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關鍵詞：超高層；給排水；設計要點

中圖分類號：TU208 文獻標識碼： A

一、超高層建筑給排水設計的內容

給排水系統包括給水系統、排水系統與消防水系統。其運作方式主要包括氣壓罐給水、高位水箱供水等，氣壓罐給水主要利用管網壓力向供水點持續給水，當管壓降至最小作業壓，氣壓罐的離心水泵開始向管內灌水，待管壓回升后停泵；高位水箱供水則是通過存儲水量、調節水壓進行供水，當水流量與外網水壓未達設計要求時，調節池利用離心水泵提升水壓。排水系統設計主要采用分流制，從而提升節能水利用率，另外還需通過水力計算控制排水管的流量，防止其超過上限，減少水流沖擊對管道的傷害。消防水系統的設計目的在于提高建筑物的消防安全性，因此在設計時室內消火栓以減壓式的網狀結構設計為最佳。

二、超高層建筑給排水設計要點

1、超高層建筑的給水系統設計

1.1給水系統

從目前超高層住宅小區的給水方式來看，因多為小于120m的超高層建筑，主要采用的是“水箱―――變頻供水設備―――用水點供水”的方式。此種方式供水可靠、維護方便、能夠避免高位水箱帶來的二次污染。根據GB50015-2003《建筑給排水設計規范》（2009年版）3.3.5條，通常對小于120m的超高層住宅給水系統分為4個區。對供水壓力超過0.20MPa的樓層采用支管減壓閥減壓供水，支管減壓閥減壓后閥后壓力為0.20MPa。此種減壓方式雖然增加了減壓閥的數量，但相對于立管設置減壓閥的方式，該方式維修方便，且維修時影響的范圍較小。分戶水表設置在每層的管道井內進行集中管理。

1.2給水管道的敷設

超高層住宅小區的市政給水管通常敷設于地下室頂板上，上接室外消火栓，也有部分市政給水管同加壓的給水主干管一樣，敷設于地下室內。對于帶有商業網點的普通住宅或商住樓，筆者建議將底層的商業用水干管也敷設于地下室頂板下，這樣便于以后維修及集中設置水表。加壓后的給水主干管在地下室內分別接至每棟樓管井中的立管。給水支管目前常用的敷設方式有兩種，一種是敷設于墊層內，一種是明裝，安裝于梁下。根據《建筑給排水設計規范》第3.5.18條規定，敷設在墊層或墻體管槽內的給水支管的外徑不宜大于25mm。而就目前的施工情況來看，有時建筑面層達不到要求，為了避免地面開裂，有時會對結構板進行剔槽，這是違反規范規定的。且給水管敷設于墊層內給檢修帶來一定的困難，如果漏水甚至還會破壞建筑結構板，帶來嚴重的后果。筆者建議采用明裝，安裝于梁下的走管方式，對于目前新建的住宅建筑來說，一廚兩衛是很常見的配置，且生活陽臺也有用水點，用水點比較分散，管線較長，因此在敷設管道時靠近墻角或者梁邊，再結合二裝進行裝飾，這種敷設方式，雖然一定程度上影響了美觀，但是從使用角度上來講更安全、可靠。

2、超高層住宅建筑的排水系統設計

2.1排水支管的敷設

（1）廚房排水支管的敷設

從實際的使用來看，廚房設置地漏已失去意義，且在水封得不到補償的情況下容易竄至室內。目前新建的超高層住宅中，大部分廚房均與生活陽臺連通，不設置地漏也不會造成排水不暢的隱患。目前的設計中，廚房的排水沒有像衛生間那樣采用降板或者側排的方式進行同層排水設計，因為往往廚房是與生活陽臺共用排水立管，而生活陽臺上還有地漏、洗衣機等排水點，如果要做到同層排水，必然會增加土建費用或者增加立管，而廚房排水通常是很少的，為此增加投資并不合適。

（2）衛生間排水支管的敷設

為了不使衛生間排水支管進入下層戶內空間，目前對衛生間進行同層排水設計主要有兩種方式：（1）衛生間降板；（2）采用側排方式。從目前的設計情況來看，大多數住宅衛生間采用的是衛生間降板的處理方式，因為此種方法簡單有效，且對衛生器具沒有特殊要求，而采用側排方式的同層排水，對衛生器具有特殊要求，這會對以后業主使用帶來不便。衛生間降板方式的同層排水即將衛生間排水支管敷設于衛生間降板范圍內，此種雖然施工較為方便，但不易進行管道檢修，因此在實際設計過程中，需要做好降板面層的防水措施；其次建議在降板部分側面設置側排地漏，以便排出可能出現的積水。在不影響建筑使用及滿足規范的前提下，筆者建議對于排水立管敷設于衛生間內的情況，可考慮結構降板300mm；而對于排水立管敷設于衛生間外的情況，因支管要穿出衛生間，從兩塊板之間接出，可考慮結構降板350mm。

2.2排水立管的敷設

排水立管及通氣立管宜布置在用水量大的衛生器具附近，盡量將立管設置在廚房、生活陽臺、衛生間等墻角處，且盡可能減少對廚房、衛生間使用的影響。對于某些戶型，在不影響建筑外立面效果的情況下，也可以將立管設置于外墻凹槽內，但此種設置方式或多或少會影響立管檢修及清通。對于超高層住宅的排水立管，因建筑高度的原因，會在排水系統中形成很大的重力勢能，筆者還建議設置消能裝置，可將消能裝置安裝于避難層立管上。

2.3排水管材的選用

根據國家相關規定，住宅建筑的排水管道多用U-PVC管及鑄鐵管。對于超高層住宅因抗震的要求，排水立管應選用柔性排水鑄鐵管，承插式橡膠圈柔性接口。衛生間、廚房排水支管可采用實壁硬聚氯乙烯（UPVC）塑料排水管，承插粘接。

3、超高層住宅建筑的消防系統設計

3.1自動噴水滅火系統設計

根據GB50045-95（2005版）《高層民用建筑設計防火規范》7.6.1條規定：建筑高度超過100m的高層建筑及其裙房，除游泳池、溜冰場、建筑面積小于5.00m2的衛生間、不設集中空調且戶門為甲級防火門的住宅的戶內用房和不宜用水撲救的部位外，均應設自動噴水滅火系統。因此針對超高層住宅建筑，住宅部分應在走道設置噴頭，按輕危險級布置。同時還應與建筑專業協調，確定戶門為甲級防火門。對于超高層住宅小區的地下車庫應按中危險Ⅱ級布置噴頭，且對于一類車庫，建議增加泡沫罐。自噴系統中各水力報警閥接管點處的最大壓力控制在1.2MPa以內，系統最不利點處噴頭最低保證壓力≥0.05MPa，當配水支管≥0.4MPa時設減壓孔板減壓。但當供水壓力超出各水力報警閥接管點壓力要求時，在水力報警閥前設減壓閥減壓。

3.2消火栓系統的分區及管道敷設

室內消火栓給水系統采用豎向分區，分區最大靜壓力控制在1.0MPa以內。根據建筑高度，并結合樓內各個功能進行豎向分區。對于超高層住宅小區，建議在分區時盡量減少塔樓內的消火栓環網，將消火栓環網盡可能的移至地下室，這樣可以在保證消防安全的情況下減少影響層高的可能性。超高層住宅小區內，必然是由一些高度不同的樓棟組成，因此在分區時可以將一些高度小的樓作為一個消火栓分區，以實現減少環網的目的。在小區內最高住宅建筑的屋頂設置消防水箱，并應保證最不利點消火栓靜水壓力及噴頭壓力，不能保證時需要設置增壓設備，當增加設備間設置在大屋面層時，應避免設置在客廳及臥室上方。

