高層建筑給排水設計要點淺析

文／劉景新 菏澤建工建筑設計研究院 山東菏澤 274000

引言：

水資源是我國最緊缺的資源之一，人口數量的增加進一步加劇了水資源供需矛盾。為提高水資源利用率，實現水資源的合理配置，設計人員應根據高層建筑的特點，科學開展給排水設計工作，并且在給排水設計中融入節能減排理念，在提高居住舒適性的同時，減少水資源浪費，從而促進建筑行業的可持續發展。

1、高層建筑給排水節水設計的意義

現今工程建設業的工程量越來越多，用水量也在增加。對于一般的建筑項目來說，建筑建設的相關工作人員通常欠缺環境保護意識，在高層建筑給排水工程的施工過程中，容易出現一些對環境不友好的舉措，造成了環境污染。如果在設計給排水系統時，過于盲目地追求帶來的經濟效益，而不結合實際的工程環境進行科學合理的方案制定，并選擇合適的施工材料，將會大大增加給排水工程的成本，甚至會產生重大的危害。使用節能環保的建筑材料進行施工，可以使這種污染情況的風險降到最低，并且實現對水資源合理的保護利用。現在很多企業盲目追求利益，選用對環境有害的建筑材料，做出危害環境的行為。有些企業甚至將一些工業污水排進到河水中，嚴重污染水資源，情況嚴重的話甚至還會影響到人們的飲用水，對人的身體造成傷害。現如今人們的生活理念發生了轉變，不再僅僅局限于美觀上面，對環保健康的要求也越來越高。節水設計的實施可以滿足人們日益增長的對美好生活的需求，能有效地降低成本，實現資源的節約利用，能夠實現經濟效益與環境保護雙方共贏，最終實現可持續發展。工程建設的給排水系統中，采用節水的設計，不僅可以降低一些經濟成本，而且可以提高資源利用率，進一步減少過多的能源消耗，從而改善環境提高經濟發展水。因此，應該在工程建設的給排水系統中使用節水設計。

2、高層給排水工程設計的主要特點分析

我國整體的人口基數比較大，城市發展比較快，高層建筑是現代城市建筑中比較常見的。在現在高層建筑中確保人民安全是重中之重，對于建筑單位來說，切實保障人民群眾生命財產安全，是建筑單位考慮的首要問題。建筑給排水工程是切實保障建筑工程安全的重要內容，有關人員需要切實做好給排水工程的設計工作，有效保障建筑工程所需要的水量。與此同時，工程設計人員需要確保消防設施所需水壓，保障為各類消防設施提供的水壓，能夠符合實際工作與生活中消防要求，從而保障高層建筑給排水系統的可靠性與穩定性。高層建筑給排水具有管道器材要求較高，承壓較大的特點。從給排水的功能上進行分析，充分考慮火災實際所需用水量，結合建筑使用功能，考慮室內室外，地上地下各項消防水量，從而準確計算整個建筑工程所需要的消防水量。通常而言，對于將近100m的一類高層公共建筑，室內消火栓設計流量為40L/s，室外消火栓設計流量為40L/s。在給排水系統中要保證每一個消防栓所需要的水壓能夠符合國家相關規范要求，如在利用20m長的膠水帶時它要能夠保證消防栓地出水速度為每秒5L，這樣可以有效地保障，發生火災時能夠整個系統運作的穩定性。對于高層建筑來說，可能發生火災的隱患較大，救援難度較高。若高層建筑出現火情，外救相對困難，要充分發揮建筑內部消防設施的作用，及時保障人民群眾的生命財產安全。因此，切實保障給排水消防工程系統運作地穩定性至關重要。在給排水工程設計過程中，需要根據不同防火分區的實際情況，計算好各系統水壓，保障用水的安全性與穩定性，使消防水量對火災的全面覆蓋。在使用消防設施過程中，高壓水泵將對管道產生比較大的壓力，管道設計時，應嚴格按照規范要求，選擇具有相應承壓能力的管材。整體而言，高層建筑給排水系統必須具備低甚至無故障性，高耐久性等多項特點，在實際操作過程中，要盡量減少或避免整個系統的人為故障。尤其在發生火災時，切勿慌忙中胡亂操作，造成人員二次傷害。在日常維護工作中，要保障設備不會出現腐蝕，氧化等問題，確保各系統在發生火情時可以正常使用。

