超高层建筑消防设计案例解析Word下载.docx
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地上实际建筑面积为274731.3m2，其中地上塔楼建筑面积260626.3m2，地上裙房建筑面积为14105m2，地下建筑面积112692.2m2。
地下共有4层，其中地下1层为商业、餐饮及服务用房；
地下2、3层为地下车库和各类设备用房：
地下4层分为人防部分和非人防部分，人防部分平时为车库，战时为核6级甲类人防物资库；
非人防部分为地下车库和各类设备用房。
地块内汽车停车数总数为1997辆。
地上首层至3l层为高级写字楼，34层至63层为SOHO，66层至87层为超五星级酒店，90至94层为观光层。
其中8、16、32、48、64、72、88为避难层，17、33、39、65、89为设备层。
设计依据及原则
2.1设计依据
高层民用建筑设计防火规范》自动喷水灭火系统设计规范》水喷雾灭火系统设计规范》建筑灭火器配置设计规范》
建筑设计防火规范》6850016—2006；
GB50045—95（2005年版）；
GB50084-2001（2005年版）；
GB50219—95；
GBS0140—2005；
汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067—97；
气体灭火系统设计规范》GB50370—2005；
气体灭火系统施工及验收规范》GB50263—2007：
火探管式自动探火灭火装置设计、施工及验收规范》
DBJ04—231-2005等；
本建筑适用的消防给水设计的基本规范如上，所有设计内容均不应低于上述规范要求，在执行规范中有矛盾时参数要取取值范围内的高值。
局部超出规范内容的范围，依据消防性能化的结论进行设计。
2.2设计思想及设计原则
《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045--95，2005年版）1．0．5条规定：
“当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊的防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证”。
其涵义是，当建筑高度超过250m时，应采取“特殊的防火措施”，并应进行专题研究、论证。
条文解释“特殊的防火措施”是指设计中采取了本规范未作规定的或突破了本规范规定的防火措施。
我们的设计思想就是首先应满足现行规范规定，不得降低防火标准，其次应采取加强措施，保证整个灭火设施及系统的安全可靠性，使防护对象发生正常火灾时能及时、有效地进行扑救。
108超高层建筑的消防系统设计原则应该是：
立足于安全自救。
由于该建筑体量庞大，建筑高度远远超过城市消防车所能扑救的最大高度；
而且人口密集，火灾发生时要确保消防给水系统供水安全是尽量减少人身伤亡和财产损失的最有效的保证，所以设计时必须充分考虑正常情况与非正常情况时的消防给水系统的使用问题。
具体措施为：
①采用重力消防给水系统；
②采用串联给水系统；
③考虑到该建筑的重要性及特殊性，自动喷水灭火系统基本上均采用快速响应喷头；
④在采用成熟的技术与成品的基础上，使用得到实践检验的新产品、新技术以保证实际使用时的可靠性。
三、消防系统设计
3.1消防用水量
本工程室内消防系统主要包括：
室内消火栓给水系统、自动喷水灭火系统、大空间智能型自动扫描灭火系统、防护冷却系统、水喷雾系统、气体灭火系统、火探管式自动探火及灭火系统和建筑灭火器系统等8个消防灭火系统。
本建筑为耐火等级为一级、高度超过250m的一类超高层民用建筑，自动喷水系统均按中II危险级设计。
消防用水量表
序
用水名称
一次消防
用水
备注
号
用水量
时间
量
标准
（L/s）
（h）
（m3
）
1
室外消火栓
30
3
324
由市政给水管网
提供，不计入消防
水池
2
室内消火栓
40
432
自动喷水
50
180
4
防护冷却系统
55
396
5
大空间智能型自
动扫描灭火系统
20
72
与自动喷水灭火
系统不同时开启
6
水喷雾
0.5
54
注：
地下机械立体车库自动喷水系统消防水量按50L/s设计，其余均按40L/s设计。
按同时开启室内外消防系统，则消防用水总量为1386m3，其中室内最大消防用水量为：
1008m3。
3.2消防系统选择
高层建筑消防立足于自救，提高消防系统的可靠性是高层建筑火灾自救的关键所在。
鉴于本项目的重要性及特殊性，为确保安全，立足于自救，本项目消防给水除项部楼层采用临时高压系统外，其余均采用重力消防给水系统。
在设计之初，充分考虑本项目的重要性和安全性，优先考虑采用的是常高压重力消防供水系统，将全部的消防用水量贮存于屋顶
高位水池，且将高位水池设置于建筑最高处。
但由于建筑屋面形式为玻璃顶，并且作为观光层的使用功能，高位水池无法设置在建筑最高处，因此选择设置在建筑最高的设备层即F88F89层，而由于机房面积紧张、结构形式复杂等条件所限，无法贮存全部水量，故采取将消防水量分散贮存，高位水池容积优先考虑自动灭火系统部分水量，其余水量由下方水池补足。
高位消防水池和各区的消防减压、转输水箱分别设置两根DN250出水管与各区的消防给水管网连接，本系统示意图见图l。
水箱位
置
水箱功
能
容积
消防水量
F94
屋顶水
箱
48m3
10min室内消火栓及自动喷水消防用
水总量
