摘要：我国经济的快速发展带来建筑业的兴起和建筑技术的提高，建筑正朝着超高方向发展，不仅能解决城市人口拥挤带来的居住工作环境问题，还缓解目前紧张的城市用地压力，因此，发展超高层建筑是经济社会的发展趋势。为了适应超高层建筑的给排水要求，加强对超高层建筑的给排水系统设计研究显得十分必要。
关键词：超高层建筑；给排水；系统设计
引言
随着我国社会与国民经济的迅速发展，其带动城市化建设水平的逐步提高，超高层建筑物在给排水系统设计方面出现的问题就越显突出。对我国超高层建筑给排水的设计工作来说，主要问题是如何能将现有设计模式进行加强优化，以实现最大限度节约材料和能耗的目的，这也是摆在工程设计人员面前的一个不可回避的问题。
一、超高层建筑给排水工程的特点
1.1消防系统设计应引起重视
超高层建筑引发火灾因素多，火势蔓延速度快，扑救困难。因此，超高层建筑消防系统的安全可靠性比地层建筑高。由于目前消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，因此超高层建筑的消防系统应立足于自救。
1.2供水采用竖向分区
超高层建筑消防系统静水压力大，如果只采用一个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易损坏。因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。
1.3管道材料要求高
超高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，超高层建筑的排水系统应设置通气管或采用新型单立管系统。超高层建筑的排水管道应采用机械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。
1.4发生事故影响范围大
超高层建筑的建筑标准高，给排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水畅通。
1.5管道易产生震动和噪音
超高层建筑动力设备多，管线长，易产生震动和噪音，须采取相应的技术措施加以改进。
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二、超高层建筑给排水系统设计
2.1中间转输水箱的计算
采用水泵转输串联时，中间转输水箱同时起着上区输水泵的吸水池和本区消防给水屋顶水箱的作用，其储水容积按15-30min的消防设计水量经计算确定，并不宜小于60m3。假如超高层建筑消火栓用水量为40L/s，自动喷水用水量为40L/s，中间转输水箱的容积=（40+40）×10×60+（40+40）×5×60=72000L，其中10min的水量为屋顶水箱水量，5min为上区输水泵的吸水池水量，如有其它水消防系统则把有可能在火灾时启动的消防系统水量叠加，结果作为中间转输水箱的容积。
生活给水系统中，《建筑给水排水设计规范》对水量的规定：生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取5-10min转输水泵的流量。生活给水系统中的转输水箱有：（1）在上区加压水泵的吸水井，能为上区水泵用水提供3-5min的用量。（2）调节下区转输泵的容积。（3）确保初级水泵启动次数不大于六次，以满足每小时调节水量的要求。如当上区水泵流量为6L/s，转输水泵的流量为6L/s时，采用变频供水系统时，计算的转输水箱容积为6×5×60+6×10×60=5400L。当采用重力供水系统时，就将上区水泵的吸水井设为中间转输水箱。（4）具有一定的调节容积，以储存本区用水，此部分的容积计算按照重力供水区最大用水量的50％计。通过吸水井的容量叠加调节容积量，从而得到重力供水系统的中间转输水箱容积。
2.2水泵直接供水设计
作为目前超高层建筑中普遍采用的一种给水方式，变频调速供水装置采用离心式水泵配以变频调速控制装置，通过改变电机定子的供电频率使水泵的转速发生变化。但变频调速供水方式也存在变频器价格贵、设备对环境条件要求较高、易受外界电池干扰等缺点。
给水设计利用第一个避难层及每隔一个避难层设置中间转输水箱，同层设置一组变频给水加压泵组，每二个避难层之间的楼层分为2个区（即共4个区），最低区依靠转输水箱重力供水，中间2个区依靠水泵加压总管设置不同规格的减压阀分区供水，最高区靠水泵直接加压供水，而转输水泵采用水箱液位控制启停的工频泵。按此设置，只需每二个避难层设置一个中间转输水箱，可有效减少设备房占用面积。
2.3排水管道的布置
在超高层建筑排水设计中要遵循低层建筑的排水管道铺设的原则，由于超高层建筑结构剪力墙、暗柱多，及转换层大梁、斜梁等不利因素，加上精装修吊顶等限制，还要考虑二次装修等因素，避免出现设计排水不畅、后期出现大量设计变更等情况出现。目前通过BIM等设计软件可模拟管道的实际布置，对管线设计有很大的帮助作用。
2.4超高层建筑热水系统设计
建筑热水供应系统根据其供应的不同范围可分为三类，即区域热水供应、集中热水供应系统和局部热水供应系统，超高层建筑一般采用集中热水供应系统或局部热水供应系统。集中热水供应系统必须首先考虑压力平衡设计，根据建筑物高度，热水系统必须要实行与给水系统相一致的竖向分区，并由相应的给水系统供水才能保证各用水点的冷热水压力均衡。
2.5消防给水系统设计
超高层建筑消防给水设计中水泵接合器的设置与否存在疑问，相关规范中规定消防给水在一定条件下设置水泵接合器，在消防水车供水压力范围内的分区中设置，且是在采用串联给水方式下，上区用水由下区水箱抽水供给，可仅在下区设水泵接合器，供全楼使用。当水泵接合器的供水能力不能满足最不利点处作用面积的流量和压力要求时，应采用增压措施；根据消防局的消防经验，规定在当地消防车供水能力接近极限的部位，设置接力设施。但从消防安全的角度考虑，消火栓系统和喷淋系统都应设置水泵接合器，而且在各分区分别设置水泵接合器，当超过消防车供水高度时，应在设备层等方便操作的地点设置接力供水的吸水和加压接口。水泵接合器是在室内水泵遇到问题或室内消防用水不足的情况下，从室外取水，通过接合器将水送到消防给水系统中。
2.6排水系统设计
排水系统的问题是水气混合的问题，超高楼层排水对管材的损害和水气混合对卫生器具水封稳定的破坏。设计中要根据以下三点进行设计：（1）严格的水力计算，最大流量值的限定；（2）每隔一段距离设置耗能装置，减少水流对管材的冲击损害；（3）设置专用通气管，调节排水管路里面的压力与外界一致，保证空气流通。
结束语
超高层建筑的给排水设计应根据其区别于其他建筑的最显著特点--高度来进行。确定系统所考虑的因素包括建筑高度、建筑功能、建筑材料及设备、节能性、可靠性、安全性、施工可能性、可维护性等。超高层给排水设计要求设计者熟悉相关建筑材料及设备特点，最大程度发挥其性能优势。
参考文献
[1]蒋天才.超高层建筑给排水系统的设计[J].科技创新导报.2011.
[2]吴金应.超高层建筑给排水节能节水的实现[J].价值工程.2010.
论文作者:易锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/3
标签：高层建筑论文; 水泵论文; 系统论文; 给排水论文; 上区论文; 容积论文; 水量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第31期论文;