超高层建筑给排水设计技术与完善研究

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摘要：伴随建筑功能更加多样化与多层次发展，对建筑的综合性功能提出了更高的要求，在强调建筑的舒适与和谐的同时，建筑的安全性能提出了更高要求。我国目前的超高层建筑给排水设计中还有各种各样的问题与缺陷，有待解决和完善。本文在分析超高层建筑给排水设计中存在问题的基础上，提出了有效完善给排水设计的措施。

关键词：超高层建筑；给排水设计；完善策略

1超高层建筑给排水工程设计介绍

伴随社会经济的持续发展，超高层建筑是目前城市发展到了一定阶段的产物，给排水系统在建筑工程中是极为重要的组成部分，特别是高层建筑，考虑到建筑物的高度，对给排水系统的设计提出了较高的要求。为了确保排水系统的有序发展，有必要对给排水系统进行日常维护与管理，确保管道顺畅。在高层建筑施工过程中，要注意消防给水系统，优化安全措施，避免高层建筑静水压力太大。为了保证供水管道不会因压力的增大而对整个供水系统形成破坏，为此，在设计过程中要避免供水系统出现单区供水的状况。

2超高层建筑给排水设计的主要内容

2．1给排水系统设计

一般给排水系统是由给水、排水、消防水这三个系统组成的。它的运行方法通常有气压罐供水、高水箱供水等。压力罐给水通常是经过管网压力连续给水至供水点，当管道压力降到最低工作压力时，气压罐的离心泵开始向管道注水，当管道的压力再次上升时，泵将停止工作；高水箱通过储水和调节水压来提供水，当外网水流和水压不满足设计要求时，调节罐采用离心泵提高水压。排水系统设计往往采取分流系统，以提高节能用水的使用效率。此外，还应该通过水力计算来对排水管道的流量进行控制，避免它超过上限，降低水流对管道带来的破坏。设计消防给水系统的主要目的是提升建筑消防的安全性，所以，在设计室内消火栓的过程中，采用减压式的网结构最为完善。

2．2给排水设计要点

超高层建筑给排水设计要重视以下内容：一方面，因为超高层建筑的垂直高度太高，静水压力大，在供水过程中如果不将建筑物分隔开，可能会加强管道的压力，导致管理损害；另一方面，由于超高层建筑结构十分复杂，并且电气设备分布范围广泛，发生火灾的概率较大，火势蔓延的很快，所以，在消防给水系统地设计中，应确保排水系统具备自救能力。并且，由于超高层建筑中的人口基数极大，平均日耗水量和排水量较高，如果出现给排水管道问题将会对居民生活的造成极大地影响，有必要注意后期的维护工作。另外，在管道布置中应该对管道压力和结构进行考虑，提高管道的抗噪声、抗变形、抗冲击、防泄漏作用。

3超高层建筑给排水项目特征

1）高层建筑给排水拥有面积大、用户多、水量大的特征，一般包含了设备层与管井。假如出现停水或者管道堵塞等问题，对人们则会产生极大的影响，并且影响范围十分广泛。为此，超高层建筑有必要采用良好的策略，从而保证供水的安全与排水的顺畅，并且便利维护管理工作的开展。2）超高层建筑给排水系统在静水压力较强，假如只是使用一个供水区域，不但会对供水可靠性产生影响，并且会造成管道与配置形成损害。为此，有必要对给排水系统开展纵向合理划分，以此来减少静水压力，确保系统能够安全运作。3）超高层建筑的作用十分复杂，并且引起火灾的原因也很多，如果出现火灾，火势迅速蔓延，对人员疏散和扑救都具有一定难度。为了有效提升超高层建筑消防系统的安全性与可靠性，有必要建立一个安全的室内消防给水系统。4）超高层建筑的排水量较大，并且管道较长，管道内压力波动大，为稳定管道的压力，为提升系统的排水能力，有必要使用新的单立管系统或设置通风管道系统。

4超高层建筑给排水系统中的问题

4．1给水压力较大

由于给水压力太大，极大缩短了管材和卫生器具的应用寿命，在超高层建筑中，这种现象十分常见，其主要是因为并未对小区中的分区水压的应用进行考虑，往往只是依赖高压泵组和低压区泵组，造成超高层建筑的水压过高，就算采用变频调速水泵机组的节能策略，但是依旧会造成许多的能源浪费。

