超高层建筑给排水设计问题浅析

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摘要:为了提高超高层建筑给排水设计的科学性和合理性，指出了超高层建筑给排水工程特点及给水方式、消防系统、污水系统常见的设计问题。介绍了超高层工程中生活供水系统设计标准，包括给水系统、排水体系、污水系统、热媒系统等。提出了供水方式的选择和中间转输水箱的计算方法，应根据给排水工程特点，按照相关规范标准，以安全性、实用性、经济性、科学性为设计原则，进一步完善超高层建筑给排水系统的设计，提升建筑屋的舒适度。

关键词:超高层建筑;给排水;设计;问题

超高层建筑的排水设计直接影响着建筑物的整体质量，应做好给排水结构设计，使其更加科学、合理、安全。

1超高层建筑给排水工程特点

与普通的多层建筑相比，高层建筑的给排水处理具有以下特点:在排水系统中，必须对下层管道进行压缩，水的瞬时波动较大，设计上部结构供水系统时，必须严格控制排水管道材料的选择，根据实际技术要求选择合适的管道，有效保证管道压力的可靠性，保证给排水系统的容量。在供水系统中，供水设备的选择非常重要，应根据计算数据调整供水系统参数，如果水头过高，容易失去多余的压力;水头较低时，在较高区域容易降低压力。超高层建筑存在一定的安全问题，为了确保人身财产安全，应重视超高层建筑的消防系统，确保其安全性和可靠性。

2超高层建筑给排水系统中的常见问题

2．1给水方式的设计

在超高层建筑中，给水方式的正确选择是保证用户用水安全性的前提。对于建筑高度大于100m小于150m的高层建筑来说，低层部分通常是市政水压直接给水，而高层部分则采取变频供水设备供水，即垂直分区并联供水。一般市场上的变频供水设备可满足用户要求，如某项目建筑高度150m，采用的是并联供水形式。如果规划用地范围较大，水泵扬程无法满足计算需要，则应采用串联供水方式。可选择设置一个高位水箱来达到供水目的，这种方式须得一次性把水加压到水箱中，增加建筑物荷载。对于高于150m的超55高层建筑，由于供水设备的流量和扬程无法满足用户需求，应考虑串联供水。这种供水方式是将转输水箱设置在中间楼层，达到供水目的。但是转输水箱的设置会增加二次污染的可能性，需要为给水管网设置配套的消毒设施。

2．2消防系统的设计

超高层建筑消防设计中，消防水量与多高层建筑基本无差别，按现行设计标准即可，但要注意转输水箱容积的计算。消火栓系统和自动喷水系统要在避难层等合适的楼层预留水泵接合器接力泵进出水的接驳口。无论是转输水箱还是接力泵或转输水泵，均应与建筑结构协调，尽量设在专用房间内，要有排水措施。如果避难层下方是住宅，需要设置安静的房间，不能设在其正上方。根据现行规范标准规定，系统工作压力大于2.4MPa或消火栓栓口处静压大于1.0MPa时，消防系统应分区供水。超高层建筑的消防系统分区方式有以下两种:连续供水。串联进水是将水泵水箱设置在保护层或相应的设备层。泵箱的有效容积不得小于60m3，泵头通常位于较低区域。如果使用多台消防泵直接供电，则必须先启动较低的消防泵，再启动较高的消防泵，传输间隔必须在20s内。重力供水。消防水箱和消防泵安装在屋顶上，用于储存消防用水。除上层消防泵的加压水外，其他楼层使用屋顶水箱的重力供水。地面重力供水可采用减压阀段或消火栓，也可采用真空孔减压措施。重力供水是可靠的，但由于水体建在屋顶上，对结构荷载影响较大，经济性较差。

2．3污水系统的设计

塔高废水浓度和雨水排放不得过高。在规划超高层建筑给排水系统、雨水排水站和塔式房屋的污水排水站时，屋顶顶部管道如果同一干线上有两个或两个以上的雨水池和污水管塔，其浓度会较高，所以废水和雨水处理应在单户住宅中进行，避免破坏集水区，影响污水系统运行。缺少技术夹层对上部结构排水效率的影响。一般来说，超高层结构过渡层的梁宽和梁高均高于标准层，连接梁会对污水管道和卫生设施的布置产生影响。设计卫生设施时，应避免开关梁和排水管之间发生冲突，一些位于标准楼层下的污水管应弯曲，确保变压器地板上的管道排水分开。在选择管道时，上部结构必须考虑环境、压力、安装、温度、美观等因素。如果污水系统堵塞，后果将非常严重。超高层建筑排水系统的管道一般以UPVC管为主，具有安装方便、重量轻、内壁美观光滑、不易堵塞、比铸铁管小等优点。当污水管旋转时，应使用铸铁供水管作为管道，以防分流，在设计塔式排水系统时，UPVC系统不能安装在室内。设计流量为重力流，应考虑排水压力;在购买雨水系统管道时，应考虑施工高度产生的静压，在普通钢管的压力范围内选择普通钢管，对于一些高负荷、超高施工的管道，可选择无缝钢管，保证雨水排水系统的安全性。

