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关键词:外墙;钢筋混凝土填充墙;抗渗性能;抗震性能;优缺点
【分类号】:F284
目前国内住宅项目多数外墙结构做法采用剪力墙结构以加气混凝土砌块作为填充墙,该做法在结构抗渗性能、抗震性能等方面都存在一定的缺陷:
1. 在结构抗渗性方面,加气混凝土砌块空隙率大,吸水高,抗渗性能低;施工过程中质量控制难度较大,如加气砼砌块砂浆不饱满是造成外墙渗水的主要原因;砖砼结合部开裂、抹灰质量不好、外墙砖勾缝不密实、未按要求设置构造柱、圈梁、马牙槎等方面也会导致外墙渗水。
2. 在结构抗震性方面:虽然加气混凝土容重轻,整体性能好,地震时惯性力小,具有一定的抗震能力,但是与钢筋混凝土比较还是有一点的差距。
3. 加气混凝土砌块表面强度低,在运输和搬运过程容易缺角或断裂现象,损耗大,降低了原材料本身的质量。
4. 加气混凝土砌块表面容易起粉末,不易于与砂浆更好的粘结。
5. 由于加气混凝土砌块内有大量的封闭气孔,硬度较低,对于要在砖墙上打墙洞等,容易出现整块脱落。
但是加气混凝土砌块目前在国内工艺比较成熟,生产和销售已成体系,造价相对较低,能有效降低建安成本。
外墙结构采用剪力墙结构以钢筋混凝土作为填充墙,与采用剪力墙结构以加气混凝土砌块作为填充墙相比较,存在如下优缺点:
1. 在整体性方面:外墙剪力墙结构以钢筋混凝土作为填充墙对结构具有很好的整体性,有利于结构抗震,抵抗振动和爆炸冲击波。
2. 在结构抗渗性方面,因混凝土本身的密实性具有一定自防水抗渗能力,由于钢筋混凝土和加气混凝土砌体的线胀系数差别很大,采用钢筋混凝土填充墙与外墙结构为同一材料,减少了不同材料的热胀冷缩产生较大差异,这样可以避免两种不同材料产生较大应力,避免了墙体裂缝产生,从而增加了结构的抗渗性能。
3. 在现场施工管理方面,以钢筋混凝土作为填充墙,外墙可以一次性浇筑,同时减少了各工序的交叉施工,这样大大节省了施工周期。
4. 在成本控制方面,因钢筋混凝土的价格比砌块高,钢筋的含量约为80kg/m2,高出传统做法约20kg/m2,整个造价要高出约150元/平方。
虽然钢筋混凝土自重大,抗裂性能差,针对钢筋混凝土结构的缺点,我们可以采用轻质、高强材料来减轻结构自重及改善结构的抗裂性能。
关键词:高层建筑;给排水;设计
中图分类号:TB21文献标识码: A 文章编号:
对于高层建筑,混凝土结构技术规程中规定十层及十层以上或高度超过二十四的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过一百米时为超高层建筑。因为超高层和超高层建筑内的人员较密集,带来给排水系统的复杂化,相关规范对高层和超高层建筑的给排水设计、消防系统设计、施工的安全性、施工可靠性提出了更高的要求。
1 高层建筑给排水工程特点
在高层建筑中,系统中静水压力不低,若供水区只有一个,带来是麻烦,管道和相应配件也容易坏。所以,我们要进行竖向分区,使之合理,使静水压力变低,得到系统安全的运行环境。在高层建筑中,其动力设备不少,管道都不短,振动易产生,带来噪音。给排水设计中,要采取相应措施,例如,对管道的防震、管道的防噪、变位的防止、设置伸缩等问题提出相应的方案。高层建筑功能多,消防系统的安全性、可靠性都要加强,我们必须设计良好的消防系统。高层建筑火灾发生快,需要给排水量很大,要保持压力稳定,其给排水能力不能弱,需采用单立管道系统,设置通气管系统,其性能好,新型产品。关于排水管道的材料,我们要选好的管材,要配备柔性接口的材料。
2 关于高层建筑的给水方式分析
对高层建筑的给水要做到给水安全,方便可靠、运用先进的技术,造价也要低,这个原则要遵守。在我国,高层建筑比较普遍,其给水包括减压分区给水、气压罐给水方式、高位水箱供水方式、变频泵无水箱给水方式几种方式,分别做以下介绍:
2.1减压分区的给水方式
它是指依靠减压水箱和减压阀减压的一种给水方式。具体是指通过水泵,水被直接注入位于最上区的水箱,接下来向下区的水箱供水,或者于上下区间装置减压阀代替水箱起到减压的作用。水力控制减压阀的性能优良,可随时据现场需要适当调整的水压比例,不会受到阀体自身限制。阀后端的压力不会因为阀前端的压力变化而变化,可保持不变。当阀后端的流量发生变化时,可调整减压阀,不会出现流量不足或阀后端的压力降低的情况。用减压分区给水方式给水,设备和管道不复杂,成本不高,但下区供水面压力不小,需要消耗的能源也较多。
2.2气压罐的给水方式
采用气压罐并联给水方式和气压罐减压阀给水方式。并联给水方式的供水设备是将气压给水设备集中设于建筑物地下室或设定的场所,通过并联的主干管分别向各区管网供水的方式。其优点是设备集中,管理方便。缺点是各区所需压力不同,设备选型也不同。此方式是将气压罐给水设备设于建筑底层或地下室,集中加压,在下部分区供水管路上设减压阀减压,以免下部分区管网内压力过大,而造成管路、用水器具和设备的损坏。与气压罐并联给水方式相比,该方式可减少气压罐台数,便于维护管理,缺点是因气压罐调节水容积百分数低,不适于用水量大、层数多的高层建筑。两种方式共同优点是不需设高位水箱,不占上部建筑面积,缺点是气压罐贮水量小,水泵启动频繁,运行费用高,常配合其他给水方式使用。
2.3无水箱水泵直接给水方式
无水箱水泵直接给水方式是近年来国内外一些大型高层建筑普遍采用的,此种给水方式比较好,在控制水泵在供水压力不变的的情况下,让水泵的出水量随管网用水量而调整,达到变流量供水的效果。在运行中,供水装置的水泵有恒速运和变速运行两种方式,都可按使用要求实现变流量供水。
2.4高位水箱供水
高位水箱给水由贮水池、加压水泵、高位水箱和配水管网组成,其必需的设备是水泵和水箱,它是应用较多的一种高楼供水方式。在给水系统中,高位水箱的作用是贮水、调节水量和稳定水压。此种给水方式又可分为并联给水方式、串联给水方式、减压水箱给水方式、减压阀给水方式等。由此可见,以上每一种给水方式都各有优缺点,我们也可以将几种供水方式结合在一起使用。所以,设计给水方式,要具体问题具体分析,同时,要结合实际的情况和地方特点。
3高层建筑的排水设计
高层建筑的排水设计包括排水系统的分流制、排水管道布置、排水管道的铺设、通气管道系统设置等内容。具体如下:
3.1排水系统的分流制
高层建筑中,生活污水、废水和雨水是分流排放的。污废水的排放,到底是采用合流制,还是分流制,这些主要是由技术和经济因素决定。
3.2高层建筑排水管道的布置与敷设
基本原则与低层建筑相同。其特点表现在:体量大,建筑的不均匀沉降可能引起出户管平坡或倒坡。暗装管道多,建筑吊顶高度有限,横管敷设坡度受到一定的限制。居住人员多,若管理水平低,卫生器具使用不合理,冲洗不及时堵塞。排水横支管多,流量大,立管长,排水管内的气压波动大。高层建筑排水管道在布置与敷设中情况复杂,要求高。满足基本要求外,要满足排水通畅,使水力条件最佳,保证建筑物的使用及安全。
3.3布置通气管道系统
在建筑内排水管道系统中,通过设置专用的通气立管,达到与大气相通的目的,排水管系中正压得到释放、空气得到补充,负压得以减少。同时,也要减少排水管道内的不利气体,使排水管内的空气流通得到保证。这些通气的方式主要是指伸顶、专用、主副、器具和结合通气管等几种方式。
