高層建筑給排水工程優(yōu)化設(shè)計(jì)的探討

李昂 劉曉羽

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)都呈上升趨勢(shì)，尤其是房地產(chǎn)行業(yè)迅猛發(fā)展，成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)來(lái)源的不容忽視的力量，同時(shí)也帶動(dòng)了其他行業(yè)尤其是建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。由于人口的膨脹，尤其是一線(xiàn)二線(xiàn)城市的移民傾向嚴(yán)重，低層建筑已不足于滿(mǎn)足人民用房，因此，高層建筑越來(lái)越多地成為城市建筑的主角，發(fā)揮著其美觀實(shí)用的價(jià)值。高層建筑不同于低層建筑，由于層數(shù)的高度，為給排水工程增加了難度。

關(guān)鍵詞：高層建筑;給排水工程;設(shè)計(jì)優(yōu)化措施

1 高層建筑給水排水工程系統(tǒng)優(yōu)化思路

1.1 業(yè)主利益為先導(dǎo)

一個(gè)工程項(xiàng)目，最終是為特定對(duì)象設(shè)計(jì)和服務(wù)的。作為建筑給水排水的設(shè)計(jì)人員，我們服務(wù)于甲方，服務(wù)于業(yè)主，我們有責(zé)任和義務(wù)為他們提供優(yōu)良的服務(wù)。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)構(gòu)思之前，我們都必須與甲方及業(yè)主之間進(jìn)行相應(yīng)地溝通，對(duì)他們的要求和意圖有一個(gè)明晰的了解，對(duì)建設(shè)規(guī)模、可持續(xù)發(fā)展等方面著手，從而充分地了解整個(gè)項(xiàng)目的概況。以便按照他們合理的愿望和要求來(lái)決定我們的取舍，在技術(shù)要求和服務(wù)上都盡量滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。在開(kāi)展一個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)身處地為甲方著想，認(rèn)真地聽(tīng)取其要求和反饋意見(jiàn)是一個(gè)設(shè)計(jì)人員必須秉承的一個(gè)工作思想，時(shí)刻銘記將業(yè)主的利益放在首位，培養(yǎng)良好的工作意識(shí)和服務(wù)意識(shí)。

1.2 兼顧社會(huì)效益

項(xiàng)目社會(huì)效益是以國(guó)家各項(xiàng)社會(huì)政策為基礎(chǔ)，在項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)后對(duì)國(guó)家和社會(huì)發(fā)展所作貢獻(xiàn)和產(chǎn)生的影響。通常，對(duì)一個(gè)項(xiàng)目社會(huì)效益的評(píng)估主要包括其對(duì)社會(huì)環(huán)境、自然資源、自然與生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響指標(biāo)，以及其與社會(huì)互相的適應(yīng)性等領(lǐng)域。對(duì)于一個(gè)或一些建筑物而言，其社會(huì)效益就是能夠帶動(dòng)一個(gè)區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，主要體現(xiàn)在其對(duì)環(huán)保、資源配置與利用、對(duì)美化城市和凸顯城市特色等方面的貢獻(xiàn)。而對(duì)大多數(shù)建筑項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，節(jié)能設(shè)計(jì)是為能為社會(huì)提供更大的社會(huì)效益。

2 高層建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)要求

高層建筑是指超過(guò)一定層數(shù)和高度的建筑。在我國(guó)，超過(guò)10層的住宅建筑或者高度超過(guò)24米的其他民用建筑都屬于高層建筑。高層建筑的主要特點(diǎn)是高度高，層數(shù)多，用水需求量多，排水量大，所以對(duì)建筑給水排水工程的設(shè)計(jì)、材料、施工等方面的要求也很高。高層建筑給水排水工程的主要特點(diǎn)有：

2.1 高層建筑的供水系統(tǒng)的靜水壓力大。在給水排水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該合理豎向分區(qū)，降低靜水壓力，避免管理和配件在高壓下被破壞，確保供水系統(tǒng)的安全有效運(yùn)行。

2.2 高層建筑的排水量大，管道長(zhǎng)且管內(nèi)的水流壓力波動(dòng)大。在高層建筑的給水排水設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)選擇新型的單立管系統(tǒng)作為主要排水系統(tǒng)，同時(shí)要求使用高強(qiáng)度的管道和柔性接口，以穩(wěn)定管道內(nèi)部壓力，提高建筑物的排水能力。

2.3 高層建筑使用給水排水設(shè)備的居民數(shù)量多，導(dǎo)致瞬間的給水量與排水量很大，因此高層建筑的給水排水設(shè)計(jì)必須科學(xué)合理，以滿(mǎn)足居民供水充足安全與排水順暢的日常生活需求，降低供水不足或排水管堵塞的發(fā)生概率。

3 高層建筑給水排水設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 排水管網(wǎng)的優(yōu)化方法

排水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，目前主要有直接優(yōu)化法和間接優(yōu)化法（又叫解析優(yōu)化法）。直接優(yōu)化方法就是依據(jù)管道各項(xiàng)性能指標(biāo)的變化，來(lái)選擇各項(xiàng)實(shí)施方案和可調(diào)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算和比較得到最優(yōu)解，主要有電子表格法和兩相優(yōu)化法?，F(xiàn)在排水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在后者，既在最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，先進(jìn)行最優(yōu)化理論計(jì)算從而求出最優(yōu)解。這其中主要就是選擇不同的計(jì)算方法，任何計(jì)算方法，都是以設(shè)計(jì)規(guī)范要求、管徑、流速、坡度以及充滿(mǎn)度之間的水力關(guān)系為基礎(chǔ)考慮因素。

