高層建筑給排水工程應(yīng)用設(shè)計(jì)分析

王賓

[摘 要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城市化水平的不斷提高，水資源短缺、電力供應(yīng)短缺和原材料短缺的矛盾日益凸現(xiàn)。尤其是在排水管堵塞或半堵塞的情況下，使房?jī)?nèi)的高檔裝修和貯放的物品浸水，造成經(jīng)濟(jì)損失，發(fā)生多次糾紛，后果嚴(yán)重。所以，研究建筑給排水的設(shè)計(jì)思路顯得尤為重要。

[關(guān)鍵詞]高層建筑工程；供水方式；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG245 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）11-0158-01

1 高層建筑生活供水方式

高層建筑不同于其他建筑，具有層數(shù)多、高度大、功能復(fù)雜、用水要求高、排水量大等特點(diǎn)，超高層建筑基本每隔15層會(huì)設(shè)置一個(gè)避難層兼設(shè)備層，可利用避難層設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱供水?；旧峡梢?0層（差不多100 m以?xún)?nèi)）設(shè)成一個(gè)大區(qū)，這樣有兩種做法：

（1）每個(gè)大區(qū)在避難層（首個(gè)大區(qū)在地下室）設(shè)四套變頻泵分四個(gè)小區(qū)往上供水。

（2）每個(gè)大區(qū)在避難層（首個(gè)大區(qū)在地下室）設(shè)兩套變頻泵分兩個(gè)小區(qū)往上供15層，同時(shí)采用重力流往下供15層（首個(gè)大區(qū)沒(méi)有此情況）中間轉(zhuǎn)輸水箱兼高位重力水箱?？梢詽M足每個(gè)用水點(diǎn)水壓在0.5～0.5 MPa之間。變頻泵采用壓力自動(dòng)控制，而轉(zhuǎn)輸水泵采用水位控制。這樣基本上可以每隔一個(gè)避難層設(shè)置中間轉(zhuǎn)輸水箱，有效減少機(jī)房占用面積。住宅的避難層設(shè)的比較少，一般也可以這樣設(shè)計(jì)。采用上述系統(tǒng)給水設(shè)備及管材最大承壓一般為30層的高度，系統(tǒng)承壓不會(huì)超過(guò)1.6 MPa，目前的技術(shù)及設(shè)備承受此壓力還是比較安全的。

2 高層中間轉(zhuǎn)輸水箱的計(jì)算

在超高層建筑中一般都是采用轉(zhuǎn)輸水箱來(lái)供水的（個(gè)別高度不高的建筑可以直供的除外），中間轉(zhuǎn)輸水箱包括消防轉(zhuǎn)輸水箱和生活轉(zhuǎn)輸水箱兩部分。

消防的中間轉(zhuǎn)輸水箱在《國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施——給水排水》（2003年）中規(guī)定：采用水泵轉(zhuǎn)輸串聯(lián)時(shí)，中間轉(zhuǎn)輸水箱同時(shí)起著上區(qū)輸水泵的吸水池和本區(qū)消防給水屋頂水箱的作用，其儲(chǔ)水容積按15～30 min的消防設(shè)計(jì)水量經(jīng)計(jì)算確定，并不宜小于60m3。假如超高層建筑消火栓用水量為40 L/s，自動(dòng)噴水量為30 L/s，則中間轉(zhuǎn)輸水箱的容積=（40+30）×10×60+（40+30）×5×60=63 000（L），其中10 min水量為本區(qū)屋頂消防水箱的水量，5 min為上區(qū)水泵吸水池的水量，如還有其他消防系統(tǒng)則把有可能在火災(zāi)時(shí)同時(shí)啟動(dòng)的消防系統(tǒng)的水量疊加計(jì)算，作為中間轉(zhuǎn)輸水箱容積。

生活給水系統(tǒng)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50016-2003）第37.8條規(guī)定：生活用水中途轉(zhuǎn)輸水箱的轉(zhuǎn)輸調(diào)節(jié)容積宜取轉(zhuǎn)輸水泵5～10 min的流量。作為生活給水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)輸水箱，其作用有兩個(gè)：一是為上區(qū)加壓水泵的吸水井，此部分水量為上區(qū)水泵3～5 min的出水量；二是為下區(qū)轉(zhuǎn)輸泵的調(diào)節(jié)容積，即保證初級(jí)水泵每小時(shí)啟動(dòng)次數(shù)不大于6次的調(diào)節(jié)水量，如上區(qū)水泵的流量為8 L/s，轉(zhuǎn)輸水泵的流量也為8 L/s，則轉(zhuǎn)輸水箱容積=8×5×60+8×10×60=7 200（L）。此為采用變頻供水系統(tǒng)時(shí)的計(jì)算方法。如系統(tǒng)為重力供水系統(tǒng)，則中間轉(zhuǎn)輸水箱除作為上區(qū)水泵的吸水井外，還需要儲(chǔ)存本區(qū)用水的調(diào)節(jié)容積，一般此部分調(diào)節(jié)容積按水箱重力供水服務(wù)區(qū)域最大時(shí)用水的50%計(jì)，兩部分疊加計(jì)算為重力供水系統(tǒng)中間轉(zhuǎn)輸水箱的容積。

3 消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95，2005年版）以下簡(jiǎn)稱(chēng)“高規(guī)”第1.05條規(guī)定，當(dāng)高層建筑的建筑高度超過(guò)250 m時(shí)，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國(guó)家消防主管部門(mén)組織專(zhuān)題研究、論證。所以超過(guò)250 m的超高層建筑防火措施可以參考“高規(guī)”設(shè)計(jì)，然后提交國(guó)家消防主管部門(mén)組織專(zhuān)題研究、論證。