3.3消防系統的管材選用

對自噴消防系統和消火栓消防系統高區立管及地下室橫干管應采用加厚內外熱鍍鋅鋼管，其余立管及橫干管應采用內外熱鍍鋅鋼管，連接方式均為螺紋接口（DN

結束語

較之其他形式的民用建筑，在消防給水系統以及給排水系統的設計中超高層建筑對系統的要求更高，需要系統具有更加安全可靠的性能保證，因此要求設計者在進行設計時在規范充分理解相關規范的前提下，結合實際的建筑特點對設計以及施工技術進行完善和總結，不斷的優化該排水系統、消防系統，使得系統更加的經濟合理、安全可靠。

參考文獻

[1]蔣天才.高層建筑給排水系統的設計[J].科技創新導報.2011（20）

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關鍵詞：超高層綜合樓；導流三通；節水節能；超靜音排水管；串聯分區；高壓細水霧

引言

隨著我國經濟的不斷增長，綜合型建筑、超高層建筑等大型建筑項目在城市里越來越多，這樣也對其的施工質量要求隨之提高。但是，由于在施工前的設計不夠嚴謹完善等原因，大型建筑的一些基礎設施和系統例如排水、消防系統經常出現問題，這就對整個建筑的安全使用造成了障礙。下面我們就如何對這些系統設計進行討論分析。

1 工程概況

某建筑地下3層，與同一地塊的B樓（30層辦公樓）地下室連為一體，主要功能為停車庫、設備機房和酒店輔助用房。地上42層，其中1～4層為裙房，為酒店服務區（包括接待、餐飲、休閑、商業等）；6～19層為酒店客房區；21～42層為辦公區。不計入屋頂設備機房高度，建筑總高度為153.5m，地上總建筑面積約為7.2萬m2。

2 給排水系統設計

2.1 給水系統

2.1.1 冷水系統設計

大樓為超高層綜合樓，針對不同用戶具有不用性質的用水特點，采用了分區、分質供水的方式。

分質供水方面，在地下3層生活泵房內設置一套水質凈化、軟化處理設備，并分別設置原水池、凈水池、軟水池。軟水供給酒店洗衣房，凈水供給除洗衣房外的酒店其他區域，而辦公部分則采用自來水。

分區供水方面，裙房部分采用生活水池水泵用水點的變頻供水方式，裙房及其屋頂冷卻塔分開獨立設置變頻泵；酒店客房區和辦公區各獨立采用生活水池水泵高位水箱用水點的高層建筑傳統供水方式，其中酒店客房高位生活水箱位于20層避難層內；辦公采用兩級串聯供水，在35層避難層內設置中間生活水箱，此水箱既作為21～34層辦公生活水箱，又兼作為向屋頂36～42層辦公生活水箱供水的水池。

2.1.2 熱水系統設計

大樓集中熱水供應的區域主要包括酒店的客房、廚房、包房、SPA、游泳池等，根據業主的建議，辦公部分根據用戶實際需要就地制備熱水。

考慮到不同功能區熱水使用上的差異，熱水系統也做了適當的分區。酒店廚房、包房、SPA共用一套熱水系統，在地下3層換熱間內設置3臺導流型半容積式熱水器。為保證冷熱水系統分區相同且冷熱水壓差不大于0.02MPa，酒店的客房又分為6～10層、11～15層、16～19層三個熱水次級分區，在5層避難層換熱間內分別為6～10層、11～15層獨立設置2臺導流型半容積式熱水器；由于16～19層冷水采用20層中間水箱加壓供水，為減少多余管程，就近在20層換熱間內為16～19層設置2臺導流型半容積式熱水器。為進一步改善冷熱水壓力平衡，除傳統的同程回水措施外，本設計熱水立管和回水干管的連接采用了導流三通（見圖1），它具有進、出兩個回水干管接口和一個垂直于干管的回水支管接口，回水支管內端插入導流三通內且開口方向朝向三通的出水端；通過導流三通，回水支管內的熱水能夠順利進入回水干管，并與干管內水流方向保持一致，從而消除遠、近熱水環路內循環流量的不平衡現象。

另外，在裙房4層設置一個小型恒溫室內游泳池，池水采用了太陽能與80℃高溫熱媒水聯合加熱的方式。太陽能熱水作為熱媒通過板換與游泳池循環水間接換熱，當熱量不足時可由80℃高溫熱媒水作為輔助熱源。

2.1.3 節水、節能與降噪

（1）給水系統除了傳統的采用阻力小的管材、管件和節水型器具外，合理安裝計量表則是利用經濟杠桿進行節水。大樓每層和具有獨立產權的小單元，以及廚房、游泳池、冷卻塔、各類水箱進水、洗衣房等具有特別功能的用水點均設置了遠傳數字式水表，并將用水信息傳遞至控制中心，實時監控用水使用情況。

（2）在上述標準中要求各用水點壓力不應大于0.2MPa，因此當引入管入口壓力大于0.2MPa時，為避免高壓下龍頭出流量較大，在支管上設置專用的小型減壓閥減壓供水。

（3）對于用水特點差異較大的功能分區分開獨立設置變頻泵組，如洗衣房、廚房和冷卻塔都分設變頻泵組；同種功能分區用水波動較大的采用多臺變頻泵，如廚房及其包房則設置了3臺變頻泵。在設計流量變化范圍內，各臺泵保持在高效區運行；在額定轉速時，水泵最不利工況點在高效區段的右端點。為避免小流量時水泵頻繁啟動，每套變頻泵組均設置了隔膜式氣壓水罐。

（4）熱水系統采用強制機械循環，熱水設備、供回水管和熱媒管均做了保溫處理，在熱交換器的熱媒進出水管上均設置了流量計。換熱器按分區就近設置，避免了管路過長造成的熱損失。

2.2 排水系統

2.2.1 污廢水設計

室內采用污廢水合流，衛生間污水立管均設置專用通氣立管，不同的功能分區分設排水系統，避免互相干擾。21～35層辦公污水立管在20層避難層內匯合后通過主水管井接至室外；裙房3、4層內包房、SPA管井與6～19層客房管井對應，因此兩者污水立管在2層匯合后通過主水管井接至室外。為了分散立管排水壓力、減少坡降和抗事故沖擊性，每種功能區的匯合立管均不少于2根，并與其他功能區的匯合立管分開設置。廚房獨立設置廢水立管，并與其他廢水分開排放，降低了隔油設備的負荷。

2.2.2 雨水設計

大樓的雨水主要來自主樓屋面、裙房屋面和不容忽視的側墻，經測算毗鄰裙房以上1/2主樓側墻正投影面積約為3300m2，幾乎等于主樓和裙房屋面面積之和。主樓屋面較小，采用87型雨水斗按重力流布置立管；裙房屋面承接了主樓側墻雨水，考慮雨水量較大，傳統懸吊管泄流量小等原因，裙房則取10年重現期，采用虹吸雨水排放系統，對屋面雨水分塊集中設立管排放。由于屋面面層厚度較小，為安裝虹吸雨水斗，結合結構梁的布置，采用了局部梁間降板的措施。另外，根據規范在屋面適當位置設置若干溢流口，減少雨水對建筑結構本體的危害。

超高層建筑雨水在立管中下泄時，壓力和速度都增長較快，減速降噪實屬必要。除采用金屬管材外，大樓雨水立管在5、20、35層避難層，采用簡單的Π型管件進行雨水消能，緩解了管道的壓力。

3 消防系統設計

3.1 消火栓系統

大樓整體按照一類高層綜合樓設計消火栓系統，室內消火栓用水量取為40L/s，室外消火栓用水量取為30L/s。采用消防泵直接串聯的分區系統，高區消火栓泵和低區消防水箱設置在20層避難層。為解決低區水泵切換等短時間內的特殊供水，應設管道從低區水箱內抽水，因此條文將低區水箱容積從18m3增加至30m3。為保證最不利消火栓栓口處的靜水壓力不小于0.15MPa，高低區在消防水箱出水管上均設置了增壓泵。值得注意的是當計算消火栓栓口處的靜水壓力時，很容易忽略增壓泵的出水壓力；因設置增壓泵的目的就是為了維持最不利栓口處的靜水壓力，所以在分區時應考慮增壓泵的出水壓力。

