超高层建筑给排水设计精品(七篇)

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篇(1)

关键词：超高层；给排水；设计要点

中图分类号：TU208 文献标识码： A

一、超高层建筑给排水设计的内容

给排水系统包括给水系统、排水系统与消防水系统。其运作方式主要包括气压罐给水、高位水箱供水等，气压罐给水主要利用管网压力向供水点持续给水，当管压降至最小作业压，气压罐的离心水泵开始向管内灌水，待管压回升后停泵；高位水箱供水则是通过存储水量、调节水压进行供水，当水流量与外网水压未达设计要求时，调节池利用离心水泵提升水压。排水系统设计主要采用分流制，从而提升节能水利用率，另外还需通过水力计算控制排水管的流量，防止其超过上限，减少水流冲击对管道的伤害。消防水系统的设计目的在于提高建筑物的消防安全性，因此在设计时室内消火栓以减压式的网状结构设计为最佳。

二、超高层建筑给排水设计要点

1、超高层建筑的给水系统设计

1.1给水系统

从目前超高层住宅小区的给水方式来看，因多为小于120m的超高层建筑，主要采用的是“水箱―――变频供水设备―――用水点供水”的方式。此种方式供水可靠、维护方便、能够避免高位水箱带来的二次污染。根据GB50015-2003《建筑给排水设计规范》（2009年版）3.3.5条，通常对小于120m的超高层住宅给水系统分为4个区。对供水压力超过0.20MPa的楼层采用支管减压阀减压供水，支管减压阀减压后阀后压力为0.20MPa。此种减压方式虽然增加了减压阀的数量，但相对于立管设置减压阀的方式，该方式维修方便，且维修时影响的范围较小。分户水表设置在每层的管道井内进行集中管理。

1.2给水管道的敷设

超高层住宅小区的市政给水管通常敷设于地下室顶板上，上接室外消火栓，也有部分市政给水管同加压的给水主干管一样，敷设于地下室内。对于带有商业网点的普通住宅或商住楼，笔者建议将底层的商业用水干管也敷设于地下室顶板下，这样便于以后维修及集中设置水表。加压后的给水主干管在地下室内分别接至每栋楼管井中的立管。给水支管目前常用的敷设方式有两种，一种是敷设于垫层内，一种是明装，安装于梁下。根据《建筑给排水设计规范》第3.5.18条规定，敷设在垫层或墙体管槽内的给水支管的外径不宜大于25mm。而就目前的施工情况来看，有时建筑面层达不到要求，为了避免地面开裂，有时会对结构板进行剔槽，这是违反规范规定的。且给水管敷设于垫层内给检修带来一定的困难，如果漏水甚至还会破坏建筑结构板，带来严重的后果。笔者建议采用明装，安装于梁下的走管方式，对于目前新建的住宅建筑来说，一厨两卫是很常见的配置，且生活阳台也有用水点，用水点比较分散，管线较长，因此在敷设管道时靠近墙角或者梁边，再结合二装进行装饰，这种敷设方式，虽然一定程度上影响了美观，但是从使用角度上来讲更安全、可靠。

2、超高层住宅建筑的排水系统设计

2.1排水支管的敷设

（1）厨房排水支管的敷设

从实际的使用来看，厨房设置地漏已失去意义，且在水封得不到补偿的情况下容易窜至室内。目前新建的超高层住宅中，大部分厨房均与生活阳台连通，不设置地漏也不会造成排水不畅的隐患。目前的设计中，厨房的排水没有像卫生间那样采用降板或者侧排的方式进行同层排水设计，因为往往厨房是与生活阳台共用排水立管，而生活阳台上还有地漏、洗衣机等排水点，如果要做到同层排水，必然会增加土建费用或者增加立管，而厨房排水通常是很少的，为此增加投资并不合适。

（2）卫生间排水支管的敷设

为了不使卫生间排水支管进入下层户内空间，目前对卫生间进行同层排水设计主要有两种方式：（1）卫生间降板；（2）采用侧排方式。从目前的设计情况来看，大多数住宅卫生间采用的是卫生间降板的处理方式，因为此种方法简单有效，且对卫生器具没有特殊要求，而采用侧排方式的同层排水，对卫生器具有特殊要求，这会对以后业主使用带来不便。卫生间降板方式的同层排水即将卫生间排水支管敷设于卫生间降板范围内，此种虽然施工较为方便，但不易进行管道检修，因此在实际设计过程中，需要做好降板面层的防水措施；其次建议在降板部分侧面设置侧排地漏，以便排出可能出现的积水。在不影响建筑使用及满足规范的前提下，笔者建议对于排水立管敷设于卫生间内的情况，可考虑结构降板300mm；而对于排水立管敷设于卫生间外的情况，因支管要穿出卫生间，从两块板之间接出，可考虑结构降板350mm。

2.2排水立管的敷设

排水立管及通气立管宜布置在用水量大的卫生器具附近，尽量将立管设置在厨房、生活阳台、卫生间等墙角处，且尽可能减少对厨房、卫生间使用的影响。对于某些户型，在不影响建筑外立面效果的情况下，也可以将立管设置于外墙凹槽内，但此种设置方式或多或少会影响立管检修及清通。对于超高层住宅的排水立管，因建筑高度的原因，会在排水系统中形成很大的重力势能，笔者还建议设置消能装置，可将消能装置安装于避难层立管上。

2.3排水管材的选用

根据国家相关规定，住宅建筑的排水管道多用U-PVC管及铸铁管。对于超高层住宅因抗震的要求，排水立管应选用柔性排水铸铁管，承插式橡胶圈柔性接口。卫生间、厨房排水支管可采用实壁硬聚氯乙烯（UPVC）塑料排水管，承插粘接。

3、超高层住宅建筑的消防系统设计

3.1自动喷水灭火系统设计

根据GB50045-95（2005版）《高层民用建筑设计防火规范》7.6.1条规定：建筑高度超过100m的高层建筑及其裙房，除游泳池、溜冰场、建筑面积小于5.00m2的卫生间、不设集中空调且户门为甲级防火门的住宅的户内用房和不宜用水扑救的部位外，均应设自动喷水灭火系统。因此针对超高层住宅建筑，住宅部分应在走道设置喷头，按轻危险级布置。同时还应与建筑专业协调，确定户门为甲级防火门。对于超高层住宅小区的地下车库应按中危险Ⅱ级布置喷头，且对于一类车库，建议增加泡沫罐。自喷系统中各水力报警阀接管点处的最大压力控制在1.2MPa以内，系统最不利点处喷头最低保证压力≥0.05MPa，当配水支管≥0.4MPa时设减压孔板减压。但当供水压力超出各水力报警阀接管点压力要求时，在水力报警阀前设减压阀减压。

3.2消火栓系统的分区及管道敷设

室内消火栓给水系统采用竖向分区，分区最大静压力控制在1.0MPa以内。根据建筑高度，并结合楼内各个功能进行竖向分区。对于超高层住宅小区，建议在分区时尽量减少塔楼内的消火栓环网，将消火栓环网尽可能的移至地下室，这样可以在保证消防安全的情况下减少影响层高的可能性。超高层住宅小区内，必然是由一些高度不同的楼栋组成，因此在分区时可以将一些高度小的楼作为一个消火栓分区，以实现减少环网的目的。在小区内最高住宅建筑的屋顶设置消防水箱，并应保证最不利点消火栓静水压力及喷头压力，不能保证时需要设置增压设备，当增加设备间设置在大屋面层时，应避免设置在客厅及卧室上方。

3.3消防系统的管材选用

对自喷消防系统和消火栓消防系统高区立管及地下室横干管应采用加厚内外热镀锌钢管，其余立管及横干管应采用内外热镀锌钢管，连接方式均为螺纹接口（DN

结束语

较之其他形式的民用建筑，在消防给水系统以及给排水系统的设计中超高层建筑对系统的要求更高，需要系统具有更加安全可靠的性能保证，因此要求设计者在进行设计时在规范充分理解相关规范的前提下，结合实际的建筑特点对设计以及施工技术进行完善和总结，不断的优化该排水系统、消防系统，使得系统更加的经济合理、安全可靠。

参考文献

[1]蒋天才.高层建筑给排水系统的设计[J].科技创新导报.2011（20）

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关键词：超高层综合楼；导流三通；节水节能；超静音排水管；串联分区；高压细水雾

引言

随着我国经济的不断增长，综合型建筑、超高层建筑等大型建筑项目在城市里越来越多，这样也对其的施工质量要求随之提高。但是，由于在施工前的设计不够严谨完善等原因，大型建筑的一些基础设施和系统例如排水、消防系统经常出现问题，这就对整个建筑的安全使用造成了障碍。下面我们就如何对这些系统设计进行讨论分析。

