深圳市华阳国际工程设计股份有限公司
【摘要】给排水工程设计是高层建筑过程中的重要组成部分，高层由于垂直高度给给排水设计工作带来一定难度，因此，本文分析高层建筑给排水设计影响因素及设计要点，以期提升给排水设计水平。
【关键词】高层建筑；给排水；设计要点
1.给排水设计影响因素
1.1施工图纸因素
高层建筑施工中，管道及给排水设备安装应严格参照施工图纸开展工作，但从当前的建筑行业总体情况分析，许多从业人员习惯不良，施工中未严格遵循施工图纸及相关规范和要求进行施工，例如施工人员采用简略施工图纸，对施工技术的理解出现一定的差异性，违背了设计理念，导致给排水系统在实际运行中出现问题。再者，有的设计人员责任心不高，在消防设计中照搬已有泵房和设备选型，与实际工程不符，导致消防给水系统设施在实际运行中难以发挥其应有的作用。
1.2给水系统供水方式及分区因素
与多层建筑不同，高层建筑给水系统需要分区供水，各分区最低卫生器具配水点处的静
水压不宜大于 0.45MPa，居住建筑入户管给水压力不应大于 0.35MPa。合理的分区及供水方式可减少不必要的管材和压力浪费，高度不超过 100m 的建筑的生活给水系统，宜采用垂直分区并联供水或分区减压的供水方式，高度超过100m 的建筑，宜采用垂直串联供水方式。此外，高层建筑对供水安全性要求较高，无负压供水由于调节容积较小，会因自来水管网停水和故障造成给水断流，安全性较低，变频调速供水可以很好的克服以上问题，安全可靠。给水系统的合理分区、供水方式的正确选择，对整个系统建成后的运行及管理至关重要。
1.3消防水泵结合器因素
消防水泵接合器的设置应结合建筑物室外情况合理布置，最好在建筑物不同侧设置，并考虑消防水泵接合器能否和消防车良好对接。水泵接合器应设在室外便于消防车使用的地点，且距室外消火栓或消防水池的距离不宜小于 15m，并不宜大于 40m。在设计中，应避免水泵接合器设置在消防车不便扑救的位置，造成无法挽回的损失。
1.4屋面消防水箱设计因素
在高层建筑设计中，室内消防系统常采用临高压系统，临高压高位消防水箱的设置关系到消防初期火灾的扑救，其有效容积应满足初期火灾消防用水量，并应符合国家相关规范要求，且最低有效水位应满足水灭火设施最不利点处的静水压力。进水管管径应满足消防水箱 8h 充满水的要求，但管径不应小于 DN32，进水管宜设置液位阀或浮球阀。出水管管径应满足消防给水设计流量的出水要求，且不应小于 DN100。高位消防水箱出水管应位于高位消防水箱最低水位以下，并应设置防止消防水进入高位水箱的止回阀。高位消防水箱的进、出水管应设置带有启闭装置的阀门。
在设计中往往对最高、最低水位的确定不准确，导致消防水箱有效容积不满足规范要求。此外，在水灭火设施最不利点处静水压力不满足消规要求时，应设置稳压装置，以避免建筑物顶层的压力低出不了水或达不到要求的充实水柱，不能启动自喷系统报警阀压力开关，影响灭火效果。
2.高层建筑给排水系统设计要点
第一，为了满足建筑安全性要求，在高层建筑设计中需要合理的消防用水系统的支持，由于其垂直距离的问题，所以，其静水压力偏大。如果想要选择一个区供水，必定会提升其压力，破坏供水的管道，甚至还会对整体建筑供水系统带来影响，威胁给排水的安全运行，做好就需要做好竖向分区的合理设计，来降低静水压力。第二，由于高层建筑给水系统属于竖向的分区，所以就应该根据实际的需求，要求每一个分区的卫生器具的给水配件静水压力能够低于35Mpa这一个标准，并且选择下行上给的供水方式。
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第三，在高层建筑之中，由于其本身结构的复杂性，所以，电气设施分布较为广泛，很容易引发火灾，一旦发生火灾，就会导致火灾快速蔓延，甚至还会威胁到消防的安全，这样就需要合理设置消防用水，才能在火灾发生自救过程中及时地做好消防用水的保护问题，这样也可以将火灾损失控制好。
第四，由于高层建筑本身的特点，所以，单位面积人数要比多层建筑多得多，因此，给排水的需求量也会有明显的提升。在实际的应用过程中，如果瞬间的给水与排水量偏大，就会影响正常的排水，甚至出现堵塞与停水等问题，另外也会波及到一定的范围，给居民的生活带来不便。因此，为了确保给排水的顺利进行，就需要做好相应的处理与维修，确保管道本身的通畅性。
