在市场经济条件下,追求利润实际上都是房地产开发产业链中各方单位的一致目标。区别在于为到达此目标,不同单位提供的产品或服务不同,以及企业各自规避风险的侧重点不同,进而导致立场的差异。设计单位提供工程施工图纸,国家推行设计终身责任制,可以说现行国家标准规范是设计单位的行为准则,尤其强制性条文更要严格遵守。而地产开发商,虽然其最终提供的建筑产品也应满足相关国标要求,但技术层面的问题均可在设计、施工方的协作下得以解决,更多关注的是工期时间成本、工程造价,同时也越来越多地需要考量未来建筑使用过程中的物业管理因素。在长达几十年的建筑生命周期里,设计、建造过程固然重要,最终仍是要服务于建筑使用者和管理者,建筑是否满足使用、便于维护管理,是评判设计、建造是否合理的重要准绳。甚至国家规范的推陈出新,也需要通过大量调研,实地采访建筑使用者和管理者,获取一手资料,以使新版规范条文更加切合实际,可见物业管理因素在房地产行业中的重要性。除开发商部分自持的产业外,物业管理服务也是众多大型开发商的业务板块之一,越来越多的物业管理方在设计阶段就提前介入配合,对工程设计提出针对性建议。

本工程案例为某超高层住宅小区,总建筑面积12.8万m²。地上建筑包括:1#～3#楼、7#、8#楼为一类普通高层住宅楼,底层为商业服务网点,最高建筑高度97.71 m;5#、6#楼为超高层住宅楼,底层架空绿化,建筑高度139.80 m;9#、10#、11#楼为3层商业,最高建筑高度20.66 m。地下室共2层,消防水池最低有效水位至最不利消火栓口的几何高差为140.50 m。高位屋顶消防水箱的设置高度,可满足规范要求,不设稳压泵稳压。

除技术要求外,物业管理也是影响室内消火栓系统供水方案的一大考虑因素。如高档酒店,竣工后由专业的酒店管理公司运营,为便于平时运行维护管理,常将整个酒店消防供水系统独立自成体系,包括水泵、供水管网、屋顶消防水箱,直至末端的消防设施,仅消防水池存水考虑共用。本项目为普通住宅楼盘,统一由一家物业公司管理,不存在上述问题,而是因建筑高度较高,决定了问题的焦点在于是否采用水泵竖向串联供水的方式。

根据《消防给水及消火栓系统技术规范》(GB 50974-2014,以下简称“水消规”)^[1]5.1.6、6.2.1、8.2.3条,设计应控制系统工作压力不大于2.40 MPa、系统工作压力应考虑消防水泵零流量时的压力、消防水泵零流量时的压力应为额定压力的1.2～1.4倍。因此,消防水泵选型时应将额定压力控制在2.40/(1.2～1.4)=2.0～1.71 MPa。根据“水消规”10.1.7条,消防水泵所需设计扬程按式(1)计算,式中符号说明详见“水消规”。

${\rm P}=k{}_2(\text{Σ}{\rm P}{}_f+\text{Σ}{\rm P}{}_p)+0.01{\rm H}+{\rm P}{}_0(1)$

将式(1)中供水管网总水头损失作为未知项,可求得该值为0.245～-0.045 MPa。即当消防水泵零流量压力为额定压力的1.2倍时,系统可承受的总水头损失值为0.245 MPa,并随着零流量压力值的提高,系统可承受总水头损失值将相应减少。当采用一泵到顶的供水形式时,设计的主要控制项,就是平衡水泵零流量压力值和管网总水头损失值,以满足系统最高工作压力不大于2.40 MPa的规范要求。本工程消防水泵供水高度为140.5 m,处于临界状态,在满足对水泵零流量进行限制,同时控制管网总水头损失的前提下,仍可以不采用串联供水^[2]。

在临时高压消防给水系统中,将水由低位消防水池,通过管网输送至末端水灭火设施,上下游各个环节之间为串联关系。对处于高区的某消火栓而言,两种系统形式的供水流程对比如下:①一泵到顶系统:消防水泵→高区消火栓;②串联供水系统:转输消防泵→转输水箱→消防水泵→高区消火栓。

显而易见,串联供水系统多了转输消防泵和转输水箱两个主要环节。串联系统的可靠度低于每个单元的可靠度,且随串联组件数量的增多可靠性下降很快。因此,减少组件数可提高串联系统的可靠度^[3]。一泵到顶系统的可靠性优于串联供水系统。

当采用竖向串联供水系统时,将不得不在地上某避难层设置消防转输水箱和消防水泵。而《城镇给水排水技术规范》(GB 50788-2012)3.6.6条规定:给水加压、循环冷却等设备不得设置在居住用房的上层、下层和毗邻的房间内,不得污染居住环境^[4]。虽然也可采用在避难层内设置浮动地坪隔振、隔音系统,以及其他设备管道的隔声、隔振、降噪措施,但始终不如一泵到顶系统简洁稳定,同时也势必增加工程造价,在临界条件下不是首选方案。此外,竖向串联供水系统组件较多,操作流程也较为繁复,不利于小区日常的物业管理维护。

