高層建筑給排水設(shè)計要點淺析

文／劉景新 菏澤建工建筑設(shè)計研究院 山東菏澤 274000

引言：

水資源是我國最緊缺的資源之一，人口數(shù)量的增加進一步加劇了水資源供需矛盾。為提高水資源利用率，實現(xiàn)水資源的合理配置，設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)高層建筑的特點，科學(xué)開展給排水設(shè)計工作，并且在給排水設(shè)計中融入節(jié)能減排理念，在提高居住舒適性的同時，減少水資源浪費，從而促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1、高層建筑給排水節(jié)水設(shè)計的意義

現(xiàn)今工程建設(shè)業(yè)的工程量越來越多，用水量也在增加。對于一般的建筑項目來說，建筑建設(shè)的相關(guān)工作人員通常欠缺環(huán)境保護意識，在高層建筑給排水工程的施工過程中，容易出現(xiàn)一些對環(huán)境不友好的舉措，造成了環(huán)境污染。如果在設(shè)計給排水系統(tǒng)時，過于盲目地追求帶來的經(jīng)濟效益，而不結(jié)合實際的工程環(huán)境進行科學(xué)合理的方案制定，并選擇合適的施工材料，將會大大增加給排水工程的成本，甚至?xí)a(chǎn)生重大的危害。使用節(jié)能環(huán)保的建筑材料進行施工，可以使這種污染情況的風(fēng)險降到最低，并且實現(xiàn)對水資源合理的保護利用?，F(xiàn)在很多企業(yè)盲目追求利益，選用對環(huán)境有害的建筑材料，做出危害環(huán)境的行為。有些企業(yè)甚至將一些工業(yè)污水排進到河水中，嚴(yán)重污染水資源，情況嚴(yán)重的話甚至還會影響到人們的飲用水，對人的身體造成傷害?，F(xiàn)如今人們的生活理念發(fā)生了轉(zhuǎn)變，不再僅僅局限于美觀上面，對環(huán)保健康的要求也越來越高。節(jié)水設(shè)計的實施可以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的對美好生活的需求，能有效地降低成本，實現(xiàn)資源的節(jié)約利用，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益與環(huán)境保護雙方共贏，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。工程建設(shè)的給排水系統(tǒng)中，采用節(jié)水的設(shè)計，不僅可以降低一些經(jīng)濟成本，而且可以提高資源利用率，進一步減少過多的能源消耗，從而改善環(huán)境提高經(jīng)濟發(fā)展水。因此，應(yīng)該在工程建設(shè)的給排水系統(tǒng)中使用節(jié)水設(shè)計。

2、高層給排水工程設(shè)計的主要特點分析

我國整體的人口基數(shù)比較大，城市發(fā)展比較快，高層建筑是現(xiàn)代城市建筑中比較常見的。在現(xiàn)在高層建筑中確保人民安全是重中之重，對于建筑單位來說，切實保障人民群眾生命財產(chǎn)安全，是建筑單位考慮的首要問題。建筑給排水工程是切實保障建筑工程安全的重要內(nèi)容，有關(guān)人員需要切實做好給排水工程的設(shè)計工作，有效保障建筑工程所需要的水量。與此同時，工程設(shè)計人員需要確保消防設(shè)施所需水壓，保障為各類消防設(shè)施提供的水壓，能夠符合實際工作與生活中消防要求，從而保障高層建筑給排水系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。高層建筑給排水具有管道器材要求較高，承壓較大的特點。從給排水的功能上進行分析，充分考慮火災(zāi)實際所需用水量，結(jié)合建筑使用功能，考慮室內(nèi)室外，地上地下各項消防水量，從而準(zhǔn)確計算整個建筑工程所需要的消防水量。通常而言，對于將近100m的一類高層公共建筑，室內(nèi)消火栓設(shè)計流量為40L/s，室外消火栓設(shè)計流量為40L/s。在給排水系統(tǒng)中要保證每一個消防栓所需要的水壓能夠符合國家相關(guān)規(guī)范要求，如在利用20m長的膠水帶時它要能夠保證消防栓地出水速度為每秒5L，這樣可以有效地保障，發(fā)生火災(zāi)時能夠整個系統(tǒng)運作的穩(wěn)定性。對于高層建筑來說，可能發(fā)生火災(zāi)的隱患較大，救援難度較高。若高層建筑出現(xiàn)火情，外救相對困難，要充分發(fā)揮建筑內(nèi)部消防設(shè)施的作用，及時保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。因此，切實保障給排水消防工程系統(tǒng)運作地穩(wěn)定性至關(guān)重要。在給排水工程設(shè)計過程中，需要根據(jù)不同防火分區(qū)的實際情況，計算好各系統(tǒng)水壓，保障用水的安全性與穩(wěn)定性，使消防水量對火災(zāi)的全面覆蓋。在使用消防設(shè)施過程中，高壓水泵將對管道產(chǎn)生比較大的壓力，管道設(shè)計時，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，選擇具有相應(yīng)承壓能力的管材。整體而言，高層建筑給排水系統(tǒng)必須具備低甚至無故障性，高耐久性等多項特點，在實際操作過程中，要盡量減少或避免整個系統(tǒng)的人為故障。尤其在發(fā)生火災(zāi)時，切勿慌忙中胡亂操作，造成人員二次傷害。在日常維護工作中，要保障設(shè)備不會出現(xiàn)腐蝕，氧化等問題，確保各系統(tǒng)在發(fā)生火情時可以正常使用。

