超高層建筑給排水設(shè)計中幾個問題的思考

胡永紅

近年來，我國超高層建筑發(fā)展欣欣向榮，但隨之而來的關(guān)于超高層建筑給排水設(shè)計的諸多問題有待解決，筆者在此結(jié)合個人工作經(jīng)驗，對超高層建筑給排水設(shè)計的系統(tǒng)豎向分區(qū)、轉(zhuǎn)輸水箱、減壓措施、管材等幾個方面進行分析探討，并提出相應(yīng)解決措施。

關(guān)鍵詞：超高層；建筑給排水；分區(qū)；轉(zhuǎn)輸；減壓

1. 前言

我國自上世紀(jì)80年代以來至今，業(yè)已建成多座世界級高樓。作為衡量技術(shù)實力和綜合能力的象征，超高層建筑也是設(shè)計單位和設(shè)計師不斷追求突破的動力。因此我們設(shè)計人員必須重視超高層建筑給排水設(shè)計中的安全、可靠及經(jīng)濟性等等諸多問題，并不斷探索創(chuàng)新，力爭做到最好。

2. 系統(tǒng)豎向分區(qū)

由于超高層建筑的高度太高，在設(shè)計給水系統(tǒng)時，首要考慮的便是豎向分區(qū)問題。若不分區(qū)，由于建筑底層的配水點受到過大壓力會造成很多問題：如開啟水龍頭時，易發(fā)生水流噴濺并有水錘產(chǎn)生，易使給水道管及配件受損并伴有噪聲等等。還有需合理選擇分區(qū)壓力值，過高仍會有以上問題出現(xiàn)；過低則會增加分區(qū)數(shù)量，增大了給水設(shè)備及管道的工程造價和維修管理工作的難度等等。因此，必須根據(jù)規(guī)定要求對超高層建筑給水系統(tǒng)進行合理地豎向分區(qū)。需嚴(yán)格遵守《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GB50015-2003中給出的建筑物內(nèi)生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)原則，并考慮以下幾點：首先要在室內(nèi)生活給水系統(tǒng)進行不同性質(zhì)的用水區(qū)域的劃分，分別進行給水加壓系統(tǒng)的設(shè)置。超高層建筑功能不一，要根據(jù)不同功能的用水區(qū)域，設(shè)置獨立的給水系統(tǒng)。并對其給水系統(tǒng)的供水方式進行確定。供水方式的原則性規(guī)定是 “建筑高度超過100m 的建筑，宜采用垂直串聯(lián)供水方式。”，但對不同功能或多功能組合的超高層建筑要結(jié)合實際情況進行分析，確保最終選擇最為合理的供水方式或組合供水方式。而消火栓系統(tǒng)和自動噴淋系統(tǒng)的分區(qū)除了要達到所規(guī)定靜壓要求之外，通常還應(yīng)以設(shè)備層或避難層為界進行分區(qū)，因為大多轉(zhuǎn)設(shè)備房和輸水箱都設(shè)置在設(shè)備層或避難層，所以在設(shè)備層或避難層敷設(shè)消火栓和自動噴淋的橫干管，防止了某一標(biāo)準(zhǔn)層敷設(shè)管線過多。消火栓或自動噴淋系統(tǒng)的分區(qū)通常采用水泵、減壓閥或減壓水箱來進行。直接用水泵來分區(qū)指的是每個分區(qū)有各自專用的消防泵，即并聯(lián)系統(tǒng)。考慮到經(jīng)濟因素，如今很少采用這種方法。隨著產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升和產(chǎn)品功能的日益創(chuàng)新，減壓閥在系統(tǒng)分區(qū)中，減壓閥的作用愈加重要。若壓力小于2.4Mpa 則豎向分區(qū)可以選擇減壓閥來進行。

3. 轉(zhuǎn)輸水箱

超高層建筑大多采用的是垂直串聯(lián)供水方式，因此必須在中間避難層或設(shè)備層進行傳輸水箱的設(shè)置。設(shè)計轉(zhuǎn)輸水箱設(shè)計時要確定以下幾點：

1）、水箱容積：轉(zhuǎn)輸水箱兼?zhèn)涞臀毁A水箱和高位供水箱的特點，但計算水箱容積時卻存在著區(qū)別：（1）消防中間轉(zhuǎn)輸水箱容積：根據(jù)規(guī)定采取水泵轉(zhuǎn)輸串聯(lián)時，中間轉(zhuǎn)輸水箱不但起著上區(qū)輸水泵的吸水池作用還起著本區(qū)消防給水屋頂水箱的作用，其儲水容積按15～30min 的消防設(shè)計水量經(jīng)計算確定，且不小于60m3。（2）生活轉(zhuǎn)輸水箱容積：當(dāng)采取串聯(lián)供水，水箱不但供本區(qū)用水，也供上區(qū)提升泵抽水用時：水箱容為水箱服務(wù)區(qū)域內(nèi)最大小時用水量的50%+（3～5min）上區(qū)提升泵的流量；若為中途轉(zhuǎn)輸專用時，水箱調(diào)節(jié)容積宜取5～10min 轉(zhuǎn)輸水泵的流量。要使水泵每小時啟功不大于6 次，并起泵水位需高于最低水位0.2m 以上，則轉(zhuǎn)輸水箱容易宜>10min 轉(zhuǎn)輸泵流量。對于轉(zhuǎn)輸泵流量：本區(qū)提升泵流量為本區(qū)所負(fù)擔(dān)供水對象的最大小時用水量，轉(zhuǎn)輸泵流量與上區(qū)提升泵流量相同。

