關(guān)于高層建筑工程中給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析

1、<p>　　關(guān)于高層建筑工程中給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的分析</p><p>　　摘要：文章介紹了超高層建筑給水、消防系統(tǒng)的系統(tǒng)的特點(diǎn)，再結(jié)合結(jié)合實(shí)際工程以及系統(tǒng)選擇和分區(qū)特點(diǎn)，就目前在超高層建筑的給排水設(shè)計(jì)中遇到的問題, 提出解決的方法以及需要進(jìn)一步探討和研究的措施，以滿足超高層建筑對給排水水量、水質(zhì)、水壓的要求。在選擇與系統(tǒng)配套的管材和附件時，也應(yīng)該能夠達(dá)到承受高壓的要求，并對不同系統(tǒng)的減壓措施進(jìn)行了分析，以

2、供大家參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑給排水系統(tǒng) 運(yùn)用設(shè)計(jì)減壓措施 </p><p>　　中圖分類號： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　我國《民用建筑設(shè)計(jì)通則》（GB50352—2005）第3.1.2條對超高層建筑的定義做了明確規(guī)定:

3、“建筑高度大于100ｍ的民用建筑為超高層建筑。”對室內(nèi)給水設(shè)計(jì)而言，100ｍ的建筑高度并非劃分系統(tǒng)的絕對依據(jù)：高度不到卻接近100ｍ的高層建筑與超高層建筑在給排水設(shè)計(jì)上是類似的；100ｍ左右的超高層與200ｍ或以上的超高層在給排水設(shè)計(jì)上則有很大不同。如《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045—95，2005年版，以下簡稱“高規(guī)”）第1.0.5條規(guī)定：“當(dāng)高層建筑的建筑高度超過250ｍ時，建筑設(shè)計(jì)采取的特殊防火措施，應(yīng)提交國家消防主管

4、部門組織專題研究論證?！币虼?，超高層建筑給排水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑高度及建筑功能，并結(jié)合當(dāng)前適用建筑材料的特性來確定。 </p><p>　　1 系統(tǒng)選擇與分區(qū) </p><p>　　1.1 生活給水系統(tǒng) </p><p>　　《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015—2003，2009年版，以下簡稱“建規(guī)”）中第3.3.3～3.3.6條對建筑物內(nèi)生活給水系統(tǒng)的豎向分區(qū)原則

5、作了規(guī)定。超高層建筑的室內(nèi)生活給水系統(tǒng)分區(qū)應(yīng)當(dāng)遵守其規(guī)定。 </p><p>　　室內(nèi)生活給水系統(tǒng)首先要區(qū)分不同性質(zhì)的用水區(qū)域，分別設(shè)置給水加壓系統(tǒng)。超高層建筑可能是功能單一的住宅樓、辦公樓，也可能是含有多種功能的帶裙房的綜合樓建筑群。由于計(jì)費(fèi)的需要，不同功能的用水區(qū)域，其給水系統(tǒng)也要互相獨(dú)立設(shè)置。根據(jù)所針對的場所，生活用水大致分為居民用水、行政事業(yè)用水、經(jīng)營服務(wù)用水、特種行業(yè)用水等。劃分給水系統(tǒng)前應(yīng)當(dāng)了解當(dāng)?shù)毓?/p>

6、水部門的收費(fèi)范圍和收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置不同的給水系統(tǒng)。 </p><p>　　其次確定各個給水系統(tǒng)的供水方式?！敖ㄒ?guī)”第3.3.6條：“建筑高度超過100ｍ的建筑，宜采用垂直串聯(lián)供水方式?！北緱l是對供水方式的原則性規(guī)定，對不同功能或多功能組合的超高層建筑，設(shè)計(jì)上要視具體情況具體分析，選擇最合理的供水方式或組合供水方式。 </p><p>　　例１：某住宅區(qū)含3棟42層超高層純住