3、高層建筑給排水設(shè)計要點

3.1 建筑給水系統(tǒng)設(shè)計要點

高層建筑的主體結(jié)構(gòu)具有高度高、基礎(chǔ)埋置深度深、施工周期長以及施工條件復(fù)雜等特點。因此，在設(shè)計此類建筑的給水系統(tǒng)時，設(shè)計人員需要綜合考慮底層建筑占地面積小、居民較多等因素。在一般情況下，城市給水管網(wǎng)壓力無法滿足高區(qū)供水需求。在設(shè)計給水系統(tǒng)時，設(shè)計人員往往采用分區(qū)供水方式，即高層建筑的低區(qū)直接由城市給水管網(wǎng)供水，高區(qū)由水泵加壓供水。此外，為有效減小高層建筑的供水壓力，設(shè)計人員還可以采用豎向分區(qū)的給水方式來給高層建筑的高區(qū)供水。目前，隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，給水方式日益豐富，當(dāng)下應(yīng)用較為廣泛的方式有并聯(lián)給水、串聯(lián)給水以及減壓給水。在設(shè)計給水系統(tǒng)時，設(shè)計人員不僅要結(jié)合當(dāng)?shù)貙嶋H情況以及建筑特點，還要考慮高層建筑工程造價，從而保證給水方式的科學(xué)性、合理性。另外，在設(shè)計過程中，設(shè)計人員還需要做好水量計算工作。在計算過程中，設(shè)計人員需要結(jié)合建筑功能來計算建筑內(nèi)部的娛樂場所、餐廳等公共區(qū)域的用水量，從而進一步保證給水系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性和合理性。

