非常規(guī)條件下，如何理解規(guī)范并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)規(guī)范要求等問題。分析了受建筑構(gòu)限制時，進(jìn)行方案可行性比較和優(yōu)化的情況，強(qiáng)調(diào)了運(yùn)用數(shù)學(xué)工具處理問題的思想。關(guān)鍵詞：高塔建筑消防給水非規(guī)1工概況金寶塔工程是昆明金寶山藝陵園項(xiàng)目的一部分，位于昆明西山腳下毗鄰滇池，處于整個開發(fā)區(qū)的最高處建首面積為1317m2層積為335m2筑度為50.38，共11層為剪結(jié)構(gòu)體系火危險等級為一類一級建筑主要用于存放逝者骨灰舉行悼念活動、進(jìn)行宗教活動等。建筑內(nèi)各種裝飾、陳設(shè)復(fù)雜，各種霓虹藝術(shù)燈光效果要求高，人員密度大，火災(zāi)危險性大，事故后果影面寬，室內(nèi)消防給水系統(tǒng)必須安全有效可靠。根據(jù)《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(下簡稱《高規(guī)，并與地方消防主管部門協(xié)調(diào)，確定在該建筑室內(nèi)設(shè)消火栓消防給水系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)。由于建筑功能要求及周圍環(huán)境條件限制，水池、泵房置于室(距建筑超過150m)，水池不能作為供消防車取水的水池，特別是該工程不具備室外市政供水條件室外消防管網(wǎng)到區(qū)消防車能在10min內(nèi)到達(dá)，室外消防管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)。2水該建筑消防給水水源為地下水，通過深井泵提升至鋼筋混凝土貯水(室外地上設(shè)置，利用地形高差，滿足消防水泵自灌吸水要求。鑒于地下水水位、水量的變化性及深井泵各種故障的可能性，在設(shè)計(jì)水池容量時，不考慮水池在火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)補(bǔ)充水量更合適。由于該建筑室外無市政供水管網(wǎng)，不能提供室外消防用水量，水池消防用水有效容量按火災(zāi)延續(xù)時間內(nèi)室內(nèi)消用水總量考慮。室消防用水量如何確定是首先必須解決的問題。由于該建筑的功能類型及消防用水量標(biāo)準(zhǔn)在《高規(guī)》第7.2.2條中未包括，通過對其使用功能特點(diǎn)、火災(zāi)危險性、樓層情況、室外環(huán)境狀況等方面分析，最后確定該建筑消火栓消防用水量：室內(nèi)為30l/s、室外為20，自動噴水滅火消防用水量為26；災(zāi)延續(xù)時間：消火栓系統(tǒng)為3h，自動噴水滅系統(tǒng)為1。由此定出水池消防用水有效容積為，為便于檢修時可獨(dú)立工作、分別泄空，水池分兩格設(shè)置。因水池為生活、消防共用水池，通過設(shè)置虹吸破壞管確保消防用水不被它用并滿足規(guī)范要求。3室消防給水系統(tǒng)該建筑的室外消防給水系統(tǒng)由水源水設(shè)施供水管網(wǎng)室外消火栓等部分組成3.1管網(wǎng)及供水設(shè)備根《高規(guī)要求，室外給水管網(wǎng)沿消防車道繞建筑環(huán)狀布置規(guī)》第條出該范圍內(nèi)的市政消火栓可計(jì)入室外消火栓的數(shù)量計(jì)時對此理解為室外消防給水系統(tǒng)可參照市政給水管網(wǎng)情況設(shè)置。根據(jù)地方消防主管部門意見，該建筑的室外消防供水管網(wǎng)采用低壓網(wǎng)，生活、消防共用。管網(wǎng)消防功能主要體現(xiàn)在保證消防時所需水量，而消防時所需水壓由消防車從室外消火栓取水加壓實(shí)現(xiàn)，管網(wǎng)最不利點(diǎn)室外消火栓處自由水壓按mpa考慮。室外消防給水系統(tǒng)采用水泵機(jī)組變頻調(diào)速運(yùn)行通過壓力傳感信號控制水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和水泵運(yùn)行臺數(shù)。設(shè)備包括三臺主(二用一備，一臺穩(wěn)壓泵和一個氣壓罐。隨著設(shè)備開始運(yùn)行，二臺主泵和穩(wěn)壓泵向管網(wǎng)和氣壓罐充水，當(dāng)穩(wěn)壓罐壓力達(dá)到上限值時，設(shè)備停止運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)流量很(如微小滲)或零流量時，設(shè)備切換到由氣壓罐供水，維持管網(wǎng)壓力，當(dāng)氣壓罐壓力降至下限值時，穩(wěn)壓泵隨即啟動向管網(wǎng)加壓供水。隨著消防車從室外消火栓取水，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步降低，當(dāng)氣壓罐壓力降至主泵啟動設(shè)定值，一號主泵啟動，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速運(yùn)行，之后隨著消防流量增大到一定程度，依次實(shí)現(xiàn)二號主泵的變頻運(yùn)行以及二臺主泵各自向工頻自動切換3.2室外火栓合理確定室外消火栓數(shù)量