3.2 自動噴水滅火系統

大樓地下部分危險等級為中危險Ⅱ級，地上部分為中危險Ⅰ級，作用面積均為160m2；由于入口門廳處高度大于8m且小于12m，可按非倉庫類高大凈空場所中的中庭考慮，上述規范中將此類場合的噴水強度定為6L/（m2?min），作用面積定為260m2，并將系統最小設計用水量定為40L/s，大樓依此選取低區噴淋泵流量為40L/s，而高區則按中危險Ⅰ級選取水泵。大樓采用噴淋泵直接串聯的分區系統，與消火栓系統共用消防水箱，高區噴淋泵吸水管布置原則與消火栓系統相似。

3.3 特殊消防系統

大樓內部設有變配電站、柴油發電機房、燃氣鍋爐房等場合，因其火災的特殊性，工程設計中常用氣體滅火系統或水噴霧滅火系統進行控火滅火。但傳統的氣體滅火系統對大氣臭氧層有破壞作用或對人體健康有影響，而水噴霧滅火系統存在噴頭必須直接噴向著火或被保護部位的限制。因此，設計對上述場合采用了近幾年發展起來的高壓細水霧滅火系統。細水霧滅火機理是利用水從噴頭噴出時，形成粒徑在40～200μm的水霧遇火后迅速氣化，體積可膨脹1700～5800倍，將火災區域整體包圍或覆蓋，使燃燒因缺氧而窒息滅火。具有均衡的表面冷卻、高效吸熱、窒息滅火、沖擊乳化和稀釋、阻隔熱輻射、電絕緣性好、洗滌煙霧和廢氣等特點。針對大樓內需要防護的區域較多，距離供水裝置遠近高低不同，系統設計流量比較大（防護面積最大的燃氣鍋爐房系統流量為417L/min）等特點，設計采用了泵組式的全淹沒系統。在地下室泵房內設置1個儲水池和3臺（2用1備）高速水噴霧泵，系統持續供水時間為20min。采用開式高壓細水霧噴頭，布置比較靈活，可用正方形、矩形或菱形均勻布置噴頭，但噴頭間距不應大于3m，距離被保護對象表面不應小于0.5m，距離邊墻不應大于1.5m。

大樓機房屋頂設有一個停機坪，可滿足中、小型直升機起降。因涉及油類火災，由專業設計單位配置一套H2級泡沫滅火設備，每次火災至少需要5m3消防水，與屋頂高區消防水箱合并設置，容積由18m3增加至24m3。

4 結語

總的來說，超高層綜合樓的使用功能復雜，我們要考慮到建筑給排水各個層面的問題。在進行設計的時候來說，我們不僅要滿足大樓的基本功能需求，還應該有意識地運用新技術、新材料，使建筑朝節能、節水、環保等綠色建筑方向發展，這樣才能創造更多的經濟和社會效益。

參考文獻：

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關掛詞：超高層建筑；分區供水；同層排水；消防系統

1 工程概況

該工程是由兩幢超高層商務寫字樓組成的雙塔型建筑，該項目用地面積約15506m2，樓高130.85m，主體地上32層，地下2層，總建筑面積超過12萬m2。地下2層為機動車停車庫并設有消防水池，水泵房，變配電間等設備用房，部分設有人防；地下1層主要為汽車庫，員工食堂，高配室等設備用房；l層為辦公大堂，商業用房；2層為餐飲；3層為會議；4～32層為辦公用房。其中；4層有避難平臺，18層為避難層。

2給水系統

2.1日用水量

由于本項目為高檔寫字樓，參照有關資料高檔智能寫字樓每人占14m2筑面積計算。辦公總人數定為5040人。用水量計算見表1。

表1用水t計算表

2.2 給水系統分區：

地下2層至3層（餐飲、商店）由市政水直接供給。

4至32層（主要為辦公），采用變頻加壓供水，分為4區：

4至10層，采用低區變頻加壓設備減壓供水；

11層至17層，采用低區變頻加壓設備加壓供水；

19層至25層，采用避難層無負壓變頻給水加壓設備減壓供水；

26層至頂層，采用避難層無負壓變頻給水加壓設備加壓供水。

這樣的給水分區保證各分區管網的靜水壓力不超過0.45MPa。

3排水系統

系統采用雨、污分流制。

室內采用廢、污合流，廚房廢水須經隔油池處理，根據杭州市人民政府公文處理簡復單第19195號室外不需設置化糞池，污、廢水在基地內合并一起在排人市政污水管網前設污水格柵井處理。

本工程衛生間采用同層排水技術。坐便器、小便器后建筑都做了175mm厚的假墻，壁掛式坐便器的隱蔽式水箱在此假墻內安裝，排水支管也在此假墻內敷設。地漏采用同層排水專用橫排地漏，施工時此地漏需預埋于結構板里30mm，地漏的水封高度不小于50mm。衛生間排水立管采用柔性離心鑄鐵排水管，加強型不銹鋼式卡箍連接。此管具有強度高、接口可曲撓、抗震、快速施工等優點，在超高層建筑中使用很普遍。

4消防系統

4.1 工程消防用水量見表2。

表2消防用水量表

大空間智能型主動噴水滅火系統，管網與自噴給水管網綜合設置，水量不計人消防水池的容積。

4.2消防水池、避難層消防接力水箱、及屋頂消防水箱

消防水池位于地下二層消防泵房內，容積按3h的室內消火栓用水量及1h的自噴水量考慮，容積為540m3，。消防水池分為兩格，以便水池檢修、清洗時仍能保證消防用水的安全性。

在A、B座18層避難層設置設備層，設備層各設置60m3消防接力水箱一座。A、B座屋頂均設有18m3的消防水箱，儲備火災初期10min的消防水量。在水箱間設有噴淋系統、消火栓系統消防增壓穩壓設備各一套。

4.3室外消防采用低壓制

本工程自市政給水管11號路及13號路室外環網引DN150mm給水管各一根，繞區域呈環網，室外消火栓按小于120m間距設置；滿足室外消防用水量要求；火災時由城市消防車前來施救。

4.4室內消火栓系統

消防水池及低段消火栓泵位于地下室2層。消火栓水分高、低兩段。低段為地下2層至17層，高段為18層至頂層。低段由消火栓泵直接供，分為兩個區，其中地下2層至7層為低區（由減層水壓閥減壓供水）,8層至17層為高區（直供）。高段由設于避難層的消火栓接力泵加壓供水，分為兩個區，其中18層至25層為低區（由減壓閥減壓供水）,26層至頂層為高區（直供）。消防豎管布置保證同層相鄰兩個消防栓水槍的充實水柱能同時達到被保護范圍的任何部位。消火栓的充實水柱不小于13m，除消防電梯前室的消火栓外，其余消火栓均配有消防卷盤。

低段管網的高低區分別設置消防水泵接合器。消火栓系統原理圖，見圖1。

圖1消火栓系統原理圖

4.5室內自動噴淋系統

自動噴淋系統的火災危險等級，除汽車庫及商場為中危險級Ⅱ級以外，其余均為中危險級I級。除建筑面積小于5m2的衛生間及不宜用水撲滅的部位外，均設置噴頭。

消防水池及自動噴淋泵位于地下室2層。供水分高、低兩段。低段為地下2層至18層，高段為18層至頂層。低段由自動噴淋泵直接供水。高段由設在地下2層的自噴轉輸泵供水至避難層的60m3消防接力水箱，再由避難層設備間的噴淋接力泵加壓供水。