3.2 排水工程中的主要設(shè)計要點

有關(guān)人員要根據(jù)水質(zhì)實際的污染情況，將各類水質(zhì)進行相應(yīng)地分類，對于高層建筑物來說，排水的類型分為廢水，污水。廢水是相對清潔的水，如洗浴排水，而污水就是一些比較臟的水，如糞便排水。對室內(nèi)排水系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，應(yīng)該按照不同排水性質(zhì)來進行相應(yīng)的劃分，可以將其劃分為污廢合流和污廢分流。要結(jié)合室內(nèi)排水系統(tǒng)所呈現(xiàn)出來的節(jié)水性，經(jīng)濟性等多種因素來確定一個科學(xué)合理的排水體制。在高層建筑中經(jīng)常會面臨排水不通暢，有噪音，遺臭等多種問題，所以在設(shè)計過程中要著重對這些問題有所認(rèn)識，積極地采取各項措施來解決和優(yōu)化。為避免高層建筑出現(xiàn)排水不暢的情況，應(yīng)該對排水系統(tǒng)進行進一步地設(shè)計，避免出現(xiàn)排水管道急轉(zhuǎn)彎，小角度轉(zhuǎn)彎等相似情況。對于連接管道來說，可以采取45°的連接方式。為避免出現(xiàn)返臭的情況，設(shè)計時應(yīng)按規(guī)范要求，設(shè)計不小于5cm的水封，確保管道內(nèi)水封不受正負(fù)壓的影響而被破壞。相關(guān)設(shè)計人員在設(shè)計施工圖紙后，應(yīng)做好技術(shù)交底工作，讓現(xiàn)場施工人員充分認(rèn)識到建筑工程的各項內(nèi)容，對排水系統(tǒng)進行進一步地優(yōu)化，盡快合理地排出室外。有關(guān)人員需要充分解決排水工程中可能出現(xiàn)的噪音問題，對于大多數(shù)高層建筑來說，他們會使用聚氯乙烯的排水管，這種排水管道成分較低，外形比較美觀，但它相比其他材質(zhì)的管道，易產(chǎn)生較大的噪音。所以在對排水系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，有關(guān)設(shè)計人員在室外可以選擇一些抗噪性能不高的排水管道，但室內(nèi)應(yīng)考慮抗噪性能良好且材質(zhì)相對優(yōu)秀的管道，如螺旋消音管。在其內(nèi)部，存在著螺旋形的導(dǎo)流線，有效地對排水條件進行改善，還能夠降低整體的噪音。有關(guān)人員要結(jié)合室內(nèi)室外對于噪音控制的不同需求，考慮經(jīng)濟因素來做好相關(guān)管材選擇工作。設(shè)計人員要結(jié)合材料自身的內(nèi)容，選擇一些合成橡膠套，對其進行外部粘貼，能夠有效地起到降低噪音的作用，而且自身的伸縮性是比較低的，有較強的抗震能力，安裝也比較輕便。在接口處可以用橡膠圈進行相應(yīng)的密封，能夠保證內(nèi)部壓力的穩(wěn)定性，起到一定的密封作用，發(fā)揮出排水工程的重要作用和價值。

3.3 基于BIM的建筑給排水施工參數(shù)設(shè)計

為了滿足高層建筑給排水設(shè)計工程的全過程可視化，在本章的研究中引進BIM技術(shù)設(shè)計與規(guī)劃給排水施工參數(shù)。在設(shè)計過程中，可使用構(gòu)建信息模型的Revit軟件導(dǎo)入工程實地勘察信息，導(dǎo)入信息包括建筑整體設(shè)計圖紙、建筑不同平面與剖面的二維視圖、擬建三維圖紙以及建筑施工用料與細(xì)部設(shè)計明細(xì)表等。在完成高層建筑相關(guān)信息的導(dǎo)入后，使用計算設(shè)備構(gòu)建給排水模型。為了確保創(chuàng)建的模型與工程實際施工具有較高的適配度，應(yīng)在Revit軟件中創(chuàng)設(shè)一個新的MEP項目，使用鼠標(biāo)點擊操作界面的協(xié)同功能鍵，將現(xiàn)有的信息與中心文件進行MEP項目文件的對接，并讀取建筑中給排水設(shè)計標(biāo)高、預(yù)設(shè)軸線以及給排水管線預(yù)埋墻體等信息，將獲取的信息作為參數(shù)設(shè)計的初始化點。在此基礎(chǔ)上，將BIM中心模型文件與預(yù)設(shè)信息進行鏈接，可以在計算機上得到一個針對此高層建筑結(jié)構(gòu)的三維可視化模型。為了提供建筑給排水設(shè)計更加便利的條件，可在繪制給排水管道時采用分層設(shè)計法進行建筑不同層高的區(qū)分繪制?？紤]到此時創(chuàng)建的給排水管線視圖存在隱藏信息，只能在前端顯示直接可見的部分，無法達(dá)到真正意義上的可視化。因此，在完成上述相關(guān)操作后，可將上文創(chuàng)建的MEP項目文件以文本的方式進行整理，對其進行授權(quán)后，將文件信息部署在中心服務(wù)器上，通過此種方式，構(gòu)建一個針對給排水設(shè)計的核心文件。在完成對文件的創(chuàng)建后，可將中心文件另存為本地文件，將所有的設(shè)計工作轉(zhuǎn)移到本地計算機上實施，此時計算機設(shè)備中對應(yīng)的本地文件即為實時鏡像文件。當(dāng)設(shè)計過程中本地文件存在給排水設(shè)計參數(shù)的修改時，可直接點擊操作界面的同步中心文件，即可實現(xiàn)對建筑給排水設(shè)計信息與三維可視化模型的更新。在完成高層建筑給排水設(shè)計中基礎(chǔ)工作后，調(diào)用中心文件中的DWG文件，進行建筑外部參數(shù)的鏈接，并將完成鏈接處理后的二維平面圖示直接顯示在MEP項目文件中。此種方式可以在很大程度上解決基于CAD操作軟件更新文件內(nèi)容的不足。在此基礎(chǔ)上，點擊操作界面的類型屬性對話框進行給排水管線參數(shù)的調(diào)整，調(diào)整的參數(shù)不僅包括給排水材料，也包括構(gòu)件的幾何信息與屬性信息。將設(shè)定的相關(guān)參數(shù)信息導(dǎo)入計算機，完成對建筑給排水施工的設(shè)計。將設(shè)定的相關(guān)參數(shù)信息導(dǎo)入計算機，完成對建筑給排水施工參數(shù)的設(shè)計。

