馬媛

(中廣電廣播電影電視設計研究院,北京　100045)

高層建筑給排水設計之我見

馬媛

(中廣電廣播電影電視設計研究院,北京100045)

隨著經濟的發(fā)展,人民生活水平的提高,推動了建筑行業(yè)的發(fā)展,尤其是高層建筑的發(fā)展。高層建筑給排水設計對住戶的影響非常大,需引起高度的重視。本文簡述了高層建筑給排水工程的特點和高層建筑給排水的重點和難點;闡述了高層建筑給水系統(tǒng)的設計和排水系統(tǒng)的設計,同時敘述了高層建筑污水處理設計和雨水處理設計。以期能夠對高層建筑的給排水設計提供一定的借鑒和參考。

高層建筑給排水設計

隨著全球經濟一體化建設進程不斷加劇與城市化建設規(guī)模持續(xù)擴大，以及我國經濟社會的不斷發(fā)展，建設事業(yè)在整個國民經濟發(fā)展中所占據的地位日益重要。隨著城市園林化建設的不斷推進，人民生活水平與環(huán)境意識的逐漸提高，對于生活的品質要求越來越高，尤其對棲身之處要求更高，除了要求建筑及其配套設施能夠滿足基本使用要求外，對建筑的外在美觀性和舒適性要求也越來越高。高層建筑給排水工程是建筑設備工程的重要組成部分，是建筑工程中最核心的分項工程之一，給排水施工的設計和質量不僅關系到人們的生活、工作，而且直接影響到水資源的合理分配利用。高層建筑樓層高，人口密度大，對高層建筑的給排水設計比一般的建筑要求高的多，高層建筑給水量和排水量巨大，因此高層建筑給排水的施工必須具有高的安全性和可靠性。

1　高層建筑給排水工程特點

1.1高層建筑給排水設備使用人數多、水量大

高層建筑樓層高，人口密度大，萬一發(fā)生給排水管道堵塞，影響范圍大，受害人群廣，因此高層建筑給排水管道設計必須保證管道的暢通，保證管道的維護合理方便同時經濟方面也需在一定合理范圍之內。

1.2高層建筑給排水系統(tǒng)靜水壓大

高層建筑給排水系統(tǒng)靜水壓很大，若采用一個供水區(qū)，會導致水壓過大，這不僅對管道材質的要求提高，同時也易發(fā)生管道損壞，影響使用。因此，在高層建筑中往往對給排水系統(tǒng)進行一定的豎向分區(qū)，這樣做就可降低給排水系統(tǒng)的分壓，從而使系統(tǒng)能夠安全的運行，同時在設計布局排水管道時要避免各管道之間的相互影響，以便于管道維修。

1.3高層建筑給排水系統(tǒng)噪聲大

高層建筑給排水系統(tǒng)設備繁多，而且管道較長，容易發(fā)生震動和產生噪音，因此高層建筑給排水系統(tǒng)在設計時，要注意管道的防震和防噪以及管道的變位和伸縮等問題。

1.4高層建筑功能復雜,引發(fā)火災因素多

高層建筑由于樓層高，且相對密閉，引發(fā)火災的因素多。高層建筑人口密度大，一旦發(fā)生火災，危險性巨大，因此，在對高層建筑消防系統(tǒng)的設計較其他建筑物要求要高。

2　高層建筑給排水重點和難點

2.1土地施工階段

高層建筑土地施工中最重要的就是鋼筋混凝土工程，在這一過程中出現(xiàn)較多的問題是給排水管道的預埋問題，承包商常常忽視對給排水管件的預埋工程，從而產生預埋不準確、漏留、漏埋等問題。為避免這一問題的產生，監(jiān)理工程師需事先協(xié)調好承包商與施工團隊的關系，同時派專人負責。各專業(yè)的監(jiān)理工程師需對相關的預留預埋報告仔細校對檢查，以確保施工單位能夠按照設計圖紙完成工程的預埋預留工作。

