超高层住宅建筑排水及消防系统设计方法分析

张 伟

(中核利华消防工程有限公司 北京 100013)

高层建筑的内部结构都相对较复杂,所以,人们对该建筑物的消防能力要求较高,只有提高消防安全水平才能达到高层建筑的综合效益目标。因此,给排水消防设计是高层建筑各项施工流程中的关键组成部分,它直接关系着人们的生命财产安全,以及高层建筑施工内部的有效管理水平。如果出现了失火等重大安全事故,高层建筑内部的给排水消防系统能否帮助消防工作人员及时展开有效扑灾灭火就成为了确定其消防设计是否合格的可靠基础。所以,高层建筑里必须采取措施保证建筑物给排水消防设计的合理与安全,才能同时保证其消防及设备安全管理控制部门能及时在建筑物发生特大火灾事故时能够有效发挥作用。

1 高层建筑给排水消防设计要求

高层建筑设计在进行给排水消防设计时,除了结构要充分满足安全消防需求之外,对建筑水压管道和给水管道材质的选用也要进行安全合理的把控,为此,高层建筑的给排水消防设计要求有以下几点要求。

1.1 安全性要求

一般来说,高层建筑的规模大、层数众多,在进行给排水消防设计工作的过程中,要重视确保消防器材的辐射范围,并尽可能地扩展至高层建筑的任何角落,以避免出现监督管理不严格的情形,才能够实现全方位保证高层建筑的消防安全。为了实现各目标,工程设计团队在设计高层建筑给排水的供水过程中,既考虑要怎样保证高层建筑给排水设施工程给水的良好总体性能,使得给排水工程体制在各个时期出现重大火灾事故的时候都可以满足供水要求。另外,还要注重提高政府对市政消防器材设计管理工作开展的政策关注度,从整体安全性评价和技术可行性研究的角度加以考虑,让高层建筑对给排水消防的安全系统也进行全面的动态监管,以进一步确保消防系统能够在高层建筑中持续稳定的安全运行[1]。

1.2 供水水压要求

城市人口增加的居住需求带来了高层建筑的层高提升,甚至部分建筑达到了上百米的建筑高度。这就意味着,在实际进行给排水消防设计规划和安装施工改造的实践过程中,要注意充分统筹考虑建筑物供水和压力传递的有关问题。按目前高层建筑的供水情况来看,高层建筑水源多赖于大型市政管网统一供水,而市政管网供水的压力大,容易造成水资源的浪费。因此,为了提升高层建筑水资源的利用率,我国已经针对给排水压力明确了相应的标准限制,以逐步大大降低市政供水部门的水资源综合供给管理能力。在针对高层建筑中的建筑给排水消防设计改造时,首先我们要认真考虑解决的一点就是建筑给用户供水的压力问题,特别是一些消防设备的使用对供水压力有更高的要求。通常都是采用在高层建筑中加设有独立的泵水设备来保证供水质量,从而为消防灭火救援工作提供足够的水量保障。但必须注意的一点是,给排水的供水压力也不可过大,不然很容易导致水资源的浪费,以达到消防用水所需要的最大用水量为宜[2]。

1.3 管道材质和性能要求

考虑到高层建筑的供水水压对给排水管道材料的长期高压需求,因此,管道材质选择和安全性能方面必须先要保证满足其高压需求,即管材具备相对良好可靠的拉伸强度能力和持久耐长期高压能力,才能保障在长期高压水源流的连续冲击工况下安全持续正常运行。特别的是和消防栓连接好的高压给排水消防管道则更加的需要其具备了高的抗压过载能力,当现场发生大面积火灾危险的情况时候,管道材质要能够同时承受的住现场高压水流造成的瞬间冲击之力,才可以满足火灾救援要求[3]。

1.4 科学性要求

高层建筑给排水消防设计是一项专业性和综合性要求都很高的工作,对设计人员的综合素质有一定的要求。例如,在设计消防给排水系统期间,要紧密结合现有高层建筑的高度,科学、合理地配置各类消防给排水系统设施,保证整体设计的科学性,有效保障高层建筑整体的设计质量[4]。

2 高层建筑给排水消防设计现状问题分析

2.1 消防设计缺乏规划

高层建筑相较于其他建筑而言,内部结构更为复杂,建筑施工中涉及到的各类设备也十分多样。因此,在前期进行给排水消防设计阶段,如果没有做好消防设计规划,很可能影响给排水消防设计的功能性。现阶段出现的问题主要包括两个方面:一是客观因素,大部分高层建筑习惯于参照已有的消防设计方案来进行给排水消防设计,而没有根据建筑工程的结构特点和消防要求进行具体的分析和规划,为后续的消防安全埋下了隐患;二是主观因素,取决于给排水消防设计人员的专业水平。很多消防设计人员的工作经验不足,无法全面考虑高层建筑的整体消防要求,经常出现给排水压力不足或者是消防设备覆盖不全面的问题。这两点都是由于消防设计阶段缺乏规划的表现。

