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摘要：近年来国内超高层建筑兴建速度加快，超高层建筑设计也面临着新的挑战。超高层建筑由于其建筑高度高，导致疏散难度大，消防扑救困难，其消防设计更应该严格符合规范和消防部门的相关要求。超高层建筑给排水设计既要保证使用功能需求，又要保证其消防安全性。本文主要介绍常熟市某超高层建筑改造给排水及消防系统的设计要点。
关键词：超高层;酒店;生活给排水设计;消防给水设计
1 工程概况
常熟市某超高层建筑位于新世纪大道以东，科技一路以北，北侧为东南大道。原用地性质为工业与研发用地，其功能为研发办公，现在结构已施工至10层楼面;规划土地性质变更为商办用地，因此原有建筑进行改造设计。本项目用地面积22606.00m2，总建筑面积95463.58 m2，其中地上建筑面积70028.00 2，地下建筑面积25435.58 m2。地上共三十九层，1～4层（含裙房）、17～39层为五星级酒店（客房数284间），5～15层为办公。包含三个避难层及一个设备夹层，其中11层、16层、28层为避难层，29层为设备夹层。地下共两层，地下一层及地下二层均为设备用房。建筑消防高度为164.42m，规划高度为188m，为超高层综合楼。
2 给水系统
2.1 供水水源
本项目给水水源为市政自来水，生活水源为市政给水，由北侧东南大道、南侧科技一路各接入1路 DN200给水管道，设置总表计量。市政供水压力约0.20MPa。
2.2 供水方式
酒店部分共分为6个独立的供水分区。
Ⅰ.低Ⅰ区：B2F～1F，采用市政直供：市政进水→办公机房补水;
Ⅱ. 低Ⅱ区：B2～4F酒店后勤、厨房及公区;
Ⅲ. 中Ⅰ区：17F～21F酒店客房一区;
Ⅳ. 中Ⅱ区：22F～27F酒店客房二区;
Ⅴ. 高Ⅰ区：29F～33F酒店客房三区;
Ⅵ. 高Ⅱ区：35F～39F酒店公区（高区）;
酒店低Ⅱ区采用低位水箱+变频加压供水，中Ⅰ区、中Ⅱ区、高Ⅰ区采用屋顶水箱重力供水，高Ⅱ区由屋顶水箱加变频泵组供水。
酒店冷却塔补水单独设置变频泵组，提升至裙房屋顶向冷却塔补水。
酒店用水水质标准高于市政供水标准，因此酒店设置独立的净水系统。酒店净水处理设备位于B1F酒店生活水泵房，为市政进水→B1F酒店生活原水箱→水处理加压泵→砂滤→碳滤→软化设备→精滤→净水箱→紫外消毒器→变频泵（或转输泵）。净水箱设置自动加氯系统，余氯ppm可測量监测，生活水系统维持最低0.20 PPM的余氯。测量细菌ppm数据为零。办公部分分为两个供水分区，5F～10F为办公Ⅰ区;11～15F为办公Ⅱ区，办公Ⅰ、Ⅱ区采用变频加压供水（分别设置一套变频加压泵组，每套变频加压泵组采用一用一备配置），办公生活水泵房位于B1F，为市政进水→B1F办公生活水箱→紫外线消毒→变频泵→办公用水点。冷却塔补水单独设置工频泵组，提升至屋顶高位补水箱向冷却塔补水。
2.3 生活用水量计算
本项目最高日生活用水量944.84m3，最大时用水量96.68m3。本项目酒店生活原水水箱及净水水箱按酒店管理公司要求，储存酒店最高日用水量的50%，设计生活水箱总有效容积375m3。办公生活水箱按25%用水量计算，有效容积为25m3。
具体用水量计算见表1。
3 热水系统
3.1 酒店公共区、后勤厨房、洗衣房、客房均设集中热水供应制备热水。设计小时耗热量1279kw，设计小时热水量18.92m3/h，最大日热水用水量136.45m3/d。冷水计算温度按5℃，生活热水的供水温度为60°C，回水温度为55°C;生活热水系统热源采用地源热泵热水机组预热至45℃，经燃气锅炉提供高温热水换热至60℃。
