超高層建筑給排水設計技術與完善研究

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摘要：伴隨建筑功能更加多樣化與多層次發(fā)展，對建筑的綜合性功能提出了更高的要求，在強調建筑的舒適與和諧的同時，建筑的安全性能提出了更高要求。我國目前的超高層建筑給排水設計中還有各種各樣的問題與缺陷，有待解決和完善。本文在分析超高層建筑給排水設計中存在問題的基礎上，提出了有效完善給排水設計的措施。

關鍵詞：超高層建筑；給排水設計；完善策略

1超高層建筑給排水工程設計介紹

伴隨社會經濟的持續(xù)發(fā)展，超高層建筑是目前城市發(fā)展到了一定階段的產物，給排水系統(tǒng)在建筑工程中是極為重要的組成部分，特別是高層建筑，考慮到建筑物的高度，對給排水系統(tǒng)的設計提出了較高的要求。為了確保排水系統(tǒng)的有序發(fā)展，有必要對給排水系統(tǒng)進行日常維護與管理，確保管道順暢。在高層建筑施工過程中，要注意消防給水系統(tǒng)，優(yōu)化安全措施，避免高層建筑靜水壓力太大。為了保證供水管道不會因壓力的增大而對整個供水系統(tǒng)形成破壞，為此，在設計過程中要避免供水系統(tǒng)出現(xiàn)單區(qū)供水的狀況。

2超高層建筑給排水設計的主要內容

2．1給排水系統(tǒng)設計

一般給排水系統(tǒng)是由給水、排水、消防水這三個系統(tǒng)組成的。它的運行方法通常有氣壓罐供水、高水箱供水等。壓力罐給水通常是經過管網(wǎng)壓力連續(xù)給水至供水點，當管道壓力降到最低工作壓力時，氣壓罐的離心泵開始向管道注水，當管道的壓力再次上升時，泵將停止工作；高水箱通過儲水和調節(jié)水壓來提供水，當外網(wǎng)水流和水壓不滿足設計要求時，調節(jié)罐采用離心泵提高水壓。排水系統(tǒng)設計往往采取分流系統(tǒng)，以提高節(jié)能用水的使用效率。此外，還應該通過水力計算來對排水管道的流量進行控制，避免它超過上限，降低水流對管道帶來的破壞。設計消防給水系統(tǒng)的主要目的是提升建筑消防的安全性，所以，在設計室內消火栓的過程中，采用減壓式的網(wǎng)結構最為完善。

2．2給排水設計要點

超高層建筑給排水設計要重視以下內容：一方面，因為超高層建筑的垂直高度太高，靜水壓力大，在供水過程中如果不將建筑物分隔開，可能會加強管道的壓力，導致管理損害；另一方面，由于超高層建筑結構十分復雜，并且電氣設備分布范圍廣泛，發(fā)生火災的概率較大，火勢蔓延的很快，所以，在消防給水系統(tǒng)地設計中，應確保排水系統(tǒng)具備自救能力。并且，由于超高層建筑中的人口基數(shù)極大，平均日耗水量和排水量較高，如果出現(xiàn)給排水管道問題將會對居民生活的造成極大地影響，有必要注意后期的維護工作。另外，在管道布置中應該對管道壓力和結構進行考慮，提高管道的抗噪聲、抗變形、抗沖擊、防泄漏作用。

3超高層建筑給排水項目特征

1）高層建筑給排水擁有面積大、用戶多、水量大的特征，一般包含了設備層與管井。假如出現(xiàn)停水或者管道堵塞等問題，對人們則會產生極大的影響，并且影響范圍十分廣泛。為此，超高層建筑有必要采用良好的策略，從而保證供水的安全與排水的順暢，并且便利維護管理工作的開展。2）超高層建筑給排水系統(tǒng)在靜水壓力較強，假如只是使用一個供水區(qū)域，不但會對供水可靠性產生影響，并且會造成管道與配置形成損害。為此，有必要對給排水系統(tǒng)開展縱向合理劃分，以此來減少靜水壓力，確保系統(tǒng)能夠安全運作。3）超高層建筑的作用十分復雜，并且引起火災的原因也很多，如果出現(xiàn)火災，火勢迅速蔓延，對人員疏散和撲救都具有一定難度。為了有效提升超高層建筑消防系統(tǒng)的安全性與可靠性，有必要建立一個安全的室內消防給水系統(tǒng)。4）超高層建筑的排水量較大，并且管道較長，管道內壓力波動大，為穩(wěn)定管道的壓力，為提升系統(tǒng)的排水能力，有必要使用新的單立管系統(tǒng)或設置通風管道系統(tǒng)。

4超高層建筑給排水系統(tǒng)中的問題

4．1給水壓力較大

由于給水壓力太大，極大縮短了管材和衛(wèi)生器具的應用壽命，在超高層建筑中，這種現(xiàn)象十分常見，其主要是因為并未對小區(qū)中的分區(qū)水壓的應用進行考慮，往往只是依賴高壓泵組和低壓區(qū)泵組，造成超高層建筑的水壓過高，就算采用變頻調速水泵機組的節(jié)能策略，但是依舊會造成許多的能源浪費。

