高层建筑消防给排水设计探究

孙少加

（福建华合现代建筑设计有限公司）

0 引言

高层建筑工程施工设计复杂，给排水系统的设计需要结合建筑结构的特点，实现给排水设计的优化，通过水压管理保证水资源可以正常供给到高层建筑中，进而满足消防用水的需求，减少消防安全隐患。本工程位于湖北省公安县梅园大道，建筑占地面积约为10673.02m2，总建筑面积约50095.56m2，建筑高度为49.80m，建筑层数为地下一层地上十二层，本工程地下一层为设备房汽车库，一层为商铺、精品百货、专业用品商铺、酒店大堂，二层为超市、商铺、娱乐区，三层为电影院、设备用房、酒店娱乐区，四层影院设备层、酒店娱乐区，五至十二层为酒店客房，本工程最高消防等级按一类高层公共建筑进行防火设计，通过对建筑用水排水情况的计算，最高日用水量为600m3/d，最大小时生活用水量为98m3/h，最高日污水量为540m3/d，雨水设计秒流量为619.2L/S（不包括室外雨水设计流量），结合工程的相关数据要求以及建筑特点，在给排水系统的消防设计中需要合理应用技术工艺，完善消防给排水系统。

1 概述

高层建筑中给排水系统设计对降低消防安全隐患至关重要，设计人员在设计初期需要根据消防设计相关规定，明确给排水系统的消防设计要求，同时明确给排水系统的设计意义，从而完善给排水系统的各项功能。

1.1 高层建筑给排水消防设计要求

高层建筑给排水消防设计的要求主要可以分成给水系统和排水系统两部分。其中给水系统，该系统主要是为高层建筑提供充足的水源，在火灾发生时可以及时扑灭或控制火灾的蔓延速度，在设计过程中，设计人员需要注重自救方式的设计，相比于其他建筑工程，高层建筑出现火灾后所造成的生命财产损失更为严重，主要原因是楼层较高、救援难度大，因此在设计过程中，需要从自救方式的角度出发，完善给排水设计，给排水的消防设计还需要配合其他消防灭火工具，设计人员需要充分考虑到建筑中包含的消防器械类型，综合考量最大限度上提升灭火效率。关于高层建筑消防排水系统的设计，可以主要以雨水管道排水为主，如果消防排水量突然增大，还需要考虑的问题，在设计排水系统时，需要做好排水泵以及相关线路的设计工作，保证排水系统可以安全稳定运行，尤其是针对高层建筑的排水系统设计，应通过合理规划布局，减少堵塞的情况发生，与此同时，对于高层的建筑，还需要考虑上层渗漏问题，需要在排水管道布置的区域，做好防水处理，避免管道出现漏水现象，对建筑主体造成影响[1]。

1.2 高层建筑给排水消防设计的意义

高层建筑的出现可以有效提升土地资源的利用效率，从而满足城市居民居住的基本需求，同时高层建筑中的各类型的设备也可以提升居民的生活质量，但是由于高层建筑中人员密集，楼层较高，一旦出现火情，救援难度大。因此，在高层建筑施工设计阶段就需要针对给排水系统进行科学设计，减少建筑内部的火灾安全隐患。此外，高层建筑出现火灾多数是由于明火或电气设备使用不当，科学的给排水消防设计可有效提升居住安全性，在现代化城市不断发展中，给排水消防设计已经成为高层建筑建设的主要环节之一。

2 高层建筑主给排水消防设计存在的问题

结合目前给排水系统消防设计的实际情况来看，在自动喷水灭火系统、设计工作理念、排水管的布置施工以及消防栓的位置数量等方面还存在一定的不足，导致给排水系统未能充分发挥其作用。