3.2 酒店热水系统竖向分区同冷水系统，且同一分区的冷、热水系统需由同一水源供水，客房生活热水为同程布置，设置热回水支管循环，不得采用支管减压阀;除同程系统外，所有热水回水主/立管及接设备的热水回水管设静态平衡阀。酒店区域所有分区的生活热水系统采用上供下回的支管循环系统，以保证末端用水点5 s内有热水供应。酒店客房生活热水循环系统设置电子控制混水阀。通过此恒温混合阀的热水供水温度为51℃（可调），按此热水供水温度进行热水管道设计。数字式恒温混合阀门应连接至BAS系统监察。热水循环泵的启闭由设在热水循环泵之前的热水回水管上的电接点温度计自动控制。
3.3 酒店每个分区设置2台管道式离心型铜质热水循环泵，互为备用。
3.4 室内游泳池池水加热单独采用板式换热器，游泳池的初次加热采用热水机组提供的热源，日常恒温由泳池热泵负责。
3.5 公区卫生间采用恒温龙头，龙头内置恒温混水阀。
3.6 办公部分热水采用分散式电加热器，卫生间洗手盆下设电厨宝加热器。办公饮水设置在茶水间设置电开水器。电热水器、电开水器应设漏电保护装置且漏电时应能自动断电。
4 排水系统
4.1 生活排水
酒店部分按照酒店管理公司要求，室内部分采用污废分流，客房卫生间马桶设置器具通气;餐饮排水分别排至16层及B1层隔油提升间，经隔油处理后排入室外污水管网。办公部分采用污废合流系统。
本项目室内污废水管均采用柔性接口机制铸铁管。
4.2 雨水排水
本项目塔楼屋面采用87斗雨水系统，设计重现期10a，并设置重力溢流管，保证总排水能力不小于100年暴雨重现期。裙房屋面采用虹吸雨水系统，屋面天沟内设置虹吸雨水斗。裙房屋面设计重现期10a，并设置重力溢流管，保证总排水能力不小于100年暴雨重现期。 5 消防系统
5.1 消防水源及室外消火栓系统
本项目消防水源为市政自来水，由北侧东南大道、南侧科技一路各接入1路 DN200给水管道。市政供水压力约0.20MPa。两路市政引入管上各设置消防总表一块，在场地内连成环状管网。
5.2 消防用水量
消防用水量见表2
消防水池需储存一次消防用水量，为594m3。本项目为改造项目，消防水池位于地下二层，土建已建好，其有效容积为580m3，不能满足一次室内消防用水量需求。本项目市政两路进水，消防水池可考虑火灾延续时间内连续补水，补水管管径DN100，补水管流速按1.5m/s，则补水量为42.4m3/h，火灾延续时间内总补水量为127.2m3，与消防水池储水量之和满足一次消防用水量。
5.3 室外消火栓系统
室外消火栓系统采用低压系统，由两路市政直接供水，两路市政引入管上分别设置消防总表及倒流防止器。室外消防管网在地块内环状布置，环管上设置地上式室外消火栓，间距不超过120m，保护距离不大于150m。
5.4 室内消火栓系统
5..4.1本项目室内消火栓系统采用临时高压系统。室内消防水池及泵房设置在地下二层，消防水池有效容积580m3。高位消防水箱设置在最高处屋顶，水箱有效容积150m3，最低有效水位166.02m，屋顶设置室内消火栓系统、喷淋系统增压稳压设施一套。16F避难层设消防转输水箱一座，有效容积60m3。
5.4.2室内消火栓采用临时高压给水系统，室内消火栓系统各分区的消火栓栓口静水压力不大于1.0MPa，当动压大于0.5MPa时，采用减压稳压消火栓。消火栓充实水柱长度按13m设计，栓口动压不小于0.35MPa。室內消火栓系统竖向分为三个区，B2～15F为低区，由地下室消防泵房室内消火栓泵组供水;16～28F为中区，由16F消防泵房室内消火栓泵组减压后供水;29～39F为高区，由16F消防泵房室内消火栓泵组供水。
5.4.3本项目消火栓均采用带软管卷盘的组合式消防柜，箱内配置SN65消火栓一个，L=25m内衬里橡胶水带一条，消防软管卷盘1个（30m长?19软管，?6喉嘴），报警按钮等设施。