2.2 自动灭火系统设计不当

高层建筑目前广泛应用自动灭火系统,才能保障发生火灾时可以做到及时灭火消灾,提高灭火效率。由此可见,自动灭火系统是高层建筑给排水消防系统中的重要组成部分。但从目前自动灭火系统的应用情况来看,经常出现系统失灵、有效喷水覆盖范围不达标等情况,导致无法起到预期的消防作用。产生这些问题的主要原因在于,自动灭火系统设计不合理,设计人员大多将设计内容停留在图纸规划,而忽视了施工现场的实际需求和消防系统的可行性,容易出现自动喷淋系统分布不当的情况。这就导致,当发生火灾时,着火点和喷头距离过远,无法及时感应火情,影响救援效率。

2.3 消防栓设计方面有问题

消防栓设计是给排水消防设计的要点,通常来说,消防栓的位置设定一般是按照建筑物空间的功能分区来设定的,并按照消防规定对管线水压做出了合理的把控,以达到满足各地区消防给排水的需要。就目前情况而言,消防工程设计人员在进行消火栓工程设计时很容易忽略了消火栓管线水压的问题,从而导致管线修建水压分配不平衡,使得高层建筑以及整个城市消防供水系统都发生了很严重的安全隐患。此外,配套的消火栓质量如果不合格或是消防栓的功能与规格不统一时,也会影响到消火栓的效果。

2.4 消防给水压力设计不合理

消防给水压力的大小直接决定了消防的出水效率,当发生火灾时,只有具备充足的水压,才能有效发挥消防系统的作用。一旦消防给水压力不够,就会耽误火灾救援的效率。事实上,在高层建筑的给排水消防设计中,由于设计师对高层建筑每层楼的水压变化没有进行精确的计算,在这种考虑不全的情况下,很容易会降低给水压力,影响高层建筑的水压变化导致救援给水效果不显著。这些问题的产生给建筑安全带来了很大的安全隐患[5]。

3 高层建筑给排水消防设计问题优化措施

3.1 合理进行消防设计规划

针对消防设计规划出现的问题,可以从两个方面着手解决。其一,要充分考虑高层建筑复杂的构造特征以及人员疏散困难大的特点,以保证消防栓的合理布置,而不是单纯地按照现有的消防设计方案来完成给排水消防设计。这样一来,当出现失火问题时,高层建筑中的工作人员就可以利用消防栓进行救援,从而遏制了火情,并腾出了足够的时间等待抢救。其二,要培养消防设计人才的学科素养。不仅要强化对其综合能力的训练和培养,还要建立完善的培养制度,并采用信息化的培训方法,以增加消防设计人才的专业知识储备。如此一来,就能够做到在消防设计前期对高层建筑结构的特点做到宏观整体把控,无论是空间结构功能、供水系统还是供电系统,都能做到全局规划[6]。

3.2 合理布置自动灭火系统,实现自动喷淋系统的全面覆盖

自动灭火系统的工作要点主要是处理好自动灭火喷淋系统和市政供水、供电热力系统设备之间合理的工作联系,保证市政水管、电线敷设和建筑暖通线路之间的科学合理安全布置,做到尽量避免由于管线相互交叉所带来严重的施工安全隐患。对于火灾喷头的摆放位置及设置时机来说,要特别充分地考虑在火情迅速发生蔓延之后产生的瞬时火灾和救治人员需求,确保喷头可以在出现大火的最快时间内进行喷淋,迅速控制火情。所以,想要有效缓解高层建筑出现大面积起火的状况,就必须在高层建筑的不同空间部位或者是廊道内部设定若干个喷头,使得自动喷淋设备可以遍布到建筑物的所有角落。

3.3 做好消防栓设计工作,提升消防栓的可靠性

查阅建筑消防安全规范可以知道,消防栓的合理距离为30米。但对于高层建筑来说,其结构复杂、规模大,消防栓位置不仅要满足消防安全规范,还应该注意结合建筑空间的实际排布状态,对消防栓的位置做进一步的确定。一般来说,都是在高层建筑主楼的核心区域布置数量比例较大的消防栓,并在室外特定位置设置消防栓。如果是距离相对近的两个建筑,可以考虑共用一个消防水泵,节约给排水消防施工的成本。也可以设置单独的消防用水蓄水池收集雨水,实现对水资源的高效利用。

3.4 精准计算消防给水压力,明确消防给水参数

首先,消防设计人员在对高层建筑进行给排水消防设计前,需要对其整体高度以及层高有全面的了解,并对不同楼层的建筑空间和功能进行全面的分析,了解各个楼层和建筑空间的消防供水需求量。在此基础上,要单独创设消防泵水系统,缓解市政给水压力不足对给排水消防质量造成的影响。具体可以通过在高层建筑底层区域管网上设置减压阀来控制水压,实现高低层水压的有效分区,这就能保障高层的供水压力充足,尽量避免水资源的浪费,确保高层建筑给排水消防系统的安全性[7]。

4 结语

综上所述,给排水消防设计是高层建筑设计的一个重要组成部分,其目的在于优化内部功能和完善内部系统,并为内部使用人员提高安全保障。消防系统设计是一项兼具综合性和复杂性的工作,对消防设计人员的专业技术水平要求较高,所以,在对高层建筑进行给排水消防设计的过程中,工程设计人员要对高层建筑中的给排水消防设备管理工作加以认真研究,把握给排水消防工程设计中的重要内容,进一步创新和拓展现代化工程设计理念,着重进行对消防供水系统、消防水泵房、消防给排水系统、消防栓系统等重要工程设计环节的技术把控工作,以最大程度地保障高层住宅中给排水消防设计工作的稳定性,保障高层建筑用户的安全。