【摘 要】 随着我国经济快速发展，高层建筑已十分普遍。高层民用建筑消防给排水设计的合理与否直接影响着建筑的整体质量，对人民生命财产安全起重要作用。本文简要介绍高层建筑消防给排水的一些优化设计。
　　【关键词】 高层建筑；消防设计；优化设计
　　1、高层民用建筑的火灾特点
　　1.1、火源点多，火势蔓延快
　　高层建筑一般电气化、自动化程度较高，内部装潢，安装中央空调，有种类繁多的用电器设备等，用电量大且电气火灾几率大幅增加，易因电流过载、电器短路等引发火灾。天然气泄漏、未熄灭的烟蒂、雷击等都可能是高层建筑发生火灾的火源。高层建筑中垂直的楼梯间、电梯井、管道井、中央空调风管等会产生强力的烟囱效应，加速火势的蔓延，特别像办公楼、图书馆等那些有大量可燃物的超高层建筑物。研究统计数据表明，超高层建筑中火灾产生的烟气沿楼梯间等的垂直扩散速度远超水平方向的扩散速度，可达每秒3—4m。一旦发生火灾，火势会迅速扩散蔓延，易形成难以控制的立体式火灾。
　　1.2、人员安全疏散难度大
　　高层建筑发生火灾时，普通客、货梯因缺少防烟火功能或由于停电而无法使用。而一般不超过50米的消防云梯和数量较少的登高消防车对于高层建筑人员疏散作用有限，难以满足实际救援需要。所以，高层建筑通常采用楼梯进行安全疏散。另外，高层建筑通常具有楼层较多，可以容纳数千人甚至上万人，人员十分密集。由于疏散手段有限，将楼上人员疏散至地面，避难层等安全地带需要耗费较长的时间，甚至在疏散时出现拥挤踩踏的现象，但火势蔓延速度要比疏散的快得多。
　　1.3、扑救难度大
　　现有消防云梯车通常能达到50m左右，如果一类高层、超高层建筑上部楼层发生火灾，消防员将难以从建筑外部进行灭火。而超高层建筑发生的火灾会迅速向上层蔓延形成立体式火灾，极大的增大火灾扑救的难度。虽然少数经济发达地区可通过直升机扑救的方式来灭火，但以目前数量有限的消防直升机来说，是不能满足灭火的实际需要的。考虑到各地经济发展的现状，该方式也难以普及。与此同时，高层建筑的灭火需要消耗大量的水，且需保证有足够水压。目前传统供水方式难以达到扑救建筑上层火灾的要求，需要采取专门的消防设计及供水措施，这就导致超高层建筑的供水难度更高。此外，火势蔓延迅速和强热辐射等因素也会影响超高层建筑火灾的扑救工作。
　　2、高层民用建筑消防给排水优化设计要点分析
　　2.1、消防的分区给水设计
　　根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50794-2014第6.2.1、6.2.2条，消防分区供水形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压等形式分区供水。当消火栓口静水压力超过100米应分区供水。对于100米以下的高层建筑通常采用并联分区。主要有2种方式：一种水泵直接按高区和低区配置，另一种只设置高压泵，低区采用减压阀减压后供水。第一种方式高、低区互不干扰，安全性较高，但是水泵增多，造价增加，管理维护增加。第二种方式造价低，操作简单，管理上也比较方便，可以说它是可以保证经济，又安全可靠的。通常为确保可靠性，减压阀设2组，每组一用一备。其他还有用减压水箱分区的，因增加系统复杂性，对建筑结构影响较大，相对采用这种设计的很少。
　　对于超过150米超高层建筑一般它们均采用串联的给水系统。而在我国当前楼层高400m以上的，采用的消防给水形式都是串联给水设计。因它降低了各分区竖向立管的工作高度，分区的消防水泵的压力相近且较低，同时管件的压力也大大减少了，相对并联分区给水增加了消防系统的安全可靠性。利用消防转输水箱作为低区消防系统的高位消防水箱，很容易满足低区最不利消火栓及自喷的最低静压要求，这个对消防系统扑灭初期火灾是很有利的。但是，它的水泵设置分散，高低区消防需联动并经转输水箱过渡，增加了系统复杂性，因此维护和管理复杂一些，造价也相对较高。
　　2.2、高压制和临时高压制