第五，在建筑指标之中，高层建筑要求偏高，并且在防沉降、防震以及防噪声等方面都有着严格的规范标准。在高层建筑之中，拥有众多的管线，对于建筑物日常的使用会带来影响，所以，在布置的过程中需要进行合理的设计，这样才能够避免变形与渗漏的出现，所以，一定要控制好高层建筑的给排水管线的布置。
第六，优化方面。高层建筑工程的给排水系统更强调系统本身的优化。在给排水系统的的建立，或者是给排水系统的运转过程中，总需要其能够在给定的条件之下达到最优化的结果。就霍尔的逻辑结构表明，一个系统工作过程开展需要一定的步骤，具体到高层建筑给排水系统设计以及相应的优化，有的工作在阶段区域的分化往往不是那么的明显，甚至有的时候还会出现同时的进行，但是这样并不能够影响做好排水系统的设计优化工作。从给排水系统的优化提出要求再到起具体的完成，需要经历明确系统要求→明确问题→选择目标→寻找综合方案→建立分析模型→评价决策→给出优化设计方案这样的步骤，只有如此，才能够让优化设计更贴近于高层建筑的实际需求，才能够让设计更加具备合理性，确保其设计能够与现阶段的高层建筑的发展相互的匹配。
3.高层建筑给排水设计优化工程实例分析
某住在小区占地总面积为101760m2，总体的建筑面积达到401116m2，其中包含了21栋住在楼以及相应的小区配套设施工程。按照该地区自来水公司提供的市政资料来看，要求市政给水干管为DN800，水压在0.14Mpa；其配套的工程部分作为商业用水、住宅用水以及学校供水，由于用途的差异，因此其实际的费用也会有所差异。工程预计在2014年交付使用。
3.1常规的给水方案
按照当地自来水公司的实际要求，在每一个住宅区域之内都会有一个泵房来进行竖向的分区供水，这样就需要6个泵房的支持，并且设置在每一个区域的地下室之中，按照不同的楼层高度，竖向划分为2个或者是3个区域。其中，小区之内的学校以及商业用水满足市政水压的要求，由市政管网直接供水，并且分别设置好用水表加以计量。对于住宅楼区域，则是由市政直接供给、中高区域由变频调速加压泵组合来加压供水。
3.2供水优化措施
在对该区域进行综合分析，总体考虑之后，设计人员提出了小区集中生活加压泵房这一方案。其中需要特别说明的是，在本工程中给水系统的具体实施之前，并没有任何一个小区通过了这一类型住在小区的集中供水方案。加压设备选择的是全流量的高效变频调速给水设施来实施供水，并非采用的市场所销售的变频调速给水泵进行供水处理。在本小区之中，竖向包含了3个分区，水泵并联进行加压供水。全流量的高效变频设置主要是按照住宅小区的实际情况来进行水泵的配置，这样就可以实现在不同的流量供水的过程中，水泵都能够处于相对高效的状态之下。这样的方案相比传统的变频给水系统，其本身的系统节能达到了30%。
在比较两种方案之后，优化方案相比前者的优势在于泵房集中的设置，这样减少了泵房的使用数量，节约3600m 2 的用地面积，工程结算造价2800元/m 2 ，节约投资1001万元，再加上一二次型的泵房设置节约1202余万元，总共累计节约2203万元，其经济效益非常的明显。另外，由于只有一个泵房，所以在管理上也非常的方便。自从交付以来，物业管理部门反应非常良好，其供水也非常的稳定，获得了一致的好评。
3.3消防系统
该小区原本的消防系统选择的串联加压供水的方式，但是目前的消防系统选择了一个全新的模式，也就是使用水泵一次性加压到顶，然后按照分区减压的给水方式进行，在竖向分区中划分为3个区域，这样的给水方式就减少了中间的水泵与专输水箱的使用，也不必占据太多的面积，其系统本身简洁可靠，也拥有良好的经济型。但是由于选择了一泵加压到顶，所以对于管道与阀门的要求性偏高。目前，在国内的阀门研究中，其承压级别有1.0、2.5、
4.0三种类型。在设计之前了解到，国内所生产的高扬程水泵其管道阀门的承压等级在2.5Mpa范围之内，就可以满足实际的设计要求。按照工程的设计经验来看，除开灭火设备的出口以及管网水头损失需要静压力，其余的加压泵组的出口到最不利的点位绝对高差需要控制在200m之内，就能够满足实际的安全要求。
4、结束语
通过上述分析可知，高层建筑给排水性能会受到许多因素的影响，在今后的设计工作中，需要结合给排水的影响因素，掌握设计要点，不断优化设计，从而提升高层建筑给排水的服务质量。
论文作者:李剑南
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第9期
论文发表时间:2019/9/2
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