4．2用水高峰導致室內水壓較低

這種情況通常會對用戶的正常用水產生影響，形成這種現(xiàn)象的主要原因是并未對供水單位的具體情況進行考慮，造成在用水高峰期，頂層用戶用水困難的問題，水壓不足，無法確保用戶正常用水。

4．3基于外界條件的改變，供水方案調整不及時

這樣有可能造成水壓水量不足。而產生這種問題的主要原因通常是供水企業(yè)的原因，造成了供水范圍中水壓下降，或者是因為建筑所在社區(qū)新建建筑造成用水量加大，所以導致水壓下降，無法滿足用戶的用水需求。

4．4布置排水、存水彎、地漏、噪聲等問題

布置問題的主要原因是樓板孔洞較多，不但對樓板的完整性造成了影響，并且還增加了施工的難度，在應用時容易出現(xiàn)滲漏的狀況；由于存水彎道內淤泥固結緩慢、承載能力不足，吹填區(qū)面積較廣的時候需利用支架支持，或者是隔堰向吹填區(qū)內延伸管線。

5超高層建筑給排水設計的分析

5．1排水系統(tǒng)設計

超高層建筑排水系統(tǒng)的關鍵問題在于確保水氣混合兩相流的通順。根據(jù)超高層排水的特征，在設計過程中應該重視以下內容：①為了控制立管的設計流量不超出規(guī)范規(guī)定的最大流量，有必要開展水力計算；②排水立管中有必要采用一部分消能的策略，以降低水流下降速度，防止因為水流沖擊對管道系統(tǒng)產生的損害；③建立專用的通風立管，這樣可以確保排水管道系統(tǒng)的安全，以此來釋放排水管內的正壓與送風，減少負壓，讓管道中的氣壓能夠維持在大氣壓力，確保管道中的空氣可以互相流通，去除排水管中的有害氣體，對衛(wèi)生設備的水封進行保護。

5．2選擇生活供水方法

超高層建筑一般每15層都會設置避難層和設備層，避難層可設置中間轉移水箱進行供水。通常可將100m內的樓層設置成大區(qū)，其具體做法可分為兩類：首先，每一個大區(qū)的避難層都設置了四套變頻泵，分為四個小區(qū)向高層供水；其次，每一個大區(qū)的避難層都設置兩套變頻泵，分為兩個小區(qū)向15層以上進行供水，并采取重力流的方式下15層以下進行供水，中間轉輸水箱兼高位重力水箱。變頻泵采取自動控制壓力，并且采用水位控制的方式控制輸送泵。這樣可以每隔一個避難層設置一個中間轉輸水箱，良好降低機房的占用面積。

5．3消防給水系統(tǒng)設計

根據(jù)我國《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045—95）（以下簡稱《高規(guī)》）第1．0．5條規(guī)定，在高層建筑高于250m以后，建筑需采用特殊的防火策略，應當上報國家消防主管部門專門研究論證。因此，對于250m以上的超高層建筑，其防火措施可參照《高規(guī)》設計并提交到國家消防主管部門進行研究討論。建筑在100～250m基本符合《高規(guī)》消防設計。消火栓根據(jù)標準表進行評估，并對消火栓箱進行設置；而噴淋則根據(jù)《高規(guī)》的7．6．1條進行設計。現(xiàn)如今，建筑的水泵、閥門、管路均可達到2．5MPa，當然，管路材料的選擇應該使用無縫鋼管。這樣通常在100～150m的建筑可在地下室設計水池泵房，由于供水壓差異加大，有必要對水泵供水進行單獨的設置。而水泵的設置根據(jù)高低來區(qū)分，此時，對水泵的控制可以實現(xiàn)高低區(qū)的一同啟動，電氣設計有必要對同時開啟水泵的可能性進行考慮。150～250m的建筑物采取輸送水箱進行供水。250m以上的建筑可設置消防給水系統(tǒng)，以保證結構的安全，通常太高的建筑應該對建筑整體結構的防震作用進行考慮，這時可以將消防水箱應設置在屋頂上，以便按照高層建筑設計對100m以下的消防給水系統(tǒng)采取高壓給水系統(tǒng)供水，在壓力不足時，利用局部加壓對頂層數(shù)層加壓。

6結論

超高層給排水系統(tǒng)和人民的日常生活具有緊密的聯(lián)系，如果在設計過程中細節(jié)部分沒有得到細致的處理，往往會對居民的正常生活造成影響。為此，設計人員應該將安全、經濟、美觀、實用、技術當作給排水系統(tǒng)設計的主要原則，在實踐過程中不斷進行創(chuàng)新，從而避免不必要問題的發(fā)生。［ID：012097］

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作者:宋寧寧 單位:淄博市建筑設計研究院有限責任公司