1 工程概况

某建筑地下3层，与同一地块的B楼（30层办公楼）地下室连为一体，主要功能为停车库、设备机房和酒店辅助用房。地上42层，其中1～4层为裙房，为酒店服务区（包括接待、餐饮、休闲、商业等）；6～19层为酒店客房区；21～42层为办公区。不计入屋顶设备机房高度，建筑总高度为153.5m，地上总建筑面积约为7.2万m2。

2 给排水系统设计

2.1 给水系统

2.1.1 冷水系统设计

大楼为超高层综合楼，针对不同用户具有不用性质的用水特点，采用了分区、分质供水的方式。

分质供水方面，在地下3层生活泵房内设置一套水质净化、软化处理设备，并分别设置原水池、净水池、软水池。软水供给酒店洗衣房，净水供给除洗衣房外的酒店其他区域，而办公部分则采用自来水。

分区供水方面，裙房部分采用生活水池水泵用水点的变频供水方式，裙房及其屋顶冷却塔分开独立设置变频泵；酒店客房区和办公区各独立采用生活水池水泵高位水箱用水点的高层建筑传统供水方式，其中酒店客房高位生活水箱位于20层避难层内；办公采用两级串联供水，在35层避难层内设置中间生活水箱，此水箱既作为21～34层办公生活水箱，又兼作为向屋顶36～42层办公生活水箱供水的水池。

2.1.2 热水系统设计

大楼集中热水供应的区域主要包括酒店的客房、厨房、包房、SPA、游泳池等，根据业主的建议，办公部分根据用户实际需要就地制备热水。

考虑到不同功能区热水使用上的差异，热水系统也做了适当的分区。酒店厨房、包房、SPA共用一套热水系统，在地下3层换热间内设置3台导流型半容积式热水器。为保证冷热水系统分区相同且冷热水压差不大于0.02MPa，酒店的客房又分为6～10层、11～15层、16～19层三个热水次级分区，在5层避难层换热间内分别为6～10层、11～15层独立设置2台导流型半容积式热水器；由于16～19层冷水采用20层中间水箱加压供水，为减少多余管程，就近在20层换热间内为16～19层设置2台导流型半容积式热水器。为进一步改善冷热水压力平衡，除传统的同程回水措施外，本设计热水立管和回水干管的连接采用了导流三通（见图1），它具有进、出两个回水干管接口和一个垂直于干管的回水支管接口，回水支管内端插入导流三通内且开口方向朝向三通的出水端；通过导流三通，回水支管内的热水能够顺利进入回水干管，并与干管内水流方向保持一致，从而消除远、近热水环路内循环流量的不平衡现象。

另外，在裙房4层设置一个小型恒温室内游泳池，池水采用了太阳能与80℃高温热媒水联合加热的方式。太阳能热水作为热媒通过板换与游泳池循环水间接换热，当热量不足时可由80℃高温热媒水作为辅助热源。

2.1.3 节水、节能与降噪

（1）给水系统除了传统的采用阻力小的管材、管件和节水型器具外，合理安装计量表则是利用经济杠杆进行节水。大楼每层和具有独立产权的小单元，以及厨房、游泳池、冷却塔、各类水箱进水、洗衣房等具有特别功能的用水点均设置了远传数字式水表，并将用水信息传递至控制中心，实时监控用水使用情况。

（2）在上述标准中要求各用水点压力不应大于0.2MPa，因此当引入管入口压力大于0.2MPa时，为避免高压下龙头出流量较大，在支管上设置专用的小型减压阀减压供水。

（3）对于用水特点差异较大的功能分区分开独立设置变频泵组，如洗衣房、厨房和冷却塔都分设变频泵组；同种功能分区用水波动较大的采用多台变频泵，如厨房及其包房则设置了3台变频泵。在设计流量变化范围内，各台泵保持在高效区运行；在额定转速时，水泵最不利工况点在高效区段的右端点。为避免小流量时水泵频繁启动，每套变频泵组均设置了隔膜式气压水罐。

（4）热水系统采用强制机械循环，热水设备、供回水管和热媒管均做了保温处理，在热交换器的热媒进出水管上均设置了流量计。换热器按分区就近设置，避免了管路过长造成的热损失。

2.2 排水系统

2.2.1 污废水设计

室内采用污废水合流，卫生间污水立管均设置专用通气立管，不同的功能分区分设排水系统，避免互相干扰。21～35层办公污水立管在20层避难层内汇合后通过主水管井接至室外；裙房3、4层内包房、SPA管井与6～19层客房管井对应，因此两者污水立管在2层汇合后通过主水管井接至室外。为了分散立管排水压力、减少坡降和抗事故冲击性，每种功能区的汇合立管均不少于2根，并与其他功能区的汇合立管分开设置。厨房独立设置废水立管，并与其他废水分开排放，降低了隔油设备的负荷。

2.2.2 雨水设计

大楼的雨水主要来自主楼屋面、裙房屋面和不容忽视的侧墙，经测算毗邻裙房以上1/2主楼侧墙正投影面积约为3300m2，几乎等于主楼和裙房屋面面积之和。主楼屋面较小，采用87型雨水斗按重力流布置立管；裙房屋面承接了主楼侧墙雨水，考虑雨水量较大，传统悬吊管泄流量小等原因，裙房则取10年重现期，采用虹吸雨水排放系统，对屋面雨水分块集中设立管排放。由于屋面面层厚度较小，为安装虹吸雨水斗，结合结构梁的布置，采用了局部梁间降板的措施。另外，根据规范在屋面适当位置设置若干溢流口，减少雨水对建筑结构本体的危害。

超高层建筑雨水在立管中下泄时，压力和速度都增长较快，减速降噪实属必要。除采用金属管材外，大楼雨水立管在5、20、35层避难层，采用简单的Π型管件进行雨水消能，缓解了管道的压力。

3 消防系统设计

3.1 消火栓系统

大楼整体按照一类高层综合楼设计消火栓系统，室内消火栓用水量取为40L/s，室外消火栓用水量取为30L/s。采用消防泵直接串联的分区系统，高区消火栓泵和低区消防水箱设置在20层避难层。为解决低区水泵切换等短时间内的特殊供水，应设管道从低区水箱内抽水，因此条文将低区水箱容积从18m3增加至30m3。为保证最不利消火栓栓口处的静水压力不小于0.15MPa，高低区在消防水箱出水管上均设置了增压泵。值得注意的是当计算消火栓栓口处的静水压力时，很容易忽略增压泵的出水压力；因设置增压泵的目的就是为了维持最不利栓口处的静水压力，所以在分区时应考虑增压泵的出水压力。

3.2 自动喷水灭火系统

大楼地下部分危险等级为中危险Ⅱ级，地上部分为中危险Ⅰ级，作用面积均为160m2；由于入口门厅处高度大于8m且小于12m，可按非仓库类高大净空场所中的中庭考虑，上述规范中将此类场合的喷水强度定为6L/（m2・min），作用面积定为260m2，并将系统最小设计用水量定为40L/s，大楼依此选取低区喷淋泵流量为40L/s，而高区则按中危险Ⅰ级选取水泵。大楼采用喷淋泵直接串联的分区系统，与消火栓系统共用消防水箱，高区喷淋泵吸水管布置原则与消火栓系统相似。

3.3 特殊消防系统

大楼内部设有变配电站、柴油发电机房、燃气锅炉房等场合，因其火灾的特殊性，工程设计中常用气体灭火系统或水喷雾灭火系统进行控火灭火。但传统的气体灭火系统对大气臭氧层有破坏作用或对人体健康有影响，而水喷雾灭火系统存在喷头必须直接喷向着火或被保护部位的限制。因此，设计对上述场合采用了近几年发展起来的高压细水雾灭火系统。细水雾灭火机理是利用水从喷头喷出时，形成粒径在40～200μm的水雾遇火后迅速气化，体积可膨胀1700～5800倍，将火灾区域整体包围或覆盖，使燃烧因缺氧而窒息灭火。具有均衡的表面冷却、高效吸热、窒息灭火、冲击乳化和稀释、阻隔热辐射、电绝缘性好、洗涤烟雾和废气等特点。针对大楼内需要防护的区域较多，距离供水装置远近高低不同，系统设计流量比较大（防护面积最大的燃气锅炉房系统流量为417L/min）等特点，设计采用了泵组式的全淹没系统。在地下室泵房内设置1个储水池和3台（2用1备）高速水喷雾泵，系统持续供水时间为20min。采用开式高压细水雾喷头，布置比较灵活，可用正方形、矩形或菱形均匀布置喷头，但喷头间距不应大于3m，距离被保护对象表面不应小于0.5m，距离边墙不应大于1.5m。