是確保室外消防給水系統(tǒng)功能的一個重要方面照范時發(fā)現(xiàn)條文規(guī)定和條文說明不太一致。按照《高規(guī)》第7.3.6，室外消火栓數(shù)量按室外消火栓用水量確定。而條文說明中指出，室外消火栓數(shù)量應(yīng)保證供應(yīng)室外、室內(nèi)兩部分需要的滅火用水量。對此，設(shè)計(jì)作了如下考慮：當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，如果室內(nèi)消防系統(tǒng)水泵出現(xiàn)故障不能供應(yīng)室內(nèi)消防用水時，室外消火栓供水增補(bǔ)室內(nèi)用水量的不足，室外消火栓的數(shù)量按保證供應(yīng)室內(nèi)、外兩部分消防用水量考慮更合適。該建筑室內(nèi)、外兩部分消防用水總量為50l/s，因每個室外消火栓負(fù)責(zé)用水量為10～15l/s，故采用4個室外地上式消火栓。4室消防給水系統(tǒng)4.1水泵接合器水接合器目的是應(yīng)急備用統(tǒng)消防水量不足消防水泵檢修、停電、發(fā)生故障時，需要利用消防車通過水泵接合器送水至室內(nèi)管網(wǎng)。因一個水泵接合器的負(fù)荷流量為10～15l/s，于室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)采用兩套地上式水泵接合器，對于自動噴水滅火系統(tǒng)也采用兩套地上式水泵接合器4.2屋頂防水箱該建筑采用臨時高壓消防給水系統(tǒng)，需設(shè)屋頂消防水箱以供初期火災(zāi)的消防用水量。①案分析該筑頂部有一閣樓，正好放置屋頂水箱。由于古典建筑的各種構(gòu)造限制較多，水箱布置時其幾何形式存在這樣的特點(diǎn)：水箱平面尺寸大則高度尺寸小，高度尺寸大則平面尺寸小。試定水箱尺寸時發(fā)現(xiàn)，水箱高度h太或太小水箱體積v都不滿足要求，此外水位控制對水箱高度還有要求就需要弄清楚不閣樓本身不能滿足要怎樣進(jìn)行優(yōu)化而使水箱既能最大限度地適應(yīng)特定空間能足水箱容積要求和水位控制對其高度的要?根建筑構(gòu)專業(yè)提供的條件，通過聯(lián)立水箱容積關(guān)系式，發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：就際水箱寬度l取，當(dāng)l小于定值時，水箱容積v隨l的加而增加；當(dāng)l大一定值時v隨l的加而減小。求極值l＝7.03m時vmax57.90m3因?qū)嶋H水箱容積比vmax小綜合水箱邊長l和高度h的系、水箱容積要求、水位控制對水箱高度的要求、以及水箱底與樓面凈空距離的要求等適調(diào)整水邊長l高度h箱設(shè)置適應(yīng)了閣樓空間的限制。②水位控制屋水箱容積為26.2m3其中消防貯水容積為18.0m3)箱泵房生活泵提升供水活泵一用一備水液位繼電器控制據(jù)設(shè)定的最低水位和最高水位啟。最低水位的設(shè)定考慮了兩方面的情況：一是高出消防水位100mm，是高出部分的水容量＞min的高時用水量。這樣，既避免了水泵啟動到管口出流這段時間供水的間斷，又防止了水泵啟動過于頻繁。生活出水管采用虹吸管形式，位于最高消防水位處，并設(shè)伸出水面的虹吸破壞管，既確保消防用水不被它用，又做到使整個水箱的貯水流動更新4.3室內(nèi)火栓消防給水系統(tǒng)室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)擔(dān)負(fù)建筑室內(nèi)消防滅火任務(wù)，按《高規(guī)》要求，該建筑室內(nèi)消火栓消防給水系統(tǒng)為臨時高壓給水系統(tǒng)，管網(wǎng)呈立體環(huán)網(wǎng)布置。消防豎管采用dn100管，平面環(huán)網(wǎng)管采dn125管，消火栓布置按要求保證同層任何部位有兩個消火栓充實(shí)水柱同時達(dá)到。引入管兩條，從該建筑的兩個不同方向接入。系統(tǒng)組成見圖1。①消火栓系選用sn65消栓19mm的噴嘴水槍、直徑為65、度為25m的麻質(zhì)水龍帶。按最不利消火栓水槍最小流量l/s要求算，充水柱為11.4m，栓口所需壓力為18.5×。及啟動消防水泵，以及非消防專業(yè)人員及時取水槍滅火，室內(nèi)消火栓箱設(shè)遠(yuǎn)程啟泵按鈕并自救式小口徑消火栓sn25②壓設(shè)備由建筑構(gòu)造的限制，屋頂水箱設(shè)置高度達(dá)不到頂層消火栓水壓要求，系統(tǒng)設(shè)置管道泵補(bǔ)壓，管道泵設(shè)于水箱間，通過遠(yuǎn)傳式壓力表自動控制。在分析作為增壓設(shè)備的管道泵控制壓力時，注意到了《高規(guī)》所涉及的條文有：第7.2.2條第7.4.6.2條及第7.4.7.2條因該建筑最大層高為5.1m，經(jīng)計(jì)算可看，只要滿足第7.2.2條消火栓水槍最小流量的要求，就一定能滿足第7.4.6.2條關(guān)于10實(shí)水柱的規(guī)定。而就第條說，因建筑頂部三層消火栓幾何高差為9.0m如果按頂層消火栓靜水壓力達(dá)到0.07mpa考慮在火災(zāi)初

期、消防水泵出流前(包括水泵出現(xiàn)故