1 工程概况
    某高层建筑总建筑面积110 000 m2，其中分为多座塔楼，本文以D 幢为例进行说明。D 幢塔楼共有35 层，高度为119． 8 m。若依照层数进行功能区域的划分，则第一层至第六层是商场，七至三十一层是写字楼( 其中第二十一层作为避难楼层) 。由于资金压力和业主的要求，该建筑的设计按照二期考虑，其中一期包含了地下室到六层; 二期是余下的部分。
    2 稳高压消防给水系统设计方案
    高层建筑由于高度大，室外给水管网水压不能满足高压部分消防管网给水系统的水压要求，因此必须加压，采用消火栓给水系统减压给水方式。本部分援引《高层民用建筑设计防火规范》( GB 50045－ 95，2005 年版，以下简称《高规》) 进行说明。
    2． 1 消火栓系统及竖向分区
    《高规》第7． 4． 6． 2 条规定了消火栓的水量和针对不同建筑的适应性标准。根据标准要求，当高层建筑的建筑高度不超过100 m 时，根据水力计算得出的水柱不应小于10 m; 而当建筑高度超过100 m时，水柱不应小于13 m。本文中所涉及建筑，消火栓箱内包含了消火栓按钮一个、消防卷盘一套、DN65胶管一套、ф19 枪一支、DN65 消火栓接口一个。按照压力公式计算:
    Hd = AdLdq2 + q2 /B ( 1)
    式中，Hd为水带阻力损失( m) ; Ad为水带阻力系数，DN65 水带取0． 004 30; Ld为水带有效长度( m) ; q为水枪喷嘴出流量( L·s － 1 ) ; B 为水枪水流特性系数，ф19 水枪取1． 577。
    根据公式计算，各供水区最不利点的消火栓口压力Hd可以达到22 m 水柱。
    此外，《高规》第7． 4． 6． 5 条中对于消火栓的出水压力也做了相应的规定: 消火栓口的静压力超过0． 5 MPa 时，消火栓处应当设置相应的减压装置; 当压力超出1． 0 MPa 时，应当采取分区给水的方案。
    根据以上条件，本工程的消防给水系统应当采用分区给水的设计思路。经过多方对比和研究计算，确定了采用高位水箱供水的方案，结合减压阀，实现分区供水。
    该系统共分为4 个区。根据使用要求，第一区设计了独立的消防系统，该区的水箱设置在七层，以便充分利用裙楼顶部的空间。通过位于裙楼天面处所设计的一套稳压装置，保证整个系统的压力。这套稳压装置的调节水量保证30 s 内满足5 个喷头和2 支水枪的用水需求，该区的水箱为消防和生活共用。当发生火情时，由于水枪启用，系统压力会降低，此时消火栓泵启动，地下水池的水被抽取上来进行供水。通过系统压力监视，或者通过按下消火栓按钮( 或者通过消防控制中心) 启动消火栓泵。
    第二区的水箱位于屋顶，经过减压阀进行供水。该区的设计对避难层进行了一定的利用，将减压阀设置在避难层中，并且没有设置减压水箱。这样不仅有利于维护和管理，也增加了建筑的有效使用面积。本设计中，消火栓出口的设计水压为0． 5 MPa，当压力过大时，设置的减压孔板可以降低压力。第三区通过设计在屋顶的高位水箱进行供水。
    H = Hf + Hd( 2)
    式中，H 是水箱和最不利消火栓的垂直距离( m) ; Hf是管道阻力损失( m) ; Hd是水带阻力损失( m) 。
    根据公式计算水箱和最不利消火栓的垂直距离，假设管道阻力导致的总水压损失小于3 m 水柱，经过计算得出H 为25 m。
    当二区或者三区发生火灾的时候，高位水箱可以支持最初10 min 的消防用水，同时地下贮水池的存水也经过水泵拉升至高位水箱。10 min 后，所使用的水来自地下贮水池。通过消防控制室，或者消火栓按钮，启动专用的消防泵进行供水。
    第四区采用了增压给水的系统设计思路，这是由于高位水箱的供水不足以满足该区消火栓的水压需求，因此采用消防主泵与气压罐结合的方式进行消防用水的调配。当发生火情时，系统压力变化将会启动位于屋顶的消防泵，抽取并供水; 同时，底下的消防泵也将会同时启动向高位水箱输水。该区的给水系统是自动灭火系统与消火栓共用，将消火栓的供水与自动喷水灭火系统的供水分开，选用特性曲线平缓的水泵作为屋顶放置的消防主泵。

2 自动喷水灭火系统与竖向分区
    根据《高规》中的相关规定，对于高层建筑，当其建筑高度在100 m 以上时，除了其中面积小于5 m2的房间( 如厕所或卫生间等) 和不宜用水部位之外，都应当设置自动喷水灭火系统。本案中依照规定进行了自动喷水灭火系统的设置。
    依照相关要求，一区包含了地下室、第一至第六层的楼层和裙楼部分，这里设置了一级自动灭火系统，使用位于裙楼屋面的稳压装置保证系统的压力( 如前所述，这套装置是自动灭火系统与消火栓共用) 。当出现火情，系统压力的改变将会启动自动控制的水泵，或者由控制中心手动启动。位于第四区的增压系统可以提供给灭火系统1 h 的用水量，由此可以取消除第一区外，其它几个区域的自动灭火系统水泵，对于管道系统是一个很有效的简化措施，便于维护和控制，并能够提供可靠的供水能力。

3 屋顶重力水箱的容积确定
    本案中，采取了消防、生活结合共用水箱的设计，屋顶的高位水箱同时具备了两方面的作用。基于立足自救、预防为主的原则，为了能够充分发挥自动灭火系统的功用及时控制火灾，将确保供水系统的稳定可靠运行作为设计的基本要求。屋顶水箱储存了足以供应自动灭火系统运行1 h 的用量( 约180m3 ) ，和预留的10 min 消火栓用水( 约24 m3 ) 。该水箱的设计容积在220 m3，在消防用水占去固定的132m3 后，仍有88 m3 的生活用水余量。为了保证可靠的消防供水能力，生活用水的水管高出消防用水所需的最低保障水位。在发生火情的最初10 min 内，消防泵将会启动并将蓄水池的水提升到水箱以保障消防系统的顺利运行。