每個報警閥組供水的最高與最低位置噴水，其高程差不大于50m。

每個報警閥組控制的噴頭數不超過800個。

低段報警閥組設于地下2層消防水泵房內。高段報警閥組設于18層避難層設備間。水流指示器按樓層及防火分區設置。每個水流指示器前設信號閥。

高低段管網分別設置消防水泵接合器。自噴系統原理圖，見圖2。

圖2自噴系統原理圖

4.6大空間智能型主動噴水滅火系統

裙房3層高（吊頂高度13m）的中庭設有標準型自動掃描射水高空水炮滅火裝置。此系統設有3只ZSS一25型自動掃描射水高空水炮，每只流量5L/s，設計總流量為巧15L/s，持續噴水滅火時間按lh計。此系統與濕式自動噴水滅火系統的管網綜合設置，低段自噴泵流量和揚程均能滿足本系統的要求。此系統設有獨立的信號閥和獨立的水流指示器，在自動噴水滅火系統濕式報警閥前將管道分開設置。自動掃描射水滅火裝置和自動掃描射水高空水炮滅火裝置的智能型紅外探測組件與高空水炮為一體設置，一個智能型紅外探測組件只控制一個高空水炮。

4.7藥物消防

根據消防規范，建筑物各層相應部位均設置磷酸錢鹽手提式滅火器，作為輔助消防設施。5設計中的問題探討

(1）由于衛生間同層排水支管采用HDPE排水管，排水立管采用柔性離心鑄鐵排水管，支管與立管是不同的管材，施工中應做好支管與立管的連接。

(2）超高層建筑因其高度超過城市消防車的救火高度，其消防系統相對于一般的高層建筑來說更依賴于自救，消防要求更加嚴格。根據《自噴噴水滅火系統設計規范》第10.4.2條，當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應采用增壓措施。本工程自噴系統的高段屬于水泵接合器供水能力不能滿足之處，高段由設在地下二層的自噴轉輸泵供水至避難層的60m3消防接力水箱，再由避難層設備間的噴淋接力泵加壓供水。國家規范中沒有對接力水箱的大小給出一個量化的規定，消防接力水箱的容積各地也不相同，本工程的選用水量為上段室內消火栓系統與自噴系統的10min用水量（(40L/S+30L/S)×60s×10=42m3）和低段的屋頂水箱18m3之和。

某市的一些超高層建筑此水箱容積僅18m3，為自噴系統的10min用水量30L/S×60s×10=18m3，。這樣的設計也是合理的，低段的屋頂消防水箱18m3可由高段屋頂消防水箱18m3減壓供給。消火栓系統的高段也是屬于水泵接合器供水能力不能滿足之處，但現行的消防規范并沒有規定像自噴規范那樣采用增壓措施，所以本工程沒有設消火栓轉輸泵，但是消防接力水箱的容積考慮室內消火栓系統的10min用水量，消火栓系統的高段采用消防接力水箱聯合消火栓接力泵加壓供水。接力水箱的容積在設計前應與消防部門協商后確定，采用60m3消防接力水箱串聯供水相對更安全可靠。

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關鍵詞：超高層建筑；經濟性；影響因素；措施

在近幾十年來，中國建筑行業取得了飛速的發展，在超高層建筑建設方面也展現了卓越的實力。福州市作為福建省的省會城市，在近幾十年來也建設了不少超高層建筑，例如：福州市世貿儷園（178米）、福建省電力調度指揮中心（166米）、福建省廣播電視中心（149米）等，都屬于超高層建筑。超高層建筑在建設過程中不僅要保證建筑結構的整體安全性能，還應該采取適當措施提高超高層建筑的經濟性。本文對超高層建筑結構經濟性進行探討，旨在為福建省超高層建設提供指導，從而節約建設成本，增大建設經濟效益。

1超高層建筑結構的特點

超高層建筑指的是總層數在40層以上或建筑高度在100米以上的建筑物。超高層建筑的建筑高度相比一般建筑要高很多，因此也造成了超高層建筑在設計、施工過程中與一般建筑有很大的區別。超高層建筑的特點體現在以下幾個方面：

（一）超高層建筑豎向荷載大。建筑結構的豎向荷載主要有自重荷載和樓面荷載。建筑結構的自重主要由建筑材料和建筑體積決定。對于超高層建筑，建筑材料用量大，因此建筑的自重荷載很大。同時超高層建筑層數多，容納的人流量和物品也更多，因此樓面荷載也比一般建筑大得多。豎向荷載大導致超高層建筑在設計時對于基礎的要求很高。

（二）抗側移能力弱。超高層建筑由于高度大，受到的風荷載作用大，對建筑底部會產生很大的彎矩。同時超高層能力抗震能力弱，在設計時不僅需要考慮豎向地震作用還需要考慮橫向地震作用。在進行設計時不僅需要控制建筑頂部的最大側向位移，還需要對不同樓層之間的最大層間位移進行控制。

（三）超高層建筑需要高空作業。在超高層建筑施工過程中，需要高空作業，要建立完備的安全生產系統，還需要用到大型的起吊和升降器械，因此施工難度、施工風險和施工成本都比一般建筑施工要大。

2超高層建筑經濟性影響因素

超高層建筑由于工程量大，建筑設計和施工過程復雜，因此影響經濟性的因素很多，本文從設計階段和施工階段兩方面進行分析。

2.1設計階段

超高層建筑結構由于建筑高度大，受力復雜，因此必須經過詳細的設計后才可以展開建設工作。超高層建筑設計階段分為：建筑設計、結構設計、給排水設計等。

（一）對于建筑設計，主要是對建筑的外觀、平面布置等進行設計。建筑設計直接影響到建筑整體的受力，對緊接著的結構設計會產生影響。當建筑設計不合理時，會導致結構受力增大，內力傳遞不合理等，為了滿足設計要求則必須通過增大構件截面尺寸、鋼筋用量等措施是構件滿足承載力要求，這樣會使建設成本增大，對建筑經濟性不利。

（二）結構設計：建筑結構設計是保證超高層建筑滿足承載力要求和正常使用要求的關鍵。結構設計時應該考慮經濟性，進行合理的結構選型，不同的結構體系下的建設方案所消耗的成本也不同。在進行結構設計時，如果選擇結構類型不合理，會導致部分構件沒有完全發揮承載力作用，造成資源浪費，增大成本。

（三）給排水設計：超高層建筑在進行給排水設計時的關鍵是如何滿足上部樓層用戶的水壓問題。給排水管網設計不合理，會導致管網系統材料和資源的浪費，對于節約建設成本不利。其實在設計過程中還涉及到超高層建筑的消防設計、人員流通設計等，任何設計的不合理都會導致建設成本增加，對建筑結構經濟性不利。

2.2施工階段

在施工階段的經濟性影響因素主要是施工效率的問題。在超高層建筑施工過程中，應該根據實際情況，考慮施工質量、施工進度和施工成本等綜合評價制定合適的施工方案。在施工中施工方案不合理，會導致施工過程中材料、器械的浪費；還會由于施工進度安排不合理造成工作人員窩工等現象。這些都對超高層建筑經濟性有不利影響。

3超高層建筑經濟性措施

在超高層建筑結構進行設計施工時，必須要采取相應的措施，節約成本，提高超高層建筑結構經濟性。可以從以下幾個方面著手：

3.1建筑外觀和平面布置合理

建筑外觀在進行設計時即要考慮到美觀，也應該考慮到建筑外觀對成本所帶來的影響，可以按照以下幾個原則進行設計：

（一）建筑外觀在橫向應該保持對稱。這是考慮到風荷載的影響，當結構設計不對稱時會產生扭矩，對結構承載力要求提高。在縱向應該保持剛度均勻，不要發生突變。當豎向剛度發生突變時，會產生較大的層間位移，需要設置加強層和轉換層，這樣會增大建設成本。在對建筑屋面進行設計時，應該結合風載體型系數，進行選型，選擇視覺效果美觀，風荷載影響小的設計方案。

