高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

張學(xué)智

（北京方州基業(yè)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司甘肅分公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

在城市規(guī)模化發(fā)展中，大量的高層建筑相繼涌現(xiàn)。眾所周知，高層建筑除了高，還具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、用途廣泛、功能繁多、設(shè)備密集等特點(diǎn)。其空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅平面形狀多樣，立面體形也是多變；此外，高層建筑往往體量龐大，通道復(fù)雜，人員過(guò)度集中或煙霧彌漫時(shí)，復(fù)雜的通道容易使人迷失方向。在這樣復(fù)雜的高層建筑里，生活用水的給與排、消防用水和雨水收集系統(tǒng)等都關(guān)系到人們的正常生活和生命財(cái)產(chǎn)安全，十分重要。其給排水系統(tǒng)的科學(xué)設(shè)計(jì)備受重視。基于此，本文就高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行論述[1]。

1 高層建筑對(duì)給排水系統(tǒng)的功能需求

1.1 生活給排水功能

日常供水、排水是高層建筑給排水系統(tǒng)的基本功能。高層建筑的用途差異對(duì)供水、排水系統(tǒng)的功能有著不同的要求。設(shè)計(jì)者必須根據(jù)高層建筑的不同用途先收集原始資料，再開(kāi)展針對(duì)性設(shè)計(jì)。

對(duì)于那些用途繁雜的高層建筑，必然存在不同性質(zhì)的用水區(qū)域。不同性質(zhì)的用水區(qū)域必須配套相應(yīng)的給水加壓系統(tǒng)。不同性質(zhì)的用水，計(jì)費(fèi)規(guī)則也會(huì)不同，給水系統(tǒng)也就不同，需要獨(dú)立設(shè)置。一般情況下，高層建筑當(dāng)中的用水類(lèi)別會(huì)包括：業(yè)主日常用水、行政事業(yè)用水、經(jīng)營(yíng)服務(wù)用水以及特種行業(yè)用水。在對(duì)不同供水系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)的過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)到當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)對(duì)用水收費(fèi)范圍以及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了解，確保相關(guān)給水系統(tǒng)可以滿足高層建筑各類(lèi)業(yè)主的實(shí)際需求。

除了給水功能以外，暢通的排水功能也是高層建筑給排水系統(tǒng)所必備的。為了確保系統(tǒng)排水性能可以滿足高層建筑日常運(yùn)行實(shí)際需求，相關(guān)工作人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)采用污廢合流制，在地上采用重力流排水方式，在地下采用壓力流排水方式。建筑內(nèi)日常產(chǎn)生的生活污水會(huì)經(jīng)化糞池有效處理之后流入室外污水排水系統(tǒng)。對(duì)于高層建筑內(nèi)產(chǎn)生的含油廢水，需要經(jīng)過(guò)隔油池處理后再排入室外污水排水系統(tǒng)。在開(kāi)展建筑排水系統(tǒng)室外豎向分區(qū)建設(shè)工作的過(guò)程中，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)有效結(jié)合高層建筑主體功能分區(qū)，進(jìn)一步提升高層建筑排水系統(tǒng)建設(shè)的合理性。通常高層建筑排水系統(tǒng)功能分區(qū)會(huì)采用單獨(dú)建設(shè)的形式，保證各系統(tǒng)運(yùn)行互不干擾[2]。

1.2 消防功能

高層建筑給排水系統(tǒng)的消防功能是業(yè)主或用戶人身安全的基本保障，應(yīng)該得到設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位的高度重視。通常情況下，高層建筑消防系統(tǒng)需要采用臨時(shí)高壓給水系統(tǒng)供水，但是《建筑給排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50015-2019）中明確指出“消火栓刷口靜壓力不應(yīng)大于1.0MPa，當(dāng)大于1.0MPa時(shí)，應(yīng)采用分區(qū)給水系統(tǒng)。”因此，為保證高層建筑消防功能可以充分發(fā)揮作用，建設(shè)過(guò)程中應(yīng)遵守該規(guī)則，設(shè)計(jì)人員一般會(huì)使用水泵、減壓閥或者減壓水箱進(jìn)行分區(qū)，甚至?xí)紤]自動(dòng)噴水滅火功能的設(shè)計(jì)。在對(duì)該功能進(jìn)行完善的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)以每個(gè)報(bào)警閥所控制的樓層進(jìn)行分區(qū)，并盡可能地將消防分區(qū)與生活用水分區(qū)相匹配，使得火災(zāi)發(fā)生之后，消防工作可以第一時(shí)間開(kāi)展。

2 高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 工程案例及設(shè)計(jì)依據(jù)

