超高层建筑消防给水系统的优化

超高层建筑消防给水系统的优化

建筑消防

超高层建筑消防给水系统的优化

刘　焱　贺墨梅

(东南大学土木工程学院市政工程系,南京　210096)

　　摘要　提出了超高层建筑消防给水系统综合评价的各项指标并进行了论证,根据递阶层次结构

原理,建立了超高层建筑消防给水系统综合评价法模型。同时还建立了判断矩阵,由层次分析判断矩阵的一致性定义出发,将MATLAB优化工具箱应用于消防给水系统AHP模型求解,得出了较为精确的结果,对实际工程有较好的指导作用。　　关键词　超高层建筑　消防给水系统　综合评价模型　层次分析法　优化　　超高层建筑由于其空间跨度大、功能复杂,一旦发生火灾,扑救困难,损失巨大,后果严重。因此,超高层建筑的消防设计也就十分重要。我国现在还没有针对超高层建筑的消防设计规范,在较大弊端。

。本文提出了超高层建筑消防给水系统综合评价的各项指标并进行了论证,根据递阶层次结构原理,建立了超高层建筑消防给水系统综合评价法模型。由层次分析判断矩阵的一致性定义出发,将MATLAB优化工具箱应用于消防给水系统AHP模型求解,得出了较为精确的结果,对实际工程有较好的指导作用。1　基于层次分析法的超高层建筑消防给水系统优化　　层次分析法(AnalyticHierarchyProcess,AHP)是美国运筹学家SaatyTL于20世纪70年代提出的,它是对多个方案多个指标系统进行分析的一种层次化、结构化决策方法,它采用数学方法将哲学上的分解与综合思维过程进行了描述,从而建立决策过程优化的数学模型[1～6]。具有原理简单、复杂问题结构化和层次化、理论基础扎实、定性与定量相结合等较突出的特点。1.1　超高层消防给水系统综合评价模型的层次结构划分

该模型为一层次结构,共分为3个层次,最上层为目标层,最下层为方案层,中间为准则层和子准

则层。11111A

,综合反映各。11112　准则层B

所建立的模型中考虑的准则层有3个。B1:经济;B2:安全。指选用不同的给水方式对整个建筑消防安全方面产生的影响;B3:运行管理。指在运行管理方面的难易程度和效果。11113　子准则层(指标层)C

(1)经济准则的评价指标。此准则层包括C1:设备成本;C2:运营动力费;C3:占用的建筑面积;C4:运行维护的管理成本。

(2)安全准则的评价指标。此准则层包括C5:系统的超压问题;C6:系统运行的可靠性。

根据我国现有的水泵生产状况,一般的离心式水泵系统最高工作压力为1.6MPa。当压力大于此值时,对设备的抗压能力要求将大大提高,受水泵扬程、消火栓出口压力和减压阀关于减压量的影响,一般水泵一级加压可供至约150m的高度。因此,在运行可靠性C6的指标判断里,建筑高度以150m为界,高于和低于此范围时,减压阀和并联系统的运行可靠性有极大的区别,故建立判断矩阵时以建筑高度150m为界。低于150m的超高层建筑,其判断矩阵为C6a,高于150m则为C6b。

(3)运行管理准则的评价指标。此准则层包括:C7:管理的难易程度;C8:设备布置的集中程度

;

给水排水　Vol.34　增刊　2008

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超高层建筑消防给水系统的优化

C9:噪声和二次污染的产生。11114　方案层D

本模型选择5种系统给水方式作为目标层。这5种方式是目前最基本的系统给水方式。具体选择如下。D1:消防给水泵并联分区给水方式;D2:减压阀减压分区给水方式;D3:消防水泵之间串联分区方式;D4:消防水泵、水箱串联分区方式;D5:重力式消防给水系统。

上述目标层、准则层、子准则层(指标层)和方案层构成的层次结构模型即为本文建立的超高层建筑消防给水系统的综合评价优化模型,如图1所示

。

用面积越少,则越经济。

(4)运行维护成本C4:系统越简单,使用管理人员越少,这部分成本就越低。11212　安全性指标的选取及其评价尺度

安全性主要体现在系统的超压问题和系统运行可靠性两方面。

(1)系统超压程度C5:超高层建筑中消防供水的超压问题比高层要明显,特别是灭火初期(消防水泵启动后)超压现象十分严重,建立模型时应根据不同系统的特点,研究管网压力的变化,得出相对的比较程度。

(2)系统运行可靠性C6:指消防给水系统在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率,是一个相对的概念。,,得出一个综合的2(1)系统操作管理难易程度C7:消防系统虽然真正使用的时间不多,但平时的维护工作也很艰巨。设计中应考虑操作人员使用各种设备的情况。操作管理越简单,综合得分越高。

(2)设备布置的集中程度C8:设备布置集中的程度有多高,对整个系统的管理和维护的便利性都有较大的影响,本指标的评价尺度是设备集中的相对程度。

(3)噪声和二次污染等其他因素C9:设备运行产生的噪声和给水水质的二次污染等问题给系统建成后的后续管理带来了很多的不便,本指标的评价尺度就是这些因素产生的不利影响越小,系统综合得分就越高。1.3　系统的综合评价与优化结合前文所述的评价指标和选定的各层元素,我们可以得到超高层建筑消防给水系统的优化层次模型结构,见图1。运用Saaty所提出的AHP理论以及上述的相关评价方法,我们可以对5种系统进行综合评价与优化设计,具体计算流程如下。1.3.1　构造九标度比较判断矩阵

对A、B、C层次以及方案层D(给水系 …… 此处隐藏：3955字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……