4．2用水高峰导致室内水压较低

这种情况通常会对用户的正常用水产生影响，形成这种现象的主要原因是并未对供水单位的具体情况进行考虑，造成在用水高峰期，顶层用户用水困难的问题，水压不足，无法确保用户正常用水。

4．3基于外界条件的改变，供水方案调整不及时

这样有可能造成水压水量不足。而产生这种问题的主要原因通常是供水企业的原因，造成了供水范围中水压下降，或者是因为建筑所在社区新建建筑造成用水量加大，所以导致水压下降，无法满足用户的用水需求。

4．4布置排水、存水弯、地漏、噪声等问题

布置问题的主要原因是楼板孔洞较多，不但对楼板的完整性造成了影响，并且还增加了施工的难度，在应用时容易出现渗漏的状况；由于存水弯道内淤泥固结缓慢、承载能力不足，吹填区面积较广的时候需利用支架支持，或者是隔堰向吹填区内延伸管线。

5超高层建筑给排水设计的分析

5．1排水系统设计

超高层建筑排水系统的关键问题在于确保水气混合两相流的通顺。根据超高层排水的特征，在设计过程中应该重视以下内容：①为了控制立管的设计流量不超出规范规定的最大流量，有必要开展水力计算；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，防止因为水流冲击对管道系统产生的损害；③建立专用的通风立管，这样可以确保排水管道系统的安全，以此来释放排水管内的正压与送风，减少负压，让管道中的气压能够维持在大气压力，确保管道中的空气可以互相流通，去除排水管中的有害气体，对卫生设备的水封进行保护。

5．2选择生活供水方法

超高层建筑一般每15层都会设置避难层和设备层，避难层可设置中间转移水箱进行供水。通常可将100m内的楼层设置成大区，其具体做法可分为两类：首先，每一个大区的避难层都设置了四套变频泵，分为四个小区向高层供水；其次，每一个大区的避难层都设置两套变频泵，分为两个小区向15层以上进行供水，并采取重力流的方式下15层以下进行供水，中间转输水箱兼高位重力水箱。变频泵采取自动控制压力，并且采用水位控制的方式控制输送泵。这样可以每隔一个避难层设置一个中间转输水箱，良好降低机房的占用面积。

5．3消防给水系统设计

根据我国《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）（以下简称《高规》）第1．0．5条规定，在高层建筑高于250m以后，建筑需采用特殊的防火策略，应当上报国家消防主管部门专门研究论证。因此，对于250m以上的超高层建筑，其防火措施可参照《高规》设计并提交到国家消防主管部门进行研究讨论。建筑在100～250m基本符合《高规》消防设计。消火栓根据标准表进行评估，并对消火栓箱进行设置；而喷淋则根据《高规》的7．6．1条进行设计。现如今，建筑的水泵、阀门、管路均可达到2．5MPa，当然，管路材料的选择应该使用无缝钢管。这样通常在100～150m的建筑可在地下室设计水池泵房，由于供水压差异加大，有必要对水泵供水进行单独的设置。而水泵的设置根据高低来区分，此时，对水泵的控制可以实现高低区的一同启动，电气设计有必要对同时开启水泵的可能性进行考虑。150～250m的建筑物采取输送水箱进行供水。250m以上的建筑可设置消防给水系统，以保证结构的安全，通常太高的建筑应该对建筑整体结构的防震作用进行考虑，这时可以将消防水箱应设置在屋顶上，以便按照高层建筑设计对100m以下的消防给水系统采取高压给水系统供水，在压力不足时，利用局部加压对顶层数层加压。

6结论

超高层给排水系统和人民的日常生活具有紧密的联系，如果在设计过程中细节部分没有得到细致的处理，往往会对居民的正常生活造成影响。为此，设计人员应该将安全、经济、美观、实用、技术当作给排水系统设计的主要原则，在实践过程中不断进行创新，从而避免不必要问题的发生。［ID：012097］

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作者:宋宁宁 单位:淄博市建筑设计研究院有限责任公司