7、宅樓，層高為3ｍ，建筑高度為126ｍ。生活給水分區(qū)如下：1區(qū)為－2～2層，由市政給水管網(wǎng)直接供水；2區(qū)為3～12層，由2區(qū)變頻泵組供水；3區(qū)為13～22層，由3區(qū)變頻泵組供水；4區(qū)為23～32層，由4區(qū)變頻泵組供水；5區(qū)為33～42層，由5區(qū)定速水泵加壓至屋頂水箱供水。 </p><p>　?。?）選擇此種供水方式是考慮了以下幾個因素： </p><p>　　①變頻供水較屋頂水箱的供水方式

8、衛(wèi)生條件好，有條件的情況下優(yōu)先采用，本工程在住宅100ｍ以下的部分均采用變頻供水。 </p><p>　?、趯ψ冾l供水泵組而言，高峰流量與低谷流量之差越小，水泵在高效區(qū)運(yùn)行的時段就越長，對節(jié)能就越有利。在住宅項(xiàng)目中，供水泵組所負(fù)擔(dān)的戶數(shù)越多，流量就越趨于均勻，高峰流量與低谷流量之差就越小。 </p><p>　?、酃┧媒M所負(fù)擔(dān)的住宅層數(shù)受給水器具的承壓能力的限制?！敖ㄒ?guī)”第3.3.4條規(guī)

9、定：“衛(wèi)生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”。一個給水分區(qū)的最大層數(shù)ｎ＝（0.6－p）/ｈ。式中：ｐ為戶內(nèi)支管最小接入水壓，ｐ根據(jù)戶內(nèi)支管的布置計(jì)算確定，一般為0.1～0.3 MPa；ｈ為建筑層高。本工程ｎ為10層。 </p><p>　?、苡捎诒竟こ涛丛O(shè)設(shè)備層，因此不具備串聯(lián)給水方式實(shí)施條件。事實(shí)上超高層住宅項(xiàng)目大都沒有設(shè)置設(shè)備層。如何在沒有設(shè)備層的超高層建筑中采用串聯(lián)給水方式是一個尚待研究

10、的課題。 </p><p>　?、莩^100ｍ的樓層由于管道較長，壓力較大，保證供水的安全性和穩(wěn)定性顯得尤為重要。采用高位水箱的供水方式在這方面無疑是占有優(yōu)勢的。且定速水泵可以一直在高效區(qū)運(yùn)行，如果供水區(qū)域不大，則在能耗方面與變頻方式供水差別很小。 </p><p>　　例2：某辦公樓共48層，底下6層為商業(yè)用途的裙房，建筑高度193ｍ，其中7層、22層、34層為避難層。 </p&g

11、t;<p>　　生活給水分區(qū)（不含裙房）如下：1區(qū)為－3～2層，由市政給水管網(wǎng)直接供水；2區(qū)為3～8層，由低區(qū)變頻泵減壓供水；3區(qū)為9～15層，由低區(qū)變頻泵減壓供水；4區(qū)為16～22層，由低區(qū)變頻泵直接供水；5區(qū)為23～28層，由中區(qū)變頻泵減壓供水；6區(qū)為29～34層，由中區(qū)變頻泵直接供水；7區(qū)為35～41層，由高區(qū)生活水箱減壓供水；8區(qū)為42～48層，由高區(qū)生活水箱直接供水。 </p><p>　

12、　(2)選擇此種供水方式是考慮了以下幾個因素： </p><p>　?、俎k公建筑一般生活用水量較小，如果采用泵組過多，則前期投入過大，后期運(yùn)行管理費(fèi)用較高，不經(jīng)濟(jì)。本工程２區(qū)、３區(qū)、５區(qū)均采用變頻泵組減壓供水。 </p><p>　?、诔^100ｍ的樓層如果均由地下室泵房供水，管材、設(shè)備的耐壓等級比普通樓層提高，可靠性降低，勢必增加造價。在避難層設(shè)設(shè)備間將供水系統(tǒng)分為上、下兩個區(qū)可解決此問