大楼机房屋顶设有一个停机坪，可满足中、小型直升机起降。因涉及油类火灾，由专业设计单位配置一套H2级泡沫灭火设备，每次火灾至少需要5m3消防水，与屋顶高区消防水箱合并设置，容积由18m3增加至24m3。

4 结语

总的来说，超高层综合楼的使用功能复杂，我们要考虑到建筑给排水各个层面的问题。在进行设计的时候来说，我们不仅要满足大楼的基本功能需求，还应该有意识地运用新技术、新材料，使建筑朝节能、节水、环保等绿色建筑方向发展，这样才能创造更多的经济和社会效益。

参考文献：

篇(3)

关挂词：超高层建筑；分区供水；同层排水；消防系统

1 工程概况

该工程是由两幢超高层商务写字楼组成的双塔型建筑，该项目用地面积约15506m2，楼高130.85m，主体地上32层，地下2层，总建筑面积超过12万m2。地下2层为机动车停车库并设有消防水池，水泵房，变配电间等设备用房，部分设有人防；地下1层主要为汽车库，员工食堂，高配室等设备用房；l层为办公大堂，商业用房；2层为餐饮；3层为会议；4～32层为办公用房。其中；4层有避难平台，18层为避难层。

2给水系统

2.1日用水量

由于本项目为高档写字楼，参照有关资料高档智能写字楼每人占14m2筑面积计算。办公总人数定为5040人。用水量计算见表1。

表1用水t计算表

2.2 给水系统分区：

地下2层至3层（餐饮、商店）由市政水直接供给。

4至32层（主要为办公），采用变频加压供水，分为4区：

4至10层，采用低区变频加压设备减压供水；

11层至17层，采用低区变频加压设备加压供水；

19层至25层，采用避难层无负压变频给水加压设备减压供水；

26层至顶层，采用避难层无负压变频给水加压设备加压供水。

这样的给水分区保证各分区管网的静水压力不超过0.45MPa。

3排水系统

系统采用雨、污分流制。

室内采用废、污合流，厨房废水须经隔油池处理，根据杭州市人民政府公文处理简复单第19195号室外不需设置化粪池，污、废水在基地内合并一起在排人市政污水管网前设污水格栅井处理。

本工程卫生间采用同层排水技术。坐便器、小便器后建筑都做了175mm厚的假墙，壁挂式坐便器的隐蔽式水箱在此假墙内安装，排水支管也在此假墙内敷设。地漏采用同层排水专用横排地漏，施工时此地漏需预埋于结构板里30mm，地漏的水封高度不小于50mm。卫生间排水立管采用柔性离心铸铁排水管，加强型不锈钢式卡箍连接。此管具有强度高、接口可曲挠、抗震、快速施工等优点，在超高层建筑中使用很普遍。

4消防系统

4.1 工程消防用水量见表2。

表2消防用水量表

大空间智能型主动喷水灭火系统，管网与自喷给水管网综合设置，水量不计人消防水池的容积。

4.2消防水池、避难层消防接力水箱、及屋顶消防水箱

消防水池位于地下二层消防泵房内，容积按3h的室内消火栓用水量及1h的自喷水量考虑，容积为540m3，。消防水池分为两格，以便水池检修、清洗时仍能保证消防用水的安全性。

在A、B座18层避难层设置设备层，设备层各设置60m3消防接力水箱一座。A、B座屋顶均设有18m3的消防水箱，储备火灾初期10min的消防水量。在水箱间设有喷淋系统、消火栓系统消防增压稳压设备各一套。

4.3室外消防采用低压制

本工程自市政给水管11号路及13号路室外环网引DN150mm给水管各一根，绕区域呈环网，室外消火栓按小于120m间距设置；满足室外消防用水量要求；火灾时由城市消防车前来施救。

4.4室内消火栓系统

消防水池及低段消火栓泵位于地下室2层。消火栓水分高、低两段。低段为地下2层至17层，高段为18层至顶层。低段由消火栓泵直接供，分为两个区，其中地下2层至7层为低区（由减层水压阀减压供水）,8层至17层为高区（直供）。高段由设于避难层的消火栓接力泵加压供水，分为两个区，其中18层至25层为低区（由减压阀减压供水）,26层至顶层为高区（直供）。消防竖管布置保证同层相邻两个消防栓水枪的充实水柱能同时达到被保护范围的任何部位。消火栓的充实水柱不小于13m，除消防电梯前室的消火栓外，其余消火栓均配有消防卷盘。

低段管网的高低区分别设置消防水泵接合器。消火栓系统原理图，见图1。

图1消火栓系统原理图

4.5室内自动喷淋系统

自动喷淋系统的火灾危险等级，除汽车库及商场为中危险级Ⅱ级以外，其余均为中危险级I级。除建筑面积小于5m2的卫生间及不宜用水扑灭的部位外，均设置喷头。

消防水池及自动喷淋泵位于地下室2层。供水分高、低两段。低段为地下2层至18层，高段为18层至顶层。低段由自动喷淋泵直接供水。高段由设在地下2层的自喷转输泵供水至避难层的60m3消防接力水箱，再由避难层设备间的喷淋接力泵加压供水。

每个报警阀组供水的最高与最低位置喷水，其高程差不大于50m。

每个报警阀组控制的喷头数不超过800个。

低段报警阀组设于地下2层消防水泵房内。高段报警阀组设于18层避难层设备间。水流指示器按楼层及防火分区设置。每个水流指示器前设信号阀。

高低段管网分别设置消防水泵接合器。自喷系统原理图，见图2。

图2自喷系统原理图

4.6大空间智能型主动喷水灭火系统

裙房3层高（吊顶高度13m）的中庭设有标准型自动扫描射水高空水炮灭火装置。此系统设有3只ZSS一25型自动扫描射水高空水炮，每只流量5L/s，设计总流量为巧15L/s，持续喷水灭火时间按lh计。此系统与湿式自动喷水灭火系统的管网综合设置，低段自喷泵流量和扬程均能满足本系统的要求。此系统设有独立的信号阀和独立的水流指示器，在自动喷水灭火系统湿式报警阀前将管道分开设置。自动扫描射水灭火装置和自动扫描射水高空水炮灭火装置的智能型红外探测组件与高空水炮为一体设置，一个智能型红外探测组件只控制一个高空水炮。

4.7药物消防

根据消防规范，建筑物各层相应部位均设置磷酸钱盐手提式灭火器，作为辅助消防设施。5设计中的问题探讨

(1）由于卫生间同层排水支管采用HDPE排水管，排水立管采用柔性离心铸铁排水管，支管与立管是不同的管材，施工中应做好支管与立管的连接。

(2）超高层建筑因其高度超过城市消防车的救火高度，其消防系统相对于一般的高层建筑来说更依赖于自救，消防要求更加严格。根据《自喷喷水灭火系统设计规范》第10.4.2条，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。本工程自喷系统的高段属于水泵接合器供水能力不能满足之处，高段由设在地下二层的自喷转输泵供水至避难层的60m3消防接力水箱，再由避难层设备间的喷淋接力泵加压供水。国家规范中没有对接力水箱的大小给出一个量化的规定，消防接力水箱的容积各地也不相同，本工程的选用水量为上段室内消火栓系统与自喷系统的10min用水量（(40L/S+30L/S)×60s×10=42m3）和低段的屋顶水箱18m3之和。

某市的一些超高层建筑此水箱容积仅18m3，为自喷系统的10min用水量30L/S×60s×10=18m3，。这样的设计也是合理的，低段的屋顶消防水箱18m3可由高段屋顶消防水箱18m3减压供给。消火栓系统的高段也是属于水泵接合器供水能力不能满足之处，但现行的消防规范并没有规定像自喷规范那样采用增压措施，所以本工程没有设消火栓转输泵，但是消防接力水箱的容积考虑室内消火栓系统的10min用水量，消火栓系统的高段采用消防接力水箱联合消火栓接力泵加压供水。接力水箱的容积在设计前应与消防部门协商后确定，采用60m3消防接力水箱串联供水相对更安全可靠。

篇(4)

关键词：超高层建筑；经济性；影响因素；措施

在近几十年来，中国建筑行业取得了飞速的发展，在超高层建筑建设方面也展现了卓越的实力。福州市作为福建省的省会城市，在近几十年来也建设了不少超高层建筑，例如：福州市世贸俪园（178米）、福建省电力调度指挥中心（166米）、福建省广播电视中心（149米）等，都属于超高层建筑。超高层建筑在建设过程中不仅要保证建筑结构的整体安全性能，还应该采取适当措施提高超高层建筑的经济性。本文对超高层建筑结构经济性进行探讨，旨在为福建省超高层建设提供指导，从而节约建设成本，增大建设经济效益。

