民用建筑消防给水设施设计

随着城市建设的快速发展，人民生活水平的日趋提高，高层民用建筑越来越多的出现在现代城市之中。伴随着高层建筑数量、规模的不断增大，由于其高度高、可燃物多、人员密集、功能复杂等特性，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，人员疏散和扑救难度极大，极易造成群死群伤和重大财产损失，与地下建筑、石油化工火灾扑救并称为目前世界上消防界公认的三大难题。对于立足于自救的高层民用建筑来说，直接作用于灭火的消防给水设施尤为重要。作者就工作实践中碰到的情况结合现行防火规范对高层民用建筑消防给水设施的设置进行探讨。

1高层民用建筑火灾特点及其危害

(1)火势猛烈，火灾蔓延速度极快。高层建筑装修豪华，室内含有大量的可燃物质，如家具、窗帘、地毯、吊顶装饰等，发生火灾时燃烧猛烈。加之高层建筑的竖向井道多，如电梯井、楼梯井、通风井、管道井、电缆井、垃圾道、排气道等，它们都是火灾蔓延的通路，形成“烟囱效应”；加上这些竖井的抽风作用，一旦发生火灾，火势蔓延迅速，楼层越高，抽风越强、火势越猛。

(2)人员疏散困难。高层建筑由于高度高、层数多、设备杂，各种管路交错纵横，火势一旦失去控制，蔓延极为迅速，加之高层建筑结构复杂、人员密集、疏散距离长等特点，等待消防人员到场进行救援存在一定困难。此外，高层建筑同一平面内的疏散楼梯数量有限，内部人员要在短时间内疏散到安全地点并不容易，加之群众普遍缺乏消防安全常识，随意堵塞通道，防火门常开等现象突出，物业管理单位制定的灭火疏散预案流于形式，很少组织演练，群众缺乏最基本的逃生自救常识和技能。如上海2010年“11•25”这起火灾，起火点在9～10层之间，但在二楼室内却有人员被烧身亡，原因在于火灾初期，居民明知着火却不逃生，存在侥幸心理，觉得不会烧到自家房屋，以致耽误了逃生最佳时机，酿成了悲剧。

(3)易形成立体火灾。高层建筑内房间众多、装饰装修多，贯通整个建筑的孔洞、管道和竖井容易导致烟雾和火焰迅速扩散蔓延。据测定，在火风压和烟囱效应的共同作用下，火势发展阶段水平蔓延速度为0．5～0．8m／s，垂直蔓延速度为3～4m／s，50m的走廊只需1min左右便能充满烟雾，一座高度为100m的高层建筑，在无阻挡的情况下，烟气顺竖向管井扩散至顶层只需要30s，极易形成立体燃烧。而目前外部装修施工的不规范也成为了消防安全的一大致命硬伤，央视配楼为了外观的整体性，自屋面至墙面均铺设了可燃的保温层，成为紧密联系的一个整体，这是央视火灾蔓延扩大的根本原因。无独有偶，上海“11•15”教师公寓火灾迅速蔓延的一大原因恰恰也是由于外部保温装修材料起火后使整体外墙火势迅猛发展。因此，高层建筑火灾无论起因是由于“内因”还是“外患”，火灾蔓延扩散速度都相对较快，容易形成“立体火场”，给火灾扑救T作带来困难。

(4)火灾扑救工作复杂，灭火作战难度大。高层建筑消防设计立足于“自救”，其灭火设备复杂、自动化程度高、只要任何一个环节有问题，灭火设施便不能充分发挥作用。扑灭初期火灾至关重要，但现场人员却对灭火设备不会使用或无力使用，等消防人员全副武装从驻地赶到现场，登上高楼，不仅体力消耗了，还可能与消防中心、水泵房等联系不便、配合困难，楼高风大、火势猛，消防队员在高热、浓烟下操作，比一般火场难度大得多。目前国产登高消防车辆尚不能满足高层建筑安全疏散和扑救火灾的需要，不能将人员及时疏散到室外。另外，高层建筑往往存在内部消防设施不全或失效的情况，而火灾时如果消防电梯无法正常运行，则消防队员内攻只能从楼梯徒步攀登，一方面会影响被困人员向下疏散，另一方面受体力限制，攀登一定高度后，心率和呼吸加快，体力下降，严重影响灭火战斗，并增加消防人员内攻的危险系数。而相对外部灭火救援工作主要依靠登高平台车进行外部火势控制及人员营救的工作，面对不断攀高的高层建筑，消防登高车的高度随之提高。但根据测试数据表明，在风力2～3级的情况下，当53m的云梯车举高高度为50m左右时，云梯工作台有2m左右的摆动，无法实施人员营救，水枪或水炮外攻射流的效果也会大打折扣。

(5)高层建筑受风力影响非常大。据测定，一般在10m高处风速为5m／s，在301TI高处为8．7m／s，在60m处风速达到12．5m／s，当在90m高处时风速能达到15m／s。在设计排烟口和外窗时，如不考虑风力和风向的因素，很容易造成烟气倒灌，严重影响排烟效果。(6)高层建筑易受雷电影响。出于功能的需要，高层建筑中尤其是一些办公和电信大楼，经常有一些计算机系统、电讯网络等弱电系统，其电压一般是几十伏，甚至几千伏，很容易受到外界电磁的影响。一旦损坏引起较长时间停运，会带来巨大的经济损失，甚至政治影响。因此，如何进行精心的设计，使这些建筑和设施不受雷电的侵害是十分重要的。

