关于高层建筑给排水工程的设计分析

刘丽红

摘要：现代建筑排水设计发展已相当完善，但高层建筑具有的功能复杂、用水要求高、排水量大等特点，使得高层建筑对给水排水工程及消防工程的设计提出了一定的要求。须采取相应的技术措施，才能确保给排水系统的良好工况，满足各类高层建筑的功能要求。另外，建筑活动是人类对自然资源、环境影响最大的活动之一。因此发展绿色建筑，贯彻执行节约资源和保护环境已成为国家技术经济政策。本文以近些年工作经验为基础，具体分析了某高层建筑的给排水系统设计。

关键词：高层建筑；排水工程；设计

0引言

近年来，在经济快速发展及新材料和新技术持续应用的刺激下，全国不同地区高层建筑接连涌现，很多高层建筑以其独特的造型成为当地代表性建筑。而伴随建筑高度不断增加，对建筑给排水设计提出了更高要求，并且设计本身也出现很多难点，需要注意的问题随之增多。因此，有必要对高层建筑给排水设计要点进行总结和分析，从而为解决实际问题提供参考和依据。

1高层建筑给排水消防设计现状

从实际和设计工作去看，高层的供水防火设计工作中，存在一些问题，这对正常使用高层建筑产生了一定的影响，总结问题所在，针对问题开展设计非常有必要，下面内容简要总结出几点问题。

1.1给排水消防设计合理性不足

高层建筑给排水设计中，经常出现由于各种主客观因素，导致消防设计不是非常理想的问题。比如说，设计的消防水池，没能达到具体的要求，突出表现在水泵适配器上，其在实际运行时，达不到相应要求；消防供水系统不够完善，消防供水基础设施配置不合理，各类要求的满足程度较低。消防整体设计表现出了使用的资源量增加，导致高层建筑服务功能受到影响。

1.2排水管布置合理性较低

高层建筑中的排水设计是非常重要的消防设计任务，但是部分高层建筑的排水管设计存在不合理的问题，影响到消防泵和与之相关联的区域，会有一定数量的存水。消防排水设计没能同生活排水设计，有效地结合在一起，这导致消防排水设计受到一定影响。

1.3消防栓位置与数量设计不合理

设计过程中，对于消防栓数量和位置的确定过程中，因为客观因素或者主观因素的影响，导致出现了一定的不合理性，这就影响到了消防设计的合理性，消防栓使用功能受到影响，这在很大程度上导致了其使用效率的下降。

1.4受到成本控制的影响

部分建筑工程受到成本资金的影响比较大，给排水消防系统设计同样会受到成本资金控制的影响，所设计出来的自动灭火统，完善性不高，导致在实际使用时，部分功能要求不能实现，这在很大程度上影响到高层建筑使用的安全性。另外，消防系统设计还要考虑到后期的维护工作，但是却很少有人注意，也就会影响到消防系统的使用寿命，也在很大程度上导致高层建筑使用性降低。

2高层建筑给水系统的设计分析

由于市政供水管网的水压无法满足城市高层建筑的用水需要，所以在给水系统中一般采用分区给水这一原则。即较低楼层的用户用市政管网直接供水，较高楼层的用户用增压水泵的方式进行供水。 高层建筑的给水方式有很多，一般有高位水箱给水方式、气压水箱给水方式、减压分区给水方式和变频泵给水方式。不同地区可根据不同的特点采取不同的给水形式，有的工程设计中也会把几种形式相结合来使用。

2.1高位水箱给水方式

这种给水系统主要就是水箱和增压泵组成。通常有并联和串联两种方式，并联方式的增压泵放置在地下室或车库，水箱分别放置在各个分区，这种方式的优点就是各个系统互相独立，若某区故障停止供水，则其他区域不受影响。而且水泵集中安装，便于维护管理。缺点是要求水泵的功率较大，数量较多，且分区水箱占有了楼层的面积，影响整体的经济效益；串联方式的增压泵和水箱分设在各区，低区的水箱兼做高区的水池使用，这种方式的优点是系统勿需设置高压管线和高压水泵，但高区供水的安全性较差。两者共同特点是高位水箱长期搁置会产生二次污染。目前高位水箱给水方式采用率越来越少。

