□ 厦门合立道工程设计集团有限公司 薛俊曦
摘要:结合两个工程实例,针对高度150m左右的超高层住宅,提出了几种可行的消火栓分区方案,并加以分析比较。
关键词:超高层;消火栓分区;静压
随着我国城镇化的高速推进,土地日益成为稀缺资源,超高层住宅房地产业得到空前发展。作为超高层住宅,消防安全具有其独特的工程特点。因为受到消防车性能和高度的限制,超高层建筑需要自救,也就是利用建筑中的消防措施,室内消火栓属于自动消防设施的一个重要构成,需要确保其可靠性和安全性。而如何分区,也是消火栓系统设计重要的第一步。就这方面内容,笔者结合两个工程实例,来阐述消火栓分区的两个方法,供同行们共同探讨。
本工程位于漳州市角美台商开发区,共2栋超高层住宅,故本工程消防按超高层普通住宅楼进行设计。2栋楼建筑高度均为149.50米,层高2.9m,地上51层,地下2层,地下二层底标高为-9.30。高区消防水箱设于屋顶机房层屋面,标高为155.0m,水箱底标高为155.60m,最高水位为158.20m,最高层消火栓栓口标高为147.70,与水箱底高差10.5米,故水箱设置高度满足要求。
1、方案一:分三个区
常规的做法是消防水箱消火栓出水管仅在屋面接入高区消火栓环网。《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014(以下简称新消规)第6.2.1条规定:消火栓栓口处静压大于1.0MPa时应分区供水。若仅分两个区,为了保证高区最低点消火栓静压小于1.0Mpa,则高区最低点消火栓栓口标高为60.70m,那么低区最高点栓口标高为57.80m。低区压力由高区设减压阀接入提供,若按静压不超过1.00MPa设置阀后压力,无法保证低区最高层消火栓栓口动压不小于0.35MPa。故要分三个区。
避难层位于34层及17层,分区结合避难层设置,可避免消火栓横管影响住宅公共部分层高。故低区为-2层至17层,中高区为18层至34层,高区为35层至51层。地下室消防水泵房内设减压阀接入中高区消火栓环网,设减压阀接入低区消火栓环网。
此方案存在以下缺点:由于分区多,水管井内消火栓立管要增加,则水管井面积也要相应加大,而核心筒内面积紧张,这样就加大了设计配合难度。地下室也要相应增加一个区的环网,两栋楼距离较远,增加了管路造价。
2、方案二:分两个区
若动压静压分开减压,则150m高的建筑分两个区即可。为了避免高区静压对低区的影响,在水泵出水管接入高区消火栓环网的两根主管上均设置止回阀。那低区的静压如何保证,这就需要屋顶水箱消火栓出水管除了接入高区管网外,也接入低区管网,为了使静压小于1.0Mpa,接入低区前设置减压阀,阀后压力保证低区最高点消火栓静压大于0.07Mpa即可。
首先,计算高区最低消火栓标高。水箱最高水位为158.20,为了控制栓口静压小于1.0Mpa,高区最低点消火栓栓口应高于58.20,故定消火栓高区最底层为21层(59.60m)栓口标高为60.70m。
其次,计算屋顶消防水箱接入低区系统的减压阀阀后压力。低区最不利消火栓栓口标高为57.80m,地下二底标高为-9.30m,减压阀设置标高为-8.30m,与栓口高差为66.10m。为了保证栓口静压0.07Mpa,减压阀后压力应为0.731Mpa,取0.74Mpa。减压阀前压力为屋顶消防水箱最高水位至减压阀的静压,即1.67Mpa。于地下二层设置比例式减压阀及可调式减压阀串联的减压阀组。
为满足低区最高点消火栓动压大于0.35Mpa,设置设3:2比例式减压阀于消防泵房内,为低区消火栓提供动压,减压阀后动压1.20Mpa。
工程竖向分为两个区-2层至20(标高73)为低区,27层(标高76.10)至51层为高区。关键点静压及分区示意图如图1。
方法一 关键点动静压汇总表