综合以上4方面考量,本工程室内消火栓系统最终选用一泵到顶的竖向供水方式。

根据“水消规”5.2.2、6.2.1条要求,高层住宅楼消防水箱设置高度应满足最不利消火栓口静水压力不小于0.07 MPa、室内消火栓系统竖向分区应满足消火栓栓口处最大静压不大于1.0 MPa。另外,考虑到超高层建筑扑救难度较大,中、低区系统在准工作状态下,最不利消火栓设计静水压力适当提高,采用0.15 MPa。因此,各区最高、最低消火栓口的几何高差极限值分别为:高区93 m,中、低区85 m。此处考虑由于本工程仅采用高位消防水箱重力稳压,不设稳压泵,静水压力恒定较有保证,故后续计算时可取用临界值。本工程最低、最高室内消火栓栓口几何高差为140.40 m,结合上述分区极限值,至少应分设2个竖向分区。

按各楼栋的地上建筑层数和高度,本工程主要分为以下4种类型:超高层建筑,地上42层,最高栓口标高132.60 m;普通高层建筑A,地上31层,最高栓口标高89.70 m;普通高层建筑B,地上16层,最高栓口标高46.20 m;多层建筑,地上3层,最高栓口标高12.60 m。本工程各楼栋±0.000 m标高对应同一黄海高程,地下室最低消火栓口标高为-7.80 m,上述标高均为相对标高。本工程普通高层住宅1层为商业服务网点,属高层建筑裙房,各住宅楼2层及以上均为标准层,相对于单栋楼而言,2层及以上的消火栓及立管数量不变,甚至设置位置也相同,而1层与标准层相比平面变化较大。因此,从建筑形态方面考虑,在设计思路上首先可将住宅建筑的2层及以上和1层及以下切分为不同竖向分区。

按建筑使用功能及业态,本工程主要分为以下3种类型:住宅、商业、地下车库。住宅注重私密性,商业和地下车库则相对公开(使用性质更接近于公共建筑)。从后期物业管理上考虑,商业业态因经营需要,重新二次装修的频率要比住宅公共区域高得多,将商业和住宅的给水管网分别独立设置有利于物业日常维护管理。

住宅建筑由于公共区域面积紧凑,为尽可能减少公摊率,消火栓分区立管数量应尽可能减少,即竖向分区数量应尽可能少,以使住宅公共区域水管井的占地面积尽可能经济合理。再者,位于塔楼底盘的室内消火栓环状管网,也需要根据不同的压力分区分别独立设置。以本项目为例,若增加1个竖向分区,地下室上空需相应配套总长约为500 m的DN150镀锌钢管。此外,根据“水消规”5.4.6条,消防水泵接合器也应根据竖向分区分别设置,难免会使系统更趋于复杂化。因此,在满足以上4.1～4.3节3方面条件下,室内消火栓系统竖向分区宜尽量精减,做到竖向分区数最少。

综合以上4方面考量,划分本工程室内消火栓系统竖向分区,可按如下思路分步进行:

(1)将住宅建筑的2层及以上和1层及以下切分为不同竖向分区。

(2)由于存在超高层住宅,住宅部分的2层及以上必然要再分为至少2个竖向区,根据建筑形态,结合分区数量、消火栓立管数量宜尽量精减的原则,可将普通高层住宅的顶层至2层归为中区。

(3)以普通高层住宅中区的最高消火栓栓口标高为基准,将超高层住宅中标高相近的消火栓、及其以下(最低至2层)消火栓也归入中区,有条件时宜将分区切分在避难层处,以使日常维护时开关检修阀等操作对住户的影响减至最轻。

(4)将超高层住宅中区以上的消火栓归为高区。

(5)将其余部位的消火栓归为低区。

(6)以上过程中应注意同时复核各区最高、最低消火栓口的几何高差不大于4.1节中所计算得出的极限值。

本工程最终将室内消火栓系统竖向分为3个区(分区示意见图1):①低区——住宅楼1层、商业楼各层、地下室各层;②中区——普通高层住宅楼的2

层及以上、超高层住宅楼的2～28层;③高区——超高层住宅楼的29层及以上。

消防给水系统的设计应遵循安全可靠、经济适用的原则。安全是工程参建各方均应恪守的底线;经济是建设单位的重要管理目标;适用是建筑物业管理单位对建筑物的基本要求;可靠性涉及的影响因素较多,单从工程设计角度论,简化系统组成,在确保安全的前提下避繁为简,有利于提高系统可靠性,同时也与经济、适用的原则相契合。消防给水工程设计,应在合理的经济投入前提下,获取尽可能大的消防安全保障。在市场经济体制下,甲乙双方有相同的逐利目标,同受国家相关法律法规所约束,双方本质利益并无二致,只要本着互相理解、互相尊重的态度,定能通力合作,携手共赢。