2.2地下室

高層建筑很多重要的設備往往設計安裝在地下室中，由于地下室空間有限，且地下室管線密集，不同管線很容易產生交叉矛盾，因此地下室若設計不合理，會使很多設備的功能不能發(fā)揮，影響相關設備的使用。因此，為避免這類問題的產生，在設計階段就應做好控制，仔細核對相關設計圖紙，不合理之處及時修改，同時協(xié)調好業(yè)主、設計者和承包商之間的關系。

2.3標準層

標準層結構復雜，梁柱排列密集，因此在其上排列鋪設管道施工復雜困難。標準層的二層以上的給排水套管、洞口及管線留設基本一致。標準層的施工質量和設計質量高低對高層建筑的使用性能和外觀狀態(tài)等方面有非常大的影響，因此標準層的設計在高層建筑中顯得尤為重要。

3　高層建筑給水系統(tǒng)設計

3.1明確高層建筑給水方式

保證高層建筑正常供水的一個核心關鍵是選擇正確的供水方式，選用科學合理的供水方式、供水設備是保證高層建筑給排水系統(tǒng)正常運轉的必要措施。目前高層建筑常用的給水方式主要有高位水箱給水、氣壓給水、變頻泵給水和減壓分壓給水。

3.1.1高位水箱給水方式

高位水箱的主要作用是存儲、調節(jié)水量、控制水壓，水箱中水通過在泵房內的離心泵加水。高位水箱供水方式細分又可分為并聯(lián)式供水、串聯(lián)式供水以及通過水箱和閥門進行減壓供水。高位水箱供水方式，優(yōu)缺點明確，優(yōu)點主要是水壓較穩(wěn)定、儲水量可靠、效率高，同時設備和管理等相關費用較低;缺點主要是水箱占地面積大，且由于儲水量大，對建筑物的壓力也更大，因此需要投入較多的基建基金，水箱中的水易收到污染，從外部充水時易發(fā)生震動，易產生較大的噪音。

3.1.2氣壓罐給水方式

氣壓罐設備主要包括離心水泵和氣壓罐，它是一個密閉的容器，通過罐內空氣的壓縮來儲存水量，從而進行供水，可利用罐內的儲水壓力將水送到一定的幾何高度，超過一定高度后停止供水，因此十分節(jié)能，同時水泵機組通過采用軟啟動和循序啟動，從而實現(xiàn)無塔供水的目的。氣壓罐給水方式的主要優(yōu)點是:減少供水設備占地面積，從而降低了高層建筑的負荷，水質質量容易控制，不容易受到污染、控制能夠實現(xiàn)自動化方便集中管理;缺點主要有:儲水量相對較小，水壓不夠穩(wěn)定，在高壓或者低壓狀態(tài)下工作效率低下，水泵啟動頻繁，水泵使用壽命短，可靠性較高位水箱供水方式低。

3.1.3變頻泵無水箱給水方式

變頻調速水泵機組是一種將單片機技術、變頻技術和水泵機組有機結合，通過變頻器電源控制電源的電壓和頻率，從而控制電動機的交流轉速，進而實現(xiàn)對水壓和流量進行隨意控制。由于變頻泵機組可以調節(jié)供水流量和水壓，從而高位水箱可以省掉，這樣既減少了占地面積也減少了高層建筑的負荷。

3.1.4減壓分區(qū)給水方式

減壓分區(qū)供水方式主要通過減壓閥和各區(qū)的減壓水箱進行減壓處理。首先利用水泵將水輸送至最高層的水箱，在各分區(qū)依次設立水箱，上層水箱向下區(qū)的水箱供水，通過上下區(qū)之間的減壓閥或者水箱進行減壓;向下供水時，首先通過主干管道上的減壓閥門，然后依次進入各支路管線，依次向下區(qū)供水。

