上海中心大厦消防给水技术可靠性研究_苏昶明_归谈纯_王振华
上海中心大厦设计专栏
上海中心大厦消防给水技术可靠性研究
苏昶明１ 归谈纯１ 王振华２
（）集团）有限公司，上海 ２上海 ２１同济大学建筑设计研究院（０００９２；２上海中心大厦建设发展有限公司，００１２０
消防给水系统分类及其特点进行简要阐述。结合国 摘要 对超限高层建筑的消防水源安全性、内的一些超高层及超限高层案例，对超限高层消防给水系统的特点以及设计中应考虑的几个重要问题进行探讨。建立了超限高层建筑消防给水系统综合评价模型，运用层次分析法分别对５种消防给水系统进行综合评价和论证，寻找最适用于上海中心大厦的消防给水系统。
关键词 上海中心大厦 超限高层建筑 消防给水系统 层次分析法 综合评价模型
DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2015.0162
０ 概述
超限高层建筑的特点是用途广泛，功能复杂，往往同一建筑内设有酒店、高级办公、商业等不同功能；设备繁多，人员高度集中，超限高层建筑容纳的人数可达数万人。
金茂大厦曾有试验，消防队员从顶楼向下跑，结果最快跑出大厦的队员用时３正常情况下，５ｍｉｎ，
２
人流密度为１～５人／时，在楼梯上垂直行进速度ｍ
构成，分析这些基本事件的影响程度，适用于单个消防供水系统对于整体消防供水系统的可靠性评价。
计算机模拟法是在计算机中先设计出于某被研究现象或过程（即原型）相似的模型，然后通过模型，间接研究原型规律性的方法，该法需要的实际数据较多，由于项目处于设计初期，无法得到相关关键数据信息，采用该法评判消防供水系统可靠性存在一定难度。
综合评判法包括：德菲尔法、模糊聚类分析法、层次分析法。德菲尔法即函询调查法，将提出的问题和必要的背景材料，用通信的方式向有经验的专家提出，然后把他们答复的意见进行综合，再反馈给他们，如此反复多次，直到认为合适的意见为止。这设是一种匿名的专家问卷调查法。选择数位专家，计出问卷，寄出问卷，回收整理相同意见的部分，不同意见的部分再次设计并寄出问卷，如此反复进行直到意见一致。超限高层消防供水系统往往不具备唯一性，供水方式及转输方式有多种组合形式，不需进行需要的是找到一种适合项目的供水系统，故不统一，
采用德菲尔法进行消防供水系统可靠性评判（在层次。分析法中的权重衡量上采用专家打分的方式进行）模糊聚类分析是用数学方法定量地确定样本的亲疏关系，从而客观地划分类型。消防供水系统可靠性还需要定性分析。评判不仅需要定量分析，
，层次分析法（简称ＡｎａｌｔｉｃＨｉｅｒａｒｃｈＰｒｏｃｅｓｓ ｙｙ
是将决策问题按总目标、子目标、评价准则直ＡＨＰ）
至具体的方案顺序分解为不同的层次结构，然后使用求解判断矩阵特征向量的办法，
求得每一层次的
／，明显慢于烟雾垂直方向扩散速度为１．５３．６ｍｓ～／，据报道，３４ｍｓ１９９３年纽约世贸中心遭遇恐怖袭～
击，共用９ｈ才将大楼内１因此，对于超限０万人疏散，
］１
。一旦发生火灾，人员疏散极度困难［高层建筑来说，
，超限高层建筑应立足“自救”由于水作为主要供水可靠性的研究就非常重要。从供水的灭火剂，
方式区分，有临时高压和高压两种方式；从水源的提升供给（转输）区分，有一泵到顶、水泵逐级串联和水泵－水箱逐级串联两种方式。
上海中心大厦设计初期，项目组以市场调研的方式，对国内已建成、在建或在设计中的超限高层进行技术调研，并对其中的典型项目做技术研究，为上海中心大厦的消防供水技术选择做技术储备。１ 评价方法简介及分析
消防给水系统可靠性常用评判方法包括：逻辑、分析法（事故树）计算机模拟法、综合评判法。
逻辑分析法是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树，由众多对顶部事件产生影响的基本事件
）。上海市科委课题（１４２３１２００８０１
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各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权此最的方法递阶归并各方案对总目标的最终权重，终权重最大者即为最优方案。它最大特点是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，并在此基础之上进行定性和定量分析。
一个合适、安全度高的消防供水方案，可以较好避免部分超限高层常见的问题，在项目的方案阶段，需要在众多的方案中进行优选，决策方案的优选从对于简单的问题，根本上可归纳为定性和定量两类，
比选法较常用，经验判断、方案评分、特别是依据专家经验的比选较有效，现今对于复杂的决策问题，因为体现决策的科学性，定性受多种复杂因素的影响，
和定量相结合的方法在实践中更为常见，层次分析简易的科学决策方法。法是一种合适的、
２ 层次分析法在上海中心大厦消防给水方案中的应用