2.1 自动化喷水灭火系统设计不科学

针对高层建筑消防系统的设计，部分涉及人员会选择在无吊顶区域安装直立喷头，各种设计模式可以有效提升消防系统的操作便捷性，但在实际落实阶段，并没有针对高层建筑中的吊顶部位进行合理的区分。此外，设计人员在设计自动化喷水灭火系统时，主要是对施工图纸进行规划，未能深入施工现场进行实地考察，导致该系统的设计缺乏一定的可行性，实际使用中，可能因为施工现场环境等因素无法正常施工。例如，如果设计人员未能针对施工现场进行勘查，可能会导致自动喷水灭火系统的喷水距离变短，无法达到自动灭火的相关标准，对于建筑中一些突发性的火灾，并不具有良好的控制作用[2]。警铃设计也是自动化喷水灭火系统设计中的主要内容，部分高层建筑中的警铃设计位置以及外观不够醒目，在发生火灾事故时无法第一时间发出警报。

2.2 设计理念问题

高层建筑给排水系统设计人员的设计理念直接关系到设计效果。现阶段，部分设计人员的设计理念存在落后的问题，会按照建筑的设计习惯对给排水工程进行设计，无法结合高层建筑的结构特点以及现代化的设计要求，导致给排水系统的适配性不足，达不到预期的消防效果，此外，给排水消防设计人员的专业化知识水平也有待提升，需要不断更新知识储备，融入现代化的消防设计理念。

2.3 排水管布置不合理

对于给排水系统而言，排水管设计尤为重要，高层建筑设计人员在进行设计时，要充分考虑周围的因素，如果管道布置不合理，会导致存水量不足，不仅无法满足排水系统要求，同时还会影响建筑消防的整体设计。

2.4 消防栓位置和数量设计缺陷

消防栓的位置以及数量的设计存在不合理之处是给排水系统设计应用过程中的主要问题之一，由于高层建筑结构特点、整体设计等问题的影响，导致消防栓的位置缺乏合理的设计，会严重影响消防栓设备的使用功能，使得整体的给排水系统的实用性降低[3]。

3 高层建筑给排水消防设计技术分析

作为高层建筑消防设计的重要组成部分，给排水系统的消防设计需要从实用性、科学性的角度入手，针对给水系统、排水系统、自动灭火系统以及消防栓系统等进行优化设计，在发生火灾事故时可以实现有效的供水和排水，使火灾安全隐患大大降低。

3.1 消防供水技术

高层建筑给排水系统的设计是降低火灾安全隐患的有效途径，给水系统的设计需要从管道设置的完善、给水方向的设计以及给水方式的选择入手。在高层建筑的消防系统中，给水管网络在正常的工作状态中，本身的压力和水流量并不能满足各种消防设备的要求，如果发生火灾事故，需要开启消防水泵，加大给水管道中的水流量以及压力，从而达到灭火救援的需求，控制火势的蔓延。因此，如果给水管网中的压力充足，可以满足消防设计对水压和水流量的需求，在火灾放生时可不使用消防泵，通过直接加压的方式供水，在该种设计模式之下，消防设施的使用会更加便利，使得火灾的控制水平提升。为此，在设计阶段 设计人员需要综合评估给水管网中的压力值等参数，并结合管道的基本使用特点和所处环境，关于管道材质的选择应优先选择高品质的给水管道材料，保证供水系统可以正常运行，延长系统的使用寿命，关于给水方式的选择，需要基于维持给水系统稳定运行原则，避免系统在运行的过程中出现给水事故，设计人员需要深入了解高层建筑的用水需求，根据用水量的计算确定给水的形式。同时，在保证系统正常运行的基础上，还需要针对给水管道的结构进行适当的简化，从而控制给水的实际成本，减轻给水系统建设的工作量[4]。由于高层建筑的楼层多，只依靠室外的管网给水系统无法满足建筑整体的给水需求，因此，需要使用辅助给水设备，针对给水设计以及管道施加一定的压力，同时对给水管道的竖向分区设计进行优化，当高层建筑投入使用之后，管理人员需要针对管道系统中的阀件定期进行更换，避免使用磨损严重的阀件，并加强对给水管道的检查，在管道出现渗漏时可以及时发现并处理，从而保证高层建筑给水系统的正常运行。

