超高层设计中存在的一些问题探讨

李金诗 桂学林

（1中南建筑设计院股份有限公司， 湖北 武汉 430000；2武汉利达建设集团有限公司， 湖北 武汉 430000）

1 项目概况

该项目位于武汉市中北路，总建筑面积约为8万平方米，建筑高度145.1m，层数为33层，是一栋由地下室、裙房、塔楼组成的综合楼。地下室共四层，为普通停车库及设备用房。裙房1F~3F为大堂、办公及多功能厅，4F以上为办公。

2 生活给水系统

该项目采用分质供水，除绿化浇洒、道路冲洗及洗车用水采用市政雨水收集回用水外，其余用水采用市政给水水源。室内加压给水系统分垂直分区串联重力给水系统、变频给水系统及冷却塔重力补水系统。建筑19层，屋顶设备层分别设置一座生活水箱，分别为低区和高区供应生活给水。2层至29层采用垂直分区串联重力给水系统，2层至14层为低区重力给水系统，15至30层为高区重力给水系统。31层至33层采用变频供水系统。本方案考虑到超高层建筑中，重力给水更加节能，且供水可靠性更高，经多方案比选后确定。

3 冷却循环水系统

该项目由于红线面积限制，冷却塔至于超高层屋面，标高为143.9m，制冷机房位于地下四层，故冷却循环水系统对冷却循环泵提出了更高的要求。该项目要求冷却循环泵的泵壳、填料、密封件等均能承受2.5MPa的静水压力。

4 室内消火栓系统

室内消火栓给水系统为临时高压系统，根据建筑各功能的高度及设备层的设置情况分为高、低两个大区，并按独立的区域加压供水。低区供水区域-4F至15F，由地下消防水泵房内的室内消防储水池、低区消火栓给水加压泵、19F层的转输水箱兼低区高位消防水箱(有效水容积 96m3)及室外低区消防水泵接合器联合供水。高区供水区域 16F至屋面，由地下消防水泵房内的室内消防储水池、消防给水转输加压泵、19F层消防转输水箱、19F高区消火栓给水加压泵、屋面高位消防水箱(有效水容积 50m3)、屋顶消火栓系统稳压设备、室外高区消防水泵接合器及消防接驳口联合供水。

4.1 转输水箱排水

考虑到本项目为公建，且转输水箱供水的可靠性高，故消防给水系统选择时，本项目采用了转输水箱转输给水的形式。不过，本系统带来了消防水箱溢流的问题。本项目高区室内消火栓用水量为 40L/s，高区喷淋用水量为 30L/s，地下室消防水泵房内设有消防给水转输加压泵（Q=70L/s，H=110m）转输水管管径（转输水箱进水管）为 DN200。按规范要求，消防水箱溢流管直线管段的距离为进水管径的2倍（图一所示）。由于避难层建筑层高收到限制，转输水箱的高度为2.5m，必然导致消防溢流管的出水口低于水箱底部。本设计为避免溢流的消防水与地面收集的废水同时回流至消防水池，结合结构梁与泵房的布置情况，在消防转输泵房的地面上设置了一个长宽高分别为4.0m*0.8m*1.0m的集水坑收集消防水箱的溢流排水，集水坑上边缘高于泵房地面完成面 100mm。集水坑内采用虹吸排水，每个虹吸雨水都的排水能力不小于40L/s，保证排水能力大于水箱溢流能力。同时，由于虹吸斗与悬吊管之间至少保证1.0m的连接管高差，集水坑的高度与排水连接管的高度，直接影响了下层房间的使用功能。这是本套消防系统的设计弊端。

图一：DN400溢流管高度

4.2 消防联动控制

采用水箱转输的消防给水系统的优点即消防系统控制简单。当火灾时需要消防转输泵转输消防用水，系统上的所有消防转输泵必须同时供电；考虑到火灾发生在2个分区交界处时，需要2个分区的消防泵同时供电的工况。

本设计要求，消防泵先启动，再启动消防转输泵。火灾时，消火栓水泵出水管上压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关将火灾信号传至消防控制中心及泵房内消火栓加压泵控制箱，启动消火栓加压泵，并反馈信号至消防控制中心，同时联动启动消防转输泵。

4.3 管材压力的确定

本设计过程中为了在满足规范的前提下减少造价，充分利用了消防的两级减压。由于规范对消防水泵特性曲线的要求。消防系统的工作压力为水泵扬程的1.4倍，当系统工作压力不大于 1.20MPa时，采用内外壁热浸锌镀锌钢管；当系统工作压力大于1.20MPa但不大于1.60MPa时，采用内外壁热浸镀锌加厚钢管，当系统工作压力大于 1.60MPa时，采用内外壁热浸镀锌无缝钢管。同时，减压阀分区的时候，还要考虑当减压阀失效的情况，所以，适当采用两级减压，保证在一级减压阀失效的前提下，还有一级减压阀能继续发挥作用，保证减压阀后的管材承压要求。

5 雨水系统

由于建筑高度高，该项目雨水出户后设置了消能井，同时，雨水管按照系统工作压力2.5MPa进行选材，采用无缝钢管。

6 结语

超高层建筑越来越多，如何设计出安全可靠，节能的超高层建筑，没有一成不变的模式，需要在实践中不断摸索，找到更加合理的设计方法。