超高层建筑消防系统设计

傅建祥

（诚邦设计集团有限公司，浙江 杭州 310000）

1 超高层建筑特点及消防系统规范性设计重要性

1.1 超高层建筑特点

超高层建筑有以下特点。首先，超高层建筑具有建筑面积大、楼层多和高度超高的特点，并且超高层建筑都配有特质电梯，能够满足便捷性需求,其相对于普通建筑竖向占用空间较大，竖向通道更为密集，所以在消防系统设计方面其难度较大。其次，因为超高层建筑具有竖井多，设备分布较为集中的特点，所以不同楼层的建筑功能和结构都是单一的个体。同时其高度超高和竖向体积较大的特点，使得避难层数量分布较多，需要满足多项防灾的超高需求。

1.2 超高层建筑消防系统规范性设计重要性

基于超高层建筑楼层多，建筑功能复杂等特点，所以出现灾情的频率就会升高。其中超高层建筑中电路及水路的复杂性，会增加用水、用电负担，出现漏电、短路和水压低等问题，尤其是电路故障所引起的火灾较为常见[1]。而超高层建筑竖井较多，同时楼层之间都是连接的，所以一层着火其他楼层很容易“引火上身”，出现“烟囱效应”，从而形成火势蔓延的趋势。对此，如果没有一个健全的消防系统，不仅会减慢救援时间，增加人身财产伤亡和损失。同时还会出现较大的事故，引发更大的火灾。所以超高层建筑消防系统规范性设计，对建筑本身的稳固性和人身财产的安全性，有着非常重要的作用。

2 超高层建筑消防系统设计难点

2.1 人员疏散问题

从安全意识角度来讲，我们都知道发生火灾时，不应当坐电梯，应当走楼梯，而这对于超高层建筑消防工作来说，有着较大的难度。消防工作实施中，首先要保证的就是人员的安全，需要确保人员疏散通道的畅通。其次，需要更具人员数量，初步计算人员疏散所需要的时间。例如通过试验模拟计算了解到，在通道畅通的情况下，从26 层疏散到1 层，需要4 min，而超高层建筑因为具有人员众多，楼层较高的特点，所以人员在疏散的过程中，还需要到避难楼层休息，将人员全部疏散完毕，时间大约在1 h 之外，这就增加了消防系统对人员疏散方面设计的难度。

2.2 消防供水及灭火设施可靠性问题

在消防救灾过程中，供水和灭火设施的可靠性需要得到保证，如目前最高的云梯可以达到101 m，而超高层建筑的高度远远高于101 m，再加上一些外力作用，一方面是火灾救援存在一定的危险性，另一方面是高喷车远程移动水炮无法准确投射到火灾楼层，这就给救援工作增加了一定的难度，因此在超高层建筑消防系统设计中，应当全面考虑设备可靠性问题[2]。另外，对于内部救援来说，超高楼层竖井连通会出现火势蔓延的情况，消防人员所戴的呼吸器规格也需要重点考虑，普通设备无法保证消防人员的安全，同时还增加了救援难度。

3 超高层建筑消防系统设计需要注意的问题

3.1 优化超高层建筑消防给水系统

3.1.1 给水系统竖向分区

随着我国经济的快速发展，大多数城市的建筑形态，都由“中低层”转变为“高层”，无论是商业建筑还是居民楼房，都逐渐满足建筑行业高速发展的需求，并形成新时代“超高层建筑”的标志。针对超高层建筑消防救援工作来说，需要构建完善的消防给水系统，首先更具超高层建筑的特点和高度，需要对给水系统进行分区，其具体标准和要求在《自动喷水灭火设计规范》中得以体现。其中建筑物超过100 m消火栓、喷淋系统都需要进行竖向分区，例如：给水压力≥0.6MPa ≤0.8MPa 管段，分区是必然的，运用稳压消火栓达到稳定给水的标准，这不仅是超高层建筑消防系统设计的基本需求，同时也为火灾救援工作，提供了优质的条件和前提基础。

3.1.2 给水系统分段供水

超高层建筑消防给水工作需要根据建筑的实际高度和火灾情况，进行分段供水，因为超高层建筑较高，给水系统无法顺利达到最高点施救标准，其主要因素一方面是因为水压不稳定或达不到要求，另一方面是因为增压消防水池的水没有及时补充等，从而导致火灾救援效率不佳。对此，需要优化超高层建筑消防给水系统，对供水进行阶段性划分，对于水压达到最高值，进行分段，并在避难层设置增压消防水池，其中消防水池的设计，需要根据超高层建筑的实际情况以及消防系统设计的根本需求来进行。此外，超高层建筑消防增压水池出水量的设计，还需要根据建筑高度及建筑结构来计量，结合超高层建筑的竖井特点，优化消防水池的联通性，或选用并联、串联等方式，来确保消防水泵性能稳定运性，同时实现精准救援的目的。

