上海金茂大厦消防设计特点浅析

88层金茂大厦建筑面积28万m2，高380余m。由美国SOM设计事务所设计。金茂大厦的消防系统设计与我国国内现有的常规设计有很大的不同。下面将其分析介绍，与设计同行们共同探讨。1消防系统的设计特点金茂大厦消防系统最大的设计特点可以用“立足自救，安全保险”这八个宇来概括。本人认为这八个字就是美国设计师整个设计过程中贯穿如一的指导思想。由于金茂大厦高380余m，建筑内部超高层部分一旦发生火灾，想要借助外部消防手段来扑灭火灾是不可能的。目前，上海通过室外救火车从水泵接合器加压最高仅能达到160m，而消防车只能达到30m-48m。所以金茂大厦的消防必须依靠大厦内部自身的消防设施。消防系统的设计必须做到安全可靠、万无一失。正是基于“安全保险、立足自救”这八个字，美国机电工程师在金茂大厦的消防设计中，消火栓和自动喷淋系统都采用了屋顶水箱、中间水箱重力流消防供水系统。高规第7．4．7．5条明文规定：除串联消防给水系统外，发生火灾时由消防水泵供给的消防用水不应进入高位消防水箱。重力消防作为永久高压制供水系统比国内常见的临时高压制消防供水系统更安全、更可靠。具体消防分区是：地下3层—地面41层由设在51层的中间水箱提供消防用水；42层-80层由屋顶3层的水箱提供消防用水；80层以上则由增压泵从屋顶3层的水箱中吸水提供消防用水。而后由减压阀竖向分区，将以上3个区域分成6个消防分区。在地下3层设置有1600m3的生活、消防合用水池，这其中包括了整个金茂大厦50％生活日用水量及100％的消防用水贮水量(含3h的40L/s消火栓用水量及1h的30L/s自动喷淋用水量)。由水泵提升至51层生活消防合用水箱，靠重力流提供给生活、消防使用。然后再由51层的加压泵提升至屋顶机械层的屋顶水箱。在51层及屋顶机械层的高位水箱分别贮存了15％的日用水量和0．5h消防贮水量[(消火栓40L/s+自动喷淋30L/s)×3600／2=126m3]。考虑到顶部几层不能满足消防要求，在顶部机械层内设置了第三级消火栓、自动喷淋专用泵及稳压泵。从上面的介绍可以看出，为了“立足自救”美国设计师在金茂大厦内部储备了足够的消防水量。消防用水共540m3(432m3消火栓用水和108m3喷淋用水)全部储在建筑物内部的地下室贮水池内(初级水箱)，比市政两路消防水源来得安全可靠，因为它排除了市政管网故障的可能。同样，消防用水储存在高位水箱中比储存在地下室贮水池内更保险，因为它可以直接重力救火，免去了水泵故障的隐患。所以，在二级水箱(51层水箱)及三级水箱(屋顶水箱)中又分别贮存了126m3即30min喷淋加消火栓消防用水。这样，整个系统就更加安全，相对于国内的18m3消防水量就更加保险。下面简单介绍一下有关三级水泵的运转情况：初级水泵也就是设在地下2层的消防水泵是由6台相同型号水泵组成。其中生活水泵、消防水泵各2台，另2台为备用水泵。平时由2台生活水泵工作，提供正常的生活用水。在发生火灾时，则2台消防泵也投入运行以保证足够的生活消防用水。二级水泵设在51层，运转情况同初级水泵。三级水泵为8台消防水泵设在屋顶3层，其中消火栓主泵、消火栓稳压泵、喷淋主泵、喷淋稳压泵各2台，均为1用1备，从水泵的配置也可看出，多台选择消防水泵不会发生水泵故障影响消防安全供水的问题。金茂消防设计立足于自救，这在消防系统的水泵接合器设置也可以看出：消火栓和自动喷淋水泵接合器仅在一区设置(地下3层至12层)，13层以上各区设计中都没有设置水泵接合器，而是考虑自救。确保消防系统安全、保险的技术措施为了保证整个消防系统在万一发生火灾情况下，系统内部不会发生障碍，影响救火。设计中采取了许多安全、保险的技术措施，这也是和国内一般高层设计的不同之点。笔者认为这更是超高层建筑消防设计十分重要之处，应该引起国内同行的高度注意。(1)设计中，消防系统所有阀门都设有状态显示装置。不仅消火栓，喷淋系统的阀门设置，而且生活给水系统中与消防相关的阀门也都设置了状态显示装置，即采用国内一般高层建筑用于自动喷淋系统中的信号监测阀或称电力监测阀。这样整个大厦内涉及有关的所有阀门状态都在消防中心内显示、监测，而不至于有任何误操作现象，确保消防供水。(2)室内消火栓管道，国内规范要求环状布置，但一般设计仅采用竖向环状布置。在金茂大厦的设计中采用了立体成环的作法，同样是出于安全供水的需要。(3)消火栓系统各区域管网的最高点(即最不利点消火栓处)设计中均布置了显示压力表。其作用本人认为也是为了安全供水考虑，这样做可以使日常的消防安全巡视，检查各区域管网压力是否正常。(4)消防水源由屋顶水箱、中间水箱供给。为了保证屋顶水箱在检修时系统能正常工作，水箱均分为两格，一格检修清洗时，另一格仍能正常工作。由于屋顶水箱、中间水箱作为消防水源，生活加压水泵有两根出水管供至屋顶水箱，中间水箱同样作法也是出于消防安全考虑。(5)在自动喷水灭火系统中，规范并无要求双立管或环状供水。金茂大厦喷水灭火设计采用了双立管环状供水。每层设置了两个水流指示器，平面自动喷淋管道环状布置。这样布置都是出于安全供水、水压均匀的考虑。综上所述，金茂大厦的消防设计与众不同的显著特点，也可以说是精髓所在仍是“立足自救，安全保险”。毫无疑问世界上任何事物都是辩证的，一分为二的，金茂大厦的消防系统也有它不利的一面，即投资增加和储水量大容易带来水质的管理问题。但是，对于整个建筑的投资和出于安全的考虑，这些是需要设计师权衡的。对于国内的超高层消防设计应该说“立足自救，安全保险”这八个字完全可以作为参考借鉴的原则。