专访：探秘观音圣坛主体工程给排水设计

班善学：观音圣坛地上十层（地面层、一层~九层），地下局部一层，一层至顶部宝珠高度为91.9m，建筑高度为98.24m，为一类高层建筑；各层主要功能：地面层为藏品库房、设备机房、影院及车库，一层为圆通大厅及会议，二、三层为展厅，四层为环绕着中庭空间的环廊及室外观光平台，五层为转换层及设备用房，六、七、八层为佛殿区及修持体验禅修区，九层为正法光明阁及贵宾礼佛区，顶部为宝瓶天宫。观音圣坛中央为贯穿一层到九层底部通高的圆通大厅，中庭内部空间取自佛教须弥山的形象。善财楼、龙女楼均为地上三层、地下一层，建筑高度为30.29m，为二类高层建筑；善财楼各层主要功能：地下一层为交通厅，一层为善财殿，二三层为展览；龙女楼各层主要功能：地下一层为交通厅，一层为龙女殿，二三层为展览。

班善学：设计之初，项目定义为佛教建筑兼博物馆性质（地面层藏品库房+二三层展厅），时值《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014刚刚实施，新一版《博物馆建筑设计规范》报批稿、《浙江省宗教建筑规范》征求意见稿也刚面世。新版规范既为项目设计提供了明确的指导，也提出了新的要求和限制。本项目所处的地理位置和环境特殊，市政配套尚不完善；内外部造型独特，细节繁多；各殿厅空间佛教文化内涵丰富，内部装饰各异，展陈藏品珍贵。给排水专业设计既要实现项目日常生活的给水、排水功能，保障消防安全，又要实现节能环保；既要藏起所有的管道设备设施尽可能减少对环境、外观造型和各种内部艺术空间的影响，又要保证日常管理维修方便。面对这诸多挑战，设计团队携手踏上了漫长的设计修行之路。

班善学：首先说一说给水系统，项目所在地朱家尖是一座海岛，圣坛距离北、东面海边仅1-2km。该地区盐蚀情况普遍比较严重，经当地供水部门认可，设计采用罐式叠压供水系统。该闭式系统可有效避免设备与空气接触，减缓盐蚀；充分利用市政水压，利于节能。考虑到盐蚀的影响，给水管材也选用更耐腐蚀的薄壁不锈钢管SUS316L。

雨水系统有两个难点，一是层层内收的造型带来众多不能对齐的大平台、小露台、挑檐等排水点，雨水排水既不能影响外观又不能穿越各种殿厅；二是基地周围只有一根雨污合流的市政排水管道，仅承担了市政道路本身的雨水量，而整个法界范围原先均是农田和少许农舍，雨水自然入渗，项目建成后，也不能增加市政管道的雨水排水负担。

观音圣坛立面总体造型由六大部分组成，分别是：大台阶、基座、莲座、塔身、背光、毗卢帽。根据建筑外立面特点，雨水采用外排水与内排水相结合的方式排水。六层以上塔身部分雨水沿建筑外立面自由落水，排至六层屋面；下部楼层平台分别设计了环状明沟，部分雨水利用外保温与幕墙之间的空隙、楼梯间等空间通过管道排水至地面层室外明沟。特别注意避让宗教活动空间、贵重物品存放间以及有宗教禁忌要求的部位。

总体雨水重现期按5年设计。为不增加周边及下游市政排水管道的负担，整个观音法界设计之初就结合防洪、景观水体统筹考虑。观音圣坛主体±0.00m设计标高为绝对标高3.54m，大于当地百年洪水位绝对标高1.60m。观音法界雨水最终均排入8.57万㎡的景观人工水体“小南海”，当水位超过1.7m时，通过溢流方式的排入附近河道以确保安全。设计贯彻海绵城市设计理念，灵活运用“渗、滞、蓄、净、用、排”等各种技术措施，因地制宜，在可能的部位和范围内，发掘和充分利用现场条件，使之成为安全、生态的雨水系统。

闭式循环冷却水系统设计过程中也遇到了很多难点，地面层藏品库房区域、二层宝像供奉厅、三层世界观音宝像馆设置为恒温恒湿区域，暖通专业设恒温恒湿水冷系统，水专业配套设置闭式循环冷却水系统。项目外观是毗卢观音造型，从任何角度看都大气庄严，不能接受在主体建筑上设置冷却塔及其他大型机电设备，且佛教建筑本为清修静心之地，冷却塔运行的噪音难免影响建筑功能。对此我们与建筑专业多次沟通，将噪音较大的设备包括热泵机组、闭式冷却塔组及循环泵组、变压器机组等集中远置于观音圣坛东侧130m处，辅以降噪措施。避开了游客集中区域，保证了圣坛主体和室外景观效果。室外机组与圣坛之间设置地下通行式综合管沟供管线连通。