（二）平面布置時，應該將給排水、建筑消防、人員流通等因素結合在一起，集中進行設計，避免某一項設計對另外的設計工作帶來不便，增加設計成本和建設成本。還應該對空間合理利用，充分發揮超高層結構的價值，從而提高經濟效益。

3.2適當的結構選型

結構選型應該適當，超高層建筑結構有框架核心筒結構、核心筒結構和框架剪力墻結構等。不同的結構類型適用的情況和優缺點各不相同，在結構選型時應該根據功能需要并考慮經濟性進行選擇。

3.3科學的結構設計

結構設計和建筑設計相關，在進行結構設計時遇到問題可以與建筑設計單位進行溝通交流。結構設計應該滿足以下要求：首先應該進行合理的荷載統計，在設計時充分發揮構件的性能，按照規范要去進行構件截面尺寸、配筋的設計。對于基礎設計時，選擇合適的基礎類型，充分發揮樁和地下持力層的作用，避免設計富余。

4總結

超高層建筑的經濟性應該予以重視。在實際建設過程中，進行合理的外觀設計和平面布置；選擇恰當的結構類型；在設計過程中充分發揮材料和構件的承載能力；施工時采取適當的施工方案進行施工等措施，對于提升超高層建筑結構經濟性具有顯著作用。

作者:李麗萍 單位:福建永昌建筑工程有限責任公司

參考文獻:

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篇(5)

對給排水設計而言，超高層建筑具有高度高，業態多樣復雜，人員密集，火災危險性大，疏散及火災撲救困難，建設周期長、難度大，生活及消防給水系統豎向分區多，設備運行及管道系統承壓要求高以及各系統管理維護難度大等特點。超高層建筑的給排水系統應根據建筑高度、用途、衛生安全、使用要求、材料設備性能、維護管理、經濟節能等因素確定。

2生活給水系統

《民用建筑設計通則》（GB50352-2005）第3.1.2條對超高層建筑的定義做了明確規定：“建筑高度大于100m的民用建筑為超高層建筑。”對生活給水系統而言，100m的建筑高度并非劃分系統的一個界限。高度接近100m的高層建筑與高度150m以內的超高層建筑在給排水系統設計上是類似的。而100m左右的超高層與200m或以上的超高層在給排水設計上則可能有很大不同。《高層民用建筑設計防火規范》（GB50045-952005年版）第1.0.5條規定：“當高層建筑的建筑高度超過250m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究論證。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建筑群。根據不同的場所，我國的生活用水大致分為居民用水、行政事業用水、經營服務用水、特種行業用水等。設計應根據當地供水部門按不同的用水分類制定的收費標準，設置不同的給水系統，同時確定各個給水系統的供水方式。《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003（2009年版）（以下簡稱“建規）第3.3.6條：“建筑高度超過100m的建筑，宜采用垂直串聯供水方式”。對不同功能或多功能組合的超高層建筑，應視具體情況具體分析，選擇最合理的供水方式。建筑生活給水系統應按不同性質的用水區域分別設置。例一：某公寓樓共61層，8層及以下為汽車庫及商業用途的裙房，建筑高度209m。生活給水分區如下：1區為－3～2層，由市政給水管網供水；2區為3～13層，由地下二層生活水箱+2區變頻泵供水；3區為9～14層，由地下二層生活水箱+3區變頻泵供水；4區為15～22層，由設在29層的中間水箱供水；5區為23～38層，由設在29層的中間水箱+5區變頻泵供水；6區為39～51層，由設在29層的中間水箱+6區變頻泵供水；7區為52～61層，由設在29層的中間水箱+7區變頻泵供水。“建規”第3.3.4條規定：“衛生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”；“建規”第3.3.5A條規定：“居住建筑入戶管給水壓力不應大于0.35MPa”。據此，給水壓力大于0.45MPa的裙樓衛生間給水管，給水壓力大于0.35MPa的塔樓入戶管均設減壓閥減壓供水。本案所選供水方式主要考慮以下幾點：⑴3～7區系統均為垂直串聯供水方式；設在29層的中間水箱既作為4區的供水調節水箱，又作為5～7區水泵的取水水箱，擔負了調節和轉輸雙重功能。⑵向3～7區供水的中間水箱和變頻泵則集中設置在28、29層，這樣，既便于集中管理，又節省供水設備占用的空間。⑶各給水分區的管道及設備運行工作壓力均小于1.6MPa，生活給水系統所選用的管材及設備的耐壓等級與100m以下的高層建筑沒有區別，供水可靠性高。例二：某住宅小區工程一期含4棟45層超高層純住宅樓，層高為3.4m（1#、2#樓）及3.5m（3#、4#樓），建筑高度157m（1#、2#樓）及163m（3#、4#樓）。豎向設四個給水分區：1區負責地下二層及地上一層，2區負責二～十八層，3區負責十九～三十三層，4區負責三十四～四十五層。1區由市政管網經基地環狀管供水；2～4區由生活水箱+變頻供水設備聯合供水。2～4每個給水分區設一組變頻供水設備。各給水分區配水點水壓如超出0.35MPa，則設減壓閥減壓供水。選擇此種供水方式是考慮了以下因素：⑴變頻供水較屋頂水箱的供水方式衛生條件好。⑵變頻供水設備設在地下二層，對住戶影響小。⑶供水泵組所負擔的住宅層數受給水器具的承壓能力的限制。“建規”第3.3.4條規定：“衛生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6MPa”。⑷由于本工程無設備層，因此不具備串聯給水方式實施條件。事實上超高層住宅項目，考慮設備層需占用一定建筑空間以及設備運行產生的噪音及震動對住戶的影響，一般都不設。如何在沒有設備層的超高層建筑中采用串聯給水方式是一個尚待研究的課題。

3消防給水系統

3.1室內消火栓系統

對于不設設備層或避難層的超高層建筑而言，基于《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95（2005年)（以下簡稱“高規”）第7.4.6.5條“消火栓栓口的靜水壓力不應大于1.00MPa，當大于1.00MPa時，應采取分區給水系統”的規定，其消火栓系統大多采用臨時高壓給水系統的供水方式。超高層建筑消火栓系統，一般采用水泵、減壓水箱及減壓閥進行分區。用水泵分區是指每個分區分別設置消防泵，即并聯系統。出于經濟及減壓閥產品功能質量不斷提高的因素考慮，減壓閥用于消火栓系統分區越來越廣泛。民用專用消防泵的揚程一般都不大于2.0MPa。以61層的公寓樓為例，消火栓系統分區：-2～8層為1區，9～31層為2區，32～45層為3區，46～61層為4區。1區和2區分別由設在18層和38層的消防減壓水箱供水；3區由屋頂消防水箱供水；4區由屋頂的消防水箱+固定消防水泵供水。屋頂2座342m3消防水箱由29層的中間水箱+7區變頻泵供水；18層和38層的消防減壓水箱由屋頂消防水箱供水。1、2、3區均屬常高壓給水系統，4區屬臨時高壓給水系統。這樣分區的優點在于：火災發生時，1、2、3區由屋頂消防水箱直接或通過減壓水箱供水，不需啟動水泵，對控制系統要求不高；此外，消火栓泵揚程不至于過大，管道及設備的耐壓等級也不會過高。它的不利因素是，需設中間設備層，設備分散，管理不便，設備運行產生的震動及噪音可能讓生活和工作在建筑里的人感覺不適。以45層住宅樓為例，消火栓系統分區：地下層及1～19層為低區，由低區消火栓泵供水；20～45層為高區，由高區消火栓泵供水。其中高區的20～35層經減壓閥減壓供水。這樣分區的優點在于管路和控制系統簡單，所占管井較少，不需要占用設備層，但對減壓閥的質量要求較高，減壓閥需備用；此外，由于高區系統的幾何高差接近170m（自地下二層底板面計），下部管道及設備的工作壓力超過2.00MPa，對管材及設備的承壓要求高，影響系統的可靠性。本案的消火栓系統均為臨時高壓給水系統供水方式。