3、高層建筑給排水設計要點

3.1 建筑給水系統設計要點

高層建筑的主體結構具有高度高、基礎埋置深度深、施工周期長以及施工條件復雜等特點。因此，在設計此類建筑的給水系統時，設計人員需要綜合考慮底層建筑占地面積小、居民較多等因素。在一般情況下，城市給水管網壓力無法滿足高區供水需求。在設計給水系統時，設計人員往往采用分區供水方式，即高層建筑的低區直接由城市給水管網供水，高區由水泵加壓供水。此外，為有效減小高層建筑的供水壓力，設計人員還可以采用豎向分區的給水方式來給高層建筑的高區供水。目前，隨著建筑行業的不斷發展，給水方式日益豐富，當下應用較為廣泛的方式有并聯給水、串聯給水以及減壓給水。在設計給水系統時，設計人員不僅要結合當地實際情況以及建筑特點，還要考慮高層建筑工程造價，從而保證給水方式的科學性、合理性。另外，在設計過程中，設計人員還需要做好水量計算工作。在計算過程中，設計人員需要結合建筑功能來計算建筑內部的娛樂場所、餐廳等公共區域的用水量，從而進一步保證給水系統設計的科學性和合理性。

3.2 排水工程中的主要設計要點

有關人員要根據水質實際的污染情況，將各類水質進行相應地分類，對于高層建筑物來說，排水的類型分為廢水，污水。廢水是相對清潔的水，如洗浴排水，而污水就是一些比較臟的水，如糞便排水。對室內排水系統進行設計的過程中，應該按照不同排水性質來進行相應的劃分，可以將其劃分為污廢合流和污廢分流。要結合室內排水系統所呈現出來的節水性，經濟性等多種因素來確定一個科學合理的排水體制。在高層建筑中經常會面臨排水不通暢，有噪音，遺臭等多種問題，所以在設計過程中要著重對這些問題有所認識，積極地采取各項措施來解決和優化。為避免高層建筑出現排水不暢的情況，應該對排水系統進行進一步地設計，避免出現排水管道急轉彎，小角度轉彎等相似情況。對于連接管道來說，可以采取45°的連接方式。為避免出現返臭的情況，設計時應按規范要求，設計不小于5cm的水封，確保管道內水封不受正負壓的影響而被破壞。相關設計人員在設計施工圖紙后，應做好技術交底工作，讓現場施工人員充分認識到建筑工程的各項內容，對排水系統進行進一步地優化，盡快合理地排出室外。有關人員需要充分解決排水工程中可能出現的噪音問題，對于大多數高層建筑來說，他們會使用聚氯乙烯的排水管，這種排水管道成分較低，外形比較美觀，但它相比其他材質的管道，易產生較大的噪音。所以在對排水系統進行設計的過程中，有關設計人員在室外可以選擇一些抗噪性能不高的排水管道，但室內應考慮抗噪性能良好且材質相對優秀的管道，如螺旋消音管。在其內部，存在著螺旋形的導流線，有效地對排水條件進行改善，還能夠降低整體的噪音。有關人員要結合室內室外對于噪音控制的不同需求，考慮經濟因素來做好相關管材選擇工作。設計人員要結合材料自身的內容，選擇一些合成橡膠套，對其進行外部粘貼，能夠有效地起到降低噪音的作用，而且自身的伸縮性是比較低的，有較強的抗震能力，安裝也比較輕便。在接口處可以用橡膠圈進行相應的密封，能夠保證內部壓力的穩定性，起到一定的密封作用，發揮出排水工程的重要作用和價值。

