超高層建筑給水設計探討

張小麗

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，商業(yè)中心土地價格的不斷高漲，為了土地利用率的提高，越來越多的超高層建筑拔地而起，由于超高層建筑建筑高度比較高，使用人數(shù)較多，因此對工程設計人員提出了許多的新問題和挑戰(zhàn)，下面就本人的實際工程探討一下超高層建筑的給水設計。

1 工程概況

超高層建筑是指建筑高度大于100 m的民用建筑。超高層民用建筑按其功能分為超高層公共建筑和超高層居住建筑，在實際工程設計中采用不同的給水形式。GB 50045-95高層民用建筑設計防火規(guī)范2005版6.1.3條中規(guī)定;建筑高度大于100 m的公共建筑要設避難層，超高層的避難層一般均作為機電專業(yè)的設備層。本文涉及的工程為超高層公共建筑。

中鐵三局科技研發(fā)中心，位于太原市?？偨ㄖ娣e為48 470.85 m2。建筑高度為129.95 m。地下2層，地上32層，地下1層局部為設備用房，其余為復式汽車庫;地上層為大辦公室;4層為職工餐廳，5層、18層為避難層。該建筑為一類超高層建筑，耐火等級為一級，結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

2 給水系統(tǒng)設計

本工程建筑高度超過100 m，如仍采用并聯(lián)給水方式，其管網(wǎng)承壓過大，存在安全隱患，故本工程采用串聯(lián)分區(qū)供水的方式，即在避難層設生活轉(zhuǎn)輸水箱和轉(zhuǎn)輸水泵來實現(xiàn)串聯(lián)分區(qū)供水。

本建筑的供水水源為城市自來水，水壓約0.40 MPa。在本樓的地下2層設置生活水箱和生活轉(zhuǎn)輸水泵，在18層避難層設置生活轉(zhuǎn)輸水箱和生活加壓泵供各分區(qū)生活用水。生活給水系統(tǒng)的水質(zhì)應符合GB 5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標準的要求。

生活給水系統(tǒng)重力供水部分采用上行下給枝狀供水管網(wǎng)，加壓供水部分采用下行上給枝狀供水管網(wǎng)，根據(jù)建設單位要求引入管設總水表計量，辦公樓每層均設置水表計量。該工程采用串聯(lián)分區(qū)供水，給水系統(tǒng)豎向分為六個區(qū)，分別為市政1區(qū)、重力1區(qū)、重力2區(qū)、加壓1區(qū)、加壓2區(qū)、加壓3區(qū)六個區(qū)。－2層～4層為市政1區(qū)，由城市管網(wǎng)直接供水，充分利用市政壓力。地上10層～14層為重力1區(qū)，由18層避難層轉(zhuǎn)輸水箱重力供給;5層～9層為重力2區(qū)，由18層避難層轉(zhuǎn)輸水箱重力減壓供給，減壓閥組設于10層管井內(nèi);15層～20層為加壓1區(qū)，由18層避難層轉(zhuǎn)輸水箱和加壓1區(qū)恒壓變頻調(diào)速供水設備供水;21層～26層為加壓2區(qū)，由18層避難層轉(zhuǎn)輸水箱和加壓2區(qū)恒壓變頻調(diào)速供水設備供水;27層～32層為加壓3區(qū)，由18層避難層轉(zhuǎn)輸水箱和加壓3區(qū)恒壓變頻調(diào)速供水設備供水。