3.4水力计算的过程
控制好排水立管的水流量,使它的值不超过最大的流量值,满足规定。水流的下降速度也要同时降低,要采取消能措施,避免水流的冲击对管系造成的危害。实践中,通常大家自顶层起,每七层设置安装相关装置,起到消能的作用。
参考文献
[1] 刘冠辰. 浅谈高层建筑给排水施工技术[J]. 民营科技, 2010,(06)
关键词:高层建筑;给排水工程;设计
高层建筑给排水设计水平的高低对高层建筑的节能成效的高低以及使用年限和使用安全性的高低有着直接的影响,一旦给排水设计不当,不仅会导致大量水资源被浪费,还会给广大居民的生活环境带来影响。例如破坏环境,降低空气质量等。因而必须加强对高层建筑给排水的设计。基于此,笔者就此展开以下探究性的分析。
1.高层建筑给排水工程设计的基本思路分析
在高层建筑给排水设计工程中,作为设计人员首先必须对设计的基本原理有一个全面的认识。即必须对其特点有一个基本的认识,例如给排水设备多、排水量大、动力设备多、管道长等特点必须掌握;并结合高层建筑能耗大的特点,对高层建筑给水和排水施工进行精心的设计,才能更好地确保设计质量[1]。
2.基于高层建筑给水设计的几点浅见
2.1高层建筑给水设计内容分析
在高层建筑给水设计中,设计的内容较多,但大都是做好以下几方面的设计:一是减压分区的设计;二是气压罐的设计;三是高位水箱的设计等。
2.2减压分区的设计
在高层建筑中设计减压分区时,主要是利用水泵将水注入最上区域的水箱,再为下区水箱进行供水,有时也可以在上下区域之间设置相应的减压闸阀,同样能达到给水箱降低压力的效果。在实际中,对于新建或改建的高层建筑的减压分区,应尽可能选用减压闸阀,这是由于利用其能结合实际需要对水压比例进行科学的调整,且不会因为阀体自身带来的限制,从而对减压阀进行调整,预防流量低和阀门压力低等问题的出现,尤其是所用的管道设备较为常见,成本相对较低,而缺点就在于下区的供水面压力较大,且能源浪费较多,因此在实际工程中也应结合实际确定设计方式,以最大化地确保其设计的有效性。
2.2气压罐的设计
在高层建筑中,气压罐作为重要的给水设备之一,因而必须对其进行精心的设计。一般情况下,气压罐的给水设计主要采取并联和减压闸阀的方式进行给水,其中,当采用并联的方式给水时,主要是供水设备把气压至高层建筑固定场所或者地下室的给水设备之中,并将主干管并联之后,再对高层建筑的各个区域的管网进行供水,不仅设备集中,而且管理十分方便,而其缺点就在于高层建筑不同区域所需的压力与设备的选型不尽相同。因而必须意识到气压罐设计的重要性。而采取减压闸阀对其进行设计中,应尽可能地预防各区域管道的压力大而导致管理与用水设备被破坏。其优点是能有效降低气压罐的使用台数,且对维护和管理提供了较大的便利,而缺点就是难以满足用水需求和超高层建筑的使用。而这二者的共同优点则在于不用进行高位水箱的设置,不会对建筑上部面积进行占用。而缺点则是贮水量较小,且水泵需要频繁的启动,导致运行成本高,因而作为设计人员,应结合高层建筑的实际和业主的需求,在加强气压罐设计的同时加强其与其他给水方式的有机结合,才能更好地提高设计成效。
2.3高位水箱的设计
在高层建筑中,高位水箱的给水需要贮水池、配水管网以及加压水泵和高位水箱等相互协作才能完成。其中,水箱和水泵又是不可或缺的,在高层建筑中应用高位水箱给水,不仅能贮水,而且还能对水量进行调节,确保水压的稳定,作为设计人员,应结合高层建筑实际,对高位水箱的给水进行科学的设计[2]。
3.基于高层建筑排水设计的几点浅见
3.1高层建筑排水设计内容分析
在高层建筑排水水设计中,设计的内容同样较多,但大都是做好以下几方面的设计:一是排水系统的分流方式的确定;二是排水管的设计;三是通气立管的设计。
3.2排水系统的分流方式的确定
首先高层建筑中的各种污水和废水以及雨水的排放应采取分流的方式进行;其次,在排放过程中,应结合实际确定采取合流还是分流的方式;最后,通过对技术和经济等方面的因素进行分析,最终确定排放的方式。
3.3排水管的设计
排水管作为整个排水系统的承载物,其设计水平的高低直接对整个排水系统能否高效运行有着直接的影响。尤其高层建筑具有较大的体量,一旦出现不均匀的沉降将导致出户管出现平坡甚至倒坡,加上安装的暗管道较多,而起吊顶的高度又有限吗,因而在敷设横贯时往往受到坡度的限制,因此在排水管设计过程中,除了满足基本的要求之外,还应确保排水的顺畅,并确保实力条件达到最佳状态,才能在确保建筑排水通畅的同时确保建筑物的安全,因此作为设计人员必须高度重视排水管的设计。
3.4通气立管的设计
在高层建筑的内排水系统中必须设置相应的通气立管,才能确保其和大气之间互通,在释放排水系统中的正压的同时补充大量的空气,最终达到减少负压的同时加你内部的不利气体减少,确保排水管道内部空气流动的畅通性。此外,在确定通气方式时,同样应结合建筑实际进行设计,才能确保设计的科学性。常见的通气方式主要有专用、伸顶、主副、以及器具与通气管结合等方式[3]。
4.基于高层建筑给排水节能设计的几点浅见
节能降耗已成为当今世界发展的主题。因而在高层建筑给排水设计中,除了做好给排水设计外,还应对其做好节能设计。以下笔者分别从中水系统的设计、节水龙头的设计以及变频水平设计三方面做出分析。
4.1中水系统的设计
所谓中水系统,就是将污水、雨水等经过一定的处理切水质达到一定的指标后,为人们利用的一种水循环过程,例如利用设计的中水系统将污水和雨水处理后,用于浇树、洗车等。由于成本低且环保效果好,因而我们必须做好中水系统的设计。在设计过程中,作为设计人员必须对其用途有一个全面的认识,结合以往经验确定中水处理工艺和供水方式,并充分考虑其带来的经济效益,最大化的确保设计的科学性。
4.2节水龙头的设计
阀门的好坏与型号和节约水质量关系密切,因此,在设计过程中要选择节水阀门。在水压相同的时,节水龙头节水,减少水的流失与浪费。高层建筑给排水设备的使用人数多,它与人们的生产、生活的关系十分密切。我们要从高层建筑给排水工程特点、给水方式、水设计、节能设计做出认真地研究与实践,为人们设计好更新、更好的建筑,从而从根本上确保节水设计取得成效。
4.3变频水泵的设计
变频是利用改变电源的频率来改变电机的转速,并因此而改变出水量,水泵的转速决定其出水量的大小。利用变频器来改变水泵的转速,来调节水泵的流量和压力,变频器上一般都有闭环控制功能,可以根据压力信号自动控制运行,达到恒压供水。因而必须做好变频水平的设计[4]。
5.结语
综上所述,对高层建筑的给排水高层设计进行探讨具有十分重要的意义。作为新时期背景下的高层建筑给排水设计人员,必须紧密结合时展的需要,加强自身的学习,致力于自身专业技术水平的提升,切实掌握高层建筑给排水高层的特点,做好给排水的设计和节能设计工作,以最大化地确保其设计的有效性,从而在在节能降耗的同时为广大人民群众构建温馨和谐的工作和生活环境,最终实现我国高层建筑设计事业蓬勃发展。
参考文献:
[1]刘江.高层建筑给排水工程设计初探[J].中国住宅设施,2009,07:46-47+49.