2）、水箱液位：生活轉(zhuǎn)輸水箱的液位一般有以下幾種：（1）低位報警水位；（2）起泵水位：根據(jù)水泵一小時啟動不大于6 次和宜高于最低水位不少于0.2m 來進行確定；（3）停泵水位：也即設(shè)計水位；（4）溢流報警水位：高出設(shè)計水位0.05m；（5）溢流水位：高出溢流報警水位0.05m。消防水箱液位一般有低位報警水位、設(shè)計水位（最高水位）、溢流報警水位和溢流水位。

3）水箱進水控制閥：生活轉(zhuǎn)輸水箱一般采取電動閥和液位來控制；消防轉(zhuǎn)輸水箱由消防轉(zhuǎn)輸泵供水，轉(zhuǎn)輸管上閥常開，有火災(zāi)時和被轉(zhuǎn)輸區(qū)消防泵聯(lián)動啟動，平時由所在區(qū)生活變頻給水補水，可采取遙控浮球閥。當(dāng)一組水泵供多個水箱進水時，宜在進水管進行電訊號控制閥的設(shè)置，由水位監(jiān)控設(shè)備來實現(xiàn)自動控制。

4. 減壓措施

超高層建筑的室內(nèi)給排水系統(tǒng)有諸多不穩(wěn)定因素，為避免發(fā)生意外和檢修需要，系統(tǒng)應(yīng)配有相應(yīng)的減壓穩(wěn)壓組件和技術(shù)措施。給水系統(tǒng)上的防超壓措施主要包括減壓閥、泄壓閥、安全閥、減壓穩(wěn)壓消火栓、減壓孔板及節(jié)流管等。給水系統(tǒng)的分區(qū)通常采用減壓閥來進行，分為可調(diào)式和比例式。對生活給水系統(tǒng)而言，可調(diào)式減壓閥的閥前閥后壓力差應(yīng)小于0.4Mpa，而環(huán)境安靜的場所要求小于0.3Mpa。所需較大減壓值的通?？蛇x取比例式減壓閥和可調(diào)式減壓閥先后串聯(lián)，即用比例式減壓閥以一定比例減壓后，再用可調(diào)式減壓閥減至所需閥后壓力。一個給水分區(qū)內(nèi)有可能存在超壓的管段也可借由可調(diào)式減壓閥將過剩壓力減去。管徑大于DN50的管段通常采取先導(dǎo)式可調(diào)減壓閥，小于等于DN50的管段常采取直接式可調(diào)減壓閥。消防給水系統(tǒng)分區(qū)也常采用減壓閥，但其區(qū)別與生活給水系統(tǒng)的地方在于消防給水系統(tǒng)減壓閥要求成組設(shè)置，即設(shè)置備用。生活給水系統(tǒng)上的減壓閥既是否成組設(shè)置都無礙。當(dāng)不設(shè)備用減壓閥時，需保證減壓閥失效時管道的壓力不會大于衛(wèi)生器具的最大可承受壓力。消火栓給水系統(tǒng)一般在超壓管上采取減壓穩(wěn)壓消火栓。安全閥及泄壓閥大多用于如水泵出口減壓閥組附近等系統(tǒng)壓力最大的地方，超高層建筑的水泵接合器需進行安全閥的安裝。減壓孔板和節(jié)流管能夠減壓限流，通常在管網(wǎng)末端減壓與自噴系統(tǒng)水流指示器前處使用，鑒于其會影響到流量，因此較少在配水管上使用。

5. 管材

超高層建筑中給水管的工作壓力若大于1.0Mpa 則應(yīng)選用強度較高的金屬管，而非塑料管。強度夠高的金屬管包含厚壁鍍鋅鋼管、不銹鋼管、無縫鋼管等。用于生活系統(tǒng)上的管材考慮到衛(wèi)生問題，可選擇涂塑鋼管等。在連接管材時可選擇法蘭、溝槽等方都能達到或超過管材本身的抗壓強度，在高壓管道連接中應(yīng)優(yōu)先考慮。螺紋連接通常用于DN100 以下的較小管道，其承壓能力較上述兩者略小。作為整個管道系統(tǒng)的薄弱點，塑料管熱熔連接點應(yīng)避免在高壓管道系統(tǒng)中使用。超高層建筑水平晃動相對較大，普通的排水鑄鐵管會被影響而使承口發(fā)生開裂，因此要選取具有接口可曲撓、抗震、快速施工等特點的承插式柔性抗接口的排水管。其柔性接口在徑、軸向震動、軸向拔出和角向位移時表現(xiàn)出良好的水密性?？紤]到超高層雨水下落時的沖擊力，選擇承壓金屬管作為雨水管材。虹吸雨水排水管通常選取HDPE 管。PVC-U 排水管由于其本身強度稍差，尤其是以成品膠粘接的常易脫落，所以較少使用。

6. 結(jié)語：

在進行超高層建筑的給排水設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合其自身最大特點——高度來考慮包括建筑高度、功能、材料及設(shè)備、安全可靠性、節(jié)能性、施工的可能性、可維護性等在內(nèi)的各類問題。不斷實踐探索，總結(jié)經(jīng)驗，力爭設(shè)計出最為安全可靠、經(jīng)濟節(jié)能的超高層建筑。

參考文獻：

[1] 王增長主編，《建筑給水排水工程》（第5 版）

[2] GB50045-95《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》，2005 年版

[3] GB50015-2003《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》，2009 年版

[4] 中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施——給水排水，2009》__