關于高層建筑給排水工程的設計分析

劉麗紅

摘要：現代建筑排水設計發展已相當完善，但高層建筑具有的功能復雜、用水要求高、排水量大等特點，使得高層建筑對給水排水工程及消防工程的設計提出了一定的要求。須采取相應的技術措施，才能確保給排水系統的良好工況，滿足各類高層建筑的功能要求。另外，建筑活動是人類對自然資源、環境影響最大的活動之一。因此發展綠色建筑，貫徹執行節約資源和保護環境已成為國家技術經濟政策。本文以近些年工作經驗為基礎，具體分析了某高層建筑的給排水系統設計。

關鍵詞：高層建筑；排水工程；設計

0引言

近年來，在經濟快速發展及新材料和新技術持續應用的刺激下，全國不同地區高層建筑接連涌現，很多高層建筑以其獨特的造型成為當地代表性建筑。而伴隨建筑高度不斷增加，對建筑給排水設計提出了更高要求，并且設計本身也出現很多難點，需要注意的問題隨之增多。因此，有必要對高層建筑給排水設計要點進行總結和分析，從而為解決實際問題提供參考和依據。

1高層建筑給排水消防設計現狀

從實際和設計工作去看，高層的供水防火設計工作中，存在一些問題，這對正常使用高層建筑產生了一定的影響，總結問題所在，針對問題開展設計非常有必要，下面內容簡要總結出幾點問題。

1.1給排水消防設計合理性不足

高層建筑給排水設計中，經常出現由于各種主客觀因素，導致消防設計不是非常理想的問題。比如說，設計的消防水池，沒能達到具體的要求，突出表現在水泵適配器上，其在實際運行時，達不到相應要求；消防供水系統不夠完善，消防供水基礎設施配置不合理，各類要求的滿足程度較低。消防整體設計表現出了使用的資源量增加，導致高層建筑服務功能受到影響。

1.2排水管布置合理性較低

高層建筑中的排水設計是非常重要的消防設計任務，但是部分高層建筑的排水管設計存在不合理的問題，影響到消防泵和與之相關聯的區域，會有一定數量的存水。消防排水設計沒能同生活排水設計，有效地結合在一起，這導致消防排水設計受到一定影響。

1.3消防栓位置與數量設計不合理

設計過程中，對于消防栓數量和位置的確定過程中，因為客觀因素或者主觀因素的影響，導致出現了一定的不合理性，這就影響到了消防設計的合理性，消防栓使用功能受到影響，這在很大程度上導致了其使用效率的下降。

1.4受到成本控制的影響

部分建筑工程受到成本資金的影響比較大，給排水消防系統設計同樣會受到成本資金控制的影響，所設計出來的自動滅火統，完善性不高，導致在實際使用時，部分功能要求不能實現，這在很大程度上影響到高層建筑使用的安全性。另外，消防系統設計還要考慮到后期的維護工作，但是卻很少有人注意，也就會影響到消防系統的使用壽命，也在很大程度上導致高層建筑使用性降低。

2高層建筑給水系統的設計分析

由于市政供水管網的水壓無法滿足城市高層建筑的用水需要，所以在給水系統中一般采用分區給水這一原則。即較低樓層的用戶用市政管網直接供水，較高樓層的用戶用增壓水泵的方式進行供水。 高層建筑的給水方式有很多，一般有高位水箱給水方式、氣壓水箱給水方式、減壓分區給水方式和變頻泵給水方式。不同地區可根據不同的特點采取不同的給水形式，有的工程設計中也會把幾種形式相結合來使用。

2.1高位水箱給水方式

這種給水系統主要就是水箱和增壓泵組成。通常有并聯和串聯兩種方式，并聯方式的增壓泵放置在地下室或車庫，水箱分別放置在各個分區，這種方式的優點就是各個系統互相獨立，若某區故障停止供水，則其他區域不受影響。而且水泵集中安裝，便于維護管理。缺點是要求水泵的功率較大，數量較多，且分區水箱占有了樓層的面積，影響整體的經濟效益；串聯方式的增壓泵和水箱分設在各區，低區的水箱兼做高區的水池使用，這種方式的優點是系統勿需設置高壓管線和高壓水泵，但高區供水的安全性較差。兩者共同特點是高位水箱長期擱置會產生二次污染。目前高位水箱給水方式采用率越來越少。