3.2 消防栓布置技术

针对高层建筑给排水系统的设计，需要以消防供水为设计工作的重点，其中包括消防栓的布置设计，消防栓主要是由管网、加压泵等设备组成，在设计阶段，设计人员需要保证管网的立面和平面布置呈现出环状的特点，可以在阀门的作用下，将管网分成不同的独立区域，竖管的数量应不少于4 根，同时，设计人员在设计过程中需要结合建筑结构的整体布局对消防栓进行分区，消火栓的静水压力应小于1MPa，系统的工作压力应小于2.4MPa，设计阶段需要根据高层建筑的设计要求，制定分区的方式，可以使两个分区使用同一个消火栓加压泵，在给排水系统运行的过程中，还需要针对消火栓的参数进行监控，如果消火栓的出口区域压力超过0.5MPa，此时就需要使用减压设备[5]。

3.3 消防排水技术

消防排水系统设计的核心目的是保障建筑消防排水更加顺畅，保证系统设计更具合理性，在正式进行排水系统的设计工作之前，设计人员需要提前针对建筑建构以及施工区域进行勘察，确定排水管道走向，为后续管线埋设工作奠定基础，需要保证排水管道设计的合理性，如果管道中出现排水不畅的情况，可能会导致排水堵塞，影响建筑中的正常排水，针对这种情况，可以使用分压、分流的方法进行处理。此外，设计人员需要深入研究有关高层建筑给排水系统的设计规范，合理选择排水的方式，保证排水管道设计的合理性，相比于给水系统的设计，排水管道在设计建设过程中，不需要考虑竖向分区，可以设计通气立管，整体的设计过程较为简单。

3.4 自动灭火技术

自动灭火技术包括自动警报、自动喷水灭火、手动喷控等设备，是目前高层建筑中普遍安装的消防灭火设备。其中手动喷射消防控制系统主要应用在常规火灾事故中，而在遇水爆炸或出现燃烧以及遇水产生反应生成有毒有害的物质发生火情时不宜使用。因此，给排水系统的设计人员在设计阶段，不仅需要针对各种装备体系进行分析，还需要对其构成分析[6]。自动报警系统可以有效检测建筑中的火灾情况，可以实现对火灾形成过程进行检测，并将信息传递到消防控制中心，实现报警，并使用喷射系统对起火点进行灭火。在系统设计的过程中，需要注意喷嘴装置的选择，例如，在没有吊顶的区域安装自动喷水灭火装置时，可优先选择垂直式的喷嘴，如果有吊顶，可以选择倾斜式喷嘴或吊顶式喷嘴。在自动喷水的消防控制系统中需要按照报警阀，安装位置尽量选择安全且易于操作的区域，报警阀距地面的距离需要控制在1.2m 左右，具体的位置应在公共空间道路的外侧墙壁上。现代科技的迅速发展，可以将智能化、信息化的电子设备、电气设备等用于高层建筑的消防系统的设计中，目前，自动灭火控制系统的智能性不断提升，可以自动检测区域内容是否存在火灾异常情况，并将具体的位置以及相关信息传递到指挥系统中，在火势扩散之前进行自动灭火，可以为消防救援工作争取更多的时间[7]。设计人员需要重点控制自动灭火系统的可靠性以及工作及时性，在进行消防系统建设方案的过程中，需要考虑高层建筑物的特点，可以将手动控制的喷水喷头设置在通道的两侧，结合建筑楼层的具体高度，计算供水从管道中流出需要压力值，进而保证给排水系统可以满足自动灭火系统的运行需求[8]。

4 结语

高层建筑现已成为城市发展建设的主要趋势，为进一步提升建筑内容的消防安全，降低火灾安全威胁，需要针对给排水系统进行优化设计，从整体建设的设计角度出发，针对消防系统以及给排水系统进行完善和改进，结合目前给排水系统运行中存在的问题，合理应用相关技术，为建筑中的各种消防设施提供充足的水源，融入现代化的设计理念和先进技术，在设计阶段详细分析给排水消防的各种安全指标，结合建筑结构特点以及使用需求实现消防的设计与管控，从而全面提升高层建筑的消防安全水平，推动我国消防事业的建设和发展。