5.4.4室内消火栓系统在室外设置三套地上式水泵接合器，每套水泵接合器流量按15L/s计。
5.4.5系统控制：地下二层消防泵房室内消火栓泵由屋顶消防水箱重力稳压管上的流量开关、出水干管上的压力开关直接启动;16F消防泵房室内消火栓泵由屋顶增压稳压设备出水干管上的流量开关、出水干管上的压力开关直接启动，并启动地下二层消防泵房内的室内消火栓转输泵。室内消火栓泵不设自动停泵功能，停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定。室内消火栓泵均为一用一备，一台故障时应能自动切换到备用泵。
5.5 自动喷水灭火系统
本项目自动喷水灭火系统采用临时高压系统，喷淋系统竖向分为三个区，B2～15F为低区，由地下室消防泵房室内喷淋泵组供水;16～28F为中区，由16F消防泵房室内喷淋泵组减压后供水;29～39F为高区，由16F消防泵房喷淋泵组供水。
本项目除楼梯间、变配电所等不宜用水灭火的场所外，均设置自动喷水灭火系统保护。报警阀设置于报警阀间内，各层各防火分区均设置水流指示器及信号阀，配水支管压力超0.4MPa时均设置减压孔板减压。
喷淋系统在室外设置三套地上式水泵接合器，每套水泵接合器流量按15L/s计。
地下二层消防泵房喷淋泵由屋顶消防水箱重力稳压管上的流量开关、出水干管上的压力开关、地下二层报警阀处压力开关直接启动;16F消防泵房喷淋泵由屋顶增压稳压设备出水干管上的流量开关、喷淋泵出水干管上的压力、16F及29F报警阀处压力开关直接启动，并启动地下二层消防泵房内的喷淋转输泵。喷淋泵不设自动停泵功能，停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定。喷淋泵均为一用一备，一台故障时应能自动切换到备用泵。
5.6 气体灭火系统
超高层建筑变配电所为重要的设备机房，设置七氟丙烷气体灭火系统。本项目变配电所布置分散，因此采用预制式七氟丙烷气体灭火系统。本项目设有4套预制式七氟丙烷气体灭火系统。设计浓度9%，设计喷射时间10s，灭火浸渍时间10min。系统采用自动、手动及机械应急启动三种控制方式。每个防护区外墙净高2/3处以上设置泄压口。
5.7 灭火器配置
灭火器采用与消火栓箱组合和单配灭火器箱二种配置方式。各设置点均配2具，灭火器摆放时顶部不应大于1.50m，底部不应小于0.10m。手提式灭火器均采用磷酸铵盐干粉灭火器。变配电间、设备机房按严重危险级E类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg;办公、酒店公共活动区域、宴会厅、餐厅等按严重危险级A类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg;酒店客房按轻危险级A类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg。
6 设计中遇到的问题及解决方法
6.1地下一层机房调整，原有土建改造
因为酒店管理公司对供水水质及储水量都做出了要求，储存水量远大于研发办公的用水量，因此原有地下二层生活水泵房面积无法满足需求。生活水泵房调整至地下一层（无地下二层区域，相当于结构底层），结构已经施工完毕，考虑到凿除筏板新做集水坑施工难度太大，与建筑专业配合，泵房地面回填抬高200mm，设置排水沟，排水沟底向外墙开动，在室外设置提升井用于机房排水。提升机采用钢筋混凝土结构，并进行抗浮核算。
6.2 排水管道布置
由于酒店功能需求，部分楼层功能错层布置，管井转换较多，例如4层核心筒管井转出核心筒外，排水管道需穿越茶歇区，且此部分结构已建，不具备降板条件，因此采用排水管下设集水盘的方式防止排水管道渗漏污染。