1超高层建筑结构的特点

超高层建筑指的是总层数在40层以上或建筑高度在100米以上的建筑物。超高层建筑的建筑高度相比一般建筑要高很多，因此也造成了超高层建筑在设计、施工过程中与一般建筑有很大的区别。超高层建筑的特点体现在以下几个方面：

（一）超高层建筑竖向荷载大。建筑结构的竖向荷载主要有自重荷载和楼面荷载。建筑结构的自重主要由建筑材料和建筑体积决定。对于超高层建筑，建筑材料用量大，因此建筑的自重荷载很大。同时超高层建筑层数多，容纳的人流量和物品也更多，因此楼面荷载也比一般建筑大得多。竖向荷载大导致超高层建筑在设计时对于基础的要求很高。

（二）抗侧移能力弱。超高层建筑由于高度大，受到的风荷载作用大，对建筑底部会产生很大的弯矩。同时超高层能力抗震能力弱，在设计时不仅需要考虑竖向地震作用还需要考虑横向地震作用。在进行设计时不仅需要控制建筑顶部的最大侧向位移，还需要对不同楼层之间的最大层间位移进行控制。

（三）超高层建筑需要高空作业。在超高层建筑施工过程中，需要高空作业，要建立完备的安全生产系统，还需要用到大型的起吊和升降器械，因此施工难度、施工风险和施工成本都比一般建筑施工要大。

2超高层建筑经济性影响因素

超高层建筑由于工程量大，建筑设计和施工过程复杂，因此影响经济性的因素很多，本文从设计阶段和施工阶段两方面进行分析。

2.1设计阶段

超高层建筑结构由于建筑高度大，受力复杂，因此必须经过详细的设计后才可以展开建设工作。超高层建筑设计阶段分为：建筑设计、结构设计、给排水设计等。

（一）对于建筑设计，主要是对建筑的外观、平面布置等进行设计。建筑设计直接影响到建筑整体的受力，对紧接着的结构设计会产生影响。当建筑设计不合理时，会导致结构受力增大，内力传递不合理等，为了满足设计要求则必须通过增大构件截面尺寸、钢筋用量等措施是构件满足承载力要求，这样会使建设成本增大，对建筑经济性不利。

（二）结构设计：建筑结构设计是保证超高层建筑满足承载力要求和正常使用要求的关键。结构设计时应该考虑经济性，进行合理的结构选型，不同的结构体系下的建设方案所消耗的成本也不同。在进行结构设计时，如果选择结构类型不合理，会导致部分构件没有完全发挥承载力作用，造成资源浪费，增大成本。

（三）给排水设计：超高层建筑在进行给排水设计时的关键是如何满足上部楼层用户的水压问题。给排水管网设计不合理，会导致管网系统材料和资源的浪费，对于节约建设成本不利。其实在设计过程中还涉及到超高层建筑的消防设计、人员流通设计等，任何设计的不合理都会导致建设成本增加，对建筑结构经济性不利。

2.2施工阶段

在施工阶段的经济性影响因素主要是施工效率的问题。在超高层建筑施工过程中，应该根据实际情况，考虑施工质量、施工进度和施工成本等综合评价制定合适的施工方案。在施工中施工方案不合理，会导致施工过程中材料、器械的浪费；还会由于施工进度安排不合理造成工作人员窝工等现象。这些都对超高层建筑经济性有不利影响。

3超高层建筑经济性措施

在超高层建筑结构进行设计施工时，必须要采取相应的措施，节约成本，提高超高层建筑结构经济性。可以从以下几个方面着手：

3.1建筑外观和平面布置合理

建筑外观在进行设计时即要考虑到美观，也应该考虑到建筑外观对成本所带来的影响，可以按照以下几个原则进行设计：

（一）建筑外观在横向应该保持对称。这是考虑到风荷载的影响，当结构设计不对称时会产生扭矩，对结构承载力要求提高。在纵向应该保持刚度均匀，不要发生突变。当竖向刚度发生突变时，会产生较大的层间位移，需要设置加强层和转换层，这样会增大建设成本。在对建筑屋面进行设计时，应该结合风载体型系数，进行选型，选择视觉效果美观，风荷载影响小的设计方案。

（二）平面布置时，应该将给排水、建筑消防、人员流通等因素结合在一起，集中进行设计，避免某一项设计对另外的设计工作带来不便，增加设计成本和建设成本。还应该对空间合理利用，充分发挥超高层结构的价值，从而提高经济效益。

3.2适当的结构选型

结构选型应该适当，超高层建筑结构有框架核心筒结构、核心筒结构和框架剪力墙结构等。不同的结构类型适用的情况和优缺点各不相同，在结构选型时应该根据功能需要并考虑经济性进行选择。

3.3科学的结构设计

结构设计和建筑设计相关，在进行结构设计时遇到问题可以与建筑设计单位进行沟通交流。结构设计应该满足以下要求：首先应该进行合理的荷载统计，在设计时充分发挥构件的性能，按照规范要去进行构件截面尺寸、配筋的设计。对于基础设计时，选择合适的基础类型，充分发挥桩和地下持力层的作用，避免设计富余。

4总结

超高层建筑的经济性应该予以重视。在实际建设过程中，进行合理的外观设计和平面布置；选择恰当的结构类型；在设计过程中充分发挥材料和构件的承载能力；施工时采取适当的施工方案进行施工等措施，对于提升超高层建筑结构经济性具有显著作用。

作者:李丽萍 单位:福建永昌建筑工程有限责任公司

参考文献:

[1]刘冒佚.探讨超高层建筑结构的经济性[J],科技与创新.2016,4:87～88.

篇(5)

对给排水设计而言，超高层建筑具有高度高，业态多样复杂，人员密集，火灾危险性大，疏散及火灾扑救困难，建设周期长、难度大，生活及消防给水系统竖向分区多，设备运行及管道系统承压要求高以及各系统管理维护难度大等特点。超高层建筑的给排水系统应根据建筑高度、用途、卫生安全、使用要求、材料设备性能、维护管理、经济节能等因素确定。

2生活给水系统

《民用建筑设计通则》（GB50352-2005）第3.1.2条对超高层建筑的定义做了明确规定：“建筑高度大于100m的民用建筑为超高层建筑。”对生活给水系统而言，100m的建筑高度并非划分系统的一个界限。高度接近100m的高层建筑与高度150m以内的超高层建筑在给排水系统设计上是类似的。而100m左右的超高层与200m或以上的超高层在给排水设计上则可能有很大不同。《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-952005年版）第1.0.5条规定：“当高层建筑的建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究论证。超高层建筑可能是功能单一的住宅楼、办公楼，也可能是含有多种功能的带裙房的综合建筑群。根据不同的场所，我国的生活用水大致分为居民用水、行政事业用水、经营服务用水、特种行业用水等。设计应根据当地供水部门按不同的用水分类制定的收费标准，设置不同的给水系统，同时确定各个给水系统的供水方式。《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）（以下简称“建规）第3.3.6条：“建筑高度超过100m的建筑，宜采用垂直串联供水方式”。对不同功能或多功能组合的超高层建筑，应视具体情况具体分析，选择最合理的供水方式。建筑生活给水系统应按不同性质的用水区域分别设置。例一：某公寓楼共61层，8层及以下为汽车库及商业用途的裙房，建筑高度209m。生活给水分区如下：1区为－3～2层，由市政给水管网供水；2区为3～13层，由地下二层生活水箱+2区变频泵供水；3区为9～14层，由地下二层生活水箱+3区变频泵供水；4区为15～22层，由设在29层的中间水箱供水；5区为23～38层，由设在29层的中间水箱+5区变频泵供水；6区为39～51层，由设在29层的中间水箱+6区变频泵供水；7区为52～61层，由设在29层的中间水箱+7区变频泵供水。“建规”第3.3.4条规定：“卫生器具给水配件所承受的最大工作压力不得大于0.6MPa”；“建规”第3.3.5A条规定：“居住建筑入户管给水压力不应大于0.35MPa”。据此，给水压力大于0.45MPa的裙楼卫生间给水管，给水压力大于0.35MPa的塔楼入户管均设减压阀减压供水。本案所选供水方式主要考虑以下几点：⑴3～7区系统均为垂直串联供水方式；设在29层的中间水箱既作为4区的供水调节水箱，又作为5～7区水泵的取水水箱，担负了调节和转输双重功能。⑵向3～7区供水的中间水箱和变频泵则集中设置在28、29层，这样，既便于集中管理，又节省供水设备占用的空间。⑶各给水分区的管道及设备运行工作压力均小于1.6MPa，生活给水系统所选用的管材及设备的耐压等级与100m以下的高层建筑没有区别，供水可靠性高。例二：某住宅小区工程一期含4栋45层超高层纯住宅楼，层高为3.4m（1#、2#楼）及3.5m（3#、4#楼），建筑高度157m（1#、2#楼）及163m（3#、4#楼）。竖向设四个给水分区：1区负责地下二层及地上一层，2区负责二～十八层，3区负责十九～三十三层，4区负责三十四～四十五层。1区由市政管网经基地环状管供水；2～4区由生活水箱+变频供水设备联合供水。2～4每个给水分区设一组变频供水设备。各给水分区配水点水压如超出0.35MPa，则设减压阀减压供水。选择此种供水方式是考虑了以下因素：⑴变频供水较屋顶水箱的供水方式卫生条件好。⑵变频供水设备设在地下二层，对住户影响小。⑶供水泵组所负担的住宅层数受给水器具的承压能力的限制。“建规”第3.3.4条规定：“卫生器具给水配件所承受的最大工作压力不得大于0.6MPa”。⑷由于本工程无设备层，因此不具备串联给水方式实施条件。事实上超高层住宅项目，考虑设备层需占用一定建筑空间以及设备运行产生的噪音及震动对住户的影响，一般都不设。如何在没有设备层的超高层建筑中采用串联给水方式是一个尚待研究的课题。