[2]赵春梅.浅谈高层建筑给排水工程设计[J].黑龙江科技信息,2012,15:250.
【关键词】探讨;二次供水;优缺点;方式
中图分类号:TV674 文献标识码: A 文章编号:
随着城市建设飞速发展,城市人口不断增多,城市楼层建筑逐年增高,导致城市水厂的供水压力已不能满足高层建筑的供水,而要通过二次供水方式向高层用户供水。所谓的二次供水指的就是在人群较多的建筑,因水压不够而建立蓄水设施,通过水泵加压方式或采用经水处理方法,采用集中式供水的方式供应高层建筑用户用水,高层建筑设备蓄水设施可以建立在低位,也可以建立在高位,可根据具体情况而定。高层建筑的供水存在设计与施工不合理、卫生管理不合理等问题,这决定了选用二次供水方案主要从施工合理、费用低、供水卫生安全方面考虑。本文中探讨了几种不同的供水方式及优缺点,并从中找出既经济实用又能保证用户用水安全的供水方式。
二次供水的含义
二次供水也称二次增压供水,指的是因为城市供水厂供水管网压力不够,无法直接向高层建筑供应水,而需要进行第二次加压后供水的方法[1]。二次供水目的是通过设计合理有效的二次加压方式及设备来满足高层建筑用户用水要求。采用二次供水方式对高层用户供水时,不仅要考虑到用户的用水量,还要考虑供水卫生安全问题。因此,需要综合各方面因素,选择最佳供水方式。
二次供水方式
2.1水泵调节闸阀供水方式及其优缺点
该供水方式的是由低位蓄水池、工频水泵、调节闸阀及供水管网和用水户组成。因为管网用水量不断在变化,而水泵的配备与分级有限,需在管道上设计调节闸阀以便能不间断的开启度调节,以达到高层供水量接近于管网用户的用水量,进而满足高层用户的用水量。
优缺点:该二次供水方式供给用户的水量较大,但还是很难使供水量达到用水量的水平,而且费力耗时,很难满足不同时间段用户用水的稳定要求,加上闸阀耗能较大,导致能量损失浪费。
2.2水泵高位水塔联合供水方式及其优缺点
该供水方式一般要通过水泵将水由低位水池抽送至高位水塔上,然后往下再供水至各层用水用户,高位水塔具有稳定供水的效果。而水泵会根据高位水塔的上下水位差控制、不断进行起停运行,选择合理的水泵能使水泵一直在节能的状态下运行[2]。
优缺点:这样能增加供水压力,能实现稳压供水,还能节约水泵工作时消耗的电费,可以说是一种经济实用的供水方法。但是该供水方式也存在着缺点,因为高水位塔存在二次污染的隐患,所以在使用高位水塔时应该采取相应措施预防二次污染发生。
2.3利用气压供水及其优缺点
其中一种气压供水方法是由低位水池、工频水泵、气压罐、管网系统及用水地点组成,该系统采用的气压罐设备有两种,一种是补气式,另外一种是隔膜式。其中补气式气压罐供水设备最好方式是自平衡水压自动补充气压,气压水罐内可以调节容积,所以水泵选型可根据最大、最小用水量进行选择。气压水罐的设计环境应满足无粉尘、通风效果良好、空气洁净的特点[3]。隔膜式气压供水设备是由焊接后加工成型,隔膜需用法兰固定住,但是用法兰固定隔膜的部位容易出现气体泄漏,加上气压罐调节储蓄气压量有限,所以并不普遍使用在生活用水的供应方面。
设计地下水池与恒压变频泵的供水方法,该系统流程是:低位蓄水池-恒压变频-用水管网-用水点,恒压变频水泵是通过低位蓄水池抽水并供应水,恒压变频泵分为主泵与副泵,遇到用水高峰期时主泵会开启并供水,以便维持恒压变频系统压力不出现大幅度变化。在使用恒压变频的基础上还可以设置气压水罐,以便调节用水高峰期时出现水压波动[4]。目前,许多高层建筑采用的都是这种供水方式,该供水系统的优点是确保供水压力不变,供水无污染,不需要设置楼顶水箱,可依据用水量大小进行变频供水,既能节约用水还能延长水泵使用寿命,水泵出现问题时系统还能自动跳过出现故障的水泵继续运作。
优缺点:利用恒压变频供水是较为理想的供水方式,设备造价比较经济,不用设置高位水箱,降低水质污染的可能,保证顶层供水压力。但是该供水方式也是存在缺陷的,一旦供水系统出现问题,无法供水,受到影响的就是整栋楼层的用户。而且,水泵运作是由变频控制柜来完成的,一旦变频控制柜出现障碍,就需要专门的技术人员才能解决,这就有可能导致维修不及时,用户用水得不到保障。
2.4单元水箱-单元增压泵-单元高位水箱-用水处
该系统中单元水箱和单元增压泵其实是一个整体,称为单元增压器[5]。这种供水方式解决了前两种供水方式的缺点,管理上减少了不少麻烦,但是一次性投资费用较大,每个单元需安装增压器、单元楼顶水箱以及进水总表等,总费用较大。水电费是各用水用户自己交,如果水泵发生故障,影响到的只是该单元的一些用户,这样就保证了其他用户的用水不受影响。
优缺点:由于设有楼顶水箱,高水位时水泵停止运作,低水位时水泵会开启,水泵可不定时休息,延长水泵使用寿命,不会出现在停电时水泵就马上停止运作无水供应,用户用水得到保障。但是该方式供水设备出现问题及返修次数多时,也会给管理方面带来很多麻烦,单元增压设备性能的优良与否,直接关系着用户用水,因此选用品质、性能优良的单元供水设备很重要。
2.5无负压供水方式及其特点
这种供水方式采用的是下行上给的供水管网方式。而水泵与供水管网直接连接时,在用水高峰期出现时对管网产生吸力,从而对城市水厂供水管道网产生负压,产生这种负压是由水泵本身的特性决定的。目前,不少供水设备生产的厂家已生产具备微机控制的无吸力变频恒压二次供水设备,城市供水厂供水经过无负压设备的稳压补压罐,采用由变频水泵抽水送至各用户用水点。
优缺点:该供水方法既能利用城市供水厂供水管网的余压,又不会对城市供水管网产生负压。其优点是运作费用低,自动化程度提高,管理简单,在设备安装及维护方面都比较方便,而且在楼顶不设置蓄水池,可以避免造成二次污染。
结论
随着社会的不断发展,城市用地出现紧张化,使得城市的楼房的层数日益增高,为了满足高层住户的用水问题,需要采取二次供水方式。二次供水方式的合理选择,既关系着高层建筑供水的经济合适性又关系着供水安全保障及耗能问题。选取什么样的二次供水方式是由楼层的具体情况决定的。通过对4种二次供水方式的探讨,发现每个供水系统都有着各自的优缺点,而随着变频器成本的降低,变频器可靠性的提高,变频调速供水系统已成为高层建筑二次供水方法的主流,成为当前城市供水厂减少耗电量,增强供水稳定性、使经济效益最大化的重要二次供水方式[6]。变频调速恒压供水方式,可按实际需要改变供水量,不仅克服了传统闸阀供水时出现水压波动大的缺点,还省去建造高位水塔的费用,避免出现二次污水,对高层用户用水提供卫生安全保障。
【参考文献】
[1]陆违发,莫志峰.高层建筑二次供水中存在的问题及其对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊).2011(07).