6.3 设备夹层消火栓布置
因设备夹层层高仅为2.19米，且夹层内管线多，经BIM建模排布后，发现消火栓箱门被管线阻挡无法开启，因此夹层处消火栓仅设置栓口，并在栓口附近设置报警按钮，水龙带等单独设置于便于取用的地方。
关键词：超高层;酒店;生活给排水设计;消防给水设计
1 工程概况
常熟市某超高层建筑位于新世纪大道以东，科技一路以北，北侧为东南大道。原用地性质为工业与研发用地，其功能为研发办公，现在结构已施工至10层楼面;规划土地性质变更为商办用地，因此原有建筑进行改造设计。本项目用地面积22606.00m2，总建筑面积95463.58 m2，其中地上建筑面积70028.00 2，地下建筑面积25435.58 m2。地上共三十九层，1～4层（含裙房）、17～39层为五星级酒店（客房数284间），5～15层为办公。包含三个避难层及一个设备夹层，其中11层、16层、28层为避难层，29层为设备夹层。地下共两层，地下一层及地下二层均为设备用房。建筑消防高度为164.42m，规划高度为188m，为超高层综合楼。
2 给水系统
2.1 供水水源
本项目给水水源为市政自来水，生活水源为市政给水，由北侧东南大道、南侧科技一路各接入1路 DN200给水管道，设置总表计量。市政供水压力约0.20MPa。
2.2 供水方式
酒店部分共分为6个独立的供水分区。
Ⅰ.低Ⅰ区：B2F～1F，采用市政直供：市政进水→办公机房补水;
Ⅱ. 低Ⅱ区：B2～4F酒店后勤、厨房及公区;
Ⅲ. 中Ⅰ区：17F～21F酒店客房一区;
Ⅳ. 中Ⅱ区：22F～27F酒店客房二区;
Ⅴ. 高Ⅰ区：29F～33F酒店客房三区;
Ⅵ. 高Ⅱ区：35F～39F酒店公区（高区）;
酒店低Ⅱ区采用低位水箱+变频加压供水，中Ⅰ区、中Ⅱ区、高Ⅰ区采用屋顶水箱重力供水，高Ⅱ区由屋顶水箱加变频泵组供水。
酒店冷却塔补水单独设置变频泵组，提升至裙房屋顶向冷却塔补水。
酒店用水水质标准高于市政供水标准，因此酒店设置独立的净水系统。酒店净水处理设备位于B1F酒店生活水泵房，为市政进水→B1F酒店生活原水箱→水处理加压泵→砂滤→碳滤→软化设备→精滤→净水箱→紫外消毒器→变频泵（或转输泵）。净水箱设置自动加氯系统，余氯ppm可測量监测，生活水系统维持最低0.20 PPM的余氯。测量细菌ppm数据为零。办公部分分为两个供水分区，5F～10F为办公Ⅰ区;11～15F为办公Ⅱ区，办公Ⅰ、Ⅱ区采用变频加压供水（分别设置一套变频加压泵组，每套变频加压泵组采用一用一备配置），办公生活水泵房位于B1F，为市政进水→B1F办公生活水箱→紫外线消毒→变频泵→办公用水点。冷却塔补水单独设置工频泵组，提升至屋顶高位补水箱向冷却塔补水。
2.3 生活用水量计算
本项目最高日生活用水量944.84m3，最大时用水量96.68m3。本项目酒店生活原水水箱及净水水箱按酒店管理公司要求，储存酒店最高日用水量的50%，设计生活水箱总有效容积375m3。办公生活水箱按25%用水量计算，有效容积为25m3。
具体用水量计算见表1。
3 热水系统
3.1 酒店公共区、后勤厨房、洗衣房、客房均设集中热水供应制备热水。设计小时耗热量1279kw，设计小时热水量18.92m3/h，最大日热水用水量136.45m3/d。冷水计算温度按5℃，生活热水的供水温度为60°C，回水温度为55°C;生活热水系统热源采用地源热泵热水机组预热至45℃，经燃气锅炉提供高温热水换热至60℃。