3消防给水系统

3.1室内消火栓系统

对于不设设备层或避难层的超高层建筑而言，基于《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年)（以下简称“高规”）第7.4.6.5条“消火栓栓口的静水压力不应大于1.00MPa，当大于1.00MPa时，应采取分区给水系统”的规定，其消火栓系统大多采用临时高压给水系统的供水方式。超高层建筑消火栓系统，一般采用水泵、减压水箱及减压阀进行分区。用水泵分区是指每个分区分别设置消防泵，即并联系统。出于经济及减压阀产品功能质量不断提高的因素考虑，减压阀用于消火栓系统分区越来越广泛。民用专用消防泵的扬程一般都不大于2.0MPa。以61层的公寓楼为例，消火栓系统分区：-2～8层为1区，9～31层为2区，32～45层为3区，46～61层为4区。1区和2区分别由设在18层和38层的消防减压水箱供水；3区由屋顶消防水箱供水；4区由屋顶的消防水箱+固定消防水泵供水。屋顶2座342m3消防水箱由29层的中间水箱+7区变频泵供水；18层和38层的消防减压水箱由屋顶消防水箱供水。1、2、3区均属常高压给水系统，4区属临时高压给水系统。这样分区的优点在于：火灾发生时，1、2、3区由屋顶消防水箱直接或通过减压水箱供水，不需启动水泵，对控制系统要求不高；此外，消火栓泵扬程不至于过大，管道及设备的耐压等级也不会过高。它的不利因素是，需设中间设备层，设备分散，管理不便，设备运行产生的震动及噪音可能让生活和工作在建筑里的人感觉不适。以45层住宅楼为例，消火栓系统分区：地下层及1～19层为低区，由低区消火栓泵供水；20～45层为高区，由高区消火栓泵供水。其中高区的20～35层经减压阀减压供水。这样分区的优点在于管路和控制系统简单，所占管井较少，不需要占用设备层，但对减压阀的质量要求较高，减压阀需备用；此外，由于高区系统的几何高差接近170m（自地下二层底板面计），下部管道及设备的工作压力超过2.00MPa，对管材及设备的承压要求高，影响系统的可靠性。本案的消火栓系统均为临时高压给水系统供水方式。

3.2自动喷水灭火系统

“高规”第7.6.1条规定，建筑高度超过100m的建筑均应设自动喷水灭火系统。“喷规”第6.2.3.1条规定：“湿式系统及预作用系统一个报警阀组所控制的喷头数不宜超过800个，干式报警阀组所控制的喷头数不宜超过500个”，第6.2.4条规定：“每个报警阀组供水的最高与最低位置的喷头高差不大于50m”。自动喷水灭火系统的给水分区，除应考虑各系统配水管道工作压力符合《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084-2001(2005年版)(以下简称“喷规”）第8.0.1条规定的“配水管道的工作压力不应大于1.20MPa”外，还要考虑在满足喷头需要工作压力的前提下，配水管入口的工作压力又不宜超过0.40MPa，以及每个报警阀所负担的楼层，并考虑使分区与生活给水系统及消火栓给水系统相适应，以避免横管过于分散。对于超高层建筑，按上述条件所确定的竖向分区最少也需要3个。由于报警阀的工作压力一般都不大于1.60MPa，且每个报警阀后都需要单独的立管，这就会在设计上给管路的排列及报警阀的设置带来限制。在无设备层的超高层居住建筑中应考虑报警阀的位置。以61层的公寓楼为例，自动喷水灭火系统分区如下：-3～8层为1区，9～21层为2区，22～41层为3区，42～61层为4区。由1区和2区分别由设在18层和38层的消防减压水箱供水；3区由屋顶消防水箱供水；4区由屋顶的消防水箱+固定消防水泵供水。18层和38层的消防减压水箱及屋顶消防水箱，与消火栓系统合用。这样分区的优点在于：火灾发生时，1、2、3区由屋顶消防水箱直接或通过减压水箱供水，不须启动水泵，控制系统简单。在以上4个分区系统中，对工作压力大于1.20MPa的配水管道及工作压力超过0.40MPa的配水管，采用用减压阀减压。以45层住宅楼为例，自动喷水灭火系统分区如下：-2～10层为1区，11～22层为2区，23～34层为3区，35～45层为4区。1、2区及3、4区分别合用一组固定式消防水泵，1、3区系统经水泵加压供水并经减压阀减压后供水。在大于0.40MPa的各区配水管入口均设减压孔板减压。这样分区的主要优点是，不需要在上部楼层中设设备层；缺点是3、4区系统对管道及设备的承压要求高，影响系统的可靠性。

4污废水系统

“建规”第4.4.11条：表4.4.11注：排水层数在15层以上时，排水能力宜乘以0.9；“建规”第4.6.2条：建筑标准要求高的公共建筑、10层及10层以上高层建筑应设置通气立管，或设置特殊配件单立管排水系统。基于改善排水条件，提高排水能力方面考虑，应采用双立管排水系统，或采用设置特殊配件的单立管排水系统，对标准高的或环境要求安静的建筑及部位，宜设置环形通气管或器具通气管。

5屋面雨水系统

建规”第4.5.5条：重要公共建筑屋面雨水排水设计重现期不宜小于10年；“建规”4.9.9条：重要公共建筑、高层建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于50年重现期的雨水量。设计重现期：雨水系统如果设计不当，会留下安全隐患。因此，超高层建筑屋面雨水设计重现期的取值应慎重。屋面溢流设施：基于安全及美观要求考虑，超高层建筑不宜设置溢流口。如屋面雨水的设计重现期取50年，则屋面无需设置溢流设施。雨篷：雨篷是建筑专业的门面，雨篷面积虽然不大，但其所截留的雨水还包括上方侧墙的面积，虽然侧墙面积按一半计算，但仍远大于雨篷自身的面积，也可能大于屋面的面积。因此，雨篷的雨水排水量可能比屋面的排水量大。雨篷如果设置过多的雨水斗及立管，会受到建筑专业的诸多限制，而雨篷下方往往是人员的出入口，安全性十分重要，因此，在设计时一定要妥善处理。首先要做到安全可靠，其次考虑美观因素。雨水立管排出管：室内雨水立管排出管管径宜放大1～2号，第一个检查井宜选用消能井，以防止由于排出管压力过高引起喷溅事故。

6中间转输水箱

6.1生活中间转输水箱容积计算

《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》(2009年)（以下简称“技术措施”）要求，生活给水系统采用串联供水方式时，如中间转输水箱除供本区用水外，还供上区提升泵抽水用时，该水箱的有效容积为本区最大小时用水量的50%加上上区提升泵3~5min设计流量。若为中途转输专用时，“建规”第3.7.8条规定，生活用水中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5～10min的流量。