3超高层工程中生活供水系统设计标准

3．1给水系统

供水标准分为家庭用水和消防用水，冷水可以在同一房间内串联或并联供应。应选择合理的生活供水方式，城市供水以分段设计为主，通常是在地板上增加一个特殊的压力装置，为高层居民的日常供水提供压力。应建造水泵和水箱，设置从上到下的游泳池水箱。泵房分布在下部区域的水箱内，泵送至上部区域供水。该方法操作简单、设备简单、能耗低，无须建造水泵或高压管道，但供水系统配置相对分散，管理烦琐，泵容量大，容易使结构负荷增加，投资成本较大。当建筑物高度达到100m时，应设置可供居住和疏散的避难所，水泵一般位于避难所内，可在相邻楼层之间设置水转换器，增加给水压力。此外，每个带真空阀的区域应分为两个较小的工作区域，泵在频率范围内采用工作泵控制液位。中间泵箱只能设计在一层和三层，以有效减少厂房面积。摩天大楼需要稳定高效的水压，可采用屋顶水箱设计，通过重力供水提高经济性和合理性。

3．2排水系统

排水系统是将污染物和废物直接排到户外，主要由排水管道、通气管道、清通设施和抽升装置等组成。超高层工程中的生活给排水系统通常采用雨、污水分流方式，但由于部分地下室中的污染物无法使用重力流的方式直接排出户外，所以主要采用浅污泵进行抽升，便于污水排放。在消防电梯的基坑处可使用深排水泵进行抽出，在厨房或食堂可使用单独的地排方式进行排放。建筑物排水是在地下建造污水处理水池，而建筑物的楼层排水通常是由粪、污水立管和专门的通气管共同完成排放。卫生间应建造特殊的通气管装置，提升给排水品质，减少噪声。超高层建筑物排水系统应预先进行处理，再排放污染物和垃圾。

3．3雨水系统

在超高层建筑屋面雨水系统中，应用最为广泛的是内排水设计模式。家庭屋顶采用虹吸和水压流，雨水通过重力从主楼屋顶排出。雨水可以回收和再利用，雨水收集装置可安装在建筑物内，可设置景观水环境，建立循环冷却系统。室内雨水管道的设计有一定的标准，主要采用柔性和抗震管道、铸管、打结密封，采用高压气流中的高密度聚乙烯材料作为排水管，采用热熔法粘接。以U－PVC建筑材料作为雨水管道，应选择符合国家标准的管道，在购买管道时，必须仔细检查管道标签，选择外观好、干净、均匀、无气泡、色差大等的管道，管壁厚度均匀。一般情况下，热水管道应选择S2系列，通常外径为25，壁厚为4.2mm及以上，或外径为20，壁厚为3.4mm及以上。所选管道必须具有良好的刚度，尤其是水平排水管，按压手指后必须保持稳定。

3．4热媒系统

通用冷却系统由三部分组成，包括热源、换热器和冷却网络。火力发电厂产生的冷却液(蒸汽或热水)可通过冷水换热器直接加热，冷却液在封闭管道中循环供应热水，为确保超高热水的顺利供应，必须对所有施工环节进行严格的质量控制。当水被加热到设定的水温时，热水来自热交换器并通过分配网络分配到每个用水点，流经热交换器的冷水来自高层水泵或管道网络。

4供水方式的选择和中间转输水箱的计算

办公室通常使用变频供水系统，15层及以上的高层建筑需配备防护设备，可以使用初级保护，两层之间设置避难所，每个区域使用一台带水转换器的泵组。可重复使用的减压阀分为两个区域，泵用于液位控制和停机，将泵的中间水箱安装在一楼或三楼。上述系统的液压设备和管道最大载荷为1～3层保护层的平均高度，系统工作压力不超过2MPa。建筑物临时偏差率为1×5，采用带小泵和增压室的大泵，单台大泵备用。使用工频泵可以保证泵在有效范围内高效运行变频，减少二次污染的可能性。对于酒店来说，应合理使用重力水箱屋顶，屋顶上一般安装有两个间歇式冲洗水箱，水箱定期更新，以保证酒店24h供水，避免二次污染。酒店大楼的水位相对较高，建议酒店的超高层建筑使用油罐顶部的重力水。高层中间抽油罐包括燃油抽油罐和家用抽油罐。2003年，《中间消防抽水箱给水系统规定》中间水泵水箱应同时起到水泵的上水泵和区域内消防用水上水箱的泵送功能，消防构筑物中的蓄水池为15.30m3。如果建筑物的超高水流为40L/s，自动注水为30L/s，则不得小于60m，中间运输容器的体积=(40，30)С10С60+(40，30)С5С6063000(L)，其中该区域消防箱顶部的水为10m，上部泵的水为5m，如果有其他灭火系统，则灭火系统的水应汇总为取水容器的平均体积，可以在火灾中同时启动。《生命支持系统建筑给水排水设计规范》(GB50015)200337指出，泵送水箱中使用经济用水，泵送期间的水量设置为5/10m。水泵水箱作为生命支持系统的功能主要有两部分:上部区域高压泵的泵井，这部分水是泵在上部3.5m内的输出水。下部区域的可调节泵流量，即地层，确保原水泵的启动次数不超过6次/h，这部分水来自8L泵范围内的5.10m泵，泵为8L/s。如果系统是重力供水系统，中间泵水箱不仅是顶泵，还应控制该区域的供水。这部分水量调节为油箱重力供水范围内最大用水量的50%，两部分合并为重力供水系统中间泵水箱的水量。

5结语

在设计超高层建筑给排水系统时，应结合建筑物的实际情况，为人们提供良好的居住体验，保证给排水系统的可靠性、合理性、安全性。根据给排水工程特点，按照相关规范标准，以安全性、实用性、经济性、科学性为设计原则，进一步完善超高层建筑给排水系统的设计，提升建筑物的舒适度。

作者:刘俊巧 单位:河南省建筑设计研究院有限公司