消火栓所在楼层静压动压-2层(低区最低点)0.74MPa≈1.15 MPa 21层(低区最高点)0.08MPa≈0.35MPa 27层(高区最低点)0.98MPa≈1.14MPa 51层(高区最高点)0.08 MPa≈0.35MPa
方案二减少一个分区,可节省管井空间及管道长度,从而减少造价。然而减压阀虽然属于完全机械式产品,但实际运用过程中,其故障率较高,可能出现两种故障,一是关断型故障,导致减压阀前后隔断,阀后无供水;二是贯通性故障,即阀前阀后压力相同,导致阀后系统超压严重。这样就增加了此系统维护的难度。那静压可否通过其他方式实现减压效果,笔者将通过另一个工程实例来阐述。
本工程位于天津滨海新区核心区域塘沽城区东北,本项目共10栋楼,其中9栋高层住宅,1栋超高层住宅以及两层地下室。2栋高层住宅消防按一类普通住宅楼进行设计,一栋超高层住宅消防按超高层普通住宅楼进行设计。高层住宅建筑高度为88.50米,超高层住宅建筑高度为149.30米,层高2.9m,地下室底标高为-9.90。超高层屋顶机房层屋面标高为155.10m。 本工程同样通过动压静压分别减压来实现分两个区。要减小静压,除了设置减压阀,还可以通过减少水箱与最低点消火栓的高差来实现。高低区分别设置屋顶水箱,可解决此问题。当地消防局要求每个分区必须独立设置高位消防水箱,此要求较为特殊,但也提供了另一种可行的分区方案。
图1
图2
同样在水泵出水管接入高区消火栓环网的两根主管上均设置止回阀,来避免高区静压对低区的影响。低区屋顶消防水箱设于高层住宅屋面,水箱底标高为89.10,最高水位标高为91.10,地下二层消火栓栓口标高为-8.80。低区最低点消火栓栓口压力为0.99Mpa,满足规范要求。分区时,控制低区最高点消火栓栓口静压大于0.07Mpa,即标高小于82.10m即可。
高区屋顶消防水箱设于超高层屋顶机房层屋面,水箱底标高为155.70m,最高水位标高为157.60m。最高层消火栓栓口标高为147.50,与水箱底高差8.2米,满足规范要求。分区时满足高区最低点消火栓栓口静压不超1.0Mpa,即标高大于57.60m即可。
结合地下室动压减压阀,设4:3比例式减压阀于消防泵房内,为低区消火栓提供动压,减压阀后动压1.35Mpa,由于地块较大,增加了管路损失,为保证低区最高点消火栓栓口动压大于0.35Mpa,低区最高点消火栓控制在75m下。竖向分为两个区-2层至26层(标高73.2)为低区,27层(标高76.10)至51层为高区。关键点静压及分区示意图如图2。
方法二 关键点动静压汇总表
消火栓所在楼层静压动压-2层(低区最低点)0.99MPa≈1.30 MPa 26层(低区最高点)0.17MPa≈0.35MPa 27层(高区最低点)0.80MPa≈0.98MPa 51层(高区最高点)0.08 MPa≈0.35MPa
设置两个屋顶消防水箱的方法优点是减少减压阀的数量,有利于减少系统故障率,降低维护难度。可省去计算静压减压阀的步奏,降低设计难度。但此方法由于增加一个屋面水箱,屋面结构荷载也会相应增加,水箱的造价也比减压阀要高。且会收到建筑高度的限制,若可设置低区屋顶消防水箱的标高过高,使低区最低点消火栓静压超1.0Mpa,则此方法不适用。
实际工程中应该根据建筑高度,建筑数量,避难层位置,来合理选择消火栓分区的方法,保证系统供水安全。笔者将自己再设计中的一些总结和心得稍作整理,以求教于大家。
参考文献:
[1]GB50016-2014,中华人民共和国国家标准,建筑设计防火规范.
[2]GB50974-2014,中华人民共和国国家标准,消防给水及消火栓系统技术规范.
[3]GB50015-2003,中华人民共和国国家标准,建筑给水排水设计规范.
作者简介:薛俊曦,女,1985.01,福建厦门,本科中级工程师,给排水。
DOI:10.16116/j.cnki.jskj.2017.08.036
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