　　根据系统是否能够始终保持满足水灭火设施所需的工作压力和流量，分为高压和临高压供水系统。其中，高压制的消防系统在遇到火灾时，是不用水泵进行给水的，它的工作状态是处于重力状态下，系统安全可靠。而临时高压系统往往是受建筑物限制的，无法设置很大的高位消防水池。火灾时，其消防水压和流量达不到最不利点的灭火需要，因此需启动消防水泵。当接到火警时，消防水泵啟动使消防管网内的压力达到满足消防要求。因消防泵启泵一般通过各种火灾报警探测，流量开关，压力开关等设备输出的信号，故系统可靠性较高压系统低。当高位消防水箱不满足静压要求时，需设稳压泵。稳压泵可设屋顶也可与主泵一同放在地下室。稳压设施设屋顶的好处是水泵扬程低，管道承压较小。如放地下室则水泵扬程很高，但是因与主泵布置在一起，管理维护方便。现在出现的消防用的箱泵一体化设备，水泵置于水箱内部，安装方便，也解决了水泵设在屋顶的防雨防冻问题，作者认为是一个比较好的选择。高层民用建筑消防灭火立足于自救，在有条件的情况下，高压给水系统具有无可比拟的优越性，但往往只有在特殊的建筑中才能实现。我国目前绝大部分高层建筑均为临高压给水系统。只要系统设计合理，加强日常维护管理，精心施工，是可以满足消防要求的。
　　2.3、消防水泵房给排水设计
　　消防水池，水泵房和屋顶消防水箱均是储水供水的重要设备，也是室内消防用水的保证。消防水泵房建立在消防水池和增压水泵的基础上而设计，其设计有三方面侧重点：其一，为防止水泵吸水时产生汽蚀，阻碍消防用水的正常运行，需保证水泵吸水口最低淹没深度要求，一般通过设置集水槽或旋流防止器；其二，消防水泵性能应满足消防给水系统所需的流量和压力的要求，其流量扬程曲线应为无驼峰、无拐点的光滑曲线，并在多台水泵并联时，所选水泵应靠近高效段的左边界；其三，每台消防泵出水管上应设试水管，其排水宜排至消防水池以节约水资源。泵房内应设集水坑，潜污泵排水能力应能满足试水排水要求，并按水池溢流量、泄流量与排入集水坑的其他排水量中大者选择。 　　2.4、自动喷水灭火系统设计
　　火灾随时都有可能发生，而消防人员未必能第一时间赶到，自动喷水灭火系统具备的自动探测火灾，扑灭初期火灾，控制火情的功能对消防十分有利，因此其设计显得尤为重要。其设计主要包括危险等级判定，喷头、配水管、试水装置、信号阀、消防增压泵和报警阀的设计。自喷设计中较为关键的是：1）配水管入口处压力不宜超过0.40MPa，压力过大会造成喷头工作压力过大，出流超出设计值，水量消耗过快，影响灭火效果。通常可采取分区供水，报警阀前设减压阀，配水管上设置减压孔板、节流管等措施。2）对于面积较大的建筑群、地下车库等，依防火分区、建筑类别等相对集中设置湿式报警阀，避免报警阀后供水管路过长而影响供水压力和灭火效果。3）高位消防水箱出水管一定要接到湿式报警阀前，不可直接接至配水管。
　　2.5、消火栓的设计
　　室内消火栓是最基础的灭火设施，主要包括消火栓箱、消火栓、消防水带、消防水枪、水带接扣等。消火栓的设计中最关键的有三点：一）每一层每个防火分区中必须有两股可以喷射于室内任何位置的水柱，特别注意的是消火栓不能跨防火分区灭火，计算保护半径时应考虑水龙带的长度折损，即应保证水龙带可到达需保护的房间、部位等的门口，不可简单的以28-30米画圆来复核，因水柱不可转弯；二）静压的计算不仅仅是竖向高差带来的，还应考虑设计中的稳压泵的扬程。当静压超过100米时应分区。分区宜均分，出口动压超0.50MPa可采用减压稳压消火栓，但栓前压力不应超过1.6MPa。3）消火栓数量及其位置，应与建筑物自身特点和用水量结合。基于高层建筑的特点，应配备更多的消火栓，设置的位置宜利于识别，使用，并且最好各层设在相同的位置。
　　3、结束语
　　总言之，高层建筑的消防设计工作是一项复杂的系统工程，并直接关系到建筑消防安全，这就给高层建筑设计者提出了更高的要求，因此在以后的工作中，相关设计人员要根据工程的实际情况，严格遵循我国现行的设计标准规范，合理选用消防系统，以有效提升高层建筑消防系统设计水平。
　　参考文献：
　　[1]杨漫.高層民用建筑消防给排水设计探讨[J].中国新技术新产品，2013，18：181-182.
　　[2]韩振春.某民用建筑消防给排水设计实践与探讨[J].工程建设与设计，2011，02：72-73+77.
　　[3]宋娜.浅谈高层民用建筑的消防给排水设计[J].科技风，2011，10：162+165.
　　[4]孙敏.关于民用建筑消防给排水设计的思考[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010，09：221-222.
　　[5]朱俊刚.现代高层建筑消防安全管理探讨[J].安防科技，2010，10：56-57+21.
　　作者简介：李郑（1982-）男，工程师，硕士生，研究方向：建筑给排水。