13、題。 </p><p>　?、?2層中間水箱作為中區(qū)及高區(qū)水泵的取水水箱，已經(jīng)擔(dān)負(fù)了上區(qū)的調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)輸雙重功能。因此，16～22層沒有采用高位水箱供水，而是采用變頻供水的方式。 </p><p><b>　　1.2 消防系統(tǒng) </b></p><p>　　1.2.1消火栓系統(tǒng) </p><p>　　超高層建筑的消火栓系統(tǒng)在

14、絕大多數(shù)情況下只能采取臨時高壓給水系統(tǒng)的供水方式?！案咭?guī)”第7.4.6.5條規(guī)定：“消火栓栓口的靜水壓力不應(yīng)大于1.0 MPa，當(dāng)大于1.0 MPa時，應(yīng)采取分區(qū)給水系統(tǒng)?！背邔咏ㄖ鹚ㄏ到y(tǒng)分區(qū)均以此條為原則，一般采用水泵、減壓閥或減壓水箱進(jìn)行分區(qū)。 </p><p>　　直接用水泵來分區(qū)是指每個分區(qū)有各自專用的消防泵，即并聯(lián)系統(tǒng)。從經(jīng)濟(jì)性上考慮，現(xiàn)在這種方式應(yīng)用越來越少。隨著產(chǎn)品質(zhì)量的逐步提高以及產(chǎn)品功能的

15、不斷創(chuàng)新，減壓閥在系統(tǒng)分區(qū)中的作用日益擴(kuò)大。美國NFPA14－2007《Standard for the Instal－Lation of Standpipe,Private Hydrant,and Hose Sys－tems》中規(guī)定系統(tǒng)任何一點(diǎn)的壓力在任何時間不能超過2.41MPa。國內(nèi)業(yè)界也認(rèn)同此觀點(diǎn)，即原則上消防水泵的壓力不應(yīng)大于2.4MPa。壓力在2.4MPa以下時，豎向可以采用減壓閥來分區(qū)。實(shí)際上，民用專用消防泵的揚(yáng)程一般都小

16、于2.0MPa。 </p><p>　　還是以42層住宅樓為例，消火栓系統(tǒng)分區(qū)如下：1～20層為低區(qū)，由地下室的消火栓泵減壓供水；21～42層為高區(qū)，由消火栓泵直接供水。這樣分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)在于管路和控制系統(tǒng)簡單，所占管井較少，不需要占用設(shè)備層，但對減壓閥的質(zhì)量要求較高。減壓閥需備用。 </p><p>　　對于高度接近或超過200ｍ的超高層，由于幾何高差接近一般常用的管材設(shè)備的壓力極限，消火栓

17、系統(tǒng)分區(qū)不能單純以減壓閥來分區(qū)。 </p><p>　　以上述48層辦公樓為例，消火栓系統(tǒng)分區(qū)如下：－3～7層為1區(qū)，由低區(qū)消火栓泵經(jīng)減壓閥減壓后供水；8～22層為2區(qū)，由低區(qū)消火栓泵直接供水；23～34層為3區(qū)，由高區(qū)消火栓泵經(jīng)減壓閥減壓后供水；35～48層為4區(qū)，由高區(qū)消火栓泵直接供水。（為敘述方便，1區(qū)、2區(qū)合稱低區(qū)，3區(qū)、4區(qū)合稱高區(qū)）中間消防水箱和高區(qū)消火栓泵設(shè)于22層。這樣分區(qū)的優(yōu)點(diǎn)在于消火栓泵揚(yáng)程不

