浅谈高层建筑给排水设计中应注意的问题-职称论文发表

浅谈高层建筑给排水设计中应注意的问题
（张志军）
摘要：近年来，随着国民经济的发展，国内新建的建筑，尤其是在土地供应紧张的大中型城市，高层及小高层建筑占了很大的比例。如何合理的设计给排水及消防系统，对高层和建筑日常运行的经济性，以及消防时的安全性和可靠性有着重要的意义。
关键字：高层建筑；给排水；设计
《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）民用建筑按地上层数或高度分类划分应符合下列规定：
1、住宅建筑按层数分类：一层至三层为低层住宅，四层至六层为多层住宅，七层至九层为中高层住宅，十层及十层以上为高层住宅；
2 、除住宅建筑之外的民用建筑高度不大于24m者为单层和多层建筑，大于24m者为高层建筑(不包括建筑高度大于24m的单层公共建筑)；
3 、建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。
随着我国城镇化建设的推进，超高层建筑已成为一种发展趋势。本文将结合实际讨论在超高层建筑给排水设计中容易忽视的几个问题。
一、供水方式的选择
建筑设计中，给水方式的选择关系到整个给水系统的安全性、可靠性、工程投资、运行费用、维护管理及使用效果，因此给水方式的选择是至关重要的。现行给水设计通常采用以下3种方式:由市政管网直接供给；水池→水泵房→屋面水箱→用水点；水池→变频供水设备→叠压供水设备→用水点。
采用第一种供水方式系统简单、投资省、安装维护便利，可充分利用市政给水管网水压，节约能源，但由于内部无贮备水量，当外网停水时，将使内部断水，因此供水可靠性差。采用第二种供水方式，因水池、水箱贮备有一定水量，当停水停电时，可延时供水，因此供水可靠，水压稳定，但不能利用市政管网水压，能源消耗较大，安装维护麻烦，投资较大，有水泵振动、噪声干扰，且易产生供水的二次污染，另外，由于增加了屋面水箱，相应地增大了结构荷载。采用第三种供水方式，由于水池贮有一定水量，因此供水可靠，设备布置集中，便于维护管理，同时由于变频供水设备可根据用户实际用水情况，通过调节水泵转速或运行台数以调节水量，因此能源消耗较少，但是水泵型号较多，选型技术要求高，水泵控制调节麻烦，且投资额较大。
对于酒店等建筑，由于其对压力的稳定性要求较高，为避免变频加压供水出现的用水忽冷忽热，酒店采用屋顶水箱重力供水更加合理。对于屋顶水箱二次污染问题，酒店一般有比较完善的物业管理，同时屋顶水箱设置为2个，可定时冲洗，并且酒店为24小时用水，水箱里的储水可得到及时更新，有效避免出现二次污染。此外，酒店建筑的用水特点是用水变化比较大，时变化系数为2~2.5，如采用变频给水其水泵配置很难与用水曲线吻合，因此水泵不能保证在高效区运行，从而造成效率下降，能源浪费。因此酒店建筑的超高层建筑建议采用屋顶水箱重力供水。
综上所述，以上三种供水方式各有利弊，不能一概而论，应结合设计项目的实际情况，经综合考虑，选出最适合的供水方式。
二、排水系统设计
超高层商住楼的排水系统主要接纳盥洗、淋浴等洗涤废水，粪便污水。合理选择污水排除方式是排水系统设计的重要问题。污水排除方式与排水管道敷设方式密不可分。排水管道的敷设通常有以下2种方式:
1排水横管敷设在楼板面上
这种排水管道敷设方式要求每层排水管不穿越楼板，这样，卫生间就不需吊顶，空间更开阔，且本层套内管道维修不影响到下层用户。排水横管在板面上的敷设方式，通常有以下两种:
（a）卫生间板面下沉式
即卫生间板面要比相应楼面下降450mm左右(假定卫生间室内外高差为50mm)，排水横管敷设完毕后，再回填渣土至楼面平。这种管道敷设方式使卫生洁具布置更加灵活，可满足二次装修的要求，但因卫生间板面下沉要回填渣土，增加了楼面的负担，同时，因卫生间楼板底比相应楼面下降500mm左右，而卫生间处梁高通常为300mm~400mm，结构设计中通常将梁底同板底持平，梁高度相应增加，因此增加了投资。另外，如果卫生间平面有次梁穿过时，采用此种做法管道必将穿过次梁，这样就会影响次梁受力结构。
（b）卫生间板面不下沉式