3.4 壓力設(shè)計

節(jié)水的關(guān)鍵性技術(shù)可以分為建筑節(jié)水、海綿城市建設(shè)、用水水質(zhì)保障研究和用水及節(jié)水管理等技術(shù)。結(jié)合國內(nèi)外建筑用水標(biāo)準(zhǔn)來衡量建筑的用水標(biāo)準(zhǔn)，為每一家提供優(yōu)質(zhì)的水質(zhì)，并達(dá)到建筑節(jié)水技術(shù)的要求。為了實現(xiàn)高層建筑給排水設(shè)計的節(jié)水效果，設(shè)計人員要保證給排水系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性，讓節(jié)水效果得到保障。設(shè)計人員要重視給排水系統(tǒng)中的壓力設(shè)計部分，根據(jù)建筑的需求情況，科學(xué)設(shè)計給排水系統(tǒng)的壓力，避免壓力設(shè)計過大導(dǎo)致的水資源浪費問題，同時避免因壓力過小造成用水不暢。相關(guān)專業(yè)人員在進行建筑給排水設(shè)計之前，應(yīng)當(dāng)先充分了解建筑物周圍的具體情況，依據(jù)實際施工條件對水壓的大小進行合理的調(diào)整，使水壓控制在一個合理的范圍內(nèi)，保證建筑給排水設(shè)計可以得到有效的實施，并且滿足現(xiàn)實生活中的用水需求。此外，應(yīng)當(dāng)將管道安置在一個合理的位置上，防止其遭受一些不可控環(huán)境因素的影響，確保安全性。與相關(guān)部門和相關(guān)政府進行協(xié)商，在保證給水安全和水量充足的前提下，給水加壓，采用直接供水無負(fù)壓變頻供水裝置，充分利用市政水壓。當(dāng)建筑處于用水高峰期時，給水壓力不能滿足每家每戶的需求，水泵也沒有及時對原有的水壓進行補壓，這時候就充分體現(xiàn)了高層建筑管網(wǎng)的余壓對于水輸送的關(guān)鍵性。利用這種供水方式，可以把整個系統(tǒng)的節(jié)能效果維持在30%以下，同時還能夠自動補氣、排氣，不產(chǎn)生負(fù)壓，對供水管網(wǎng)沒有任何影響。

3.5 合理控制水壓

在進行高層建筑給排水系統(tǒng)的設(shè)計工作時，設(shè)計工作者應(yīng)當(dāng)依據(jù)施工方案中提出的具體要求來對給排水系統(tǒng)內(nèi)的壓力進行科學(xué)的控制，通過這種方式來確保系統(tǒng)能夠正常運行，防止在將其投入使用時發(fā)生沖壓出流的問題。首先，設(shè)計工作者應(yīng)當(dāng)事先深入至施工現(xiàn)場，通過全面的實地考察來了解施工環(huán)境中的各種具體條件，并依靠整合多方資料的方式來求出給排水系統(tǒng)需要承擔(dān)的供水壓力，從而對其設(shè)計方案進行改良。其次，設(shè)計工作者應(yīng)當(dāng)依據(jù)節(jié)能減排的具體原則，使用科學(xué)的減壓手段來講水壓控制在一定的范疇之內(nèi)。最后，應(yīng)當(dāng)為給排水系統(tǒng)設(shè)置減壓閥門，確保管道中的水流量能夠滿足建筑使用的實際需要。對于目前我國的高層建筑項目而言。給排水系統(tǒng)中最為常見的一項問題便是管道滲漏，這也和給排水系統(tǒng)施工過程中使用的技術(shù)與材料存在密切的關(guān)聯(lián)性。為此設(shè)計工作者應(yīng)當(dāng)事先和施工方取得共識，妥善完成技術(shù)交底，對給排水系統(tǒng)設(shè)計方案進行細(xì)致的研究，從而查找出其中存在的問題，確保所有可能引發(fā)管道滲漏問題的因素都能夠得到排除。