3.2自動噴水滅火系統

“高規”第7.6.1條規定，建筑高度超過100m的建筑均應設自動噴水滅火系統。“噴規”第6.2.3.1條規定：“濕式系統及預作用系統一個報警閥組所控制的噴頭數不宜超過800個，干式報警閥組所控制的噴頭數不宜超過500個”，第6.2.4條規定：“每個報警閥組供水的最高與最低位置的噴頭高差不大于50m”。自動噴水滅火系統的給水分區，除應考慮各系統配水管道工作壓力符合《自動噴水滅火系統設計規范》GB50084-2001(2005年版)(以下簡稱“噴規”）第8.0.1條規定的“配水管道的工作壓力不應大于1.20MPa”外，還要考慮在滿足噴頭需要工作壓力的前提下，配水管入口的工作壓力又不宜超過0.40MPa，以及每個報警閥所負擔的樓層，并考慮使分區與生活給水系統及消火栓給水系統相適應，以避免橫管過于分散。對于超高層建筑，按上述條件所確定的豎向分區最少也需要3個。由于報警閥的工作壓力一般都不大于1.60MPa，且每個報警閥后都需要單獨的立管，這就會在設計上給管路的排列及報警閥的設置帶來限制。在無設備層的超高層居住建筑中應考慮報警閥的位置。以61層的公寓樓為例，自動噴水滅火系統分區如下：-3～8層為1區，9～21層為2區，22～41層為3區，42～61層為4區。由1區和2區分別由設在18層和38層的消防減壓水箱供水；3區由屋頂消防水箱供水；4區由屋頂的消防水箱+固定消防水泵供水。18層和38層的消防減壓水箱及屋頂消防水箱，與消火栓系統合用。這樣分區的優點在于：火災發生時，1、2、3區由屋頂消防水箱直接或通過減壓水箱供水，不須啟動水泵，控制系統簡單。在以上4個分區系統中，對工作壓力大于1.20MPa的配水管道及工作壓力超過0.40MPa的配水管，采用用減壓閥減壓。以45層住宅樓為例，自動噴水滅火系統分區如下：-2～10層為1區，11～22層為2區，23～34層為3區，35～45層為4區。1、2區及3、4區分別合用一組固定式消防水泵，1、3區系統經水泵加壓供水并經減壓閥減壓后供水。在大于0.40MPa的各區配水管入口均設減壓孔板減壓。這樣分區的主要優點是，不需要在上部樓層中設設備層；缺點是3、4區系統對管道及設備的承壓要求高，影響系統的可靠性。

4污廢水系統

“建規”第4.4.11條：表4.4.11注：排水層數在15層以上時，排水能力宜乘以0.9；“建規”第4.6.2條：建筑標準要求高的公共建筑、10層及10層以上高層建筑應設置通氣立管，或設置特殊配件單立管排水系統。基于改善排水條件，提高排水能力方面考慮，應采用雙立管排水系統，或采用設置特殊配件的單立管排水系統，對標準高的或環境要求安靜的建筑及部位，宜設置環形通氣管或器具通氣管。

5屋面雨水系統

建規”第4.5.5條：重要公共建筑屋面雨水排水設計重現期不宜小于10年；“建規”4.9.9條：重要公共建筑、高層建筑的屋面雨水排水工程與溢流設施的總排水能力不應小于50年重現期的雨水量。設計重現期：雨水系統如果設計不當，會留下安全隱患。因此，超高層建筑屋面雨水設計重現期的取值應慎重。屋面溢流設施：基于安全及美觀要求考慮，超高層建筑不宜設置溢流口。如屋面雨水的設計重現期取50年，則屋面無需設置溢流設施。雨篷：雨篷是建筑專業的門面，雨篷面積雖然不大，但其所截留的雨水還包括上方側墻的面積，雖然側墻面積按一半計算，但仍遠大于雨篷自身的面積，也可能大于屋面的面積。因此，雨篷的雨水排水量可能比屋面的排水量大。雨篷如果設置過多的雨水斗及立管，會受到建筑專業的諸多限制，而雨篷下方往往是人員的出入口，安全性十分重要，因此，在設計時一定要妥善處理。首先要做到安全可靠，其次考慮美觀因素。雨水立管排出管：室內雨水立管排出管管徑宜放大1～2號，第一個檢查井宜選用消能井，以防止由于排出管壓力過高引起噴濺事故。

6中間轉輸水箱

6.1生活中間轉輸水箱容積計算

《全國民用建筑工程設計技術措施給水排水》(2009年)（以下簡稱“技術措施”）要求，生活給水系統采用串聯供水方式時，如中間轉輸水箱除供本區用水外，還供上區提升泵抽水用時，該水箱的有效容積為本區最大小時用水量的50%加上上區提升泵3~5min設計流量。若為中途轉輸專用時，“建規”第3.7.8條規定，生活用水中途轉輸水箱的轉輸調節容積宜取轉輸水泵5～10min的流量。

6.2消防中間轉輸水箱

“技術措施”規定，當采用水泵轉輸串聯時，中間轉輸水箱同時起著上區輸水泵的吸水池和本區屋頂消防水箱的作用，其儲水有效容積按15~30min消防水量計算，并不宜小于60m3。計算舉例：消火栓用水量40L/s，自動噴水用水量30L/s，則中間轉輸水箱的容積=(40+30)1060+(40+30)560=63000(L)，其中10min水量為本區屋頂消防水箱的水量，5min為上區水泵吸水池的水量。如還有其他水消防系統，則應將火災發生時時同時啟動的消防系統的水量疊加計算，作為中間轉輸水箱容積。上海市地方標準《民用建筑水滅火系統設計規程》規定：當建筑高度大于120m時，消防給水豎向分區宜采用多臺消防泵直接串聯或設中間水箱轉輸的串聯消防泵給水系統。采用中間水箱轉輸的串聯消防泵給水系統，其消防轉輸泵應獨立設置，且不應少于2臺；室內消火栓給水系統和自動噴水滅火系統的消防轉輸泵應分別設置，但備用泵可以兼用；消防轉輸泵的供電應符合消防泵的供電要求。。轉輸給水管不應小于2條。上海市地方標準《民用建筑水滅火系統設計規程》規定：各區重力消防水箱的數量不應少于2個，且每個水箱的有效容積不應小于100m3。

7給排水系統噪聲控制

各類建筑物或場所的允許噪聲級，在《民用建筑隔聲設計規范》（GB50118-2010）中有詳細的規定。由于超高層建筑多為高級寫字樓及高標準的旅店和住宅，因此，其對允許噪聲級的要求更高。超高層建筑給排水系統主要包括生活、消防的給水系統、熱水系統、污水系統、雨水系統、水景等。這些系統產生的噪聲來源主要有：水泵機械性等綜合噪聲、管道及器具噪聲、水錘噪聲及氣蝕噪聲。超高層建筑給排水系統產生的噪聲控制，在設計上，應做到科學合理布局，措施到位，注重細節。以下是降低或減少建筑給排水系統噪聲的主要措施。

7.1水泵房：

①泵房選址應盡量遠離要求環境安靜的場所。

②選擇低噪音、低轉速的水泵；每臺水泵均設置獨立的基礎，水泵與基礎連接采用彈簧隔振器。

③水泵進出水管設可曲繞接頭，可隔絕泵組通過管道傳遞震動轉速。

④管道采用彈性支吊架；管道穿樓板、墻處用柔性材料填充孔洞與管道間空隙，可有效降低固體傳聲。

⑤泵房內墻體及天花采取隔音吸音處理。

⑥采用隔音效果好的門、窗，消除聲音傳播的途徑。

7.2管道及器具：

①流速過快會引起金屬管道震動產生噪聲，尤其是管道轉彎處因彎曲震動產生的噪聲非常明顯，故在管道轉彎處設置有效的固定支架和減震支架是十分重要的，同時適當放大管道管徑，以控制管道流速不致過大。