即将排水管道敷设在板面上，这种设计对卫生洁具有特别的限制，即要求坐便器采用后出水型，地漏采用侧排式地漏。由于侧排水式地漏和浴缸本身不带存水弯，因此在接入横管时须加存水弯。其做法通常是将横管设于管道井内或是当厨房、卫生间靠外墙设置时将横管设于建筑外墙，这样势必增加管道井设置或者影响建筑美观，同时由于后排式坐便器目前市面上暂时难以购买，因此，有可能影响住户的二次装修。
2 排水横管敷设在楼板面下
这是常规敷设方式，其卫生间洁具排水管要穿越楼板与排水横管连接，这种排水管道敷设方式可满足重力流排水的要求，排水的水力条件好。但由于横管设于楼板下，影响美观，卫生间需吊顶。同时，若管道出现堵、漏现象，维修时需到下一层，给下层住户造成不便。
综合分析，采用排水横管在楼板面上敷设的排水方式可为用户创造良好的家居环境。随着人们生活水平的提高，这种方式将成为一种趋势，建议在排水系统中大力推广。
三、消防系统设计
确定消防用水量是高层建筑防火设计的一个中心环节。《高层民用建筑防火设计规范》（以下简称《高规》）对消防用水量都有较具体而又合理的规定，给排水设计者可以根据建筑物的性质选择合适的消防用水量。
1消火栓
防患于未然，高层建筑必须设置具有自救能力的消防给水系统，及时控制火势扑灭火灾。消火栓给水系统是超高层建筑的主要消防系统，要满足各点的灭火用水量和水压的要求。对于商住楼中的住宅部分, 消火栓在消防电梯前室设置, 而电梯前室一般空间比较狭小, 对于规范中每一层有两股水柱同时到达室内任何部位的要求, 则需设两根立管, 每个立管带一个消火栓箱。这样做的目的: 第一,如果一个消火栓立管检修或损坏不能使用时, 可以由另一根立管带的消火栓箱来扑救；第二, 如果一个消火栓箱被火围困不能使用时, 可以由另一个消火栓箱进行扑救。
2 自动喷洒灭火系统
对于高层建筑，自动喷洒系统会在人员活动密集的公共部位都设置喷头进行保护。当火灾发生时，首先由屋顶消防储水箱供应火灾初起的消防供水。消防水泵要求在火警后 30 s 内启动，并且要在高位消防水箱内的消防储水用完之前，消防泵能及时启动供水。由于屋顶水箱不能满足最不利点喷头的喷水压力，因此在屋顶水箱间要求设置消防增压稳压装置来保证灭火初期喷淋系统的运行。但是增压稳压装置的稳压泵如果流量过大，就容易导致不能迅速启动喷淋主泵。因此稳压装置的选择并不是越大越好，而是要严格按照国家规范的要求选用。
四、工程实例分析
某民用大厦，整个建筑分为3段，其中下段裙房部分地下室为泵房、配电室、仓库，1~3层为大型商场、豪华舞厅、高档KTV包房、餐厅等；中段4~8层为办公室和会议室，9~18层为星级宾馆；上段19层为层高6m的多功能大厅，20层为水箱间、电梯机房和大型的观光玻璃球层。总建筑面积约19600，为设施豪华、功能复杂的一类综合性超高层民用建筑。
1 给水系统
给水系统的供水范围为本建筑内的各种生活用水，最高日用水量为480m3。给水系统竖向分为3个区:1~3层为低区，由室外市政给水管网直接供水；4~13层作为中区，该区用减压阀减压供水；14层以上为高区。中区和高区由设于屋顶的2座30水箱供水。屋顶水箱进水由设于地下室水泵房内的2台(一用一备)生活水泵从生活专用水箱内吸水加压供给。
2 排水系统
该建筑日排出生活污水365m3。首层以上的污水直接排出室外，经化粪池处理后，排入市政污水管道。地下室的污水汇集后，用潜水泵提升排出室外，操作间内污水经隔油池处理后排入市政污水管道。喷淋系统管网末端的试水排水，采用明排方式排入排水立管。
3 自动喷洒灭火系统
本工程按中危险级(Ⅱ级)设置自动喷洒系统系统设计水量28 L/s，火灾延续时间为1 h。自动喷洒系统根据建筑物的特点、喷头数量和建筑物的高度，分上、中、下3个区，地下室到4层为低区，该区用减压阀减压供水，阀后压力0.40 MPa；4~13层为中区，该区用减压阀减压供水，阀后压力0.60 MPa；14层以上为高区，为保证初期喷头灭火的需要，屋顶设稳压泵和气压罐，其调节容量为450 L，增压管道和湿式报警阀前的供水管相连。
相对低层民用建筑而言，高层建筑对给排水和消防系统设计的安全性可靠性要求更高，设计者可通过设计和施工中遇到的问题，不断总结和完善设计技术，达到设计安全、合理、经济的目的。