摘要：给排水系统是超高层建筑的一个重要组成部分，相对高层建筑而言，超高层建筑对给排水和消防系统设计的安全性、可靠性的要求更高，因此必 须通过科学、合理的给排水系统设计来实现超高层建筑的使用要求。为此，本文主要以某超高层办公楼为案例阐述超高层建筑给排水系统设计，结合系统设计过程中的技术难题，针对性提出一些切实有效的优化方案，以供类似工程借鉴。
关键词：超高层建筑；给排水系统；消防系统
随着我国城市化进程的加快，城市建设规模不断扩大，土地资源日益紧缺，建筑高度超过100米的超高层建筑群数量越来越多，这对于超高层建筑内部给排水系统的设计工作提出了更高的要求。给排水系统是建筑群体不可或缺的组成部分，担负着建筑内部供水、排水和消防等重任，在建筑日常管理及运作中发挥重要的作用。但超高层建筑有别于多层建筑，具有高度高、排水量大、功能复杂和用水要求高等特点，若建筑人员没有做好给排水系统及消防系统的设计工作，就可能导致给排水系统在使用过程中出现管道渗漏、管道堵塞、墙面渗漏等质量问题，并影响到建筑消防功能的发挥，甚至造成不可换回的损失。因此，建筑人员需要重视给排水系统的设计工作，切实解决好设计过程中的难题，以确保设计的质量。
1工程概况
该超高层办公楼总建筑高度198米。地上总共45层，其中6层裙房，地下室有四层，地下一～四层为车库、设备用房，一～六层为商业、办公，六层以上为办公，其中三个避难层。
2给水系统设计思路
超高层建筑的高度以及建筑性质等因素直接影响着生活给水系统的供水方式。在超高层给水系统设计中，在分区合理的情况下还应注意该分区的节能性。超过100m的建筑其生活给水系统的供水有两种基本的方式：①无水箱的分区、串联供水，此方式有水泵升压直接供水，各区自成系统，每区的各级水泵在使用时，应先启动下一级水泵；②设水箱的分区、串联供水，此方式是水箱水泵联合供水，各区水箱除满足本区用水需要，还应贮存供上区泵的启泵水量，各区均由水箱重力供水。
在该工程中，除了二层及以下由市政管网供水外，其余全部采用水箱+变频水泵联合供水，即采用第②种方式。笔者认为，在该超高层办公楼中，在不超过15层就有一个避难层的条件下，利用重力供水更加节能。根据管材的承压性能，在上面的两个避难层和屋面分别设置生活水箱，将地下室生活水箱的水用水泵提升至避难层和屋面生活水箱，总共形成三个给水分区（3层至第二个避难层为一区，第二至第三避难层一区，第三避难层至屋面为一区），由水箱重力供水给各区。每个分区内再根据卫生器具以及节水的要求，采用减压阀减压的方式进行各区内分区供水。该方案中，中间水箱在满足本区生活用水量的同时也充当转输水箱的角色。
对该超高层办公楼而言，这种系统即能节省运行费用，又可以节省水泵的数量，从而节省了初期投资费用。但在设计过程中，需要我们注意的是这种系统的泵房面积较大，在避难层需要有条件设置水泵房，而且对自动控制和防震有较高的要求。
3排水系统设计思路
在超高层建筑中，排水系统的设计主要体现在排水管道的敷设和管材的选用。超高层办公楼中，管井和卫生间通常都设置在核心筒内，而且各个管井和卫生间一般都不是从上到下一直贯通，多数情况下会在避难层进行转换。在该工程中由于核心筒位置和电梯及电梯出入口的关系，卫生间和高低区电梯及出入口的位置交替设置，因此在避难层的上下层总会出现卫生间和电梯或电梯前室之间的转换。当卫生间位于在电梯机房层的上方时，需要进行排水管道的转换，而且根据规范要求，必须在电梯机房上方设置一个夹层，因此在设计过程中必须注意局部的层高问题。
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另外，超高层办公楼中的污废水排水主要是卫生间排水，排水量大，转换次数多，在每个避难层之间转换的管道可不设置消能装置，但超高层办公楼中管道很多，很容易管道交叉重叠，这对于管井和排管的布置提出了较高的要求，设计中应给予充分重视。
4消防给水系统设计思路
超高层建筑的高度越高，其火灾危险性越大、疏散越困难、火灾蔓延越快、扑救难度也越大，因而消防给水系统设计在超高层办公楼的消防设计中是非常重要的一个环节。
4.1灭火系统组成和消防水量
该工程根据建筑功能及规范要求设置的灭火系统有：室内外消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、自动扫描高空水炮灭火系统、七氟丙烷气体灭火系统、建筑灭火器等。具体用水量如下表1。
根据《消防给水及消火栓系统技术规范》（GB50974-2014，以下简称“消规”），该工程需要贮存室外消防用水量，为了满足室外消防用水设置取水口，且吸水高度不大于6米的要求，将消防水池设置于地下一层。消防水池的贮存水量，按“消规”中3.6.1条的规定及其条文解释，应该是室内外消火栓系统用水量和自动喷水灭火系统用水量之和。而在此工程中，在高大空间和商业区域之间有回廊存在，虽然建筑设置防火卷帘，但笔者认为存在自动喷淋和自动高空扫描水炮在两区域交界边缘同时启动的可能性，为了提高超高层办公楼消防用水的安全可靠性，应将自动高空扫描水炮的用水量也贮存于消防水池内。因此，消防水池的有效贮存容积为1044m3，并按要求分为能独立使用的两座。
4.2消防供水方式分析
目前在超高层办公楼的消防给水系统设计中，有的采用转输型的供水方式，有的则采用常高压供水方式。该超高层办公楼高度不超过200米，采用转输供水方式，具体做法是将转输水箱和转输水泵设置于避难层，此种方式的优点是充分利用了避难层的空间，单台水泵的功率比较小。但转输系统往往对电气自动控制的要求很高，而且要求电气系统安全可靠，因而转输系统的安全系数相对较低。
如果采用安全系数相对较高的常高压系统，该工程可以一次性用水泵将消防用水从地下室提升至屋顶消防水箱，这种系统的优点显而易见，火灾时无需启动消防水泵，不存在电气故障或机械故障产生的系统失效问题。但这种系统不但单台水泵的功率较大，而且系统的设置受到很多限制条件：○1超高层办公楼屋面的设备机房相对较多，很难有足够的空间放置一个有效贮存容积为1000多立方的水池及相匹配的泵房；○2屋面大型消防水池对结构的荷载和抗震的影响也需要结构专家进行专门论证；○3要结合建筑外立面，与建筑专业配合，综合考虑。
综上，对于超高层办公楼的消防给水系统设计，要综合多方面考虑，在考虑消防供水安全可靠的同时还要考虑到与建筑和结构的关系，从而对整个项目的设计人员提出了更高的要求，务必做到各专业密切配合，协调统一。
5结束语
超高层建筑的给排水和消防设计并非是简单的文字就能描述的。超高层建筑不断涌现，各种技术也在不断的应用到这些建筑中来，因此从设计角度讲，没有一成不变的模式，都是在实践中不断地摸索，吸收新技术、新方法来完善设计，并更加合理，以人为本，服务社会。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部，《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974-2014
[2]住房和城乡建设部工程质量安全监管司，《全国民用建筑工程设计技术措施》 给水排水-2009
论文作者:熊欢
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：系统论文; 水箱论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 高层论文; 给排水论文; 水泵论文; 《基层建设》2017年第12期论文;