3.3 基于BIM的建筑給排水施工參數設計

為了滿足高層建筑給排水設計工程的全過程可視化，在本章的研究中引進BIM技術設計與規劃給排水施工參數。在設計過程中，可使用構建信息模型的Revit軟件導入工程實地勘察信息，導入信息包括建筑整體設計圖紙、建筑不同平面與剖面的二維視圖、擬建三維圖紙以及建筑施工用料與細部設計明細表等。在完成高層建筑相關信息的導入后，使用計算設備構建給排水模型。為了確保創建的模型與工程實際施工具有較高的適配度，應在Revit軟件中創設一個新的MEP項目，使用鼠標點擊操作界面的協同功能鍵，將現有的信息與中心文件進行MEP項目文件的對接，并讀取建筑中給排水設計標高、預設軸線以及給排水管線預埋墻體等信息，將獲取的信息作為參數設計的初始化點。在此基礎上，將BIM中心模型文件與預設信息進行鏈接，可以在計算機上得到一個針對此高層建筑結構的三維可視化模型。為了提供建筑給排水設計更加便利的條件，可在繪制給排水管道時采用分層設計法進行建筑不同層高的區分繪制。考慮到此時創建的給排水管線視圖存在隱藏信息，只能在前端顯示直接可見的部分，無法達到真正意義上的可視化。因此，在完成上述相關操作后，可將上文創建的MEP項目文件以文本的方式進行整理，對其進行授權后，將文件信息部署在中心服務器上，通過此種方式，構建一個針對給排水設計的核心文件。在完成對文件的創建后，可將中心文件另存為本地文件，將所有的設計工作轉移到本地計算機上實施，此時計算機設備中對應的本地文件即為實時鏡像文件。當設計過程中本地文件存在給排水設計參數的修改時，可直接點擊操作界面的同步中心文件，即可實現對建筑給排水設計信息與三維可視化模型的更新。在完成高層建筑給排水設計中基礎工作后，調用中心文件中的DWG文件，進行建筑外部參數的鏈接，并將完成鏈接處理后的二維平面圖示直接顯示在MEP項目文件中。此種方式可以在很大程度上解決基于CAD操作軟件更新文件內容的不足。在此基礎上，點擊操作界面的類型屬性對話框進行給排水管線參數的調整，調整的參數不僅包括給排水材料，也包括構件的幾何信息與屬性信息。將設定的相關參數信息導入計算機，完成對建筑給排水施工的設計。將設定的相關參數信息導入計算機，完成對建筑給排水施工參數的設計。

3.4 壓力設計

節水的關鍵性技術可以分為建筑節水、海綿城市建設、用水水質保障研究和用水及節水管理等技術。結合國內外建筑用水標準來衡量建筑的用水標準，為每一家提供優質的水質，并達到建筑節水技術的要求。為了實現高層建筑給排水設計的節水效果，設計人員要保證給排水系統設計的科學性，讓節水效果得到保障。設計人員要重視給排水系統中的壓力設計部分，根據建筑的需求情況，科學設計給排水系統的壓力，避免壓力設計過大導致的水資源浪費問題，同時避免因壓力過小造成用水不暢。相關專業人員在進行建筑給排水設計之前，應當先充分了解建筑物周圍的具體情況，依據實際施工條件對水壓的大小進行合理的調整，使水壓控制在一個合理的范圍內，保證建筑給排水設計可以得到有效的實施，并且滿足現實生活中的用水需求。此外，應當將管道安置在一個合理的位置上，防止其遭受一些不可控環境因素的影響，確保安全性。與相關部門和相關政府進行協商，在保證給水安全和水量充足的前提下，給水加壓，采用直接供水無負壓變頻供水裝置，充分利用市政水壓。當建筑處于用水高峰期時，給水壓力不能滿足每家每戶的需求，水泵也沒有及時對原有的水壓進行補壓，這時候就充分體現了高層建筑管網的余壓對于水輸送的關鍵性。利用這種供水方式，可以把整個系統的節能效果維持在30%以下，同時還能夠自動補氣、排氣，不產生負壓，對供水管網沒有任何影響。