3.2選用合適的給水管道

給水管道的選擇傳統(tǒng)上一般選擇熱鍍鋅鋼管，但是這種管道比重大、易生銹會影響水的質量，目前除了某些部位需要借助其柔性和抗震性能使用外，大部分已經被塑料水管取代。塑料管道相比鋼管具有很大的優(yōu)勢，塑料管道內壁光滑流動性好，比重小重量輕、耐壓性能好、安裝方便、化學性質穩(wěn)定、抗腐蝕性強、外形美觀等;塑料管道也有一些缺點主要是管壁薄噪聲大、力學性能和復燃性較差，熱膨脹系數較大。因此在選擇管道時，要綜合考慮管材的絕熱性和膨脹性以及施工環(huán)境，根據實際具體情況選擇合適的給水管道。

3.3合理布置給水管道

給水管道的布置，除了要滿足高層建筑住戶對生活用水的要求外，還需考慮建筑成本，需要選擇合理的內徑和管道長度。但是目前在國內由于高層建筑管道長度較短、內徑較小，投入的資金與其他項目相比較小，經濟效益不大，因此對高層建筑管道鋪設布置沒有受到足夠的重視。但是隨著高層建筑的不斷發(fā)展，對高層建筑內部管道的要求越來越高，管道的種類、數量也越來越多越來越繁雜，同時高層建筑樓層多、高度高、震源多等性質，使高層建筑對管道的要求比一般建筑要高得多，所以高層建筑在設計時必須合理布置好給水管道同時加大對給水管道設備資金的投入。

3.4自動噴水設備設計

高層建筑密閉性好，發(fā)生火災時危險性巨大，因此對自動噴水設備的設計尤其重要。自動噴水設備的設計需根據住房的不同用途來設計。一般而言，在地下室、車庫、廚房等地方一般采用直立型的噴頭，辦公室等一般采用吊頂型的噴頭。總體而言，噴頭的設計要做到方便科學，符合實用性原則。

4　高層建筑排水系統(tǒng)設計

高層建筑的排水功能受到管道通氣系統(tǒng)的影響，為了保證高層建筑排水系統(tǒng)的正常運轉，對于管道的布置必須合理，確保管道內部氣壓穩(wěn)定，防止管道堵塞，選擇的管道要符合防震要求，同時為避免高層建筑住戶的正常生活，選擇的管道也要符合防噪要求。

4.1設立透氣管道

高層建筑生活污水進水管道的流速往往較大，而排水管道的流速比較小，由于進出水管道的流速差，會在管道的底部形成正壓區(qū)，而使靠近管道底部的衛(wèi)生器具在正壓力的作用下產生一定程度的破壞，導致衛(wèi)生用器出現(xiàn)氣泡上翻等現(xiàn)象。因此高層建筑中要設置透氣管道，設立合適的透氣管道，不僅可以平衡管道內部的氣流量，而且能夠降低正壓區(qū)的壓力，同時還可以消除衛(wèi)生器具的起泡現(xiàn)象。

4.2選擇合適的衛(wèi)生設備

高層建筑衛(wèi)生器具的選擇和布置要根據當地住戶的實際情況設置，同時結合衛(wèi)生間的大小、形狀等進行科學的布置和合理的選購，盡最大可能保證住戶的生活舒適度。在各種衛(wèi)生器具的選擇和布置上，尤其應注意坐便器排水口的設置。目前市場上坐便器的規(guī)格沒有統(tǒng)一的標準，種類、大小繁雜，且不同型號坐便器對排水口位置要求不一，因此在設計時需對排水口進行預留處理，盡最大限度保障住戶的生活質量。

4.3合理布置排水管道

目前高層建筑的布局往往是底部被架空，建造商場，為了避免對底層相關功能的影響，排水管道在底層就要對上部分排水管道進行轉換。某些高層建筑將所有排水管道集中到一個大管道上，這樣一旦大管道發(fā)生堵塞或破裂，一整棟的住戶都將受到影響，將給住戶帶來極大的不變。因此，在高層建筑中排水管道科學合理的布置應該是將底層的連接衛(wèi)生器具的排水管道獨立排出，若需要進行轉換時，可將底層的衛(wèi)生器具直接接到大橫的排水管道上。