[2]李英.小高层建筑二次供水技术的探讨[J].科学之友.2010(04).
[3]孔全.建筑二次供水方式及优缺点探析[J].科技资讯.2010(03).
【关键词】高层建筑;转换层;结构设计;类型
1.前言
高层建筑的结构转换层设计是一项非常复杂的工程,在设计施工之前必须要对其进行细致的分析讨论,确定方案无误时才能进行施工,从力学的角度来分析,可以看出高层建筑转换层的上下层内力比较集中,并且地震力集中,设计起来非常困难,这也逐渐成为高层建筑设计的重要问题之一,一直受到国内外的高度重视,为了保证设计的舒适安全,必须要对高层建筑的结构变化处设置转换层,下面我们就对转换层设计进行系统的论述。
2.转换层的定义和功能
高层建筑转换层可以分为两类,一类是结构转换层,另一类是功能转换层,本文主要是对结构转换层进行论述。
结构转换层的定义:对于一些高层建筑来说,结构转换层的设计有一定的难度,高层建筑一般上部用于公司办公或者居民住房,这样需要的墙多柱少,而下部一般用于超市等的商业用处,需要更大的空间,这样需要的就是墙少柱多,所以就必须要对其进行转换,将上部的墙体所承受的内力转移到下面的支柱上,这样的具备转换力的楼层一般被称为结构转换层。
功能:结构转换层的功能有很多,主要是将上下楼层的结构进行转换、改变上下层的柱网和结构类型、对上下层结构类型和柱网一起改变。
3.结构转换层的类型及设计方法论述
高层建筑结构转换层可以分为四种类型:梁式转换层、厚板式转换层、箱式转换层和桁架式转换层。
3.1梁式转换层
特点:梁式转换层分为托柱形式转换梁截面设计和托墙形式转换梁截面设计,这两者是按功能不同来进行划分的。
(1)托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承接的是上部的普通框架时,可以按照普通的截面设计进行配筋计算,因为这时的转换梁承受的力基本上和普通梁承受的力是一样的,但是,当转换梁承受的是上部斜杆框架时,就应该按偏心受拉构件进行截面尺寸设计,因为,此时的转换面承受的是轴向拉力。
(2)托墙形式转换梁截面设计。在转换梁的施工过程中,力学问题是一个关键问题,必须要予以重视,当转换梁承受上部的墙体是小墙体时,要采取普通梁的截面设计方法进行配筋计算,且纵向的钢筋也可以放置在转换梁的底部,像普通梁那样布置就可以了;当转换梁承受的是上部墙体且满跨不开洞时,转换梁应采取的截面设计方法是深梁截面设计方法,它的受力特点和破坏形态表现为深梁,不过此时的转换梁跨中较大范围的内力较大,所以其纵向的钢筋就不应该弯曲或者截断了;当转换梁承托上部墙体满跨或者不满跨时,但是剪力墙长度比较大时,应该采取的转换梁设计方法是深梁截面设计方法。
3.2箱型转换结构
当转换梁的截面较大时,可以在转换梁的梁顶和梁底同时设置一层楼板,遍布全层,使得整个楼层都构成“箱子”形式,也因此被称为“箱型转换层。
箱型转换结构也是高层建筑设计中较为常用的一种结构形式,在设计过程中主要要注意支撑体系的合理设置,这是保证建筑施工质量的重要前提,主要特点有:层高大、自重大、混凝土强度高、结构受力比较复杂、墙柱模板支设困难等,主要优点是转换层本身的整体性非常好,但是,它也有其缺点,就是它直接占用了整个楼层的面积,使得这个楼层不能再有其他用途,只能当做设备层使用,还有一个缺点就是上面所提出的自重大、造价高,这也是在实际应用当中很少使用的原因。
3.3厚板式转换层
这种厚板厚梁式转换结构主要优点是布置灵活,整体性比较好,当上、下柱网线错开比较多很难用梁来承托时就需要采取这种形式,做成厚板,厚板的厚度也可以根据上下的结构以及柱网尺寸而定,但是这种厚板式转换层的自重很大,地震作用大,耗费材料多,不仅耗费资金而且还容易发生震害,所以这种方法采用的也不是很多。
厚板式转换层可以采用TBSA等的三维空间分析程序对整体进行内力分析,主要是转换板的不规则边界,这样的一般会采用有效单元法进行内力分析,还可以采用复杂楼板有限元分析软件进行进一步计算,还可以对板在收到竖向压力荷载的受弯和局部压力等的进行计算。
3.4桁架式转换层
桁架可以分为两种,一种是空腹桁架,另一种是实腹桁架,这种桁架式转换层主要是由梁式转换层结构转换而来的,与梁式转换层相比它的受力更加明确、整体性好、抗震能力强、框架支柱柱顶弯矩和剪力更加小一点,这是它主要的优点,但是缺点也比较明显,施工难度大,更加复杂、节点设计难度大。可以对其进行整体结构的内力分析,当高层建筑的下部为大商场时,需要的空间必须要大,上部则是居住办公等的小空间,在这时就可以采用桁架式转换层,特别是在需要设置管道时,更要采取这种方式,一般采用桁架式转换层时应该跨满层进行布置,而且上弦节点要与上部密柱中心对齐。桁架式转换层的重量比较小,所以也减小了下部框架的承重负荷。
4.转换层施工遇到的问题及对策
4.1遇到的问题
(1)转换层的自重大、占用空间大、结构复杂,在施工过程中难度大,材料的占用量也非常大,施工成本也大大增加。(2)在转换层中,有的具有大体积的混凝土施工,这样容易出现升温裂缝的现象。(3)要减小转换层施工对下部的影响。
4.2解决措施
(1)合理的对支撑体系进行布置,要结合下部结构特点进行灵活的布置,采用悬空支撑体系进行支撑,尽量减小对楼板直接的作用力。(2)对于转换层混凝土体积较大,应该采取一定的措施,比如:采用养护措施对温度进行调整、使用低水化热的矿渣、在完成施工拆除支撑体系时,要确保混凝土的干湿程度是否符合要求等等。(3)减小转换层施工对下部的影响主要采取的措施是分层浇灌混凝土,让先浇灌的部分承担一部分的重量,卸载支撑体系的负荷。(4)在钢筋翻详前一定要对设计意图以及熟练程度、审核等进行深一步的了解,熟练掌握相关规定,当转换梁的高度较高时一定要保证钢筋骨架的稳定,这样才能安全方便的进行操作。
5.结语
高层建筑中,结构转换层的设计一直是建筑行业人员十分关注的问题,由于其结构的复杂性和工程量巨大,需要工作人员对其进行充分的了解,合理的设计规划,对于高层建筑转换层的设计要选择合理的、合适的转换层形式,在设计布置时,加强主要构件来增加设计结构的安全性和稳定性。目前高层建筑的转换层设计还不完善,需要我们不断的研究发现,进行深一步的探索。
参考文献
[1]李多龙.高层建筑结构设计的基本流程分析[J].江西建材,2013(6):32-33
关键词高层建筑给水方式分区 水压
随着经济的发展和城市地价的攀升,以及建筑业的迅速发展,高层建筑在大中型城市的比例逐年增加,我国的高层建筑数量越来越多。因此,高层建筑的给水系统也得以快速发展。由于多层与高层的不同特性,尤其是消防方面,给水系统的正确选用也是十分重要的,否则轻则水压水量不稳,重则事故频频,不能正常运行。作为给排水设计人员对高层建筑的给水系统进行仔细分析,在以后的设计工作中才能得心应手。
