超高層建筑給水排水設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用研究

上海中森建筑與工程設(shè)計(jì)顧問有限公司山東分公司 山東濟(jì)南 250000

超高層建筑的出現(xiàn)可以在有限的土地資源中解決城市人口擴(kuò)張的問題，將會解決土地緊張、城市人口增多等現(xiàn)象的發(fā)生，超高層建筑將成為今后城市建筑業(yè)發(fā)展的主方向，作為超高層建筑配套專業(yè)，給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為保障超高層建筑正常運(yùn)行，保證消防安全等方面起到關(guān)鍵性作用。給排水工程是一項(xiàng)綜合性較強(qiáng)的工程項(xiàng)目。如果出現(xiàn)發(fā)展性問題，首先有做好解決策劃，從而保證施工工作可以有效進(jìn)行。要讓消防安全系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應(yīng)有價值，為人民的生命安全提供有效保障。

1 超高層建筑給水排水設(shè)計(jì)原則

（1）安全性。在任何工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，安全性一直都是首要遵循的原則，在社會經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的背景下，人們對于建筑的功能屬性要求也在提升，這也使得許多超高層建筑的外形、內(nèi)飾都出現(xiàn)了較大的變化。在鋪設(shè)給排水管道時，不僅需要考慮到管道的實(shí)用價值，還需要考慮到其美觀性。目前，很多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)給排水管道時，會選用暗管鋪設(shè)的方式，因此，給排水管道與其他管線的間距、管道壁厚、管道直徑都需要重點(diǎn)關(guān)注安全應(yīng)用方面的內(nèi)容，從而起到提升管道應(yīng)用安全性的作用[1]。

（2）經(jīng)濟(jì)性。除了上述原則外，在給排水設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)濟(jì)性原則也是需要遵循的應(yīng)用原則。目前，建筑項(xiàng)目都是通過招投標(biāo)的方式來獲取，因?yàn)檫@種方式存在著企業(yè)間的競爭關(guān)系，所以，為了獲取到建設(shè)權(quán)，施工企業(yè)之間會通過壓低競價的方式來提高競爭力，這也進(jìn)一步壓縮了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤空間。給排水工程作為基礎(chǔ)性施工項(xiàng)目，屬于施工成本占比較高的內(nèi)容，因此，在對其展開設(shè)計(jì)時，需要合理管控工程項(xiàng)目的施工成本，在滿足施工質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，減少施工成本的支出，從而提高施工項(xiàng)目可以帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 超高層建筑給水排水設(shè)計(jì)方案應(yīng)用

2.1 給水方式

目前行業(yè)中常用到的超高層建筑給水設(shè)計(jì)方式有很多種，主要包括高位水箱、減壓分區(qū)、變頻泵無水箱等，不同的方式之間各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)建筑物的實(shí)際特點(diǎn)因地適宜的選擇使用。其中，高位水箱的給水方式需要通過泵房內(nèi)的離心水泵進(jìn)行供水功能，在發(fā)生火情之前高位水箱內(nèi)應(yīng)該存儲一定量的水，從而確保發(fā)生火情時能夠立即投入使用。該方法的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，成本較低，但是由于水箱內(nèi)的水質(zhì)流動性差，時間久后會出現(xiàn)污染，所以該方法更適合經(jīng)常使用消防設(shè)備的環(huán)境下；減壓分區(qū)是指利用減壓設(shè)備進(jìn)行減壓處理，在超高層建筑的不同區(qū)域內(nèi)安裝水箱，水泵會將水倒入超高層建筑的總水箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)高層水箱內(nèi)的水向低層水箱流動，管道扇安裝減壓閥，水流經(jīng)過減壓閥后進(jìn)入到不同分區(qū)的管道體系內(nèi)，該方法的優(yōu)點(diǎn)是后期維修較為方便，性能較為可靠。變頻泵無水箱主要是利用變頻器自動化功能進(jìn)行運(yùn)作，變頻器通過控制電動機(jī)的速度來實(shí)現(xiàn)對水的控制，該方法的最大優(yōu)勢是節(jié)約水資源，但成本較高，且易受到外界干擾。