②排水管采用隔聲效果好的柔性接口鑄鐵排水管，并采用雙立管排水系統，在有條件的情況下，設置環形通氣管或器具通氣管，這樣可穩定排水管內氣壓，從而改善排水條件，降低排水噪聲。排水立管不宜布置在與臥室或要求安靜的房間相鄰的內墻。

③器具及閥門宜采用節水消音型產品，不宜采用快速啟閉的閥門、水嘴。

④高揚程水泵宜采用緩閉式消音止回閥、水錘消除器或安全泄壓閥，防止停泵產生水錘和噪聲。

⑤較大口徑的水箱水力液位控制閥，其隨水箱水位升降，時而開啟向水箱注水，時而關閉。在向水箱放水時，如壓力、流速過大，會產生較大的噪聲，設計可采取降水壓、減流速的措施，并對水箱進水管牢固固定，必要時水箱進水管采用淹沒出流進水。

7.3氣蝕噪聲的控制

管網中的液體與氣體，在一定壓力和溫度作用下形成氣蝕。氣蝕會對管道和設備造成水力沖擊，從而產生噪聲甚至損壞管道和設備。由于氣體積聚在管道或設備中的相對高點及管網末端，故應在這些部位設置自動排氣閥，水泵進水管異徑管采用偏心異徑管，以避免氣蝕發生。此外，可調式減壓閥的前后壓差過大時，也會發生氣蝕，并產生噪聲，損壞閥件。“建規”規定，可調式減壓閥的閥前與閥后的最大壓差不宜大于0.40MPa，要求安靜的場所不應大于0.30MPa。對于超高層建筑，無論是可調式還是比例式減壓閥，其前后壓差均應按不大于0.30MPa設計。

8管材及設備選擇

因超高層建筑管路系統所承受壓力及運行可靠性要求較高，要求的建筑使用壽命更長，故對管材及設備的選擇要求更高。設計人員如果不重視，可能留下事故隱患。

8.1管材

①給水管給水管應優先使用具有足夠強度的金屬管，如厚壁鍍鋅鋼管、無縫鋼管、不銹鋼管、銅管等，還可選用襯塑或涂塑金屬管。塑料管因其強度不如金屬管，且線性膨脹系數比金屬的大很多，熱脹冷縮使其在軸向方向上的變形量大。此外，其接口的耐壓強度一般要比管材自身的強度低，因此，不建議使用塑料管，尤其在高壓管道系統中應避免使用。管材的連接方式：焊接、法蘭、溝槽等連接方式可以達到或超過管材本身的抗壓強度，是高壓管道連接優先考慮的方式。螺紋連接一般用于口徑100以下較小的管道，其承壓能力略低。

②排水管超高層建筑的排水管有多種選擇。使用較多的有機制鑄鐵排水管及HDPE排水管等。PVC-U排水管因其本身強度稍差，如接口為粘接劑粘接，則易脫落，不建議采用。《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》GB50242-2002第5.3.1條規定：管道在做灌水試驗時，灌水高度必須到每根立管上部的雨水斗。因此，在選用雨水系統管材時應考慮雨水管道由于建筑高度引起的靜壓力。雨水立管一般選擇鍍鋅鋼管、承壓HDPE管，有條件或者明裝時可選用不銹鋼采用承壓管。承壓比較高的部分采用無縫鋼管。

8.2給水設備

超高層建筑，給水系統如采用水泵分區的并聯供水方式，上部給水系統的給水設備工作壓力，通常都大于1.60MPa，而國內廠家生產的給水設備工作壓力一般都不超過1.60MPa，因此，應在設計階段確定若干家合適的設備廠家，供業主選擇。如果系統沒有設安全泄流裝置，應采取防水錘措施。工作壓力大于1.60MPa的給水設備，其對產品品質，如設備材質及生產工藝，要比常壓給水設備要求更高。對此，應引起設計者的重視。

8.3閥門

超高層建筑給水系統采用的閥門，其材質，閥芯宜用全銅或不銹鋼，閥體宜用球墨鑄鐵、全銅、不銹鋼或鑄鋼，確保產品具有更高的可靠性。需要設計人員注意的是，有些種類的閥門，不是你想要的壓力等級，廠家都能提供的。以上述某住宅小區為例，自動噴水滅火系統的3區和4區的濕式報警閥原設計設在地下室，報警閥設計公稱壓力2.10MPa。在施工階段，施工單位反映，2.10MPa或更高壓力等級的濕式報警閥在市場上買不到。經了解，市場上只有公稱壓力1.20MPa及1.60MPa的產品，更高壓力等級的產品市場上無貨，也沒有一家廠家愿意接受定制。最終只得變更設計，將3區、4區的報警閥分別改設在23層和36層管井內，濕式報警閥改為采用1.20MPa壓力等級的。

8.4消防水泵接合器

室內消火栓系統及自動噴水滅火系統應設消防水泵接合器，消防給水系統豎向有分區的，在消防車供水壓力范圍內，應分別設消防水泵接合器。這是“高規”第7.4.5條的規定。其條文說明提出：只有采用串聯給水方式時，上區用水由下區水箱抽水供給，可僅在下區設水泵接合器，供全樓使用。無論是消火栓系統還是自動噴水滅火系統，“高規”均沒有要求在消防車供水范圍之外的消防分區設置消防水泵接合器。但“噴規”第10.4.2條規定：當水泵接合器的供水能力不能滿足最不利點處作用面積的流量和壓力要求時，應采取增壓措施。該規定無異于，對于自動噴水滅火系統，無論是否在消防車供水范圍的分區，都應設置消防水泵接合器。對于并聯消防給水系統，地方消防部門可能會要求在消防車供水范圍之外的分區也設消防水泵接合器，并設接力設施。南寧華潤中心幸福里一期工程，當地消防部門就要求，消防車供水范圍之外的消火栓系統及自動噴水滅火系統的消防分區，也應設置消防水泵接合器，在其后設消防接力泵。設計應注意，由于市場上一般只能提供公稱壓力1.60MPa的消防水泵接合器，如果消防給水系統工作壓力大于1.60MPa，而又在消防車供水壓力范圍內，則消防水泵接合器應當專門定制。

9系統減壓措施

9.1給水系統

給水系統上的減壓措施主要有減壓水箱、減壓閥、減壓孔板、節流管、減壓穩壓消火栓、安全閥、泄壓閥等。后三種主要起防超壓的作用。因減壓水箱需占用一定空間，一般較少采用，故采用減壓閥分區的給水系統最多。減壓閥有比例式和可調式的。可調式減壓閥的壓力調整范圍一般不大于0.70MPa。對生活給水系統而言，管徑大于DN50的管段一般采用先導式可調減壓閥或比例式減壓閥，小于等于DN50的管段一般采用直接式可調減壓閥。消防給水系統宜采用比例式減壓閥，并設置備用閥組（單個報警閥除外）。生活給水系統減壓閥可不設備用閥組。如果不設備用減壓閥，應保證減壓閥失效時管道的壓力不超過衛生器具的最大可承受壓力。“建規”規定衛生器具的最大可承受壓力不得大于0.60MPa。消火栓給水系統通常在動壓大于0.50MPa的部位采用減壓穩壓消火栓。

9.2排水系統

在以往的實際工程中，有不少超高層乃至高層建筑在排水立管上設置了消能裝置，即由下至上，從第6層起，每6層安裝一組由配件或成品組成的消能裝置，以達到消除排水立管中所謂由水流形成的過高的勢能的作用。實際效果如何呢，我們先來分析一下排水立管中水流的流態情況。實驗表明：排水立管中水流的流態大致分為以下幾種：

