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摘要：超高层建筑在以后的建筑类型中势必会占有一席之地，相应的给排水及消防设计亦会越来越多。笔者希望能够根据不同的方案对比，采用更优秀的方案设计，达到节材节地节能的设计原则。
关键词：超高层建筑；给水系统；消防系统；节材节地
近年来,随着我国经济的迅猛发展，超高层建筑在各地如雨后春笋般拔地而起。土地资源越来越来紧张，也促使着建筑行业向往上空间和往下空间发展。对于超高层建筑，规范并没有明确的设计方法，在满足现有规范的前提下，各种设计方案都可以考虑和借用。所以，笔者希望通过对已做项目的总结，能获得一些超高层建筑给排水设计的经验，并对同行有所帮助。
1、工程概况：
本项目是水贝国际珠宝中心，位于深圳市罗湖区水贝片区布心路与文锦北路交叉口东南侧，东、南侧分别为特力-吉盟黄金首饰产业园区。总建筑面积为8.7万m2，建筑高度197m，为超高层建筑，建筑体积32.4万m3。主要含地下4层和地上34层。地下室主要为停车库、设备房和商业，地上为集商场、餐饮、办公和宿舍于一体的综合性建筑。本工程方案设计为凯达环球北京公司中标并设计，初步设计的机电由香港巴马丹拿主导，我院提供与规范有关的专业技术支持，施工图设计由我院完成。这也是一次我院与国际知名设计团队合作的宝贵经验。本文主要简单介绍该建筑的给水系统和消火栓系统设计。
2、给水系统
本工程从文锦北路和布心路分别引一根DN200的进水管，在室外形成环状管网，供本建筑的生活及消防用水。用水量如下表：
因为本建筑是超高层建筑，所以给水系统采用的是串联加压。整个给水系统竖向分6个区：
a. -4~2层为低I区，由市政直供。
b. 3~6层为低II区，由生活水泵房内生活变频给水设备供水。
c. 7~14层为中I区，由二十二层（避难层）内生活水箱经减压阀后重力供水。
d.15~18层为中II区，由二十二层（避难层）内生活水箱重力供水。
e.19~26层为高I区，由二十二层（避难层）内高I区生活变频给水设备供水。
f.27~34层为高II区，由二十二层（避难层）内高II区生活变频给水设备供水。
本工程在二十二层设置中间生活水池，既作为低区重力供水的生活水箱，也作为高区供水的水池。对于超高层给水系统，采用在避难层设置中间生活水池有以下几个优点：
1、因超高层通常已达到150m以上（本工程接近200m），则最高区变频给水压力可能要超2.0MPa。这个压力已超过2.0Mpa的管材及附件的工作压力等级，需选用更高要求的管材，这样势必会增加管道的造价。且给水压力过大，对管道的密封不利，容易发生管道、阀门等接口处渗漏的现象。采用中间设置接力水箱可以有效解决此问题。
2、对于本工程，需要压力提升的给水分区达5个，如采用地下室直接变频给水系统，则需要在水泵房内设置五套变频给水设备，这样会增加地下室设备用房的面积。且因避难层的功能要求，其用于其他方面的价值不高，适合作为设备间，相对于把设备用房全部设置在地下室而言，部分设备用房占用避难层更能得到甲方认可。
3、利用水箱重力供水，可以使供水压力更稳定，增加用水舒适度。
本工程因考虑3~6F是商业和餐饮，为用水大户，如将此部分用水提升至22F的生活水箱，则会增加水泵的无效功率，增大生活水箱容积，不节能。故3~6F单独采用变频给水设备供水。
笔者认为，如果超高层建筑高度在150m以下时，普通管材及附件可满足压力等级，且分区数不多，可以采用各区并联变频给水设备供水；当超过150m时，宜采用在避难层设置中间转输水箱，转输水箱兼作低区的重力供水水箱。
转输水箱的容积应计算确定。根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003的规定，一方面水箱作为低区的高位生活水箱，调节容积不宜小于最大用水时水量的50%，另一方面作为转输水箱功能时调节容积宜取转水水泵5~10min的流量，两者应同时满足，容积叠加。本工程的转输水箱有效容积取转输水泵1h的供水量，满足规范及使用要求。
还需注意，转输水箱作为生活贮水箱，也存在二次污染的问题，所以水箱需要作好消毒措施。本工程采用外置式水箱自洁消毒器，满足要求。
3、消火栓系统
本建筑消火栓给水系统竖向分4个区，-4~6层为低I区，由低II区消防环管减压后供水；7~14层为低II区，由地下室消火栓水泵加压供水；15~26层为中区，由高区消防环管减压后供水；27~34层为高区，由14层避难层的高区消火栓水泵加压供水。室内消防水量贮存在地下室二层消防水泵房内，有效容积660m3（考虑40L/s的消火栓用水量和60L/s的机械车库自喷用水量，考虑部分富余。），分两格设置，水泵房内设置低区消火栓泵和消防转输泵。14层避难层设置转输水箱和高区消火栓泵，供高、中区消火栓给水，转输水箱有效容积为100m3。
在初步设计阶段，巴马丹拿的方案考虑避难层的转输水箱兼作低I区和低II区消火栓系统的高位消防水箱，对于低II区则需设置稳压设备维持管网平时的静水压。《消防给水及消火栓系统技术规范》GB 50974-2014的6.2.3条第1款规定“……转输水箱容积不应小于60m3，可兼作高位消防水箱”。巴马丹拿考虑，规范规定高位消防水箱的最小容积不应小于100m3，故与转输水箱合用时，总容积取大值。此方案符合规范的要求。在施工图设计时，我院考虑屋顶高位消防水箱已储存有100m3水量，可以作为各分区的高位消防水箱。从高位消防水箱单独接一根出水管至低II区管网，接入前作减压阀组保证分区静压满足要求即可。这样既能依靠重力满足管网的静压要求，也能省去稳压设备的设置，系统也更简单化，且转输水箱容积亦可按60m3的有效容积设置，进一步节省设备用房的空间，实现节材节地的设计原则。笔者认为此方案比巴马丹拿的初步设计方案更优越，故予以采用。4、结论
超高层建筑在以后的建筑类型中势必会占有一席之地，相应的给排水及消防设计亦会越来越多。笔者希望能够根据不同的方案对比，采用更优秀的方案设计，达到节材节地节能的设计原则。通过已设计的超高层建筑实例，笔者总结出以下两点经验，以期与同仁分享：
a. 对于生活给水系统，超高层建筑高度在150m以下时，普通的给水管材及附件能够满足压力等级，且分区数不多，可以采用各区并联变频给水设备供水，当超过150m时，宜采用在中间避难层设置生活转输水箱供水，转输水箱兼作低区的重力供水水箱。当低区生活用水量不多时，可以考虑采用转输水箱重力减压供水；当低区生活用水量较大时，建议单独设计变频给水设备供水。
b.对于消防给水系统，当建筑高度低于200m时，采用转输水箱串联供水，屋顶高位消防水箱作为整个系统的高位消防水箱。当建筑高度高于200m时，可以考虑高位消防水池的设置，消防供水采用常高压系统，顶上压力不足的楼层采用局部临时高压给水系统。
论文作者:林传文
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/18
标签：水箱论文; 消火栓论文; 容积论文; 系统论文; 设备论文; 高位论文; 高层建筑论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;