6.2消防中间转输水箱

“技术措施”规定，当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屋顶消防水箱的作用，其储水有效容积按15~30min消防水量计算，并不宜小于60m3。计算举例：消火栓用水量40L/s，自动喷水用水量30L/s，则中间转输水箱的容积=(40+30)1060+(40+30)560=63000(L)，其中10min水量为本区屋顶消防水箱的水量，5min为上区水泵吸水池的水量。如还有其他水消防系统，则应将火灾发生时时同时启动的消防系统的水量叠加计算，作为中间转输水箱容积。上海市地方标准《民用建筑水灭火系统设计规程》规定：当建筑高度大于120m时，消防给水竖向分区宜采用多台消防泵直接串联或设中间水箱转输的串联消防泵给水系统。采用中间水箱转输的串联消防泵给水系统，其消防转输泵应独立设置，且不应少于2台；室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统的消防转输泵应分别设置，但备用泵可以兼用；消防转输泵的供电应符合消防泵的供电要求。。转输给水管不应小于2条。上海市地方标准《民用建筑水灭火系统设计规程》规定：各区重力消防水箱的数量不应少于2个，且每个水箱的有效容积不应小于100m3。

7给排水系统噪声控制

各类建筑物或场所的允许噪声级，在《民用建筑隔声设计规范》（GB50118-2010）中有详细的规定。由于超高层建筑多为高级写字楼及高标准的旅店和住宅，因此，其对允许噪声级的要求更高。超高层建筑给排水系统主要包括生活、消防的给水系统、热水系统、污水系统、雨水系统、水景等。这些系统产生的噪声来源主要有：水泵机械性等综合噪声、管道及器具噪声、水锤噪声及气蚀噪声。超高层建筑给排水系统产生的噪声控制，在设计上，应做到科学合理布局，措施到位，注重细节。以下是降低或减少建筑给排水系统噪声的主要措施。

7.1水泵房：

①泵房选址应尽量远离要求环境安静的场所。

②选择低噪音、低转速的水泵；每台水泵均设置独立的基础，水泵与基础连接采用弹簧隔振器。

③水泵进出水管设可曲绕接头，可隔绝泵组通过管道传递震动转速。

④管道采用弹性支吊架；管道穿楼板、墙处用柔性材料填充孔洞与管道间空隙，可有效降低固体传声。

⑤泵房内墙体及天花采取隔音吸音处理。

⑥采用隔音效果好的门、窗，消除声音传播的途径。

7.2管道及器具：

①流速过快会引起金属管道震动产生噪声，尤其是管道转弯处因弯曲震动产生的噪声非常明显，故在管道转弯处设置有效的固定支架和减震支架是十分重要的，同时适当放大管道管径，以控制管道流速不致过大。

②排水管采用隔声效果好的柔性接口铸铁排水管，并采用双立管排水系统，在有条件的情况下，设置环形通气管或器具通气管，这样可稳定排水管内气压，从而改善排水条件，降低排水噪声。排水立管不宜布置在与卧室或要求安静的房间相邻的内墙。

③器具及阀门宜采用节水消音型产品，不宜采用快速启闭的阀门、水嘴。

④高扬程水泵宜采用缓闭式消音止回阀、水锤消除器或安全泄压阀，防止停泵产生水锤和噪声。

⑤较大口径的水箱水力液位控制阀，其随水箱水位升降，时而开启向水箱注水，时而关闭。在向水箱放水时，如压力、流速过大，会产生较大的噪声，设计可采取降水压、减流速的措施，并对水箱进水管牢固固定，必要时水箱进水管采用淹没出流进水。

7.3气蚀噪声的控制

管网中的液体与气体，在一定压力和温度作用下形成气蚀。气蚀会对管道和设备造成水力冲击，从而产生噪声甚至损坏管道和设备。由于气体积聚在管道或设备中的相对高点及管网末端，故应在这些部位设置自动排气阀，水泵进水管异径管采用偏心异径管，以避免气蚀发生。此外，可调式减压阀的前后压差过大时，也会发生气蚀，并产生噪声，损坏阀件。“建规”规定，可调式减压阀的阀前与阀后的最大压差不宜大于0.40MPa，要求安静的场所不应大于0.30MPa。对于超高层建筑，无论是可调式还是比例式减压阀，其前后压差均应按不大于0.30MPa设计。

8管材及设备选择

因超高层建筑管路系统所承受压力及运行可靠性要求较高，要求的建筑使用寿命更长，故对管材及设备的选择要求更高。设计人员如果不重视，可能留下事故隐患。

8.1管材

①给水管给水管应优先使用具有足够强度的金属管，如厚壁镀锌钢管、无缝钢管、不锈钢管、铜管等，还可选用衬塑或涂塑金属管。塑料管因其强度不如金属管，且线性膨胀系数比金属的大很多，热胀冷缩使其在轴向方向上的变形量大。此外，其接口的耐压强度一般要比管材自身的强度低，因此，不建议使用塑料管，尤其在高压管道系统中应避免使用。管材的连接方式：焊接、法兰、沟槽等连接方式可以达到或超过管材本身的抗压强度，是高压管道连接优先考虑的方式。螺纹连接一般用于口径100以下较小的管道，其承压能力略低。

②排水管超高层建筑的排水管有多种选择。使用较多的有机制铸铁排水管及HDPE排水管等。PVC-U排水管因其本身强度稍差，如接口为粘接剂粘接，则易脱落，不建议采用。《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002第5.3.1条规定：管道在做灌水试验时，灌水高度必须到每根立管上部的雨水斗。因此，在选用雨水系统管材时应考虑雨水管道由于建筑高度引起的静压力。雨水立管一般选择镀锌钢管、承压HDPE管，有条件或者明装时可选用不锈钢采用承压管。承压比较高的部分采用无缝钢管。

8.2给水设备

超高层建筑，给水系统如采用水泵分区的并联供水方式，上部给水系统的给水设备工作压力，通常都大于1.60MPa，而国内厂家生产的给水设备工作压力一般都不超过1.60MPa，因此，应在设计阶段确定若干家合适的设备厂家，供业主选择。如果系统没有设安全泄流装置，应采取防水锤措施。工作压力大于1.60MPa的给水设备，其对产品品质，如设备材质及生产工艺，要比常压给水设备要求更高。对此，应引起设计者的重视。

8.3阀门

超高层建筑给水系统采用的阀门，其材质，阀芯宜用全铜或不锈钢，阀体宜用球墨铸铁、全铜、不锈钢或铸钢，确保产品具有更高的可靠性。需要设计人员注意的是，有些种类的阀门，不是你想要的压力等级，厂家都能提供的。以上述某住宅小区为例，自动喷水灭火系统的3区和4区的湿式报警阀原设计设在地下室，报警阀设计公称压力2.10MPa。在施工阶段，施工单位反映，2.10MPa或更高压力等级的湿式报警阀在市场上买不到。经了解，市场上只有公称压力1.20MPa及1.60MPa的产品，更高压力等级的产品市场上无货，也没有一家厂家愿意接受定制。最终只得变更设计，将3区、4区的报警阀分别改设在23层和36层管井内，湿式报警阀改为采用1.20MPa压力等级的。

8.4消防水泵接合器

室内消火栓系统及自动喷水灭火系统应设消防水泵接合器，消防给水系统竖向有分区的，在消防车供水压力范围内，应分别设消防水泵接合器。这是“高规”第7.4.5条的规定。其条文说明提出：只有采用串联给水方式时，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。无论是消火栓系统还是自动喷水灭火系统，“高规”均没有要求在消防车供水范围之外的消防分区设置消防水泵接合器。但“喷规”第10.4.2条规定：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，应采取增压措施。该规定无异于，对于自动喷水灭火系统，无论是否在消防车供水范围的分区，都应设置消防水泵接合器。对于并联消防给水系统，地方消防部门可能会要求在消防车供水范围之外的分区也设消防水泵接合器，并设接力设施。南宁华润中心幸福里一期工程，当地消防部门就要求，消防车供水范围之外的消火栓系统及自动喷水灭火系统的消防分区，也应设置消防水泵接合器，在其后设消防接力泵。设计应注意，由于市场上一般只能提供公称压力1.60MPa的消防水泵接合器，如果消防给水系统工作压力大于1.60MPa，而又在消防车供水压力范围内，则消防水泵接合器应当专门定制。

9系统减压措施

9.1给水系统

给水系统上的减压措施主要有减压水箱、减压阀、减压孔板、节流管、减压稳压消火栓、安全阀、泄压阀等。后三种主要起防超压的作用。因减压水箱需占用一定空间，一般较少采用，故采用减压阀分区的给水系统最多。减压阀有比例式和可调式的。可调式减压阀的压力调整范围一般不大于0.70MPa。对生活给水系统而言，管径大于DN50的管段一般采用先导式可调减压阀或比例式减压阀，小于等于DN50的管段一般采用直接式可调减压阀。消防给水系统宜采用比例式减压阀，并设置备用阀组（单个报警阀除外）。生活给水系统减压阀可不设备用阀组。如果不设备用减压阀，应保证减压阀失效时管道的压力不超过卫生器具的最大可承受压力。“建规”规定卫生器具的最大可承受压力不得大于0.60MPa。消火栓给水系统通常在动压大于0.50MPa的部位采用减压稳压消火栓。

