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【摘要】伴随着社会经济的快速发展，高层建筑越来越多，其消防安全关注度日渐提高。文章根据高层建筑消防火灾特点，结合室内外消火栓消防系统的作用与意义，浅析了室内外消火栓系统的设计与体会。
【关键词】高层住宅；给排水；消防系统；设计
1、高层建筑火灾特点
1.1高层建筑起火因素多
现代高层建筑的功能复杂，体量大，容纳人员多，装修使用可燃、易燃材料多，火灾危险性高。
1.2高层建筑火灾蔓延快
竖向井道多，有各种管道井、排气道、电缆井、电梯井、垃圾井道、楼梯间密布建筑内部。在烟冲效应作用下，火灾极易顺着各种通道快速蔓延，在较短时间内形成较大过火面积。特别是图书馆、科研楼、酒店、办公楼等，一旦起火，火势蔓延特别迅速。
1.3高层建筑疏散困难
高层建筑的垂直距离是比较高的，楼层比较多，当建筑室内火灾时，要将楼层的人疏散出来所花费的时间就会比较长。在高层建筑发生火灾时电梯是不能用的，人员疏散只能靠楼梯，人口众多的高层建筑，在建筑物发生火灾时，楼梯就会窜入大量烟雾，烟雾会严重影响疏散逃离。
1.4高层建筑灭火救援难度大
相较于多层建筑的横向延展，高层建筑占地小，高度大，发生火灾时，救援难度增大，于室外参与灭火的难度也增大，基本只能立足于自救。另外，根据发展趋势，越来越多高层建筑采用玻璃幕墙，当火灾发生时，幕墙容易发生碎裂，对楼下参与火灾救援的人与设备产生安全威胁。给救援增加困难。
2给排水在消防设计中的角色与作用。
中华人民共和国《消防法》总则规定“消防工作贯彻预防为主、防消结合的方针”。从整个消防事业来看，消防设计是为了提供完善、便捷的防火、灭火的设施、措施，属于“防”；从消防设计各专业涉及的内容来看，给排水消防主攻“消”，一旦发生火灾，给排水消防在很大程度上，在有的情况甚至是直接决定了火灾扑灭效果。所以给排水消防设计需谨慎、细心，严格执行相关法律、规范，以期提供安全、可靠、经济、合理的消防系统设计。
消火栓消防系统是给排水消防系统中最基本的系统，下面主要谈谈室内外消火栓消防系统的设计。
3民用高层建筑消火栓消防系统设计
为简化说明，以下所指建筑建筑均为民用。
3.1室外消火栓消防系统
室外消防给水系统设置于室外，担负建筑物、建筑群室外部分的消防给水任务，通过室外消火栓为消防车等消防设备提供扑灭火灾用水，还能通过水泵接合器为室内水消防灭火系统补充系统用水，是建筑消防给水系统的重要组成部分。
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014（以下简称《水消规》）表3.3.2、条文第6.1.3条、第8.1.4条规定，建筑物室外消火栓宜采用低压制消防给水系统。当采用市政给水管网供水时，高层建筑室外消火栓系统应采用两路消防供水，并于室外形成环状供水管网。但当建筑类型为高度≤54m的住宅时，可采用一路市政给水，并允许采用枝状管网。如为其它类型高层建筑，而又只有一路市政给水条件时，或有两路供水，但不能满足每路供水均能独立满足室外消火栓系统用水量要求时，应设置室外消火栓消防用水的储存与供水措施。室外消火栓不足用水量一般储存在消防水池，并在消防泵房设置室外消火栓消防加压泵，准工作状态的系统压力由增压稳压设备或高位消防水箱维持，系统采用水泵出水干管上设置的压力开关、水箱出水管上设置的流量开关控制。当消防水池储存室外消火栓系统消防用水量时，应设置供消防车使用的取水口（井），并满足吸水高度不超过6m的要求，同时，为避开火灾影响，离建筑物的距离不宜小于15m。
系统用水量应根据建筑类型、高度、体积严格按照GB50974-2014表3.3.2对照选用。消火栓数量应根据系统流量、保护半径、并结合水泵接合器的设置、建筑地上、地下主要出入口设置状况、消防扑救面的设置情况等确定。为保证消火栓水柱全部覆盖，消火栓保护半径不应超过150m。为有效灭火、方便救援，水泵接合器附近、建筑物消防扑救面一侧应设置室外消火栓，建筑主要出入口及疏散楼梯附近宜设置室外消火栓。此外，消火栓的设置还应考虑使用方便、减轻建筑火灾对其使用产生影响，离路边不小于0.5m，并不超过2m，离建筑外墙或外墙边缘不小于5m。
3.2室内消火栓消防系统
室内消火栓消防系统设置在建筑内部，负担立足于建筑内部的灭火重任，对火灾扑灭、人员疏散解救起着至关重要的作用。安全可靠、便捷合理的系统设计对建筑消防安全具有非常突出现实意义。
根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014（以下简称《防火规范》），高层建筑均应设置室内消火栓消防系统。
3.2.1消火栓设置