雖然理論計(jì)算和設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，但在實(shí)際施工過(guò)程當(dāng)中，由于管徑的尺寸不是能夠任意變化和選擇的，而且還要考慮與建筑設(shè)施中其他管線(xiàn)的鋪設(shè)路勁之間的沖突，對(duì)于高層建筑而言，這些都不是能夠根據(jù)實(shí)際情況做到很好的改變的。所以高層建筑在施工前，必須考慮到管道最大充滿(mǎn)度與管徑的關(guān)系、流速及其變化與管道的關(guān)系，各管線(xiàn)的內(nèi)徑、管卡及相應(yīng)的配件尺寸，嚴(yán)格地設(shè)計(jì)出給排水管道及其他管道路線(xiàn)的間距，盡量建立最優(yōu)化的模型。

3.2 給水管網(wǎng)的優(yōu)化方法

給水管網(wǎng)優(yōu)化的目標(biāo)，是通過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范要求、流速和管徑的不等式約束條件，來(lái)達(dá)到管段流量和節(jié)點(diǎn)水壓的費(fèi)用函數(shù)的最優(yōu)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)配水管網(wǎng)的優(yōu)化方法進(jìn)行了大量的分析研究，其優(yōu)化方法主要分為確定性?xún)?yōu)化法和隨機(jī)優(yōu)化法，前者包含了一些傳統(tǒng)的枚舉法、線(xiàn)性規(guī)劃法和非線(xiàn)性規(guī)劃法等。而隨機(jī)優(yōu)化法則是近幾年才發(fā)展起來(lái)的，主要有遺傳算法和模擬退火算法等。

高層建筑的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的給水系統(tǒng)，是通過(guò)蓄水池→水泵→水箱→減壓閥→用水點(diǎn)的方式進(jìn)行供應(yīng)。此為高層建筑供水較為節(jié)能、節(jié)地、又方便管理的方案。其不僅能解決市政基礎(chǔ)設(shè)施跟不上高層建筑發(fā)展速度所帶來(lái)的弊端，防止對(duì)市政的給水管網(wǎng)產(chǎn)生沖擊;而且能滿(mǎn)足《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》當(dāng)中對(duì)于消防的前期貯水量要求。同時(shí)多幢建筑可合用蓄水池，并將水池設(shè)在地下車(chē)庫(kù)。具有靈活、高效、方便管理及有利銷(xiāo)售的優(yōu)點(diǎn)。且水箱供水是解決高層建筑的給水系統(tǒng)節(jié)能的問(wèn)題的一項(xiàng)有效途徑。

當(dāng)沒(méi)有自閉閥給水系統(tǒng)時(shí)，在給水管頂部設(shè)置一些自閉閥門(mén)，雖能達(dá)到水流控制的目的，但是對(duì)氣流的控制卻不能達(dá)到很好的效果。這樣在系統(tǒng)斷水時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大量的空氣聚集在給水管內(nèi)，當(dāng)系統(tǒng)重新供水時(shí)，給水管內(nèi)的氣流就會(huì)被水流排擠到給水管的頂部，從而形成一個(gè)被壓縮了的空氣聚集區(qū)。此時(shí)如果人為地打開(kāi)自閉閥門(mén)的開(kāi)關(guān)時(shí)，給水管內(nèi)的氣流由于具有較強(qiáng)的壓力，就會(huì)瞬間隨著水流噴射出來(lái)，最終可能導(dǎo)致人員傷亡或者損壞設(shè)備的嚴(yán)重后果。因此，在日常的設(shè)計(jì)中應(yīng)該增加一些個(gè)體建筑的戶(hù)外閥門(mén)的控制設(shè)置，同時(shí)，還應(yīng)該在設(shè)計(jì)中添加一些立管底部的給水閥門(mén)，在必要的時(shí)侯底層人員可以通過(guò)直接將給水的總閥關(guān)閉，以減少污染物的排放量，這樣這些問(wèn)題就會(huì)在一定程度上得到較大的緩解。

傳統(tǒng)的消防給水方式：水箱水泵聯(lián)合供水，即使在市政停水的狀況下，水箱里的儲(chǔ)水有能夠維持人們?cè)趲讉€(gè)小時(shí)內(nèi)的正常生活所需。但是該方式的缺點(diǎn)就是，水箱造成了水的二次污染。我認(rèn)為可以在傳統(tǒng)給水方式的基礎(chǔ)上增加消毒設(shè)施即可解決此問(wèn)題：既在水泵出水管上安裝紫外線(xiàn)消毒器，高效殺毒滅菌，又能安全、可靠地提供生活用水水質(zhì)、水量、水壓。生活污水和雨水分流排放，而收集的污廢水，單獨(dú)處理后再排放。在實(shí)際鋪設(shè)的管道過(guò)程中，通常將設(shè)備房建設(shè)在不規(guī)則的地段，以及地下室不規(guī)則，不影響地下室使用功能之處，以以保證地下車(chē)庫(kù)設(shè)施以及使用功能。在方案設(shè)計(jì)時(shí)，各管道之間以及管道與墻體之間都要相隔一定的規(guī)范要求距離。為了平衡管內(nèi)氣壓，還需要設(shè)置通氣管使排水系統(tǒng)與大氣相通。

4 結(jié)束語(yǔ)

建筑業(yè)的高速發(fā)展為給排水提出了更高的要求，因此就需要進(jìn)行不斷的技術(shù)革新，滿(mǎn)足其設(shè)計(jì)和施工要求，為建筑整體的合理布置和生活條件的便利提供有力的條件，切實(shí)保證其使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性，提高工程的建設(shè)品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

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