10min防护冷却用水水量
F88
高位水
池
420m3
1h自动喷水量（144m3）、1h消防防护冷却用水量（216m3）以及25min消火栓水量（60m3）
F64
转输水
80m3
转输水泵10min流量
F48
减压水
40m3
10min消防用水量
F33
300m3
贮存1h消防防护冷却水量（216m3）
35min消火栓（84m3）
F17
B2
地位水
390m3
2h室内消火栓系统消防水量288m3、30min水喷雾水量、10min高区消火栓、自动喷水水泵接合器吸水量
全部贮水量大于室内最大消防用水量1008m3
共用
本项目将室内消火栓系统和自动喷水灭火系统合并设计，转输水泵、转输管道、转输水箱、减压管道、减压水箱。
除F90-F94层外，系统为相当于常高压重力消防给水系统。
本系统将消防初期所需水量贮存于屋顶高位水池，水量和水压均能满足消防的要求，提高了消防用水的安全性和可靠性。
本工程的最顶几层，由于高位消防水池的高度未能满足最不利点的水压要求，而设计为临时高压系统，采用屋顶水池、高位水池、消防主泵、消防稳压泵和气压罐的联合供水方式，使管网保持足够的灭火所需压力。
在管道平面布置时，考虑供水的安全可靠性，将2根消防转输管道、2根消防减压管道分设于2处管井内，当其中1根转输管道或减压管道发生故障时，其余管道能通过全部消防水量。
3.3消防系统超压与减压
根据《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.6.5条规定：
“消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统。
”和《自动喷水灭火系统设计规范》第8.0.1条
规定：
“配水管道的工作压力不应大于1.20MPa，并不应设置其他用水设施。
”这成为分区减压水箱的设置依据。
而消防给水系统任何时问和任何地点系统的压力不应大于2．40MPa，这是转输水箱、转输水泵的设置依据。
在设计过程中，经过3次供水方案调整，最初考虑将转输水箱和减压水箱分别设置，之后考虑只设转输水箱，依靠减压阀减压供水，最后则选择了将转输水箱、减压水箱合并设置。
这样不仅节省了水箱所占的机房面积，又避免了因减压阀失效而造成的系统损坏，
而且还提高了供水的安全可靠性，降低了投资
3.4防护冷却系统
根据《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084—2001（2005年版）防护冷却相关规定、参数喷水点高度每增加l舶，喷水强度增
加O．1L/s.m，但超过9m时喷水强度仍采用1.0L/s.m。
类型
喷水点高度（m）
喷水强度
（L/s.m）
喷水时间
喷头类
型
防护冷
却
1.0
水幕喷
头
本项目F88～F93层为中庭防火玻璃，在顶部设置防护玻璃防
护冷却系统，在面向室内一侧设置喷头进行保护，水量按一层喷头喷水设计。
经过消防性能化论证，选取喷水强度为0.6L/s·
m，并取1.3的安全系数，火灾延续时间为2.0h，设置防护冷却系统保证中庭与各层之间防火隔断耐火极限不低于3.0h。
系统采用独立的管网和泵组，喷头采用快速响应普通边墙型喷头；
喷头间距1.8m～2.0m。
消防防护冷却水量=1.3×
70m×
0.6L/s·
m=54.6L/s，设计取
55L/s，其中70m为中庭防火玻璃周长。
3.5大空间智能型自动扫描灭火系统
本项目楼顶F94观光层和玻璃项，其高度超过12m，最高达25m，无法安装自动喷水灭火系统，而且为人员密集场所，发生火灾后危险性大，人员不易疏散，因此，本工程采用了大空间智能型主动喷水灭火系统，系统利用设置在F88、F89层的高位消防水池及屋顶消防水池提供水量，采用临时高压系统供水。
本系统由消防水源、自动扫描射水高空水炮、电磁阀、水流指示器、信号阀、模拟末端试水装置等组成，水炮自带红外线探测组件，24小时自动巡视保护范围内的一切火情，一旦发生火灾，自动向消防控制中心的火灾报警控制器发出火警信号，启动报警装置，报告发生火灾的准确位置，喷水扑灭火灾。
系统同时具手动控制、自动控制和应急操作功能。
3.6．火探管式自动探火及灭火系统
考虑塔楼高度超过400米，为提高电缆井的安全性，降低火灾危险性，对塔楼电缆井设置火探管式自动探火及灭火系统，采用组合分配原则对系统进行保护，灭火启动控制方式为自动。
火探自动探火及灭火装置采用局部全淹没式灭火方式，要求所保护的设备相对封闭或空间相对封闭。
对于V≤10m3的电缆井设置二氧化碳直接式火探管式自动探火灭火装置，10m3<
V≤100m3
的电缆井设置二氧化碳间接式火探管式自动探火灭火装置。
二氧化碳直接式火探管式自动探火灭火装置，灭火剂的最小用量为2.5m3，最大工作压力为15MPa；
二氧化碳间接式火探管式自动探火灭火装置，灭火剂的最小用量为1.5kg/m3，最大工作压力为15MPa。
二氧化碳火探管式自动探火灭火装置的灭火剂储存容器应采用钢质无缝气瓶，并符合现行国家标准GB5099的规定，并且应设压力表以及称重检漏设备作为检漏设备。
四、结语通过对海口塔在消防给水系统设计中所采用的常高压重力消防给水系统、防护冷却系统、大空间智能型主动喷水灭火系统、火探管式自动探火及灭火系统等技术进行探讨研究。
为我们今后的超高层设计提供工程经验和依据，也期待各位提出宝贵意见，互相切磋。
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