首先,我们应该明确高层建筑一般指十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)或建筑高度超过24m的公共建筑。多层建筑是相对高层建筑而言,大多数为6层以下,故本文讨论的多层指6层以下或低于20米的建筑。
对于高层建筑,城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求,绝大多数采用分区给水方式,即低区部分直按由城市给水管网供水,高区部分由水泵加压供水。选择给水方式是高层建筑生活给水系统设计的关键,它直接关系到生活给水系统的使用和工程造价。
就目前我国城市给水状况而言,水压一般可满足建筑五~六层的生活用水要求,高区部分的供水应根据具体情况确定。规范规定:“高层建筑生活给水系统的竖向分区,应根据使用要求、材料设备性能、维修管理、建筑物层数等条件,结合利用室外给水管网的水压合理确定。分区最低卫生器具配水点处的静水压,住宅、旅馆、医院宜为300~350KPa;办公楼宜为350~450KPa。”因此,根据《规范》规定的分区给水静水压,兼顾消防给水系统的给水方式,高层建筑生活给水系统高区部分应进行合理的竖向分区。
目前,高区部分可以采用的分区给水方式有:高位水箱给水方式;变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式。我国目前消防给水系统中临时高压制居多,一般高层建筑都设有高位消防水箱。在高位水箱有效容积增加不多的情况下,生活贮水与消防贮水同时贮存于一个水箱中,这既经济又便于管理。高位水箱具有稳压作用,使冷热水系统水压保持平衡,方便洗浴。变频调速水泵不能满足消防贮水量,存在小流量和零流量供水问题,同时变频控制股价格较高,在高层建筑中采用较少。气压罐给水方式的主要缺点是气压罐调节容积小,同样存在不能满足消防贮水的问题,一般作为消防给水系统中的经常性增压设备,对于高层建筑生活给水一般用于少数楼层水压不足时的增压。由于以上诸多原因,目前绝大多数高层建筑采用高位水箱给水方式,尽管高位水箱存在增加建筑荷载和防止生活用水受到二次污染的问题。
高位水箱给水方式可根据《规范》要求采用高位水箱减压给水方式、高位水箱并联给水方式或高位水箱串联给水方式,或者根据具体情况采用几种给水方式的结合。其中高位水箱减压给水方式利用减压水箱和减压阀减压。减压水箱占用一定的建筑面积,并且增加了防止生活用水二次污染的困难,有噪音影响。减压阀造价虽然较高,但占地面积大大减小,不影响水质而且无噪声,国内减压阀产品质量提高,性能可靠,故采用减压阀减压方式的日渐增多。
高位水箱给水方式在实际应用中可以按以下情况考虑:
(1)筑高度50m左右的高层建筑,高区部分可采用贮水池――水泵――屋顶水箱――减压阀给水方式。此方式供水安全可靠,充分利用了城市管网的水压,节省能源。这种方式普遍采用。
(2)建筑高度50~80m左右的高层建筑,高区部分可采用贮水池―― 水屋顶水箱――减压阀给水方式或高位水箱并联给水方式。并联给水方式各分区为独立的给水系统,供水安全可靠,水泵集中布置,便了管理维护,运行动力费川省。但走必须设水泵――水箱两套设备,增加了水泵和水箱占用的建筑面积,造价增大,这在大城市尤为显著。减压阀给水方式系统简单,设备费用少,占地面积小,管理维护方便。但是其供水安全性比并联给水较差,运行动力费用较高。目前我国各地供电情况逐步改善,电费比较适中,采用高位水箱分区减压给水方式具有较大优越性。这种情况病区部分有两个分区。此种方式应用较多。
3、建筑高度批80~110m左右的高层建筑,高区部分推荐采用高位水箱分区减压给水方式,即贮水池――水泵――屋顶水箱――减压阀给水方式,如图4所示。也可以采用高位水箱并联给水方式。这种情况高区部分有三个分区。
4、建筑高度超过110m的高层建筑,最高分区水泵扬程将会很大,压水管线很长,为避免这种情况应采用高位水箱串联给水方式(不设中间水箱时采用中间接力水泵方式)。推荐采用高位水箱串联给水与减压给水相结合的方式。
高位水箱串联给水方式的特点是各分区的水泵分散设置,各从下一分区的水箱抽水,下一分区的水箱除供本分区外同时是上一分区的水源,适用于超高层建筑。其优点是避免了设扬程高的水泵和水压高的压水管,压水管也不会很长。其缺点是由于设备分散,管理维护不便;水泵设于楼层对防震、隔音要求高;上区供水受下区影响,安全性较差。串联给水与减压给水结合,由于设备(水泵、水箱)减少,节省造价,并有利于管理维护,也减小了震动和噪声的影响,因而在超高层建筑中采用较多。
根据目前给水系统设计,高层建筑生活给水系统给水方式的选择应考虑多种因素。当建筑高度50m左右时,低区利用城市给水管网水压直接供水,高区采用水泵――屋顶水箱联合供水;当建筑高度50-80m时,高区采用高位水箱减压阀给水方式;当建筑高度80-110m时,高区采用高位水箱分区减压给水方式:当建筑高度超过110m时,高区采用高位水箱串联给水与减压给水相结合的方式。总之,应根据《规范》规定并结合当地的实际情况及工程的实际情况,确定经济合理的给水方式。
【关键词】高层建筑;构造;沉降原因;处理措施
当今高层建筑的不断增多,主楼和裙楼会使得地面会受到压力负荷的作用,地基也会因为受理不均匀产生结构性的差异沉降现象。结构性的不均匀沉降对高层建筑物的危害是极大的,不仅会使地面基础出现裂缝,而且会使建筑物一些结构发生开裂,严重时会房屋整体会发生倾斜,甚至发生倒塌。面对高层建筑的施工工程要求,需要及时处理高层建筑差异沉降的问题,下面简述三种解决高层建筑结构差异沉降的方法。
1、设置沉降缝防止发生不均匀沉降产生
设置沉降缝将建筑物分割为多个独立的沉降单元,以有效地防止发生不均匀沉降产生。处理差异沉降惯用方法为设置沉降缝,这是一种纯粹的“放”的方法。
1.1沉降缝设计原理
沿高层建筑主、裙楼交接处设沉降缝。沉降缝自上而下(基础也要断开)将主楼和裙楼分隔成人、各自独立的结构单元,相邻结构单元之间的差异沉降并不相互影响,不会由此产生结构内力。
主楼的沉降量一般要比裙楼的沉降量要大,基础施工前可先分别估算主楼单元及裙楼单元各自的沉降量,在施工时适当调高主楼楼面相对高度和适当高低裙楼楼面相对高度,使两者在经历了整个沉降过程后变为一致。
1.2构造
沉降缝的宽度一般为100mm,并且应符合搞震缝的要求。有盖板覆盖,缝顶处要覆盖密实,防止雨水渗人。
1.3优点
沉降缝的优点在于设计思路 简单,无需考虑抵抗不均匀沉降引起的结构内力。
1.4缺点
1.4.1设沉降缝的缺点在于会出现双柱、隔墙、双梁,建筑 平面的使用受到了限制。
1.4.2沉降缝宽度只有100mm,缝两侧的隔墙很难做防水处理,如果沉降缝没有被封盖密实,很容易造成雨水渗入而潮湿隔墙.