為了探究高層建筑給排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)，本文主要以某國(guó)際大廈為例，該超高層智能型綜合寫(xiě)字樓總投資約3.8億元人民幣，樓高206m，總建筑面積154053m2（其中包括地下面積30905m2，地上面積123148m2），并且樓層功能劃分為辦公大廳、機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)庫(kù)、會(huì)議室、餐廳等。在本次給排水設(shè)計(jì)中運(yùn)用到了多種新技術(shù)，并且針對(duì)高層給排水復(fù)雜性特點(diǎn)，給出合理的解決方案，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）為了盡量避免下層管道凈水壓力過(guò)大，本次施工采用多種給水系統(tǒng)，使得市政管網(wǎng)余壓得到充分利用，避免引起震動(dòng)和泄漏等問(wèn)題；（2）利用雨水回收利用系統(tǒng)，有效利用可再生資源，既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保；（3）系統(tǒng)在火災(zāi)突發(fā)時(shí)，可以提高高層建筑滅火系統(tǒng)可靠性。

2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.2.1 生活給水的設(shè)計(jì)

在生活給水設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該根據(jù)建筑物使用功能對(duì)該高層建筑日常生活用水量進(jìn)行分析，估計(jì)高頻段用水期間最大用量[3]。估計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 高層建筑生活用水預(yù)估

設(shè)置給水系統(tǒng)分區(qū)，其中負(fù)樓層和1樓層由市政水直供，從2~17層，18~35層均由變頻加壓供水；管道布設(shè)形式主要有兩種，分別是上行下給和下行上給；在市政給水管網(wǎng)中將給水水池和泵房設(shè)置在負(fù)樓層，引入一根DN200的管道進(jìn)入地下室，在地下泵房設(shè)置28層水箱給水泵組，每個(gè)區(qū)最低壓力0.35MPa。管網(wǎng)干流流速為1.2~2.0m/s，支流流速為0.75~1.2m/s，轉(zhuǎn)輸水泵容積為5~10min[4]。

2.2.2 熱水給水的設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)熱水給水系統(tǒng)時(shí)，主要對(duì)給水系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，負(fù)樓層和一樓層無(wú)熱水，從2樓開(kāi)始一直到頂層35層，都采用上行下給的管道布置形式。設(shè)置洗臉盆熱水溫度為35℃，淋浴器熱水溫度為40℃，同時(shí)用水概率分別以90%和70%計(jì)算，熱水盆每小時(shí)消耗量為80L，淋浴器每小時(shí)消耗熱水量為200L。在供水系統(tǒng)中，冷熱水均由同一供水變頻泵組構(gòu)成，每個(gè)區(qū)冷熱水泵供用水點(diǎn)使用，水壓恒定，便于調(diào)節(jié)溫度，熱水循環(huán)主管在總閥之后不循環(huán)，每個(gè)系統(tǒng)末端熱水經(jīng)過(guò)循環(huán)水泵再次加熱，每層的給水總閥前設(shè)置電伴熱系統(tǒng)，保證用戶在開(kāi)啟水龍頭后，水溫恒定。

2.2.3 消防給水的設(shè)計(jì)

該高層建筑屬于大型多功能建筑設(shè)施,因此消防系統(tǒng)較為復(fù)雜,共涉及到汽車(chē)庫(kù)自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、消火栓滅火系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)等多個(gè)消防設(shè)施，室外消防水池的容積為332m3，消防用水主要接市政管網(wǎng)，室內(nèi)消防水箱的容積為572m3，并且消防供水流程主要為市政供水管網(wǎng)→室外消防水池→泵組加壓給水管網(wǎng)→室外消火栓。如果是室內(nèi)消防系統(tǒng)，其供水流程為：地下生活水池→加壓生活泵組→重力供水→室內(nèi)消火栓。在確定消防用水量時(shí)，防火按照一類(lèi)執(zhí)行，在本次給水設(shè)計(jì)中，如果設(shè)定火災(zāi)次數(shù)為一次，那么需要室外供水30L/s，室內(nèi)消火栓消防用水為40L/s，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)需要用水25L/s，如果火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3h，那么室外每小時(shí)用水量為108m3，室內(nèi)每小時(shí)用水量為144m3，滅火系統(tǒng)每小時(shí)用水90m3。在室外消火栓給水系統(tǒng)中，從市政給水管接入DN100補(bǔ)水管，然后進(jìn)入地下室，直到室外消防水池，泵組設(shè)置在地下負(fù)四層，每個(gè)給水網(wǎng)上設(shè)置一個(gè)室外消火栓，間距為100m，水池容積為332m3，并且利用分區(qū)給水方式，對(duì)管材要求較低，設(shè)備布置較為集中，不會(huì)增加整體建筑物的造價(jià)，可以節(jié)約土建成本，可靠性高，并且該種常高壓系統(tǒng)不受消防供電影響，可以保證消防用水安全性和可靠性，保證利用管網(wǎng)水壓系統(tǒng)在供水時(shí)每級(jí)壓力≤2.5MPa，設(shè)置增壓穩(wěn)壓裝置，降低系統(tǒng)工作壓力。

2.2.4 生活排水的設(shè)計(jì)