18、至于過大，管道及設(shè)備的耐壓等級也不會過高。它的不利因素是對控制系統(tǒng)的可靠性要求較高，需設(shè)中間設(shè)備層，設(shè)備分散，管理不便。 </p><p>　　1.2.2自動噴水滅火系統(tǒng) </p><p>　　根據(jù)“高規(guī)”，高度超過100ｍ的建筑均應(yīng)設(shè)自動噴水滅火系統(tǒng)。《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500084—2001，2005年版，以下簡稱“噴規(guī)”）第8.0.1條規(guī)定：“配水管道的工作壓力不應(yīng)大于

19、1.2MPa”。 </p><p>　　設(shè)計(jì)應(yīng)以每個報(bào)警閥所負(fù)擔(dān)的樓層進(jìn)行分區(qū)，并盡量使分區(qū)與生活給水系統(tǒng)及消火栓給水系統(tǒng)相適應(yīng)，以避免橫管過于分散?！皣娨?guī)”第6.2.3.1條規(guī)定：“濕式系統(tǒng)及預(yù)作用系統(tǒng)一個報(bào)警閥組所控制的噴頭數(shù)不宜超過800個，干式報(bào)警閥組所控制的噴頭數(shù)不宜超過500個?！钡?.2.4條規(guī)定：“每個報(bào)警閥組供水的最高與最低位置的噴頭高差不大于50ｍ?！眲t報(bào)警閥所負(fù)擔(dān)的層數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)上述條文確定。

20、 </p><p>　　對于超高層建筑，按上述條件所確定豎向分區(qū)最少也需要３個，有的可能達(dá)到十幾個分區(qū)之多。由于每個報(bào)警閥后都需要單獨(dú)的立管，這就會在設(shè)計(jì)上給管路的排列和管井的布置帶來很大限制。結(jié)合“噴規(guī)”對多個報(bào)警閥前管道成環(huán)以及配水管最大工作壓力的要求，將噴淋水泵和報(bào)警閥前的供水管道豎向成環(huán)可以較好地解決以上問題。 </p><p>　　仍以42層住宅樓為例，自動噴水滅火系統(tǒng)分區(qū)如下：

21、1～10層為1區(qū)，11～20層為2區(qū)，21～30層為3區(qū)，31～42層為4區(qū)。1～3區(qū)自動噴水滅火系統(tǒng)分別由管井內(nèi)成環(huán)狀的雙主立管上引出，各區(qū)分別經(jīng)減壓閥減壓后供水，４區(qū)由自動噴水滅火主立管直接供水。 </p><p>　　2 管材及設(shè)備選型 </p><p>　　超高層建筑由于管路系統(tǒng)內(nèi)壓力較大，管材及設(shè)備也有其特殊要求。如果忽視了這一點(diǎn)，可能會留有事故隱患，故需引起設(shè)計(jì)重視。 <

22、/p><p><b>　　2.1 管材 </b></p><p>　　工作壓力超過1.0MPa的給水管應(yīng)該采用有足夠強(qiáng)度的金屬管，一般不建議用塑料管，盡管塑料管也有壓力等級達(dá)到1.6MPa甚至2.5MPa的管材。足夠強(qiáng)度的金屬管包括厚壁鍍鋅鋼管、無縫鋼管、不銹鋼管等。用于生活系統(tǒng)上的管材還應(yīng)考慮衛(wèi)生的需要，例如可選用襯塑、涂塑鋼管等。在管材的連接方式上，焊接、法蘭、溝槽等

23、連接方式可以達(dá)到或超過管材本身的抗壓強(qiáng)度，是高壓管道連接優(yōu)先考慮的方式。螺紋連接一般用于DN100以下較小的管道，其承壓能力略小。塑料管熱熔連接點(diǎn)是整個管道系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，在高壓管道系統(tǒng)中應(yīng)避免使用。 </p><p>　　超高層建筑的排水管有多種選擇。使用較多的有PVC－U排水管，HDPE排水管，球墨鑄鐵排水管等。但PVC－U排水管因其本身強(qiáng)度稍差，特別是以成品膠粘接的，容易脫落，一般不建議采用。 </p