3.6 生活、消防水池（箱）應(yīng)分建

由于地理環(huán)境，場地及工程投資增加，高層建筑的工程設(shè)計中經(jīng)常采用生活水箱和消防水箱分離的設(shè)計方式，但由于消防水箱的定期檢查和調(diào)試非常困難，消防部門要求每月對電動消防水箱進行5～10min的測試，檢驗泵的運行指標(biāo)，而生活水箱難以進行聯(lián)合檢查，因此水箱中的水會污染水質(zhì)，直接流入室外雨水井，導(dǎo)致雨水井經(jīng)常被高壓破壞。而即使壓力下降，也存在一些風(fēng)險因素和水資源浪費現(xiàn)象，試驗消防水箱消防用水時，發(fā)現(xiàn)生活水箱與消防水管之間的止回閥沒有關(guān)閉，導(dǎo)致消防水管中剩余的水返回生活水箱。特別是當(dāng)多個報警樓水箱同時安裝消防水管時，由于各報警樓水箱用水量不均勻、水位變化緩慢。當(dāng)水位達(dá)到平衡時，水流無法關(guān)閉止回閥，將導(dǎo)致漏水和污染。室外消防用水儲存在組合水箱內(nèi)時，消防車進水口密封不良，可能造成水污染。綜上所述，無論管道采用何種設(shè)計形式，只要生活水箱與消防水箱合建，生活用水的水質(zhì)就會受到污染。生活水箱和消防水箱獨立設(shè)計，基本可以消除生活用水污染。即使在消防水箱調(diào)試期間，只有當(dāng)排水直接返回消防水箱時，既能保證生活水箱清潔，又能節(jié)約水資源。組合式儲罐不能與地下、邊墻共用，但當(dāng)池頂層為潔凈室時，組合式儲罐允許與儲水箱上部共用地板；如果不是潔凈室，則應(yīng)分開布置，以保證生活用水的水質(zhì)。分體式水箱便于地下水箱的布置，設(shè)計靈活性強。如果每個水箱都配備一個旁路水箱和一個消防水箱，將導(dǎo)致施工成本增加，造成消防水的惡化，但如果采取適當(dāng)?shù)拇胧梢员苊膺@個問題，即安裝旁路水箱時，總儲水量不隨水箱數(shù)量的增加而變化。采用生活、消防蓄水池分開建設(shè)的方法時，消防蓄水池安裝面積較小，在上部為找好位置，安裝生活蓄水池，另一處為消防蓄水池。盡管這種施工方法使管道布置變得復(fù)雜，但降低了總體成本。由于地下空間得到充分利用，經(jīng)濟效益總體還是有所提高。

結(jié)語：

總而言之，相關(guān)設(shè)計人員要對高層建筑給排水施工內(nèi)容有著充分的認(rèn)識，加強給排水工程的設(shè)計工作，對室內(nèi)消防系統(tǒng)進行科學(xué)合理的優(yōu)化，結(jié)合高層建筑自身的特點，來選擇一個比較科學(xué)合適的建筑施工方案，提高我國整體建筑給排水工程的水平。隨著國民經(jīng)濟水平的提高，人民使用建筑方式的升級與改善，對高層建筑的需求日益提高，給排水設(shè)計工作重也面臨著一些前所未有的挑戰(zhàn)。廣大給排水設(shè)計工作者，應(yīng)積極面對設(shè)計工作中的各類困難與麻煩。大膽摸索，合理創(chuàng)新，切實處理好高層建筑給排水設(shè)計工程中遇到的各類新情況，新問題，改善用水方式，保障人民的用水安全，提高人民的生活幸福感。