3.2 设计超高层建筑多元化消防给水方案

3.2.1 并联分区消火给水系统设计

在一般的建筑消防系统设计中，通常给水系统都较为简化，结构也较为清晰，如从水池开始延伸到水泵、管网和消火栓，这样的给水系统结构明朗，并且操作便捷，但是针对超高层建筑来说，需要根据实际情况，优化给水方案，并通过繁复的设计，进行给水结构的组合，并分层进行优化，从而满足超高层建筑给水系统高标准设计需求[3]。那么从本质上可以划分为并联分区消火栓给水系统、临时高压串联分区自动喷水系统，以及长高压串联分区自动喷水系统。首先，给水系统的设计主要包括水池、水泵、给水管网以及消火栓，并且不同阶层消防水池的线路设计与超高层建筑特点，会有所关联，以确保线路的通常性以及消防水池的实用性。其指示图如图1 所示。

通过图1 显示的并联分区消火给水系统设计可以看出，超高层建筑给水系统需要准备两套同种系统，同时这2 种水池消防系统是并联的，一方面确保超高层建筑发生火灾时，给水系统能够正常运行，其中一组线路不妨碍另一方线路的正常工作，另一方面还可以确保火灾发生时其中部分水泵出现故障，消防给水系统仍然能够顺利工作。

3.2.2 临时高压串联分区消火栓给水系统设计

在超高层建筑消防系统设计中，针对给水系统需要准备多元化方案，基于基础的并联分区消火栓给水系统设计，将系统进行升级，通过改变联通方式，形成串联分区给水系统，其中主要的重要组成部分有水池、水泵和接力水箱，减压阀、给水管网以及消火栓。这种给水系统主要是运用传输水泵分层给水的方式，通过接力的方式，增高水压进行火灾点喷射，其设计原理非常清晰，同时设计原则较为规范，其中水箱和水泵设计在超高层建筑的中层，稳压泵设计在顶层，这样能够在给水系统传输运行的过程中，稳定水压增加水量，确保消防工作中能够及时应对任何的突发情况，例如水压达不到标准、水量不足无法实现救灾等情况。此外，临时高压串联分区消火栓给水系统与并联分区消火栓给水系统相比，其还增加了中间多个环节，无论是系统设计，还是在结构完善方面，都能够给予火灾救援最根本的保证，最为主要的是接力水箱和减压阀，能够及时进行消防工作。

3.2.3 常高压串联分区给水系统设计

在超高层建筑消防系统设计中，大多数给水系统都会选择串联模式，因为楼层关系，在实际的给水工作中，很容易出现供水不足和水压不稳定情况，而串联性给水系统，则会更具实际情况，通过给水系统的联通变换模式，从而确保给水工作顺利进行[3]。其中常高压串联分区给水系统中重要的组成部分包括：水压、减压水箱和给水网管，减压阀和消火栓。在分层设计中需要结合多种情况完善系统设计，从而预防超高层建筑给水中所存在的突发情况。

而通过常高压串联分区给水系统设计可以了解到，相比于普通消防系统设计有了较大的完善性，其中给水网管较多，并且处于串联形态，中间还都设有减压阀和消火栓，根据不同楼层其设计结构也会有所不同，最底层则是最为主要的楼层，所以给水系统需要完善性设计，以此优化超高层建筑的消防系统结构，为消防给水工作提供便利。

4 结论

良好形态的城市建设，需要建筑行业“添砖添瓦”贡献力量，同时伴随着社会经济的高速发展，一些“大型超高层”建筑物伫立而生，成为现代化城市建设的标准。虽然为城市化建设提供了良好的动力，但是也给消防部门的系统设计与救援实施工作，带来了极大的挑战。那么，想要提高“超高层建筑”稳定性，确保居民人身、财产安全，就要做好消防系统设计工作，优化整体建筑结构，以期在超高层建筑发生火灾时，尽力减少人员及财产伤亡和损失。对此，该文针对超高层建筑消防系统设计的研究，希望可以提出一些建设性与可行性建议，为消防建设与施工建筑，提供可参考的价值。

图1 并联分区消火栓系统设计