在本次高層建筑給排水設(shè)計(jì)中，室內(nèi)衛(wèi)生間均采用同層排水技術(shù)，支水管和排污橫管不穿越樓板，而是在平面施工敷設(shè)時(shí)，利用主排污管在同樓層內(nèi)排放廢棄物，管道維修時(shí)不會(huì)干擾到下層用戶，并且衛(wèi)生間器具布置靈活，管道不會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，安裝方便，避免衛(wèi)生死角。同時(shí)，該種施工方式排水噪聲較小，節(jié)省通氣立管，在高層生活排水設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。墻內(nèi)設(shè)置隱蔽型支架，支架內(nèi)包含排水和給水管道，安裝完畢后，整個(gè)洗手間只有配水龍頭和衛(wèi)生器具顯露出來(lái)，降低衛(wèi)生間漏水率和下滲率，在地下室排水中，利用自動(dòng)控制裝置，將污水引至地下負(fù)四層的集水井，集水井設(shè)置防爆排水地漏，排水管道位于天花板下300mm處，消防電梯采用重力排水閥，排水量不小于10L/s。

2.2.5 室外排水的設(shè)計(jì)

在室外排水設(shè)計(jì)中，主要應(yīng)用雨水排水系統(tǒng)，由于該國(guó)際大廈位于季風(fēng)性氣候區(qū)，夏季降雨量較為集中，因此在屋面仍然采用傳統(tǒng)雨水排水方法，構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，重力流雨水系統(tǒng)為87型雨水斗，系統(tǒng)工作時(shí)過(guò)水?dāng)嗝媸湛s，形成漩渦，使整個(gè)排水系統(tǒng)呈氣液兩相流狀態(tài)，當(dāng)雨水進(jìn)入到排水系統(tǒng)時(shí)，空氣大約占據(jù)1/3空間，斗內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓狀態(tài)，泄水量增加。同時(shí)，技術(shù)人員還應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)叵募窘涤昵闆r，計(jì)算出暴雨強(qiáng)度，隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，大量的雨水徑流未加以利用，就直接下滲到地下管道中，不透水面積日益增多，但是也造成了水資源的大量浪費(fèi)，因此在本次排水設(shè)計(jì)中，在綠色循環(huán)可持續(xù)發(fā)展理念下，為了減輕該城市排水設(shè)施負(fù)擔(dān)，節(jié)約水資源，設(shè)定天面雨水回收系統(tǒng)。流程為：天面雨水+地面雨水→檢查井+雨水口→棄流池→沉淀地+雨水滲濾系統(tǒng)→儲(chǔ)水池→消毒處理→回收利用[5]。在儲(chǔ)水池內(nèi)設(shè)置兩臺(tái)潛水泵，同時(shí)設(shè)置攪拌、沖洗裝置，供綠化和道路灑水使用，為了保證儲(chǔ)水池內(nèi)水質(zhì)不變，或者降低徑流受到的污染，可以向水池內(nèi)投加氯片。在必要時(shí)也可以設(shè)置雨水綜合利用系統(tǒng)，以降低廢水處理成本，簡(jiǎn)化處理工藝，分擔(dān)市政雨水管排水壓力，通過(guò)屋面雨水回收利用和地面雨水下滲，降低排水管道負(fù)荷。

3 高層建筑給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

（1）做好給排水管道防腐工作。在給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作開(kāi)展的過(guò)程中，為防止給排水管道遭受腐蝕影響，相關(guān)工作人員可以采用“四油三布”的形式開(kāi)展防腐工作，即刷瀝青油以及纏纖布，兩項(xiàng)工作交叉進(jìn)行，優(yōu)先進(jìn)行刷油。

（2）排水立管不能設(shè)置消能彎頭。如果通過(guò)該種方式開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，將導(dǎo)致管道轉(zhuǎn)折處易形成水躍，進(jìn)而導(dǎo)致排水能力下降，甚至?xí)霈F(xiàn)管道堵塞問(wèn)題。

（3）進(jìn)行防脫加固處理。在對(duì)排水管道進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于管道接口抗拉拔能力相對(duì)較弱，所以設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)提出要求，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行防脫加固處理，進(jìn)一步提升管道抗水流沖擊能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高層建筑給排水設(shè)計(jì)主要包含給水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、消防系統(tǒng)和雨水收集系統(tǒng)等多種項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。不同用途的高層建筑對(duì)供水、排水、消防系統(tǒng)的功能有著不同的要求。設(shè)計(jì)者必須根據(jù)高層建筑的不同用途先收集原始資料，再開(kāi)展針對(duì)性設(shè)計(jì)。根據(jù)用水性質(zhì)和特點(diǎn)，分區(qū)進(jìn)行給排水和消防設(shè)計(jì)。重點(diǎn)把握生活給水、熱水給水、消防給水、生活排水和室外排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，注重系統(tǒng)的防腐、穩(wěn)定和安全。