2、设置施工后浇带
施工后浇带能够有效解决上述沉降缝的缺点,这是一种先“放”后“抗”的方法。
2.1施工后浇带的原理
后浇带的位置通常设在主楼和裙楼交接处附近结构受力较小的部位(如梁、板的反弯点处)。在分别浇筑主楼和裙楼主体单元时,从基础梁到上部结构的梁和板都预留出施工后浇带,待主楼和裙楼的主体分别完工后,再用膨胀混凝土将两部分连接起来,使两侧地梁、上部梁和板连接成一个整体。这样做的目的是为了把高层与低层的差异沉降先“放”一部分,一般情况下,高层主楼完成后,两部分的沉降量已完成最终沉降量的60%-8/0%,剩下的沉降量就小很多了,这时再完成施工后浇带的混凝土,二者余下部分差异沉降引起的结构内力,可由结构自行调整。
2.2构造
后浇带宽度一般为700~1000mm,实践中较多采用1000mm。后浇带处钢筋可断也可不断。后浇带一般做成企口式,无论何种形式,后浇带在补浇混凝土前必须凿毛并清理干净。后浇带从预留到浇筑的时间当然越长越好,但为了施工期间不影响设备安装,一般不应少于40天,最宜60天。
2.3进行后浇带的填充
后浇带的填充材料宜采用浇筑水泥、膨胀水泥或普通水泥加铝粉等配制的混凝土。当施工现场缺乏这类水泥时,也可采用普通水泥混凝土,但要求混凝土强度等级比原来高一级,潮湿养护不少于15天。
2.4优点
施工浇带的优点就是在于完全解决了设缝的弊端。
2.5缺点
在实际施工操作中,后浇带往往带来一些问题,主要有以下几点:
2.5.1留于基础底板上的后浇带,将历经整个结构施工的全过程,直至结构封顶。对于高层建筑,这段时间很长,在这段时间内,后浇带中将不可避免地掉进各种各样的垃圾杂物,由于底板钢筋较粗较密,再加上局部加强筋,使得清理工作非常艰难,若不清理干净,必然影响后浇混凝土的质量。
2.5.2后浇带贯穿整个地下、地上结构,所到之处遇梁断梁,遇板断板,给施工带来很多不便,影响施工进度。
2.5.3在后浇带补浇混凝土前,需将两侧混凝土凿毛,施工非常困难;而底板混凝土与后浇带混凝土浇带时间间隔数月,新旧混凝土的粘结强度很难保证;又由于浇筑时间差,造成底板混凝土的干缩极易在新旧混凝土的连接处产生裂缝。设置施工后浇带的初衷是防止底板裂缝的产生,而后浇带处理不好却人为地在每条后浇带处造成两条贯穿裂缝,引起漏水。
2.5.4在软土地基或地下水位高的情况,必须时间降水。
2.5.5后浇带将底板分成若干块,底板抗水平力的能力大大削弱,底板的移动还可导致上部结构的位移,因此必须采用特殊措施确保底板稳定性。
3、完全以“抗”方法抵御地基不均匀沉降引起的结构内力
不论是用沉降缝还是施工后浇带处理不均匀 沉降问题,都有其各自的弊端,如果条件允许,我们可以考虑采用“抗”方法--通过合理的设计配筋、合理的混凝土强度等级,以结构本身抵御不均沉降引起的结构内力。
3.1取消沉降缝或后浇带的理论依据
3.1.1如果地基的天然地质条件较好的话,或者采用桩基打入较坚硬的岩层,地基的绝对沉降量很小,那么差异沉降也不会大,所产生的结构内力也较小,设置沉降缝或施工后浇带显得大材小用。
3.1.2如何取消沉降缝或施工后浇带。
沉降缝或施工后浇带都是采用以“放”为主的原理来处理基础差异沉降的,而我们可以改变观念,改用以“抗”的手段来处理。
主、裙楼荷载差异虽然很大,但如果都建在桩基或改良 的地基上(包括坚硬的天然地基),或利用桩基和坚硬地基调整主、裙楼的差异沉降控制在较小范围;还可以利用大底板联合基础的整体性调整差异沉降,确保主、裙楼在整体基础上具有较小的差异沉降。但需要通过计算和分析,加强变截面处的抗弯刚度和配筋,控制工程在封顶后的最终沉降在20~30mm范围以内。
3.2缺点
3.2.1采用“抗”方法对地基的地质条件要求较高,并不是任何工程均可采用的。
3.2.2采用“抗”的方法较设置沉降缝或施工后浇带更为冒险,要求结构设计人员有丰富的经验并进行精确的计算。
关键词:高层建筑结构;设计;对策
1高层建筑结构的特征
高层建筑结构不但承受较大的垂直方向的荷载,同时也承受较大的水平方向的荷载,如风荷载和地震作用。一般情况下,低层建筑结构受到水平方向上的影响比较小,然而在高层建筑中,水平荷载作用则往往比较大,外界地震的作用和外界风产生的水平方向的荷载的影响是主要的影响因素。随着建筑物高度的增加,高层建筑的位移增加较快,但是高层建筑过大的侧移不但影响人的舒适度,同时使得建筑物的使用受到影响,并且容易损坏结构构件以及非结构构件。基于此,在设计高层建筑结构时,首先控制侧移在规定的范围之内,所以,高层建筑结构设计的核心是抗侧力结构的设计。
2高层建筑结构设计的原则
2.1选择合理的结构方案。合理的结构设计方案必须满足安全性和经济性的要求,并且要满足结构形式和结构体系的要求。结构体系的要求是受力明确,传力简单。在相同的结构单元当中,应该选择相同结构体系,如果高层建筑处于地震区,那么尽量选用平面和竖向规则的结构方案。另外,应在综合考虑地理条件,工程使用需求,施工条件,材料等因素的基础上,并和建筑包括水,暖,电等各个专业的相协调的情况下,选择合理的结构,从而确定结构的方案。
2.2选择合理的高层建筑结构计算简图 在计算简图基础上进行高层建筑结构设计的计算,如果选择不合理的计算简图,就比较容易造成由于结构不安全或造成不必要的浪费。基于此,高层建筑结构设计安全合理保证的前提是合理的计算简图的选择。同时,在设计中应该采取相应的结构构造措施,保证计算简图的误差在规范规定的范围内,确保结构的安全。
2.3选择合理的高层建筑结构基础设计 按照高层建筑地质条件进行基础设计的选择。综合分析高层建筑上部的结构类型与荷载分布情况,考虑施工条件,相邻的建筑物的影响等各个因素,在此基础上选择科学合理的基础方案。基础方案的选择应该使得地基的潜力得到最大程度的发挥,必要的时候要求进行地基变形的检验。高层建筑设计要有详细的地质勘查报告,如果缺失,那么应该进行现场勘查并参考相邻建筑物的有关资料。一般情况下,相同结构单元应该采用相同的类型。