2.2氣壓水箱給水方式

氣壓水箱給水方式在設計過程中一般配合減壓閥一起使用。氣壓水箱擱置在地下室或車庫中，通過氣壓水箱的壓力配合通過各分區的減壓閥分別供給不同分區的用水。這種給水方式的優點是只需要一個氣壓水箱就可以了，不僅節省了成本還節約了樓層面積。而系統管網也相對簡單。缺點是氣壓水箱儲水量小，水泵起停頻繁，水壓不穩定。運行費用較高。這種給水形式一般不適用于高層建筑生活給水方式，消防系統多有采用。

2.3減壓分區給水方式

減壓分區給水方式和高位水箱的結構類似，區別在于，減壓分區給水方式是由一個水泵把整個建筑的全部用水量送到樓頂的高位水箱，再由高位水箱分送至各自的減壓水箱或減壓閥。這種方式的優點是水泵用量少，設備費用較低。缺點是需要水泵的功率較大，運行成本高，且加壓閥的穩定性較差，供水安全性低。樓頂的水箱容積較大，對于建筑的抗震和結構不利。

3排水系統設計要點

高層建筑排水設計的關鍵在于消除由高度引起的重力勢能，因為水流自200-300m的高處落下，會產生極大的勢能，破壞管系。而解決這一問題的突破口是分析水流狀態。在排水立管當中，水流中有空氣，是不均勻的，在下落過程中流量不穩定，且滿流與不滿流相互交替。當立管當中的水流處于柱塞流狀態，且氣流不會對水塞造成破壞時，會形成沖擊流，前端為正壓，比大氣壓強大，后端為負壓，比大氣壓強小，伴隨水塞不斷下落，管內氣壓變化，產生噴濺或者是抽吸，影響水封層，致使排水系統無法正常工作。

為了確保排水管系的可靠性與安全性，并使設計做到經濟合理，第一步應防止柱塞流的產生，使水流保持在理想狀態，即等速水膜流，此時要通過水力計算，根據計算結果對立管負荷極限進行控制，使其在等速水膜流狀態下達到終限流速時的流量。除此之外，還應采用有效的消能措施，減慢水流速度，防止管系受到水流沖擊。通過試驗得知，在立管上按一定間距布置“乙”字形彎能減慢近50%的水流速度，在實際工程中通常從頂層開始按照6層的間隔設置立管消能裝置；另外一個能確保管系安全的方法是通過對通氣立管的布置實現與大氣相通，以此釋放正壓為負壓提供補給，促使管內氣壓和大氣壓力相通，使空氣能在立管中流通，并有效排除管內有毒有害氣體，避免水封遭到破壞。實踐表明，通過對通氣立管的合理設置能提高近一倍排水性能。上述方法能在設計中有效消除由高度產生的水流勢能，從而提高系統的安全性與穩定性[3]。

結束語

因為高層建筑需要滿足人們對水、電、氣的基本需求，所以給排水系統的施工有一定的難度，如果設計師能夠加強對高層建筑給排水專業設計及施工要點的研究，這樣能有利于我國高層建筑的裝修工作的開展。設計師需要通過高層建筑的總體情況對管道的位置及管道的功能進行設計，這樣才能保障給排水系統的正常安裝和使用，保障人們的基礎生活需求。隨著人們對生活品質的追求，高層建筑的施工質量需要得到保障和提高，我國對于高層建筑給排水專業設計及施工要點的研究必定更加嚴格，我國能通過解決施工過程中出現的問題提高給排水系統的總體運用效果，提升高層建筑的舒適程度。

參考文獻：

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[2]劉振中.高層建筑給水排水工程設計及施工技術分析[J].建材與裝飾，2017（05）：12-13.

[3]韓曉冬.高層建筑給水排水的優化設計分析[J].科技展望，2015，25（35）：19-20.

[4]何英.高層建筑給水排水設計方案分析[J].科技創新導報，2012（18）：36.

[5]余忠興，余紅健.高層建筑排水系統設計中的弊病[J].給水排水，2008（05）：85-86.