3.2 酒店热水系统竖向分区同冷水系统，且同一分区的冷、热水系统需由同一水源供水，客房生活热水为同程布置，设置热回水支管循环，不得采用支管减压阀;除同程系统外，所有热水回水主/立管及接设备的热水回水管设静态平衡阀。酒店区域所有分区的生活热水系统采用上供下回的支管循环系统，以保证末端用水点5 s内有热水供应。酒店客房生活热水循环系统设置电子控制混水阀。通过此恒温混合阀的热水供水温度为51℃（可调），按此热水供水温度进行热水管道设计。数字式恒温混合阀门应连接至BAS系统监察。热水循环泵的启闭由设在热水循环泵之前的热水回水管上的电接点温度计自动控制。
3.3 酒店每个分区设置2台管道式离心型铜质热水循环泵，互为备用。
3.4 室内游泳池池水加热单独采用板式换热器，游泳池的初次加热采用热水机组提供的热源，日常恒温由泳池热泵负责。
3.5 公区卫生间采用恒温龙头，龙头内置恒温混水阀。
3.6 办公部分热水采用分散式电加热器，卫生间洗手盆下设电厨宝加热器。办公饮水设置在茶水间设置电开水器。电热水器、电开水器应设漏电保护装置且漏电时应能自动断电。
4 排水系统
4.1 生活排水
酒店部分按照酒店管理公司要求，室内部分采用污废分流，客房卫生间马桶设置器具通气;餐饮排水分别排至16层及B1层隔油提升间，经隔油处理后排入室外污水管网。办公部分采用污废合流系统。
本项目室内污废水管均采用柔性接口机制铸铁管。
4.2 雨水排水
本项目塔楼屋面采用87斗雨水系统，设计重现期10a，并设置重力溢流管，保证总排水能力不小于100年暴雨重现期。裙房屋面采用虹吸雨水系统，屋面天沟内设置虹吸雨水斗。裙房屋面设计重现期10a，并设置重力溢流管，保证总排水能力不小于100年暴雨重现期。 5 消防系统
5.1 消防水源及室外消火栓系统
本项目消防水源为市政自来水，由北侧东南大道、南侧科技一路各接入1路 DN200给水管道。市政供水压力约0.20MPa。两路市政引入管上各设置消防总表一块，在场地内连成环状管网。
5.2 消防用水量
消防用水量见表2
消防水池需储存一次消防用水量，为594m3。本项目为改造项目，消防水池位于地下二层，土建已建好，其有效容积为580m3，不能满足一次室内消防用水量需求。本项目市政两路进水，消防水池可考虑火灾延续时间内连续补水，补水管管径DN100，补水管流速按1.5m/s，则补水量为42.4m3/h，火灾延续时间内总补水量为127.2m3，与消防水池储水量之和满足一次消防用水量。
5.3 室外消火栓系统
室外消火栓系统采用低压系统，由两路市政直接供水，两路市政引入管上分别设置消防总表及倒流防止器。室外消防管网在地块内环状布置，环管上设置地上式室外消火栓，间距不超过120m，保护距离不大于150m。
5.4 室内消火栓系统
5..4.1本项目室内消火栓系统采用临时高压系统。室内消防水池及泵房设置在地下二层，消防水池有效容积580m3。高位消防水箱设置在最高处屋顶，水箱有效容积150m3，最低有效水位166.02m，屋顶设置室内消火栓系统、喷淋系统增压稳压设施一套。16F避难层设消防转输水箱一座，有效容积60m3。
5.4.2室内消火栓采用临时高压给水系统，室内消火栓系统各分区的消火栓栓口静水压力不大于1.0MPa，当动压大于0.5MPa时，采用减压稳压消火栓。消火栓充实水柱长度按13m设计，栓口动压不小于0.35MPa。室內消火栓系统竖向分为三个区，B2～15F为低区，由地下室消防泵房室内消火栓泵组供水;16～28F为中区，由16F消防泵房室内消火栓泵组减压后供水;29～39F为高区，由16F消防泵房室内消火栓泵组供水。
5.4.3本项目消火栓均采用带软管卷盘的组合式消防柜，箱内配置SN65消火栓一个，L=25m内衬里橡胶水带一条，消防软管卷盘1个（30m长?19软管，?6喉嘴），报警按钮等设施。
5.4.4室内消火栓系统在室外设置三套地上式水泵接合器，每套水泵接合器流量按15L/s计。