2.4对计算结果进行准确的分析 随着科技的不断进步,计算机技术被广泛的应用在建筑结构的设计中。当前市场上存在着形形的计算软件,采用不同的软件得到的结果可能不同,所以,建筑结构设计人员在全面了解的软件使用的范围和条件的前提下,选择合适的软件进行计算,对复杂的结构应采用两种以上的不同的结构软件计算,并进行对比分析,按最不利的结果进行设计。
2.5高层建筑的结构设计要采用相应构造措施。高层建筑结构设计的原则是强剪弱弯,强柱弱梁。高层建筑结构设计过程中把握上述原则,加强薄弱部位,对钢筋的执行段锚固长度给予重视,并且要重点考虑构件延性的性能和温度应力对构件的影响。
3高层建筑结构体系的选型
3.1建筑的结构在抵抗来自于水平方向和竖直方向的荷载时构件的组成形式和传力的路径就是高层建筑的结构体系。通过包括墙,柱等的竖向构件和楼盖等水平构件将竖向荷载传递到基础,利用抗侧力体系将水平荷载传递到基础。
3.2根据高层建筑结构的材料将高层建筑的结构体系分为钢筋混凝土结构体系,钢结构体系,钢–混凝土混合结构体系以及钢–混凝土组合结构体系。钢筋混凝土结构体系被广泛的应用在各类的工程结构中,具有混凝土和钢筋两种材料的协同受力性能特征,造价低廉,耐久耐火,成本低,整体性能优良,但存在着自重大,延性差,施工慢等缺点;钢结构体系的强度高,抗震性能比较好,施工方便,跨度大,用途多,但是存在着费用高,防火性能差,施工复杂等不足;钢–混凝土混合结构结合了钢筋混凝土构件和钢构件的长处,不但增加了钢构件的材料强度,同时具有较高的抗震性能,成本低廉,然而这两种材料构件的连接技术还存在着不足;钢–混凝土组合结构具有承载能力高,抗震性能强,比钢结构具有更优良的耐火性,施工速度快,但是存在着节点的构造比较复杂的缺点,一般被用于小偏心受压构件。
3.3根据结构形式可以将高层建筑结构分为框架结构体系,剪力墙结构体系,框架–剪力墙结构等体系。利用柱,梁等结构体系作为高层建筑竖向承重的结构,并且承受水平荷载,这种结构侧向位移大,框架结构内力大,适于60m高度以下的建筑;通过高层建筑的墙体当做抵抗侧力和竖向承重的结构体系,就是剪力墙结构体系。这种剪力墙结构的刚度大,整体性能好,不易受水平力作用发生变形,适应于高层建筑,但是由于剪力墙的间距小,使得平面的布置不灵活,因此,在公共建筑中不宜使用;利用框架和剪力墙组合的而构成的结构形式就是框架–剪力墙结构体系,这种结构形式不但具有实用性强,布局灵活的优点,同时承受水平负载的能力更高,在高层建筑中被广泛使用。在框架–剪力墙结构体系中,需要注意考虑剪力墙的位置,设计合理的剪力墙的数量,以及满足框架的设计要求。
4高层建筑结构设计问题分析及对策
4.1高层建筑结构存在着超高的问题 基于高层建筑抗震的要求,我国的建筑规范对高层建筑的结构的高度有严格的规定,针对高层建筑的超高问题,在新规范中不但把原来限制的高度规定为A级高度,并且增加了B 级高度,使得高层建筑结构处理设计方法和措施都有了改进。实际工程设计中,对于建筑结构类型的改变对高层超高问题的忽略,在施工审图时将不予通过,应该重新进行设计或者进行专家会议的论证等。在这种情况下,整个建筑工程的造价和工期都会受到极大的影响。
4.2高层建筑结构设计短肢剪力墙设置 我国建筑新规范中,短肢剪力墙是指墙肢的截面厚度不大于300mm,且高度和厚度比在5~8 的墙,按照实际经验以及数据,高层建筑结构设计中增加了对短肢剪力墙的使用限制。所以,在高层建筑的结构设计中,必须尽可能的减少或者避免使用短肢剪力墙。
4.3高层建筑结构设计嵌固端的设置 一般情况下,高层建筑配有两层或者两层以上的地下室或者人防。高层建筑的嵌固端一般设置在地下室的顶板或者人防的顶板等位置。因此,结构工程设计人员应该考虑嵌固端设置会可能带来的问题。考虑嵌固端的楼板的设计;综合分析嵌固端上层和下层的刚度比,并且要求嵌固端上层和下层的抗震的等级是一致的;高层建筑的整体计算时充分考虑嵌固端的设置,综合分析嵌固端位置和高层建筑结构抗震缝隙设置的协调。
4.4高层建筑结构的规则性 在关于高层建筑的新规范中,对于高层建筑结构的规则性做出了很多限制,比如规定了结构嵌固端上层和下层的刚度比,平面规则性等等,并且硬性规定了 “高层建筑不能采用严重不规则的设计方案。”因此,为了避免后期施工设计阶段的改动,高层建筑结构的设计必须严格遵循规范的限制条件。
结束语:
高层建筑的结构设计是一项综合性的技术工作,对于建筑的设计有着非常重要的作用和意义。随着我国高层建筑的不断发展,高层建筑的结构设计的要求越来越高,充分了解高层建筑的结构特性和高层建筑结构设计的原则至关重要。本文分析了高层建筑的结构特性,高层建筑结构体系的选型问题,并重点分析了高层建筑结构设计问题及对策,可以为高层建筑结构设计提供参考。
参考文献:
关键词:给排水设计 高层建筑 管道敷设
中图分类号:[TU208.3]
1 高层建筑给水排水工程的设计要求
由于高层建筑具有层数多高度大、振动源多、用水要求高、排水量大等特点,因此。对建筑给水排水工程的设计、施工、材料及管理方面都提出了较高的要求。与低层建筑给水排水工程相比,高层建筑给水排水工程具有以下特点。
1.1 高层建筑给水热水消防系统静水压力大。如果只采用一个区供水,不仅影响使用。而且管道及配件容易被破坏。因此,供水必须进行合理的竖向分区,使静水压力降低,保证系统的安全运行。
1.2 高层建筑引发火灾的因素多,火势蔓延速度快,火灾危险大.而且扑救困难。因此,高层建筑消防系统的安全可靠性要比底层建筑的高。由于目前我国消防设备能力有限。扑救高层建筑火灾的难度较大。所以高层建筑的消防系统应立足于自救。
1.3 高层建筑的排水量大,管道长,管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力。稳定管道的压力,保护水封不被破坏,高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。另外,高层建筑的排水量管道应采用机械强度较高的管道材料。并采用柔性接口。