消防方面，各种常规系统均按规范设计，开始时的难点在于管线、设施要去适应建筑特殊的造型和精细的内部装修，保护特殊的藏品。后续室内设计加入，提出了以铝合金材料替代原设计的钢结构加防火涂料作为圆通大厅上部构造材料的设想，为实现这个变更而带来的挑战则是更为艰巨的，也是我们投入了较多精力去应对的。

陈立宏：观音圣坛圆通大厅采用佛教须弥山造型，是整个项目中最令人震撼的空间。圆通大厅的建筑设计方案在2015年设计之初，其结构形式为：单层混凝土框架+钢结构单层网壳屋盖的结构体系，上部与主体结构均脱开布置。距圆通大厅地坪高度18.6 m以下采用钢筋混凝土框架结构。圆通大厅与中庭区域之间的隔墙在距圆通大厅地坪高度18.6 m以下采用200 厚现浇钢筋混凝土薄壳墙体分隔，耐火极限不低于3 h；在18.6 m以上，钢结构采用超薄型防火涂料保护，耐火极限不低于2h。围护材料采用耐火极限不低于1 h的A 类钢化复合防火玻璃分隔。圆通大厅消防设计方案由专业消防咨询顾问于2015年5月和2016年1月完成两次专题评估，先后做了14个火灾场景的FDS模拟，包括大厅中部和边缘火灾，座椅和蒲团火灾，自动水灭火系统有效和失效、排烟系统有效和失效等各种情况组合。2017年2月，室内设计提出，希望将须弥山钢结构部分改为铝合金构造。铝合金构件用于建筑穹顶或造型也并不少见，在我院设计的南京牛首山佛顶宫项目就有经验。虽然项目情况不同并不能作为依据，但业主还是认可材料修改方案，希望我们尽力落地。

采用钢结构加防火涂料配防火玻璃，是以官方批文为依据，可以按部就班地通过消防验收，而铝合金的缺点显而易见，那就是它不耐高温，其力学性能会在温度升至200℃以上后快速降低。在原有完整的消防体系已确认的情况下做如此重大的变更，需要建筑和机电消防系统做怎样的加强才能保证安全，如何在现场土建施工已达6层（2017年3月）的条件下修改的影响最小，修改后的方案如何合法合规并顺利通过审核及最后的验收，这一系列问题都是对整个项目团队严峻且紧迫的考验。

为应对变化，建筑专业提高了混凝土部分的高度至23米。此外，无论是过程中与消防部门、专家的沟通后得到的反馈，还是建筑、室内专业方面的意见，都希望水系统能再做加强，增加往铝合金网架上的喷水或喷雾，甚至希望考虑在混凝土和铝合金交界处增加水幕系统作为防火分隔，以阻止火灾情况下热烟气上升使铝合金升温。为此，水专业协同专业消防科研单位、建筑结构室内专业、铝合金专项设计单位做了大量的研究工作。

圣坛项目施工图设计阶段，采用了当时已实施的《建筑设计防火规范》GB50016-2014（以下简称《新建规》）和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014，但《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2017尚未发布，设计仍以2005年版（以下简称《05版喷规》）为依据。

原《高层民用建筑设计防火规范》50045-95（2005年版）5.5.2条“高层建筑中庭屋顶承重构件采用金属结构时，应采用外敷不燃烧材料，喷涂防火涂料等措施，其耐火极限不应小于1h，或设置自动喷水灭火系统”这一条在《新建规》中已没有对应的条款。

关于采用水幕分隔或水喷淋、水喷雾、细水雾等自动喷水系统用于这样异形、大面积的铝合金表面做降温，当时的规范尚未有明确的条文可作为支撑。另一个难点是受限于铝合金的三维造型和纤细的内部构造，在其中安装消防水管和喷头非常困难，而外部环廊与其又存在一定的距离，无法形成近距离贴身保护。面对难题，各单位协同进行了3个方向的探索，分别为防火分隔水幕系统、雾穹系统、防护冷却系统。