對(duì)100～250 m的建筑基本就是按照“高規(guī)”進(jìn)行防火設(shè)計(jì)了。消火栓按規(guī)范列表取值，并設(shè)置消火栓箱；噴淋按“高規(guī)”第7.61條設(shè)計(jì)。目前我們的水泵、閥門(mén)、管材都可以達(dá)到2.5 MPa，當(dāng)然管材要選無(wú)縫鋼管為宜。這樣一般100～150 m之間的建筑可以在地下室設(shè)水池泵房，因高低區(qū)供水的壓力差別比較大，筆者建議宜分開(kāi)設(shè)置水泵供水。水泵按高低區(qū)分開(kāi)設(shè)，這時(shí)水泵的控制可能高低區(qū)同時(shí)啟動(dòng)，電氣設(shè)計(jì)要考慮高低區(qū)水泵同時(shí)啟動(dòng)的可能。150～250 m之間的建筑采用轉(zhuǎn)輸水箱供水。250 m以上建筑可以結(jié)合結(jié)構(gòu)的安全設(shè)置消防給水系統(tǒng)，一般建筑高度達(dá)到一定的高度時(shí)結(jié)構(gòu)要考慮防止晃動(dòng)，這時(shí)要把消防水箱設(shè)置在屋頂，這樣100 m以下按我們正常的高層建筑設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)，100 m以上采用屋頂水箱常高壓給水系統(tǒng)（生活給水也可以這樣考慮）供水，屋頂最高幾層壓力不足采用局部加壓；同樣，要考慮高低區(qū)同時(shí)啟動(dòng)系統(tǒng)的可能。

在超高層建筑中從消防安全的角度考慮建議消火栓系統(tǒng)和噴淋系統(tǒng)均設(shè)置水泵接合器。設(shè)置水泵接合器可以有兩種做法：第一種方法就是設(shè)置接力泵進(jìn)行接力供水；另一種方法就是從水泵接合器的主要用途上考慮如何設(shè)置，水泵接合器的主要用途是室內(nèi)消防水泵發(fā)生故障或遇到大火室內(nèi)消防用水不足時(shí)，供消防車(chē)從室外消火栓取水，通過(guò)水泵結(jié)合器將水送到室內(nèi)消防給水管網(wǎng)，供滅火使用。從這個(gè)角度出發(fā)我們可以在消防水泵上進(jìn)行考慮，故建議設(shè)置柴油泵作為消防系統(tǒng)的備用泵，以避免在電力故障時(shí)消防加壓泵不能工作。柴油泵的國(guó)家制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定柴油泵本身的油箱儲(chǔ)存燃料為柴油泵運(yùn)行3h 的燃料，因此不必要考慮另外再儲(chǔ)存燃料。所以在消防車(chē)供水范圍內(nèi)的消防分區(qū)的消防加壓泵采用電力泵作為備用，在消防車(chē)供水范圍之外的消防加壓泵設(shè)置柴油泵作為備用泵。在超高層建筑消防車(chē)供水范圍之外的火災(zāi)發(fā)生且室內(nèi)用水量不足時(shí)，首先由消防車(chē)在室外消火栓取水加壓送水至中間轉(zhuǎn)輸水箱，再由消防加壓泵加壓供水滅火，如此時(shí)電力泵發(fā)生故障，則柴油泵即可投入滅火工作。

4 排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

超高層建筑排水系統(tǒng)最主要的問(wèn)題在于如何解決水氣混合兩相流的順暢。在排水過(guò)程中首先要考慮高樓層排水對(duì)管材的沖刷，其次要考慮水氣混合流對(duì)衛(wèi)生器具水封穩(wěn)定的破壞。管中的氣壓發(fā)生激烈變化，會(huì)形成正壓噴濺或負(fù)壓抽吸，對(duì)排水管系中衛(wèi)生器具水封的穩(wěn)定產(chǎn)生嚴(yán)重影響，導(dǎo)致排水管道系統(tǒng)不能正常工作。

針對(duì)超高層排水的特點(diǎn)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)該考慮三個(gè)方面。首先，需要進(jìn)行嚴(yán)格水力計(jì)算，控制立管設(shè)計(jì)流量不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的最大流量值。其次，在排水立管中采取一些消能措施，減少水流的下降速度，避免由于水流的沖擊對(duì)管系造成破壞，工程中一般自頂層起每隔6層設(shè)置一套消能裝置。最后，保證水管系安全的重要措施就是設(shè)置專(zhuān)用的通氣立管與大氣相通，從而釋放排水管系中的正壓以及補(bǔ)給空氣減小負(fù)壓，使管內(nèi)的氣壓保持接近大氣壓力，保證立管內(nèi)的空氣流通，排除排水管道中的有害氣體，保護(hù)衛(wèi)生器具的水封，試驗(yàn)表明設(shè)置專(zhuān)用通氣立管可使立管排水能力提高一倍。或采用特殊單立管排水系統(tǒng)，但應(yīng)注意消能措施。

總之，作為給排水設(shè)計(jì)人員應(yīng)本著技術(shù)、安全、美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，在實(shí)踐中努力創(chuàng)新，尋求最佳的給排水設(shè)計(jì)方案，適應(yīng)住宅設(shè)計(jì)發(fā)展的新要求，滿足人民群眾不斷提高的物質(zhì)文化和生活要求。

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