用ＡＨＰ分析问题需经过以下５个步骤：①建立层次结构模型；②构造判断矩阵；③层次单排序；④一致性检验；⑤层次总排序２．１ 建立层次结构模型
［２］
于现今的供水技术而言，串联分区供水方式适用于建筑高度在１５０～２００ｍ的超高层建筑，２００～２５０应采用高压供ｍ尤其是２５０ｍ以上的超高层建筑，
水的方式，对超限高层建筑消防供水系统而言，哪种供水方式最适用？经过项目组的反复讨论和谨慎考选择了５种系统作为方案层，其中包括最常用的虑，
现有的超限高层建筑消防给水方式４种给水方式，
都是选用４种系统给水方式中的一种或几种的组合，以及项目组针对上海中心大厦这个项目的特殊性量身定制的给水方式，这５种给水方式分别是：水箱逐级串联的临时高压消防给水系统，Ｐ１：
消防水泵直接串联供水或者由转输水箱加消防转并由消防加压泵供水的消防给输水泵接力转输，）。水系统（见图１ａ
仅设减压水箱的高压消防给水系统，系统Ｐ２：
不设直接向消防给水管网系统供水的消防水泵，仅屋顶消防水箱储存一次灭火全部用水量，通过中间减压水箱逐级减压向消防供水分区供水，并能满足消防给水系统水压和流量的消防给水系统。该系统屋顶消防水箱一般由生活给水系统补）。水（见图１ｂ
转输、减压水箱分设的高压消防给水系Ｐ３：
系统不设直接向消防给水管网系统供水的消统，
防水泵，由消防转输泵逐级转输至屋顶消防水箱。屋顶消防水箱储存一次灭火全部水量，通过中间减压水箱逐级减压向消防供水分区供水，并满足消防给水系统水压和流量的消防给水系统（见图）。１ｃ
转输、减压水箱合用的高压消防给水系Ｐ４：统，系统不设直接向消防给水管网系统供水的消防水泵，由消防转输泵逐级转输至屋顶消防水箱。屋顶消防水箱储存一次灭火全部水量，通过中间
并能满减压水箱逐级减压向消防供水分区供水，足消防给水系统水压和流量的消防给水系统（见）。图１ｄ
带转输泵转输生活、消防合用高位水箱的Ｐ５：高压消防给水系统，系统不设直接向消防给水管
网系统供水的消防水泵，由生活、消防转输泵逐级转输至中间及屋顶水箱，通过中间或屋顶水箱向消防供水分区供水，并能满足消防给水系统水压）
。和流量的消防给水系统（见图１ｅ
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。
在以国内４在建或设计中的超００ｍ以上已建、分析了诸多因素之间限高层为对象的市场调研中，
的关系，并在它们本身属性的基础上，按照递阶层次建立了超限高层建筑消防给水系结构的基本原理，
统设计综合评价的结构模型，这个模型由３层组成，最上层为目标层Ｚ，中间层为准则层Ｃ，最下层为方案层Ｐ，先对这个模型做以下具体描述：
（）目标层Ｚ。即建立超限高层建筑消防给水１
系统设计综合评价对各种Ｐ进行评价。
（）准则层Ｃ２１。总准则有３个：Ⅰ安全可靠性；Ⅱ适用合理性；Ⅲ技术经济性。
子准则层Ｃ２：Ｃ２－１①安全可靠性准则分为：消防水源安全性、Ｃ２－２消防输水系统可靠性、Ｃ２－３消防供水系统可靠性、Ｃ２－４运行可靠性、Ｃ２－５供水设备可靠性；②适用合理性准则分为：联动控制复杂度、Ｃ２－６Ｃ２－７管理便捷性；③技术经济性准则分为：Ｃ２－８占用建筑面积、Ｃ２－９投资成本、Ｃ２－１０维护成本。
（）方案层Ｐ。本次建立的结构模型中，如何选３
择备选项是一个在前期项目组非常困扰的问题，对
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图１ ５种消防给水系统示意
结合前面所阐述的评价指标和选定的各层元素，可以得到超限高层建筑消防给水系统的优化层次模型结构图，如图２，运用层次分析法以及上述的
可以对５种系统进行综合评价与优相关评价方法，
化设计，具体计算流程见图２。
在采用层次分析法确定各个评价指标以及准则的权重时，广泛征求了有丰富设计经验的设计人员、消防局的专业人士以及业主的管理人员的意见，对每一个层次各因素间相对重要性进行一定的判断（），见表１得到以下定性结果：
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５具有初期投资小，Ｐ１临时高压消防给水系统，运营成本低，占地面积省的优点，但对整个消防给水系统而言，安全性相对不高，系统压力也不是很稳运行可靠性一般，不如高压系统控制简便，设备定，维护也相对较为复杂。占地面积较临高压Ｐ２经典重力消防给水系统，系统略高，初期投资和运营成本较临高压系统低，系系统控制、设备维护简单，但该系统压力稳定性好，统将一次火灾持续时间内的消防用水量储存在屋顶消防水池，其余各设备层只设置减压作用的消
防水
性一般。相较于Ｐ在“竖向消防水源”上，可３而言，在每一级分区内，储存了更好分开储存消防用水量，
一定的消防用水量，供水环节少，可靠性高，但在联动控制方面，当合用水箱水位下降时，由下一级的转输泵和上一级的合用水箱共同补水，由于消防状态时消防水泵不会关闭，该级水箱同时向上一级转输，又同时由下一级水箱转输供给，由于每台水泵的性能曲线不会完全一致，管道特性曲线也无法完美匹该级水箱进出流量是否平衡不能配水泵特性曲线，