24、><p><b>　　2.2 閥門 </b></p><p>　　給水系統(tǒng)的閥門，尤其是系統(tǒng)下部的閥門，其公稱壓力等級應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)工作壓力、試驗(yàn)壓力來確定。如果系統(tǒng)未設(shè)安全泄流裝置，則還應(yīng)當(dāng)考慮水錘的因素。 </p><p>　　2.3 水泵接合器 </p><p>　　“高規(guī)”第7.4.5條規(guī)定室內(nèi)消火栓系統(tǒng)及自動噴水滅火

25、系統(tǒng)應(yīng)設(shè)消防水泵接合器，如果系統(tǒng)有分區(qū)的，在消防車供水壓力范圍內(nèi)，應(yīng)分別設(shè)消防水泵接合器。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)圖99Ｓ203《消防水泵接合器安裝》僅適用于室內(nèi)消防系統(tǒng)工作壓力不大于1.6 MPa的場所。若室內(nèi)消防系統(tǒng)工作壓力大于1.6 MPa而又在消防車供水壓力范圍內(nèi)，則消防水泵接合器需特別定制。 </p><p><b>　　3 減壓措施 </b></p><p>　　超高

26、層建筑的室內(nèi)給排水系統(tǒng)相對于一般建筑是處于高壓狀態(tài)，不穩(wěn)定因素較多。為防止意外事故的發(fā)生以及檢修的需要，系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)有減壓穩(wěn)壓組件及相關(guān)技術(shù)措施。 </p><p><b>　　3.1 給水系統(tǒng) </b></p><p>　　給水系統(tǒng)上的防超壓措施主要有減壓閥、減壓穩(wěn)壓消火栓、安全閥、泄壓閥、減壓孔板及節(jié)流管等。給水系統(tǒng)經(jīng)常用減壓閥進(jìn)行分區(qū)。用來分區(qū)的減壓閥有比例式和可調(diào)

27、式的?？烧{(diào)式減壓閥的壓力調(diào)整范圍一般不大于0.7 MPa。對生活給水系統(tǒng)而言，可調(diào)式減壓閥的閥前與閥后壓力差不宜大于0.4 MPa，要求環(huán)境安靜的場所不應(yīng)大于0.3 MPa。一個給水分區(qū)內(nèi)有可能存在超壓的管段，也可以通過可調(diào)式減壓閥來減去過剩壓力。管徑大于DN50的管段一般采用先導(dǎo)式可調(diào)減壓閥，小于等于DN50的管段一般采用直接式可調(diào)減壓閥。消防給水系統(tǒng)與生活給水系統(tǒng)一樣，也常用減壓閥進(jìn)行分區(qū)。不同點(diǎn)在于消防給水系統(tǒng)減壓閥要求成組設(shè)置，

28、即設(shè)置備用（單個報(bào)警閥例外）。 </p><p>　　生活給水系統(tǒng)上的減壓閥可成組設(shè)置，即備用設(shè)置，也可不設(shè)備用。當(dāng)不設(shè)備用減壓閥時，要保證減壓閥失效時管道的壓力不超過衛(wèi)生器具的最大可承受壓力?！敖ㄒ?guī)”規(guī)定衛(wèi)生器具的最大可承受壓力不得大于0.6MPa。消火栓給水系統(tǒng)常常在超壓管網(wǎng)上采用減壓穩(wěn)壓消火栓。 </p><p>　　安全閥及泄壓閥一般用于系統(tǒng)壓力最大處，如水泵出口、減壓閥組附近等，

29、閉式熱水系統(tǒng)的壓力容器也用到安全閥。超高層建筑的水泵接合器應(yīng)安裝安全閥。 </p><p>　　減壓孔板及節(jié)流管可起到減壓限流作用。一般用于管網(wǎng)末端減壓，如水龍頭。由于對流量有影響，配水管上較少采用。消火栓給水系統(tǒng)中，減壓孔板及節(jié)流管一般設(shè)于消火栓口或水流指示器前。在自動噴水滅火系統(tǒng)中，減壓孔板孔徑不應(yīng)小于管道直徑的30％，且不小于20ｍｍ。 </p><p><b>　　3.2