地下2層設置生活水箱和生活轉(zhuǎn)輸水泵，生活轉(zhuǎn)輸水泵采用變頻泵組轉(zhuǎn)輸水量來補充避難層轉(zhuǎn)輸水箱水量的不足，按《建筑給水排水設計規(guī)范》3.7.3生活水箱的有效容積按建筑物最高日用水量的25%計算:辦公樓每層120人，每人每班40 L/d，使用時間:8 h，小時變化系數(shù):1.5，最高日生活用水量為144 m3/d，最大時生活用水量為27 m3/h。生活水箱有效容積v=120×28×40×25%=33.6 m3。按《建筑給水排水設計規(guī)范》3.8.3 中當建筑物采用高位水箱調(diào)節(jié)給水系統(tǒng)時，生活轉(zhuǎn)輸水泵的最大出水量不應小于最大小時出水量。轉(zhuǎn)輸水泵的流量:120×28×40×1.5/8=7.08 L/s。在18層避難層設轉(zhuǎn)輸水箱，設轉(zhuǎn)輸水箱的作用在于:1)調(diào)節(jié)初級泵與次級泵之間的流量差，防止初級泵的頻繁啟動;2)阻止次級泵停泵時，管網(wǎng)壓力回傳。按《建筑給水排水設計規(guī)范》3.7.5.1條中由水泵聯(lián)動提升進水的水箱(即轉(zhuǎn)輸水箱)生活用水調(diào)節(jié)容積，不宜小于最大用水時水量的50%，且3.7.8中生活用水轉(zhuǎn)輸水箱的調(diào)節(jié)容積取轉(zhuǎn)輸水泵5 min～10 min的流量。在本工程設計中，因建筑物避難層面積有限，不僅要設生活轉(zhuǎn)輸水箱而且要設消防轉(zhuǎn)輸水箱，故轉(zhuǎn)輸水箱的容積應按重力供水區(qū)(即地上5層～14層)最大小時水量的50%和5 min～10 min的加壓區(qū)水泵(15層～32層)設計流量之和且不小于半小時最大小時用水量。因本工程三個加壓區(qū)的水泵流量均為3.34 L/s，故生活轉(zhuǎn)輸水箱容積 V=10×120×40×0.5/8+3.34×10×60×3=3+6=12 m3。

根據(jù)《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)程》生活轉(zhuǎn)輸水箱均采用不銹鋼水箱，水箱必須定期清洗消毒，每半年不得少于一次。水箱采用紫外線消毒儀進行消毒。除了轉(zhuǎn)輸水箱重力供水的樓層外，其余樓層被分為三個區(qū)，每個區(qū)均設一套恒壓變頻調(diào)速供水設備，以滿足本區(qū)的水量和水壓的要求，所設泵組的流量應按所供區(qū)域的設計秒流量選泵，泵組在額定轉(zhuǎn)速的工作點應位于水泵高效區(qū)的末端。轉(zhuǎn)輸供水泵由轉(zhuǎn)輸水箱水位控制啟停，各水箱設2個水位控制，低水位時起泵、高水位時停泵。低位水箱超低水位時，轉(zhuǎn)輸水泵停止運行并報警。因本工程避難層要求暖專業(yè)提供采暖，故不考慮給水設備的防凍問題。

因超高層建筑高、立面多玻璃幕墻，建筑的立面清潔維護是一個很大的問題，因此大部分超高層建筑均設置擦窗機，擦窗機一般設于屋頂結(jié)構(gòu)凹槽內(nèi)，有專用軌道，擦窗機沿軌道運作，因此要在屋頂為擦窗機預留用水點。

超高層建筑供水系統(tǒng)的水質(zhì)在輸送過程中普遍存在水質(zhì)下降現(xiàn)象，必須嚴格采用水質(zhì)保持技術(shù):1)盡量減少系統(tǒng)的開口，少用開式水箱;2)中間水箱不宜過大，盡量減少水在水箱中的停留時間(在滿足“規(guī)范”最低要求);3)加強消毒措施，每級水箱均采用紫外線消毒儀和自潔消毒器;4)采用優(yōu)質(zhì)管材。

由此設計超高層給水系統(tǒng)接力供水既要控制管道系統(tǒng)中的靜水壓力，又要盡量減少豎向分區(qū)數(shù)量，減少立管、橫干管數(shù)量，降低管道布置的復雜性以及高位水箱重力供水和變頻加壓提升供水并用的方式并采用支管減壓閥。

3 結(jié)語

超高層建筑生活供水采用水箱水泵串聯(lián)接力供水方式，滿足壓力的樓層由轉(zhuǎn)輸水箱重力供水，重力供水不僅提高了供水的安全可靠性，降低了分區(qū)工作壓力，而且符合我國現(xiàn)在提倡的節(jié)能要求，使得生活水箱的高度充分得到利用，而且控制起來簡單方便。不滿足壓力的樓層由設于避難層的恒壓變頻調(diào)速供水設備供水，減少管網(wǎng)的承壓，使供水更安全可靠。但應做好避難層的防水措施。由于本人的理論水平及工作經(jīng)驗有限，本文僅是針對該項目的一點粗淺的認識和涉及體會，如有不合理和不妥之處請各位專家和同仁批評指正。

［1］GB 50015-2003，建筑給水排水設計規(guī)范［S］.

［2］GB 50788-2012，城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)程［S］.

［3］CJJ 140-2010，二次供水工程技術(shù)規(guī)程［S］.

［4］王玉根.多層住宅建筑給排水設計中的問題及對策研究［J］.山西建筑，2013，39(21):129-130.