3.5 合理控制水壓

在進行高層建筑給排水系統的設計工作時，設計工作者應當依據施工方案中提出的具體要求來對給排水系統內的壓力進行科學的控制，通過這種方式來確保系統能夠正常運行，防止在將其投入使用時發生沖壓出流的問題。首先，設計工作者應當事先深入至施工現場，通過全面的實地考察來了解施工環境中的各種具體條件，并依靠整合多方資料的方式來求出給排水系統需要承擔的供水壓力，從而對其設計方案進行改良。其次，設計工作者應當依據節能減排的具體原則，使用科學的減壓手段來講水壓控制在一定的范疇之內。最后，應當為給排水系統設置減壓閥門，確保管道中的水流量能夠滿足建筑使用的實際需要。對于目前我國的高層建筑項目而言。給排水系統中最為常見的一項問題便是管道滲漏，這也和給排水系統施工過程中使用的技術與材料存在密切的關聯性。為此設計工作者應當事先和施工方取得共識，妥善完成技術交底，對給排水系統設計方案進行細致的研究，從而查找出其中存在的問題，確保所有可能引發管道滲漏問題的因素都能夠得到排除。

3.6 生活、消防水池（箱）應分建

由于地理環境，場地及工程投資增加，高層建筑的工程設計中經常采用生活水箱和消防水箱分離的設計方式，但由于消防水箱的定期檢查和調試非常困難，消防部門要求每月對電動消防水箱進行5～10min的測試，檢驗泵的運行指標，而生活水箱難以進行聯合檢查，因此水箱中的水會污染水質，直接流入室外雨水井，導致雨水井經常被高壓破壞。而即使壓力下降，也存在一些風險因素和水資源浪費現象，試驗消防水箱消防用水時，發現生活水箱與消防水管之間的止回閥沒有關閉，導致消防水管中剩余的水返回生活水箱。特別是當多個報警樓水箱同時安裝消防水管時，由于各報警樓水箱用水量不均勻、水位變化緩慢。當水位達到平衡時，水流無法關閉止回閥，將導致漏水和污染。室外消防用水儲存在組合水箱內時，消防車進水口密封不良，可能造成水污染。綜上所述，無論管道采用何種設計形式，只要生活水箱與消防水箱合建，生活用水的水質就會受到污染。生活水箱和消防水箱獨立設計，基本可以消除生活用水污染。即使在消防水箱調試期間，只有當排水直接返回消防水箱時，既能保證生活水箱清潔，又能節約水資源。組合式儲罐不能與地下、邊墻共用，但當池頂層為潔凈室時，組合式儲罐允許與儲水箱上部共用地板；如果不是潔凈室，則應分開布置，以保證生活用水的水質。分體式水箱便于地下水箱的布置，設計靈活性強。如果每個水箱都配備一個旁路水箱和一個消防水箱，將導致施工成本增加，造成消防水的惡化，但如果采取適當的措施，可以避免這個問題，即安裝旁路水箱時，總儲水量不隨水箱數量的增加而變化。采用生活、消防蓄水池分開建設的方法時，消防蓄水池安裝面積較小，在上部為找好位置，安裝生活蓄水池，另一處為消防蓄水池。盡管這種施工方法使管道布置變得復雜，但降低了總體成本。由于地下空間得到充分利用，經濟效益總體還是有所提高。

結語：

總而言之，相關設計人員要對高層建筑給排水施工內容有著充分的認識，加強給排水工程的設計工作，對室內消防系統進行科學合理的優化，結合高層建筑自身的特點，來選擇一個比較科學合適的建筑施工方案，提高我國整體建筑給排水工程的水平。隨著國民經濟水平的提高，人民使用建筑方式的升級與改善，對高層建筑的需求日益提高，給排水設計工作重也面臨著一些前所未有的挑戰。廣大給排水設計工作者，應積極面對設計工作中的各類困難與麻煩。大膽摸索，合理創新，切實處理好高層建筑給排水設計工程中遇到的各類新情況，新問題，改善用水方式，保障人民的用水安全，提高人民的生活幸福感。