2高层民用建筑中设置消防给水设施的重要性

由上述分析可以看出，发生火灾后，高层建筑由于自身的烟囱效应、火灾扑救困难以及人员疏散困难等特点，需要高层建筑自身的防控能力来扑救火灾。因此，高层建筑内部本身的安全性，取决于建筑内设置的消防设施的可靠性。如果这些消防设施全部发挥作用，火灾就会在初起阶段被发现和扑灭，从而避免或减少损失。2009年2月28日，无锡新区某花园小区的一栋高层住宅楼突发大火，由于火灾报警不好用、室内消火栓无水，火灾造成两人死亡。在近几年全国重特大火灾案例中发现，有相当一部分建筑设置的消防设施未能发挥作用，是导致火灾得不到有效控制的重要原因。从上述案例可以看出，消防给水设施在高层民用建筑中发挥的作用十分重要。因此，高层民用建筑内消防给水消防设施设置的科学性、可靠性不仅影响着建筑单位的消防安全状况，而且也是控制火灾和保证消防安全的重要因素。

3高程民用建筑消防给水设施设置的几点建议

(1)消火栓系统的设置。消火栓有室外消火栓和室内消火栓两种。室内消火栓设置的基本原则是应保证同层任何部位都有相邻两个消火栓的水枪充实水柱同时到达。消火栓应设在走道、楼梯口等既明显易于取用又能对空间进行有效控制的部位。消火栓的标志一定要醒目，切忌消火栓箱与周围环境难以区分。室外消火栓主要是在灭火作战中供消防车取水，室外消火栓应沿高层建筑均匀布置，间距不应大于120ITI，保护半径不应大于150Il。室外消火栓是消防用水的取水口，而水泵接合器的主要用途是供消防车从室外消火栓取水，通过其将水送人室内消防给水管网，供灭火用。在高层民用建筑设有消防水池的情况下，这是对消防用水的一种补充，使得系统更为可靠。实际工程中，由于喷淋系统湿式报警阀的止回作用，喷淋系统水泵接合器需于报警阀前环网接出室外，经常是两组或三组甚至更多水泵接合器布置于一处，或茬将室内消火栓系统的水泵结合器也布置在一起，而周边规范规定距离内只设置有一个室外消火栓。这样的情况下除一组水泵接合器外，其余需通过消防水带从更远处的室外消火栓处吸水，不利于水泵接合器的使用以及消防灭火工作的进行。室内消防灭火系统的水泵接合器宜分散布置，以利于室外消火栓数量的对应，同时遇两组或两组以上水泵接合器布置于一处时，可在规范规定距离内适当增设室外消火栓。

(2)高位消防水箱的设置和容积的确定。当高层民用建筑采用临时高压给水系统时，应设高位消防水箱，设于高层民用建筑屋面，其作用是利用位差提供系

统启动初期的用水量和水压。对于消防水箱的容积，一般设计人员根据GB50016—2006(建筑设计防火规范》(以下简称《建规》)第8．4．4条要求，计算出10min消防用水量应大于践当中有看到设计及施工单位对此不予重视，往往对超压部分的配水管道没有做减压措施，这样超压部分的作用面积内喷头喷水强度会远超规范规定。结果是在火灾延续时间内喷淋系统用水量大于按规范基本设计参数设计出的喷淋消防水池蓄水量。因此合理运用安装减压孔板等手段，对自喷配水管人口应按要求进行减压，是保证消防安全的一个重要方面，不容忽视。

(3)自喷末端试水装置设置。工程实践当中，我们通常看到末端试水装置的设置被忽视，或设置位置不在最不利点，或试水接头设置不规范，最为常见的是施工单位为图方便，将末端试水装置与排水管道直接相连接。正确的做法应该是最不利点喷头后接试水阀(平时常闭，试验时打开)，之后接压力表，之后再接流量系数等同于防火分区内的最小流量系数喷头的试水接头。此外，试水接头不能与管道或软管直接连接，应以孔口出流的形式排入排水漏斗。这样末端试水装置才能准确的模拟出最不利点喷头的实际喷水情况，测出其实际工作压力，以达到消防验收或检查的目的。

(4)自喷供水应先通过报警阀。在自喷系统中，自喷水泵是通过报警阀上压力开关动作给出信号来启动，水流指示器显示火灾位置，因此自喷供水均应通过报警阀接向管网。特别是从高位水箱或增压设施接出的自喷供水管，不能像消火栓系统那样直接接在消防管网上，而必须从报警阀入口接人消防管网中。同理，自喷系统的水泵接合器的引入管也必须通过报警阀接向管网。高层民用建筑结构复杂，火灾载荷大，发生火灾时扑救难度高，易造成损失大。因此消防设施的设置要根据技术的可靠性、实际的可操作性、经济的合理性综合考虑，只有技术可靠、实际操作方便，才能确保安全。