1.4 高层建筑的建筑标准高,给水排水设备使用人数多,瞬间的给水量和排水量大.一旦发生停水或排水管道堵塞事故,影响范围大。因此。高层建筑必须采用有效的技术措施,保证供水安全可靠,排水通畅。
1.5 高层建筑动力设备多,管线长,易产生振动和噪声。因此,高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪音的技术措施。
2 高层建筑给水排水设计
2.1 生活给水系统
由于高层建筑物总高度较大,仅靠室外管网的供水压力,通常无法满足较高层用水点的水压要求,工程中一般采用增压设备辅助供水,以产生更大的水压,如果给水系统不进行竖向分区,则底层卫生器具将承受较大的静水压力,从而带来一系列的问题。因此,对高建筑应实行分区供水,保证给水系统的顺利进行。在给水方式上、各个地方应该根据自已地区的实际情况和不同要求选择适合的给水方式,通常包括高位水箱给水、气压罐给水、变频泵无箱给水、减压分区给水等几种方式。
2.2 污废水排放系统设计
室内的污废水管道采用雨水和污、废水分流,污水和废分流设计,污、废水排放系统设置共享通气立管,室外的污废水管道采用合流设计,排入市政污水管网.。
地库停车场的废不由排水沟收集排入车库集水坑,再经潜水排污泵提升至室外污水管网。考虑停车库没有洗车库,故不令设集中的隔油处理。废水集水井内均设两台潜水排污泵,均为一用一备设置,主泵可以由控制箱随机启动,在紧急情况下可以通过水信控制的模式启动备用泵,达到更为安全的目的。水泵可现场物动控制或通过控制实现自动控制(停泵水位、第一台水泵启动水位、启动备用水泵和报警水位等)。
2.3 消火栓灭火系统
依据各建筑类别及《高层民用建筑设计防火规范》《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》,住宅为一类高层普通住宅,同一时间按一个着火点进行消防设防,建筑高度大于50m,室内消火栓用水量为20L/s,室外消防用水量为1L/s,火灾延续时间2h;地下车库室内消火栓用水量为10L/s,室外消防用水量为20 L/s,火灾延续时间为2h。
3 关于水表设置
长期以来,我国住宅水表均设于室内厨房或卫生间等用水集中处,对于用水点较多且分散的住宅,有时甚至一户内设多个水表。近年来,水表设于户内而引发的诸多问题日益引起人们的重视。由于这些问题的产生,水表出产已成为必然的选择。住宅建筑一般装设分户水表,分户水表或分户水表的数字显示应设在户外较宜。水表分户一般有以下几种方式:
3.1 分户水表集中设于屋顶(水箱供水)或底层空间内(变频供水)。这种方式常用于多层单元式住宅中。一般一个单元梯位水表设一个水表井(箱),分户水管沿室内管井或建筑外墙引入户内。其优点为;抄表方便,抄表人员劳动强度低,可以杜绝用户的输水行为。缺点是:管材耗量大,管道水头损失大,需占用较大空间的管道井,如设于外墙则易影响建筑外观,分户支管不易检修。
3.2 水表设于楼梯休息平台处。给水立管设于平台处,每户设一水表箱;将水表箱嵌入休息平台两侧墙体中。其优点为:分户支管短,较节约管材,管道水头损失也较小,缺点是:水表分散设置,抄表人员劳动强度较大;通常室内消火栓箱也明设于休息平台处,因而使本来就拥挤的休息平台更为局促,给住户通行带来不便。
3.3 水表每层集中设于水表间内,分户水表整齐靠于墙面。其优点:分户支管短,较节约管材,管道水头损失也较小,缺点是:分户管道必须沿公共走道楼板下引入室内,因而走道内要求设吊顶。
以上几种水表分户方式,各有其优缺点,具体在工程实际设计中采用何种方式,应由设计入员根据住宅的性质、档次及当地行业管理部门的要求确定。
4 排水管道敷设及材质选用
4.1 卫生间排水管道设置
为了不使卫生间污水横管进入下层户内空间,排水管道的敷设一般采用以下几种方式:
卫生间地面楼板下沉,污水横管设于下沉室内。这种方式对排水管道的施工较为方便,但检修管道则十分不易。在实际工程使用过程中,经常发生下层住户靠卫生间处楼板及侧墙发生渗漏现象。由于无法查找出漏水的原因,上层住户只能将整个卫生间地面凿开重新翻修,凿开后才发现下沉室内积满水,积水经侧墙渗入下层。分析产生积水的主要原因有:卫生间地面防水未处理好,地面水渗透入下沉室;部分给排水管道漏水进入下沉室。针对以上原因采取的措施有:严格做好卫生间地面的防水处理及下沉室四周的防水处理;卫生间内所有给排水管道应经严格试压住水试验后方可暗封管道,建议在下沉室侧面设置侧排地漏,以排除可能出现的积水。
采用侧排方式。卫生间采用后出水式座便器,侧排地漏,将浴盆或淋浴房垫高,各卫生器具排水横支管沿卫生间地面墙脚处引至外墙。器具存水弯、排水横管及立管均设于建筑外墙处。采用这种方法,可避免出现下沉式积水的状况,但应注意几点:首先,尽可能将洁具特别是座便器设于靠外墙处;其次应与建筑专业密切配合。由于排水横管及立管均设于外墙,不可避免影响到建筑外观,因而在建筑方案设计阶段,给排水专业人员就应介入,将卫生间布置于建筑凹槽处,尽量降低对建筑立面的负面影响。
在北方严寒和寒冷地区的气候条件下,住宅厨房、卫生间的排水立管应分别设置。加侧排地漏,北方地区因安装困难可适当加大管井,排水管道不得穿越卧室,排水立管采用普通塑料排水管时,不应布置在靠近与卧室相邻的内墙;当必须靠近与卧室相邻的内墙时,应采用橡胶密封圈柔性接口机制的排水铸铁管、双臂芯层发泡塑料排水管、内螺旋消音塑料排水管等有消声措施的管材。
4.2 排水管道的材质选用
根据建设部的规定,目前新建多层住宅均使用UPVC塑料排水管,室内UPVC排水管的类型有普通UPVC实壁管、UPVC芯层发泡管(PSP管)、UPVC螺旋消音管三种。普通UPVC实壁管噪音较大,而同等壁厚的UPVC芯层发泡排水管比UPVC实壁管重量轻约20%-30%左右,同时它又具有隔热隔音的效果,特别适合于建筑排水,可显著地降低流水噪音,大有取代UPVC实壁排水管的趋势。UPVC螺旋消音管不仅可以降低噪音,而且与其它同管径排水管相比排水能力大大提高。不仅可作为高层建筑的排水管,而且还不用设专用通气立管。因此,要根据安全、经济、环境等因素综合考虑,合理选择排水管。