4.4地漏的正確處理

高層建筑排水系統(tǒng)中一個非常重要的環(huán)節(jié)是地漏的設置。地漏的作用是將地面的積水及時排除。在高層建筑中，地漏往往設置在容易溢滿大量水的衛(wèi)生間，廚房根據積水面積視情況而定，廚房往往不會有大量積水，只有少量的水濺到地板上，此時可利用抹布或者拖把就可清理干凈。在衛(wèi)生間設計的地漏地板下沉300mm-500mm之間，在本層就可以布置橫管排水，在管道下部就設立防水層，就可以直接在本層解決漏水和堵塞的情況。

5　高層建筑污水處理設計

排水系統(tǒng)在高層建筑中非常重要，它不僅擔負著生活污水的排放，而且戶外的雨雪等水也要通過排水系統(tǒng)排放，因此對污水的管道和水泵設計非常重要。目前，對室內的污水管道一般采用UPVC管，地下排水管道由于受到壓力較大，一般選用抗壓強的鍍鋅鋼管，室外的管道多采用塑料管和管箍進行連接。高層建筑生活污水排放是否通暢對用戶的生活質量有非常大的影響，在設計時需同時考慮污水的性質和污水污染程度等因素，污水經過相關處理符合一定標準后再排入下水道。根據建筑的具體情況，選擇室外排水系統(tǒng)是分流制還是合流制。污水處理設計時，為防止污水管內的氣體進入室內，需設計存水彎，并對存水彎進行水封，保證排水系統(tǒng)與外界壓力平衡，從而避免污水管道的不暢通。

6　高層建筑雨水處理設計

高層建筑雨水處理系統(tǒng)的設計必須結合當地的氣候條件、降雨情況、建筑物的布局特點、排水系統(tǒng)的設計流態(tài)等因素，一方面要滿足排水系統(tǒng)的排放雨水的需要，另一方面要考慮安全性和經濟性，同時要保證管道系統(tǒng)檢修的可操作性，然后進行合理選材，將水患降到最低。

雨水系統(tǒng)在雨水的沖刷下，會受到比較大的壓力流和重力流，因此在保證減少匯水面積和溢流頻率的基礎上，優(yōu)先選用伴有壓重力系統(tǒng)，對于年降雨量特變大的地區(qū)，高層建筑的雨水系統(tǒng)要推行壓力流排水方式。

排水方式的選擇要根據高層建筑所處的環(huán)境進行選擇，同時考慮建筑外立面的裝飾，由于環(huán)境的影響北方地區(qū)多采用內排水系統(tǒng)。雨水系統(tǒng)進行雨水排放設計時，要做好當地雨水參數調查，總而言之，雨水系統(tǒng)的設計要兼顧安全性和經濟性，同時將水患降到最低，保證雨水排放的通暢。

7　結語

高層建筑的給排水系統(tǒng)的好壞，直接影響到高層建筑住戶的生活質量，因此施工單位需引起高度重視，綜合考慮高層建筑居民的生活需求、當地自然環(huán)境和高層建筑布局等多種因素，對高層建筑給排水系統(tǒng)進行科學合理的設計。設計時在保證給排水系統(tǒng)各項功能正常運轉的基礎上，確保高層建筑的美觀性，做到既不影響排水系統(tǒng)的通暢性，滿足住戶的生活需求，又能確保居民的生活質量。

[1]許懷麗.高層建筑給排水設計分析[J].交通與建筑科學,201 2, (20):40-41.

[2]耿樹勤.關于高層建筑給排水設計的研究[J].科技與企業(yè),201 2, (9):21 9.

[3]鄭平.高層建筑給排水設計分析[J].湖北三峽職業(yè)技術學院學報, 2009,9(1):98-100.