2.2 排水設(shè)計(jì)與防水處理

在超高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，衛(wèi)生間的排水與防水功能至關(guān)重要，在衛(wèi)生間排水管設(shè)計(jì)時，應(yīng)結(jié)合衛(wèi)生間的大小和管道走向來確保其排水與防水功能的合理設(shè)計(jì)。在鋪設(shè)衛(wèi)生間管道前，需要做一層防水，然后進(jìn)行蓄水試驗(yàn)來檢查是否漏水，待蓄水試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行填坑，然后再進(jìn)行一次防水處理，最后在進(jìn)行地面鋪設(shè)。在選擇排水管道的管徑時，需以管道用途及鋪設(shè)地點(diǎn)為依據(jù)。如果建筑物層數(shù)超過30 層，或是屬于商業(yè)、公共、醫(yī)療建筑，則其立管型號應(yīng)以 DN125 或DN150 為主。在結(jié)合排水管道的鋪設(shè)位置的同時，依據(jù)其水流速度來確定排水管管徑[2]。

2.3 靈活運(yùn)用BIM 技術(shù)

現(xiàn)階段，BIM 技術(shù)具有應(yīng)用先進(jìn)性特點(diǎn)，表現(xiàn)在三維模擬與動態(tài)監(jiān)控兩個方面。此兩種應(yīng)用技術(shù)，為超高層建筑給排水設(shè)計(jì)的合理性提供多重技術(shù)助力。傳統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)，大多數(shù)為平面設(shè)計(jì)圖。BIM技術(shù)為建筑單位帶來了立體設(shè)計(jì)平臺。三維設(shè)計(jì)相比平面設(shè)計(jì)，直觀性可視效果更佳，便于作業(yè)人員明確自身施工項(xiàng)目、作業(yè)職責(zé)，提升給排水設(shè)計(jì)的綜合應(yīng)用效果，發(fā)揮其在給排水作業(yè)中具有的指導(dǎo)價值。與此同時，BIM 技術(shù)為建筑單位提供了工程監(jiān)管可能性，為其有效開展給排水工程建設(shè)、驗(yàn)證給排水設(shè)計(jì)合理性等工作，提供動態(tài)化與模擬化的數(shù)據(jù)參照，提升了工程監(jiān)管效率，增強(qiáng)給排水工程建設(shè)的作業(yè)活力。BIM 技術(shù)的模擬功能，將給排水設(shè)計(jì)有效呈放，各方人士針對三維設(shè)計(jì)效果圖，給予有效的調(diào)整方案，提升給排水設(shè)計(jì)的合理性。在此基礎(chǔ)上，BIM 技術(shù)的動態(tài)化功能，在模擬的基礎(chǔ)上，實(shí)時調(diào)整各類設(shè)計(jì)參數(shù)，即可獲取調(diào)整后的模擬工程狀態(tài)，為給排水設(shè)計(jì)校驗(yàn)工作提供技術(shù)便利[3]。

2.4 運(yùn)用節(jié)能材料

在綠色施工理念背景下，在超高層建筑工程施工過程中，需要做好綠色施工材料的應(yīng)用工作，以提高超高層建筑的節(jié)能性。在前期設(shè)計(jì)過程中，也需要對市面中涌入的節(jié)能材料進(jìn)行了解，可以借助信息技術(shù)搭建有關(guān)節(jié)能材料的應(yīng)用體系，在體系中標(biāo)注節(jié)能材料的性能、市場參考價格、使用年限、承載能力等參數(shù)。結(jié)合結(jié)構(gòu)承載力要求，選擇恰當(dāng)?shù)墓?jié)能材料，在設(shè)計(jì)方案中標(biāo)注參數(shù)信息，便于后續(xù)施工時的應(yīng)用。另外，除了管道選擇節(jié)能性材料外，在設(shè)計(jì)中還可以增加一些節(jié)能衛(wèi)生器的設(shè)計(jì)，雖然前期投入成本會高一些，但此類產(chǎn)品的使用年限較久，這也可以降低后續(xù)維護(hù)成本的支出，提高結(jié)構(gòu)可以帶來的綜合效益。