（1）采用防火分隔水幕，目的是把热烟气用一堵防火分隔水墙封在混凝土隔墙（23m）范围以下。《05版喷规》表5.0.10规定，用于防火分隔的水幕系统，安装高度应不大于12m，喷水强度2L/s·m。本项目铝合金结构的高度在23m以上，底部直径约为21.1m，周长约66m。规范规定的水幕喷头安装高度12m以下，是从形成一堵“落地的水墙”分隔左右两侧的角度来要求的。但本项目实际上是需要形成一块在混凝土和铝合金交界处、分隔上下的“水楼板”，目的是阻止热烟气上升，保证铝合金温度不超过其适用范围，同时，这些水最终落到圆通大厅内，也应可协助灭火。这个方案虽无条文的直接支持，但各方认为对加强铝合金的软肋最有说服力，希望水专业能实现。

（2）2017年4月，我们与多方共同探索高压细水雾“雾穹”降温系统。高压细水雾系统在地铁隧道、公路隧道中已有较多的应用案例。但那些案例的特点是水雾环垂直于地面，位于隧道横断面上，水雾形成的还是“雾墙”。但相比于水幕，高压细水雾的用水量大幅度减少，其细小的雾滴在汽化过程中能带走大量的热，即使水平安装，也能均匀分布在接近水平面的高度，而不会像前述系统一样形成明显的漏斗。

（3）前两个方案对于圆通大厅混凝土和铝合金交界处的降温、分隔，思路都是从内侧向中部喷水喷雾，对烟气进行降温。由于历次模拟试验都表明，即使在12MW的火灾负荷下，构造边缘的烟气温度也仅略高于铝合金材料物理性能开始降低的温度，内部大量喷水降温的必要性和经济性有待商榷。

在此情况下，团队的第3个思路是从外部喷水降温，不再对内部烟气进行干预，而仅考虑对铝合金网壳本身进行降温保护。目前，对幕墙玻璃进行窗喷保护的技术已经较为成熟，也在上海中心等标志性建筑中有成熟的应用。但窗喷应用中，喷头类型、间距、与玻璃的间距等都有较严格的限制，本项目由于造型所限，喷头无法在外侧近距离安装。本项目中，须弥山已经采用了达到防火分隔要求的耐火极限1小时（侧面）和1.5小时（顶面）的安全玻璃，因此冷却水喷水降温的均匀性就不如专用的窗喷要求那么严格。设计考虑在环廊吊顶内距须弥山外部较近位置设喷头向网壳喷水，考虑到须弥山的造型，所有的水将全部落在网壳表面并落下。这个思路为后续的评审打下了基础。

消防评审专家会议由浙江省公安消防总队组织召开，与会领导和专家听取了上部构造由钢结构改为铝合金的专项汇报，对各方所做的充分研究和分析做了认真讨论和评审，最终认可了此项修改。会议首先对管理方面提出意见：圆通大厅地面中心部位（即上部铝合金网壳下口垂直投影范围）内应采取固定式人员隔离措施，避免人员停留。此项在项目落成后，已切实落实，在对应区域设置了固定金属立杆和红色拦绳，且有运营管理人员在附近巡视。提出的机电相关措施包括：①铝合金网壳顶部及底部应增设自动喷水灭火系统。②铝合金网壳上的灯具应采用冷光源。③圆通大厅内应设置不少于两种类型的火灾探测器。会议同时也提出了关于材料防火措施方面的意见。

在网壳底部和顶部增设自动喷水灭火系统，是考虑到铝合金网壳的受力情况、结合历次火灾场景FDS模拟，把有限的水喷到最有可能升温的部位。我们的难点在于喷水系统怎么喷。

圆通大厅内应设置不少于两种类型的火灾探测器。电气专业原设计采用了线性光束感烟火灾探测器及图像型红外火灾探测器。这两种探测器，都类似于用“眼睛”看，用视觉来判断火灾的发生，广义上来说，其实算是同一种类型。

面对专家的意见，对铝合金结构底部和顶部的自动水灭火系统怎么做，火灾探测器要怎么选，而这两者是否能做到有机结合，成为这个重大修改能否最终成立的关键。

我们和电气专业沟通后，确定了网壳底部设置开式系统，顶部设闭式系统的方案。考虑到铝合金的性能在达到150℃后会快速下降，为更直接地保护须弥山网壳构造，设计在须弥山每根铝合金网壳上增设1条线型光纤测温探测器，共计24条。该探测器的外径仅3.5mm，将其贴附于铝合金构造须弥山一侧内部，网壳标准化加工，预留穿线套管。光纤从网壳底部至顶部穿出，并将光纤终端模块集中设于8夹层适当位置，模块信号接入圣坛消防报警系统。光纤测温探测器与铝合金内侧紧密贴合，可以敏锐感知铝合金网壳的温度，设定报警温度为70℃，当铝合金网壳温度超过70℃，则发出报警信号。报警温度可设定及根据需要调整。开式报警阀的开启可以受控于该报警信号，具体的开式系统所采用的大覆盖侧喷头，也是非标设计，