依据《水消规》规定，消火栓布置应保证任意楼层同一平面任一部位均有2股充实水柱同时到达保护，少数情况下可按一股水柱到达保护。对于高层建筑来说，这些情况包含：a.建筑高度≤54m且每单元仅设置一部疏散楼梯的住宅，b.跃层住宅和商业网点。
消火栓的设置应考虑取用方便，明显突出，不得影响建筑人员疏散，便于消防人员进入火场救火。可设置在楼梯间及其休息平台和前室、走道及大开间分隔房间户门附近。建筑布局相同、相似的不同楼层宜设置在平面投影的同一位置。为方便消防人员进入火场灭火，消防电梯前室应设置室内消火栓。
3.2.2系统类型与选择
室内消火栓消防系统可采用常高压给水系统、临时高压给水系统。受条件限制，高层建筑多采用临时高压给水系统。
3.2.3系统管网设计
高层建筑室内消火栓给水应设置为环状管网，向环状管网供水的输水干管不应少于两条，任一输水干管均应满足输送系统水量的要求。环网分为平面、立体两种形式。平面环网造价稍低，可靠性比立体环网略低。在造价可承受范围内可优先选用立体环网。
室内消火栓环管应采用阀门分为若干独立段，保证检修时关闭的关闭的竖管不超过1根，当竖管超过4根时，可关闭不相邻的两根。
管道大小应根据流量计算确定，流速不宜大于2.5m/s。干管、立管不应小于DN100，此外，还应综合考虑系统压力与管材的关系。目前，镀锌管最大公称压力1.6MPa，最大口径DN150，任一条件超限均需采用其它类型管材，超限时采用无缝钢管较为普遍。无缝管需另做完善的内外壁防腐措施，给施工进度带来不利影响，且管道主材费用增加明显，抬高工程造价。在某些条件组合下，可采用适当放大、缩小管径，避免系统压力、管道口径超限，使整个系统均可采用经济、安全、施工方便的镀锌管。
室内消火栓的分区遵循管材压力原则，《水消规》以2.4MPa、1.0MPa为界，系统工作压力大于2.4MPa、消火栓栓口静压大于1.0MPa时应设置分区供水。分区形式多样，可高低区水泵及管道分开设置、可采用减压阀加压分区、可采用减压水箱分区、还可以两种或多种形式组合分区。具体采用形式应根据工程特征，结合施工条件等因数综合考虑。
考虑灭火效果，并结合消火栓枪可握持度，消火栓压力应控制在一定的压力范围内，高层建筑栓口动压不应小于0.35MPa，且消防水枪充实水柱不应小于13m。当栓口动压大于0.5MPa时应设置减压措施，当栓口压力大于0.7MPa时，必须减压。
3.2.4消防水泵及消防泵房
消防水泵Q~H性能曲线应平滑无驼峰。零流量时的压力应为设计工作压力的120%~140%；出流量为设计流量的150%时，出口压力不应低于设计压力的65%。消防水泵电机轴功率应满足Q~H性能曲线上任何一点的工作要求。电机应干式安装。
高层建筑消防泵应设备用泵，一般情况下多为1用1备，流量较大时可采用多台工作泵。但不宜超过3台。多台水泵并联工作时需考虑并联后总的Q-H曲线与管道特性曲线的交点偏移问题。此外，同一泵组的消防水泵型号还应尽量一致。
为了保证随时启动消防水泵，消防泵应采用自灌式吸水，条件允许时，可优先采用卧式消防专用多级泵。
消防泵房应采取完善的防火、防水淹技术措施，独立建造的消防泵房耐火等级不应低于二级，附设在建筑物内的消防泵房应采用耐火极限不低于2.0h的隔墙和1.5h的楼板与其他部位隔开，其疏散门应直通安全出口，且开向疏散走道的门应采用甲级防火门。泵房应尽可能避开最低楼层的最低部位，同时设置防止泵房外的水进入泵房的技术措施。并于泵房内设置能力足够的压力排水设备及管道。为方便消防人员及时到达，消防泵房应设置在方便出入的部位，不应设置在地下三层及以下，室内地坪与室外出入口地坪高差不应大于10m。
3.2.5室内消火栓消防系统其余问题
除消防管道、消火栓、消防给水泵房（含消防水池）外，常见的高层建筑室内消火栓系统还应设置高位消防水箱，当消防水箱高度不能满足压力要求时，应设置增压稳压设备。
高层建筑室内消火栓系统还应设置水泵接合器，以便火灾时消防车从室外消防管网吸水供给室内消防管网。水泵接合附近应设置室外消火栓。
结束语
综上所述，高层建筑具有火灾危险性大、火灾扑灭困难等特点。安全、合理、完善的消防设计对消防安全具有重大的现实意义。消防工程是一项庞大、复杂的工程，消防设计需要结合工程具体情况，认真领会、执行相关消防法律、规范的精神、方针，方能为消防安全工程夯实基础。
参考文献：
[1]王军.浅析高层建筑给排水、消防设计[J].科技创新与应用，2015，05：170.
[2]白梦竹.关于高层建筑给排水消防设计探讨[J].住宅与房地产，2015，25：67-72.
[3]曲新凤.关于高层建筑给排水消防设计探讨[J].住宅与房地产，2015，25：151.
[4]张红.浅析高层建筑给排水消防系统设计[J].门窗，2015，06：131.