5.4.5系统控制：地下二层消防泵房室内消火栓泵由屋顶消防水箱重力稳压管上的流量开关、出水干管上的压力开关直接启动;16F消防泵房室内消火栓泵由屋顶增压稳压设备出水干管上的流量开关、出水干管上的压力开关直接启动，并启动地下二层消防泵房内的室内消火栓转输泵。室内消火栓泵不设自动停泵功能，停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定。室内消火栓泵均为一用一备，一台故障时应能自动切换到备用泵。
5.5 自动喷水灭火系统
本项目自动喷水灭火系统采用临时高压系统，喷淋系统竖向分为三个区，B2～15F为低区，由地下室消防泵房室内喷淋泵组供水;16～28F为中区，由16F消防泵房室内喷淋泵组减压后供水;29～39F为高区，由16F消防泵房喷淋泵组供水。
本项目除楼梯间、变配电所等不宜用水灭火的场所外，均设置自动喷水灭火系统保护。报警阀设置于报警阀间内，各层各防火分区均设置水流指示器及信号阀，配水支管压力超0.4MPa时均设置减压孔板减压。
喷淋系统在室外设置三套地上式水泵接合器，每套水泵接合器流量按15L/s计。
地下二层消防泵房喷淋泵由屋顶消防水箱重力稳压管上的流量开关、出水干管上的压力开关、地下二层报警阀处压力开关直接启动;16F消防泵房喷淋泵由屋顶增压稳压设备出水干管上的流量开关、喷淋泵出水干管上的压力、16F及29F报警阀处压力开关直接启动，并启动地下二层消防泵房内的喷淋转输泵。喷淋泵不设自动停泵功能，停泵应由具有管理权限的工作人员根据火灾扑救情况确定。喷淋泵均为一用一备，一台故障时应能自动切换到备用泵。
5.6 气体灭火系统
超高层建筑变配电所为重要的设备机房，设置七氟丙烷气体灭火系统。本项目变配电所布置分散，因此采用预制式七氟丙烷气体灭火系统。本项目设有4套预制式七氟丙烷气体灭火系统。设计浓度9%，设计喷射时间10s，灭火浸渍时间10min。系统采用自动、手动及机械应急启动三种控制方式。每个防护区外墙净高2/3处以上设置泄压口。
5.7 灭火器配置
灭火器采用与消火栓箱组合和单配灭火器箱二种配置方式。各设置点均配2具，灭火器摆放时顶部不应大于1.50m，底部不应小于0.10m。手提式灭火器均采用磷酸铵盐干粉灭火器。变配电间、设备机房按严重危险级E类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg;办公、酒店公共活动区域、宴会厅、餐厅等按严重危险级A类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg;酒店客房按轻危险级A类火灾配置，最大保护距离15m，单具充装量5kg。
6 设计中遇到的问题及解决方法
6.1地下一层机房调整，原有土建改造
因为酒店管理公司对供水水质及储水量都做出了要求，储存水量远大于研发办公的用水量，因此原有地下二层生活水泵房面积无法满足需求。生活水泵房调整至地下一层（无地下二层区域，相当于结构底层），结构已经施工完毕，考虑到凿除筏板新做集水坑施工难度太大，与建筑专业配合，泵房地面回填抬高200mm，设置排水沟，排水沟底向外墙开动，在室外设置提升井用于机房排水。提升机采用钢筋混凝土结构，并进行抗浮核算。
6.2 排水管道布置
由于酒店功能需求，部分楼层功能错层布置，管井转换较多，例如4层核心筒管井转出核心筒外，排水管道需穿越茶歇区，且此部分结构已建，不具备降板条件，因此采用排水管下设集水盘的方式防止排水管道渗漏污染。
6.3 设备夹层消火栓布置
因设备夹层层高仅为2.19米，且夹层内管线多，经BIM建模排布后，发现消火栓箱门被管线阻挡无法开启，因此夹层处消火栓仅设置栓口，并在栓口附近设置报警按钮，水龙带等单独设置于便于取用的地方。