30、 排水系統(tǒng) </b></p><p>　　為避免高速下落水流沖擊損壞排水管，超高層建筑的室內(nèi)排水系統(tǒng)應(yīng)有消能措施。消能措施一般采用乙字彎、管道偏置等，采用蘇維托系統(tǒng)及螺旋消音排水管也有消能效果。另外，在立管轉(zhuǎn)折處做好支架或支墩對防止水流沖擊損害管道也可起預(yù)防作用。 </p><p><b>　　4 雨水系統(tǒng) </b></p><p>

31、;　　由于降雨不可人為控制, 雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不安全對建筑尤其是超高層建筑的損害非常大, 因此高層建筑屋面雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的取值應(yīng)慎重。《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》4．9．5條規(guī)定, 重要公共建筑屋面雨水排水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期不宜小于10年; 4．9．9條規(guī)定, 重要公共建筑的屋面雨水排水工程與溢流設(shè)施的總排水能力不應(yīng)小于 50年重現(xiàn)期的雨水量。超高層建筑不可能設(shè)置溢流口, 建議屋面雨水的設(shè)計(jì)重現(xiàn)期取 50年, 同時按 100年校核雨水系統(tǒng)的排水能力。

32、</p><p>　　除了設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的取值問題外, 還有一個問題需要考慮。由于建筑高度很高, 目前常用的 65型、87型雨水斗設(shè)計(jì)流態(tài)為重力流但需要考慮排水壓力, 因此在選用雨水系統(tǒng)管材時需要考慮由于建筑高度引起的靜壓力, 建議雨水管材在普通鋼管壓力范圍內(nèi)選用普通鋼管, 承壓比較高的部分采用無縫鋼管。超高層建筑屋面雨水排水采用純重力流雨水系統(tǒng)是比較經(jīng)濟(jì)安全的, 但重力流雨水斗的研制和標(biāo)準(zhǔn)圖目前還在進(jìn)行當(dāng)中, 沒有

33、成型的產(chǎn)品可供使用, 目前還是按 87型雨水斗系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此外室內(nèi)雨水排入的第一個室外檢查井選用消能井, 以防止由于排出管壓力過高引起噴濺事故。 </p><p>　　高層建筑雨水系統(tǒng)還有一個不容忽視的問題－雨篷的雨水排水。雨篷的面積雖然不大, 其雨水設(shè)計(jì)重現(xiàn)期可按 5年取值, 但是雨篷所截留的上方側(cè)墻的面積 (面積取值折減一半 ) 遠(yuǎn)大于雨篷的面積, 一般也遠(yuǎn)大于屋面的面積, 因此雨篷的雨水排水量遠(yuǎn)比屋面的排水量

34、大。由于雨篷面積小, 雨水斗多, 立管也多, 并且雨篷是建筑專業(yè)的門面, 因此建筑專業(yè)對雨水斗、立管的設(shè)置有諸多限制, 而雨篷下面是人員的出入口, 安全性十分重要, 因此在配合此部分的設(shè)計(jì)時要妥善處理, 首先要做到安全可靠再考慮美觀因素。 </p><p><b>　　5 結(jié)語 </b></p><p>　　總的來說，給排水系統(tǒng)與我們的日常生活息息相關(guān)，一些設(shè)計(jì)施工中

35、的細(xì)節(jié)處理不細(xì)致，常常給住戶帶來諸多問題，設(shè)計(jì)及施工人員，應(yīng)本著技術(shù)、安全、美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的原則，在實(shí)踐中努力創(chuàng)新，將問題消除于萌芽狀態(tài) 。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn): </b></p><p>　　[1] GB50352—2005.民用建筑設(shè)計(jì)通則. </p><p>　　[2] GB50015—2003.建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范