2.2气压水箱给水方式

气压水箱给水方式在设计过程中一般配合减压阀一起使用。气压水箱搁置在地下室或车库中，通过气压水箱的压力配合通过各分区的减压阀分别供给不同分区的用水。这种给水方式的优点是只需要一个气压水箱就可以了，不仅节省了成本还节约了楼层面积。而系统管网也相对简单。缺点是气压水箱储水量小，水泵起停频繁，水压不稳定。运行费用较高。这种给水形式一般不适用于高层建筑生活给水方式，消防系统多有采用。

2.3减压分区给水方式

减压分区给水方式和高位水箱的結构类似，区别在于，减压分区给水方式是由一个水泵把整个建筑的全部用水量送到楼顶的高位水箱，再由高位水箱分送至各自的减压水箱或减压阀。这种方式的优点是水泵用量少，设备费用较低。缺点是需要水泵的功率较大，运行成本高，且加压阀的稳定性较差，供水安全性低。楼顶的水箱容积较大，对于建筑的抗震和结构不利。

3排水系统设计要点

高层建筑排水设计的关键在于消除由高度引起的重力势能，因为水流自200-300m的高处落下，会产生极大的势能，破坏管系。而解决这一问题的突破口是分析水流状态。在排水立管当中，水流中有空气，是不均匀的，在下落过程中流量不稳定，且满流与不满流相互交替。当立管当中的水流处于柱塞流状态，且气流不会对水塞造成破坏时，会形成冲击流，前端为正压，比大气压强大，后端为负压，比大气压强小，伴随水塞不断下落，管内气压变化，产生喷溅或者是抽吸，影响水封层，致使排水系统无法正常工作。

为了确保排水管系的可靠性与安全性，并使设计做到经济合理，第一步应防止柱塞流的产生，使水流保持在理想状态，即等速水膜流，此时要通过水力计算，根据计算结果对立管负荷极限进行控制，使其在等速水膜流状态下达到终限流速时的流量。除此之外，还应采用有效的消能措施，减慢水流速度，防止管系受到水流冲击。通过试验得知，在立管上按一定间距布置“乙”字形弯能减慢近50%的水流速度，在实际工程中通常从顶层开始按照6层的间隔设置立管消能装置；另外一个能确保管系安全的方法是通过对通气立管的布置实现与大气相通，以此释放正压为负压提供补给，促使管内气压和大气压力相通，使空气能在立管中流通，并有效排除管内有毒有害气体，避免水封遭到破坏。实践表明，通过对通气立管的合理设置能提高近一倍排水性能。上述方法能在设计中有效消除由高度产生的水流势能，从而提高系统的安全性与稳定性[3]。

结束语

因为高层建筑需要满足人们对水、电、气的基本需求，所以给排水系统的施工有一定的难度，如果设计师能够加强对高层建筑给排水专业设计及施工要点的研究，这样能有利于我国高层建筑的装修工作的开展。设计师需要通过高层建筑的总体情况对管道的位置及管道的功能进行设计，这样才能保障给排水系统的正常安装和使用，保障人们的基础生活需求。随着人们对生活品质的追求，高层建筑的施工质量需要得到保障和提高，我国对于高层建筑给排水专业设计及施工要点的研究必定更加严格，我国能通过解决施工过程中出现的问题提高给排水系统的总体运用效果，提升高层建筑的舒适程度。

参考文献：

[1]路嘉远，张祁.浅谈高层建筑给水排水的优化设计[J].黑龙江科技信息，2017（15）：220.

[2]刘振中.高层建筑给水排水工程设计及施工技术分析[J].建材与装饰，2017（05）：12-13.

[3]韩晓冬.高层建筑给水排水的优化设计分析[J].科技展望，2015，25（35）：19-20.

[4]何英.高层建筑给水排水设计方案分析[J].科技创新导报，2012（18）：36.

[5]余忠兴，余红健.高层建筑排水系统设计中的弊病[J].给水排水，2008（05）：85-86.