专家提出增加顶部喷头的设计，是汇报方案中没有准备的。专家们主要考虑的是须弥山顶部是排烟口附近，当热烟气排出时，风速较高，可能造成此处空气温度升高，同时在排烟过程中，顶部集热效果也较好，有条件增设喷水系统，代价不高，却为整体安全多加一道保障。设计考虑采用闭式喷淋系统，与原圣坛内部自动喷水灭火系统合用。

在各单位、各专业的协同配合下，包括以上水电系统调整设计在内的各项措施得到了评审专家和业主的认可。水电调整对土建影响降低到最小，所需的变更费用可控。圆通大厅上部钢结构改为铝合金的变更方案于2018年6月11日取得消防设计审核通过意见书。项目最终按此变更落地，在保证安全的前提下，以极高的还原度最大程度地达成了设计效果，落成后也获得了各界一致好评。

班善学：观音圣坛主体工程的设计贯穿了方案、初步、施工图、装饰设计、施工安装等全过程，从2013年5月立项，到2020年11月竣工并对外开放，历时7年，是秉持虔诚之心，不断创新、不断精进的过程。

观音圣坛主体工程外侧一圈消防车道架空层设计时，涉及到机电专业的交叉出户后后续的检修等等，土建专业和机电专业一起精益求精、不厌其烦地把室外当室内来做，机电专业的每个检修口、检查井、阀门井位置、穿剪力墙的套管位置及标高都在建筑图上做了准确表达，仅不同的出户部位就绘制了12个剖面图和16个节点详图。为了表达清楚及便于施工理解，最终这部分给排水室外小总体按两个标高层、1：150的比例分块出施工图。

精装阶段，六、七、八层佛殿区，每个佛殿装修风格均不相同，把每个佛殿作为一个小项目来打磨。每一处喷头的布置，都会发出是否影响装饰效果，是否有佛教上忌讳的灵魂拷问。整个圆通大厅最终的装饰方案是由9圈从下往上逐渐缩小的216尊佛像构成。圆通大厅大空间智能型射水器的位置及管线安装方式与文创设计单位反复协调，为更好地将装置隐藏起来，文创设计方希望采用升降式射水器，已有的案例就是牛首山佛顶宫项目采用的20L/s升降式水炮。但在项目进行二次机电配合、施工的两年多中，我们遍寻此类设备厂家，却并没有找到通过认证的5L/s升降式射水器，只能采用固定式产品。固定式产品的优点是稳定可靠，但缺点是隐藏更为困难。经双方精细化配合，最终将射水器设于第三层佛像底座下方，安装高度距离圆通大厅地面15m,均匀设置6台射水器，并保证水炮扫描定位的旋转角度完全不受遮挡和影响。在实际完成后，如非专业人士仔细辨认，很难注意到这些大厅安全的守护者。很荣幸参与这个项目的设计，在极度追求精致的设计中悟出设计的真谛：设计第一要务--“耐烦”。耐烦也是人生路上不可或缺的一种修行。

陈立宏：消防系统是以防为主、防消结合、多专业配合的系统工程。建筑设计和室内设计中，更多考虑的是“防”，火灾报警系统，考虑的是“警”，水（及气体）灭火系统和防排烟系统，则是“消”和“保”（保障逃生条件）。“防—警—消—保”是有机的结合，越往前段的手段，越是事半功倍。本次修改中，建筑专业也同步做出了很多调整和强化，才使得项目整体安全可靠。

宗教类项目中，后期的设计灵感仍在不断涌现，创新创意仍在迸发，机电需要大胆设想、小心求证，依靠主管部门、专项单位、消防专家的力量，在不断协作中达成完美的结果。

给排水专业在建筑设计中，无论是生活水系统，还是各种消防系统，都是为建筑服务，为使用者服务，为这个空间服务。在宗教类建筑中更是如此。本文所述的这一次克服困难达成目标的过程，只是一个小小的缩影。作为一名给排水设计师，参与整个项目与各专业密切配合的漫长7年，是面对无数大大小小的困难，不断协调、不断修改的历程，恰如修行。我们始终抱有服务者和配角心态，不突出，不抢戏，把所有水专业的工作内容"藏起来"，让观众、游客、信众，在神圣的空间里感受到震撼的力量。