9.2排水系统

在以往的实际工程中，有不少超高层乃至高层建筑在排水立管上设置了消能装置，即由下至上，从第6层起，每6层安装一组由配件或成品组成的消能装置，以达到消除排水立管中所谓由水流形成的过高的势能的作用。实际效果如何呢，我们先来分析一下排水立管中水流的流态情况。实验表明：排水立管中水流的流态大致分为以下几种：

①流量较小时，水流沿着管壁做螺旋运动，随着水量的增加，螺旋运动被破坏，当水量足够覆盖管壁时，螺旋流停止。水流附着管壁而作片状下落的附壁流。

②当流量继续增加到足够大时，由于空气的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的隔膜运动，水膜运动开始后便以加速度下降，下降到一定的距离，当水流所受管壁摩擦力与其重力平衡时，便做匀速运动，水膜厚度不再变化。此时的速度即为水膜流的“终限流速”，自水流入口处至形成终限流速的距离称为“终限长度”。对于一定的管径,如果流量越大，其终限流速及终限长度也越大。

③当水量更大时,即水流充满立管断面的1/3以上时,水膜的形成更加频繁，以至容易变为较稳定的水塞运动。水塞的形成会引起立管内气压激烈的波动,容易破坏排水水封。在水膜流终限流速状态下计算出的流量为临界流量。而我国规范规定的临界流量值约为理论临界流量值的一半,已考虑了实际污水中带有大块杂质、出流实际不稳定及立管负压段对横管出流的强烈抽吸而造成的短时高峰流量等因素。有资料表明，对应于流量9L/s其流速4m/s时的终限长度值约为3m，即水流从支管出口流入立管后，大约经过一层楼的高度,便保持水膜层厚度和流速不变。因此，在规范规定的立管排水能力范围内设计时，立管水流在流经3m左右的距离处已达到终限流速状态，流速不再增加，故排水立管没有必要设置消能设施。但基于改善水力条件，提高立管排水能力，保护卫生器具的水封，同时保证立管内的空气流通，排除管道中的有害气体考虑，超高层建筑排水立管应设专用通气立管。

10结语

篇(6)

关键词：高层建筑；给排水；设计；节能

引言

当前，我国的综合国力不断提高，建筑事业迅猛发展，但与此同时也消耗了大量的资源，与我国的国情不符，从而在一定程度上制约了建筑企业经济效益的提升。在高层建筑施工中，给排水工程设计是重要的一环，这是提高业主的满意度的有效途径，而通过在高层建筑给排水工程设计中渗透节能理念，不仅环保，满足业主的绿色需求，同时还能提高建筑企业的效益，树立绿色形象，因此，将节能理念渗透到高层建筑的给排水工程设计中是当前急需解决的问题。

1高层建筑给排水工程设计节能的重要性

在现代化的社会发展过程中，节能理念已经渗透到人们的生活当中，也在社会上得到了广泛宣传，在建筑给排水施工中渗透节能理念已经成为当前建筑工程施工中的关键部分之一。就当前高层建筑给排水工程设计情况来说，存在着一定的浪费，如计量设施安装不到位、未采取节能减排设施、管道繁杂接口错综等，这都导致资源严重浪费，不仅给业主造成了影响，也在很大程度上提高了建筑施工成本，不利于建筑企业的持续发展。目前，在高层建筑工程给排水施工方面需要得到一定的技术支持。将节能理念渗透在高层建筑给排水工程设计中，并进行有效实践迫在眉睫。

2高层建筑给排水工程设计中的节能措施

2.1避难层集中设置报警阀

在建筑高度120m左右超高层建筑的喷淋系统的报警阀设置，通常采用分散设置湿式报警阀的做法：在避难层内设置若干套湿式报警阀，供建筑高区自动喷水灭火系统使用；在地下室内设置若干套湿式报警阀，供避难层以下的低区自动喷水灭火系统使用。按照常规设计，湿式报警阀采取在地下室和避难层分散设置，在低区报警阀组前的环状管网上分别设置减压阀组。

根据设计要求，减压阀组通常采用两组并联，每个报警阀组采用报警阀前后设置控制阀门，并在报警阀前加设过滤器的做法。由于报警阀前后的控制阀门一般采用普通手动阀门，一旦减压阀出现故障的情况下，控制阀门不具备自动关闭功能。因此，两组报警阀组通常不具备故障情况下的自动切换功能，只能手动进行切换。此外，由于报警阀分散设置，从一定程度上增加值班人员的工作强度。从节能减耗出发，我们可以考虑在避难层集中设置报警阀的做法。

根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084―2001―2005）的相关要求，湿式报警阀入口压力不应大干1l2Mpa，在低区湿式报警阀环状供水管道入口设置减压阀组，控制阀前压力不大于1.2Mpa。在闭式自动喷水灭火系统设计中，根据计算，喷淋水泵扬程需要1.8Mpa。在整个闭式自动喷水灭火系统的各个组成部分中，结合相关喷淋产品所提供的技术参数，湿式报警阀的最大工作压力为12Mpa；普通玻璃球下垂型喷头的额定工作压力为1.2Mpa，出厂试验压力为3.0Mpa；一般水流指示器的额定工作压力为1.2Mpa，出厂密封测试压力为2.4Mpa；对夹式安全信号蝶阀的额定工作压力可达1.6Mpa。由于避难层的建筑高度大约在60m左右，由喷淋水泵扬程减去报警阀和喷淋水泵问的高差（喷淋水泵一般设在地下三层），从而可以确保湿式报警阀阀前压力小于12Mpa。相比之下，由于报警阀在避难层集中设置，无需在阀前设置减压阀组即可有效保证报警阀不会发生超压，从而可以充分确保报警阀的安全，进一步提高了整个自动喷水灭火系统的安全程度。同时，由于报警阀集中设置，必然利于系统日后的运行管理。

2.2屋面雨水落水管兼作喷淋末端试水排水管道

对于高层框架结构的建筑，由于其本身竖向管道较多，必然需要占用标准层有限的建筑面积。那么，就给水排水专业来说，能否对现有管道系统进行合理优化，在保证建筑使用功能的前提下，尽可能减少竖向管道数量，既利于节省管材，同时也利于节省建筑空间。对于高层建筑屋面雨水排水设计，《建筑给水排水设计规范》（GB50015―2003）第4.926条规定：“高层建筑雨水排水管材宜选用承压塑料管或金属管。”同时，在查阅了国内部分超高层建筑的设计实例，屋面雨水排水管道多采用热浸镀锌钢管，也有部分采用钢塑复合管。同时，在超高层建筑的喷淋设计中，结合喷淋末端试水装置的设置位置，需设置专门的喷淋末端试水排水管道。那么，在设计喷淋平面的时候，能否结合屋面雨水排水管道的设置位置（对超高层框架一核心筒结构的建筑，雨水管道通常靠外墙设计），在靠近雨水管道处合理设置喷淋末端试水装置，这样设计的话，就可以把屋面雨水管道兼做喷淋末端试水排水管道。从理论上看，这样做应该是可行的。

2.3冷却塔的设计及节能运行

通常对于有中央空调冷却循环水系统的建筑，结合高层建筑主楼、裙房和室外场地的关系，合理选择冷却塔的摆放位置，对于节省造价、降低目后运行成本有着重要意义。在冷却塔的设置位置方面，当建筑专业和室外环境允许的情况下，在室外场地上（绿化地内）直接设置冷却塔也是一个不错的选择。值得注意的是，冷却塔的位置距离空调制冷机组越近，相比之下更节省冷却循水管道，也必然利于降低冷却循环水系统的造价和建安成本。同时，冷却循环水管道长度越小，系统管路的水头损失必然降低，利于降低冷却循环水泵的扬程，也就降低了系统日后的运行成本。在该项目设计中，考虑美观需要，可要求冷却塔厂家对塔体（方形横流式冷却塔）进行适当美化（借鉴电气专业室外箱式变电站的做法：室外箱式变电站经适当美化处理后，其外观效果可作为室外建筑小品）。由于冷却塔设在室外绿地上，为了防止室外落叶进入冷却循环水系统，设计要求在冷却塔的塔顶出风口上设置钢丝网。根据建成后的实际效果来看，由于室外冷却塔处理得当，相当于一个室外小品，对于丰富建筑环境，起到了不错的效果。

3结束语

随着国家资源供需矛盾的日益突出，在设计中采取一切必要措施，充分贯彻“节水、节材、节地、节能、环保”的设计要求，成为摆在每个给排水设计师面前的一个不容回避的责任。这就需要我们在设计中，充分理解设计中的每一个细节，在保证设计功能需要的前提下，从每一个细微之处最大限度的节约每一寸管道、节省每一个阀门、降低每一度电力消耗，充分减少系统建造及运行成本。

参考文献：

[1]颜青霜.住宅给水节水节能在绿色建筑中的应用[J].科技与企业.2012（08）

篇(7)

关键词：超高层；冷水系统；节水节能；供水方式

Abstract: in recent years, our country city construction have development which progresses by leaps and bounds, ultra-high buildings also have mushroomed stands in the cities, the number of layers, the height of the great, so the water supply system also put forward higher request, this requires people to seek the most economic optimization design, including the choice of reasonable water supply mode, network optimization design method to save investment, the purpose of saving resources. This article talk about "energy saving, saving" some aspects of the practice, and the vast majority of peer is discussed.