3 超高層建筑消防給水設(shè)計(jì)

3.1 給水系統(tǒng)

消防給水系統(tǒng)是超高層建筑消防給排水設(shè)計(jì)的一個基礎(chǔ)組成部分，主要負(fù)責(zé)為建筑消防提供必要的水資源。但是不同超高層建筑的高度各不相同，它們的用水量也有所不同，在設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)期間可以相應(yīng)地設(shè)定火災(zāi)的延續(xù)時間為3h，同時還要科學(xué)、合理地對超高層建筑室外與室內(nèi)的消防用水量進(jìn)行準(zhǔn)確估算。比如，要結(jié)合室內(nèi)外的實(shí)際消防用水量來合理地設(shè)置循環(huán)水泵與導(dǎo)流墻，保證可以在最大程度節(jié)省消防給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)監(jiān)督管理，如要確保超高層建筑群的恰當(dāng)位置處設(shè)置消防水池，這樣才能保證所設(shè)計(jì)消防給水系統(tǒng)可以為超高層建筑提供充足的消防用水。

3.2 消防給水泵房

在超高層建筑發(fā)生火災(zāi)時，需要大量的水用于滅火，對建筑的給水系統(tǒng)提出了更高的要求，必須保證充足的水源供應(yīng)。為了滿足這一要求，需要在給排水及消防管道設(shè)計(jì)中采用消防水泵房設(shè)計(jì)。對于超高層建筑而言，消防水泵房是儲備消防用水的重要設(shè)施，消防水泵房中一般設(shè)有消防水池，這樣可以提供充足的消防用水。在計(jì)算超高層建筑的消防用水量時，必須進(jìn)行詳細(xì)而嚴(yán)格的計(jì)算[4]。因此，消防水池的儲水量需要根據(jù)超高層建筑的消防用水量來設(shè)計(jì)，保證蓄水量可以滿足建筑用水量的需求。在具體的消防水泵房設(shè)計(jì)中，需要把握以下要點(diǎn)：第一，消防水池中需要設(shè)置導(dǎo)流墻，避免出現(xiàn)死角，并且采取必要的循環(huán)措施，存進(jìn)水池中水的循環(huán)。第二，在為消防水泵房選擇水泵時，在保證工作效率的前提下，應(yīng)盡量選擇大功率水泵，實(shí)現(xiàn)消防水泵房的高效運(yùn)行，降低能源消耗。在將水泵與泵房并聯(lián)的過程中，需要保證良好的工作效率。第三，根據(jù)水泵的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整運(yùn)行速度，促進(jìn)水泵運(yùn)行效率的提升。此外，還要采用防超壓設(shè)計(jì)，保證水泵能夠正常運(yùn)行，避免水泵出現(xiàn)超壓運(yùn)行的情況[5]。

4 結(jié)語

總而言之，在超高層建筑給排水系統(tǒng)中，需要確保給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量得到不斷提高，并且還要在后期給排水系統(tǒng)運(yùn)行過程中開展定期的檢查與維護(hù)，以此有效確保給排水系統(tǒng)在超高層建筑物的正常使用。現(xiàn)階段，我國建筑行業(yè)在給排水設(shè)計(jì)過程中正逐漸至力于向著高效、節(jié)能、舒適及安靜的方向發(fā)展，為了使這一目標(biāo)更好實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)人員必須以科技發(fā)展趨勢作為推動力量，對超高層建筑給排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，全面掌握給排水設(shè)計(jì)中的重難點(diǎn)。