Keywords: tall; Cold water system; Energy saving; Water supply way

中图分类号：P421.35文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

引言

在现代城市中，超高层建筑已占据重要地位，彰显了在有限的地块上造就居家生活，购物休闲，商务经济一体的模式。高层建筑供水系统较为复杂，节水问题较多，文中通过超高层建筑的冷水供给进行了系统分析，同时对节水节能在建筑给水排水设计中的应用也作了探索。

供水系统选择

在超高层的供水设计中，大多采用重力水箱和水泵分区串联供水的形式，利用中间水箱或高层水箱一定的调节容量，来保证水泵吸水及用户供水的安全。对于一个超高层建筑来说，冷热水系统设计可采用变频调速的方式，把变频供水技术和日益成熟、规范化的管网叠压供水技术结合起来，如在屋顶机房内设置的高位水箱中贮存10分钟消防用水量及供活性碳过滤器反冲洗用水外，楼内不另设置重力生活供水水箱。这样设计基于以下三方面的考虑：

1.1通过变频器向水泵电机提供频率可变的电源，根据实际用水流量的变化来调节改变水泵电机转速，实现电机的无级调速，达到节能降耗目的。

1.2经过深度处理的生活用水在变频系统中闭式供水，减少了停留时间，加快了水流循环，同时避免了水箱开式系统可能造成的污染。

1.3中间水箱的取消，减少了系统的中间环节，节约机房面积，降低了设备层钢楼板的荷载。根据建筑功能的布局特点，在变频系统设计上采用了串联变频及并联变频的供水方式，充分发挥两种变频供水的特点。

2.系统设计

2.1系统分区

变频供水系统分成了低，中，高三个给水分区。如某建筑有48层，第一套箱体设备放置在地面上，紧靠临时蓄水池，水泵房在负一层给蓄水池供水。根据不同的分区来确定不同的供水方式，自1到4层均为市政自来水直接供给,5到14层(高度59.1m)为给水设备低压给水区,15层到26层(高度100.3m)为给水设备中压给水区,26层到36层(高度139.1m)为给水设备高压给水区。分别由高、中、低压三根立管向上供水组成三个给水区。在第32层(高度123.4m)设有缓冲水池。第二套设备放置在该缓冲水池旁,与第一套设备一样,分低、中、高区三个给水区,分送到36层以上的各个楼层。

2.2供水方式

工程施工过程中,层段用水不一，施工用水量变化较大。利用市政供水压力，城市自来水经地下3层砂过滤处理后进入生活贮水池。供低区，中区用水的变频给水机组通过抽吸地下生活贮水池中的砂滤水，由变频泵加压经各区的水处理和加热设备后，供给所服务区域的用水点，各个分区采用的是并联供水的形式。而高区变频给水水泵吸水管接自中区系统的供水管，中区和高区组成了串联变频的供水系统，形成了一个相互联系的整体。其有利特点是：

（1）高区水泵通过串联充分利用中区水泵机组的流量及扬程，降低了高区水泵的功率，整个串联系统的供水秒量及电机总功率可以减小。

（2）利用高层建筑的上部空间，缓解了地下室设备过于集中造成机房面积紧张的局面。结构紧凑，占地省，安装方便，节省管理费用，便于集中管理，取消了屋顶水箱，在一定程度上减轻了水质的二次污染。

（3）串联供水形式其吸水和供水主干管的线路布置相对简捷，也便于以后的维修管理。

3.安全措施

整个变频供水串，并联组合系统的设计中对安全性采取了下述技术措施，保证可靠供水：

3.1防止高区水泵吸水产生负压。高区变频系统的吸水管接自中区供水主管的中端，而非主管末端，吸水管前有较高的水压，避免了水泵吸水产生负压的可能性。同时为消除中区供水系统产生的压力波动，在高区水泵机组的吸水管前加设了一组恒压阀，阀出口压力设定为0.55Mpa，保证了吸水口的压力稳定。

3.2供电电源可靠性要求。由于变频供水缺少如重力水箱较大的调节容积，为保证供水不间断，对水泵采用了双回路的供电方式。在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化情况随时调整电机的转速，运行，即可延长设备使用寿命，又能保证运行的可靠性。

3.3在意外情况下可自动报警。该设备的自动化程度很高,外部功能具有地下水池无水自动报警停泵、遇火警时自动闪光报警、电压超压和欠压自动报警等功能,箱体内部有自动换泵、遇火警自动灭火并报警、箱内水位超高自动报警并自动排水和箱内超温自动送风并报警等各种功能。为避免中区系统供水不及时，造成高区水泵空吸，无水可供的局面。在高区供水机组的吸水管路上旁接了隔膜式隔膜罐，可保证高区供水机组中小泵3分钟供水秒流量的吸水量。这样就可满足克服中区水泵机组启动滞后所带来的吸空影响。

4.超高层建筑给水系统中的节水节能

在设计高层建筑时，应该统筹考虑，综合规划，在保证供水系统能安全可靠运行的同时，在设计中还应注意避免不必要水电的浪费，加强节水的科学管理，下面从三个方面来探讨室内给排水工程设计中节水节能的问题。

4.1注意生活给水管道中减压节流的问题

《建筑给排水设计规范》中规定生活给水系统最底层的用水点压力不宜超过400Kpa，但分区后依然存在着部分卫生器具配水点水压偏大的问题。水池水箱的常年溢水是造成水资源浪费的重要原因。如果不采取减压节流的措施，就会造成水资源大量的浪费，同时容易产生水击、噪声和振动，以致管件遭到损坏或破裂。因此，需要在水支管上安装减压孔板、压力调节阀或减压阀来避免部分供水点超压问题，使得竖向分区的水压分布比较均匀一些，避免不必要的浪费。

4.2采用节水节能型卫生器具，减少用水量

在满足使用功能的前提下，采用新型的节水节能卫生器具，减少马桶的冲水量，目前，我国普遍采用9L的坐便器，耗水量较大，若使用小于6L的马桶，则可节省大量的水资源，或使用双冲洗量坐便器、气动和真空式大便器，节水延时自闭冲洗阀等，利用真空节水技术，用空气代替大量的水，快速将洁具内的污水冲吸干净，达到节水节能的效果，采用充气水龙头和泡沫水龙头比普通水龙头节水25%。

4.3消防水池的节水节能措施

对于超高层建筑来说，尽可能共用一个消防水池、一个消防水箱和一套加压系统，这样可以节省工程建筑和设备投资，降低运转费用，便于集中管理，而且可避免多座贮水池的大量消防贮水及定期换水而造成水资源的浪费。由于消防贮水池所贮的水量很大，又由于没有火灾时消防水禁止使用，那么水在贮水池中停留时间就会很长，余氯量早已耗尽，必然会导致水质的恶化，变成脏水臭水，因此消防水池也要定期放水，这样势必会造成水的浪费。因此还可考虑消防水水池与游泳池、水景合建或与生活杂用水水池合建，使消防水池的水流动起来，这样消防水池的水不至于变成死水，达到节水和一水多用的目的。

结语

变频供水系统在建筑工程中的使用可改善饮用水水质，满足供水压力要求。其设计合理，操作方便，占地面积小，造价低、耗能少，有明显节能效果。变频供水系统将会更广泛应用于各种高层和超高层建筑中，但为了发挥变频供水的特点，需根据不同的建筑功能进行管理布局设计。在人们对水质要求越来越高，并且更加注重节能的社会，无负压变频恒压供水也是一种新型的供水方式，是未来高层建筑供水方式的发展方向。

参考文献

[1]玉钰.超高层建筑空调水系统的分区技术[J].中国建设信息供热制冷，2007.

[2]《建筑给排水设计规范》GB50015-2003.

[3]李颖莉；张志刚.浅谈高级住宅给排水设计,2006(16).