①流量較小時，水流沿著管壁做螺旋運動，隨著水量的增加，螺旋運動被破壞，當水量足夠覆蓋管壁時，螺旋流停止。水流附著管壁而作片狀下落的附壁流。

②當流量繼續增加到足夠大時，由于空氣的阻力和管壁的摩擦作用而形成水的隔膜運動，水膜運動開始后便以加速度下降，下降到一定的距離，當水流所受管壁摩擦力與其重力平衡時，便做勻速運動，水膜厚度不再變化。此時的速度即為水膜流的“終限流速”，自水流入口處至形成終限流速的距離稱為“終限長度”。對于一定的管徑,如果流量越大，其終限流速及終限長度也越大。

③當水量更大時,即水流充滿立管斷面的1/3以上時,水膜的形成更加頻繁，以至容易變為較穩定的水塞運動。水塞的形成會引起立管內氣壓激烈的波動,容易破壞排水水封。在水膜流終限流速狀態下計算出的流量為臨界流量。而我國規范規定的臨界流量值約為理論臨界流量值的一半,已考慮了實際污水中帶有大塊雜質、出流實際不穩定及立管負壓段對橫管出流的強烈抽吸而造成的短時高峰流量等因素。有資料表明，對應于流量9L/s其流速4m/s時的終限長度值約為3m，即水流從支管出口流入立管后，大約經過一層樓的高度,便保持水膜層厚度和流速不變。因此，在規范規定的立管排水能力范圍內設計時，立管水流在流經3m左右的距離處已達到終限流速狀態，流速不再增加，故排水立管沒有必要設置消能設施。但基于改善水力條件，提高立管排水能力，保護衛生器具的水封，同時保證立管內的空氣流通，排除管道中的有害氣體考慮，超高層建筑排水立管應設專用通氣立管。

10結語

篇(6)

關鍵詞：高層建筑；給排水；設計；節能

引言

當前，我國的綜合國力不斷提高，建筑事業迅猛發展，但與此同時也消耗了大量的資源，與我國的國情不符，從而在一定程度上制約了建筑企業經濟效益的提升。在高層建筑施工中，給排水工程設計是重要的一環，這是提高業主的滿意度的有效途徑，而通過在高層建筑給排水工程設計中滲透節能理念，不僅環保，滿足業主的綠色需求，同時還能提高建筑企業的效益，樹立綠色形象，因此，將節能理念滲透到高層建筑的給排水工程設計中是當前急需解決的問題。

1高層建筑給排水工程設計節能的重要性

在現代化的社會發展過程中，節能理念已經滲透到人們的生活當中，也在社會上得到了廣泛宣傳，在建筑給排水施工中滲透節能理念已經成為當前建筑工程施工中的關鍵部分之一。就當前高層建筑給排水工程設計情況來說，存在著一定的浪費，如計量設施安裝不到位、未采取節能減排設施、管道繁雜接口錯綜等，這都導致資源嚴重浪費，不僅給業主造成了影響，也在很大程度上提高了建筑施工成本，不利于建筑企業的持續發展。目前，在高層建筑工程給排水施工方面需要得到一定的技術支持。將節能理念滲透在高層建筑給排水工程設計中，并進行有效實踐迫在眉睫。

2高層建筑給排水工程設計中的節能措施

2.1避難層集中設置報警閥

在建筑高度120m左右超高層建筑的噴淋系統的報警閥設置，通常采用分散設置濕式報警閥的做法：在避難層內設置若干套濕式報警閥，供建筑高區自動噴水滅火系統使用；在地下室內設置若干套濕式報警閥，供避難層以下的低區自動噴水滅火系統使用。按照常規設計，濕式報警閥采取在地下室和避難層分散設置，在低區報警閥組前的環狀管網上分別設置減壓閥組。

根據設計要求，減壓閥組通常采用兩組并聯，每個報警閥組采用報警閥前后設置控制閥門，并在報警閥前加設過濾器的做法。由于報警閥前后的控制閥門一般采用普通手動閥門，一旦減壓閥出現故障的情況下，控制閥門不具備自動關閉功能。因此，兩組報警閥組通常不具備故障情況下的自動切換功能，只能手動進行切換。此外，由于報警閥分散設置，從一定程度上增加值班人員的工作強度。從節能減耗出發，我們可以考慮在避難層集中設置報警閥的做法。

根據《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084―2001―2005）的相關要求，濕式報警閥入口壓力不應大干1l2Mpa，在低區濕式報警閥環狀供水管道入口設置減壓閥組，控制閥前壓力不大于1.2Mpa。在閉式自動噴水滅火系統設計中，根據計算，噴淋水泵揚程需要1.8Mpa。在整個閉式自動噴水滅火系統的各個組成部分中，結合相關噴淋產品所提供的技術參數，濕式報警閥的最大工作壓力為12Mpa；普通玻璃球下垂型噴頭的額定工作壓力為1.2Mpa，出廠試驗壓力為3.0Mpa；一般水流指示器的額定工作壓力為1.2Mpa，出廠密封測試壓力為2.4Mpa；對夾式安全信號蝶閥的額定工作壓力可達1.6Mpa。由于避難層的建筑高度大約在60m左右，由噴淋水泵揚程減去報警閥和噴淋水泵問的高差（噴淋水泵一般設在地下三層），從而可以確保濕式報警閥閥前壓力小于12Mpa。相比之下，由于報警閥在避難層集中設置，無需在閥前設置減壓閥組即可有效保證報警閥不會發生超壓，從而可以充分確保報警閥的安全，進一步提高了整個自動噴水滅火系統的安全程度。同時，由于報警閥集中設置，必然利于系統日后的運行管理。

2.2屋面雨水落水管兼作噴淋末端試水排水管道

對于高層框架結構的建筑，由于其本身豎向管道較多，必然需要占用標準層有限的建筑面積。那么，就給水排水專業來說，能否對現有管道系統進行合理優化，在保證建筑使用功能的前提下，盡可能減少豎向管道數量，既利于節省管材，同時也利于節省建筑空間。對于高層建筑屋面雨水排水設計，《建筑給水排水設計規范》（GB50015―2003）第4.926條規定：“高層建筑雨水排水管材宜選用承壓塑料管或金屬管。”同時，在查閱了國內部分超高層建筑的設計實例，屋面雨水排水管道多采用熱浸鍍鋅鋼管，也有部分采用鋼塑復合管。同時，在超高層建筑的噴淋設計中，結合噴淋末端試水裝置的設置位置，需設置專門的噴淋末端試水排水管道。那么，在設計噴淋平面的時候，能否結合屋面雨水排水管道的設置位置（對超高層框架一核心筒結構的建筑，雨水管道通常靠外墻設計），在靠近雨水管道處合理設置噴淋末端試水裝置，這樣設計的話，就可以把屋面雨水管道兼做噴淋末端試水排水管道。從理論上看，這樣做應該是可行的。

2.3冷卻塔的設計及節能運行

通常對于有中央空調冷卻循環水系統的建筑，結合高層建筑主樓、裙房和室外場地的關系，合理選擇冷卻塔的擺放位置，對于節省造價、降低目后運行成本有著重要意義。在冷卻塔的設置位置方面，當建筑專業和室外環境允許的情況下，在室外場地上（綠化地內）直接設置冷卻塔也是一個不錯的選擇。值得注意的是，冷卻塔的位置距離空調制冷機組越近，相比之下更節省冷卻循水管道，也必然利于降低冷卻循環水系統的造價和建安成本。同時，冷卻循環水管道長度越小，系統管路的水頭損失必然降低，利于降低冷卻循環水泵的揚程，也就降低了系統日后的運行成本。在該項目設計中，考慮美觀需要，可要求冷卻塔廠家對塔體（方形橫流式冷卻塔）進行適當美化（借鑒電氣專業室外箱式變電站的做法：室外箱式變電站經適當美化處理后，其外觀效果可作為室外建筑小品）。由于冷卻塔設在室外綠地上，為了防止室外落葉進入冷卻循環水系統，設計要求在冷卻塔的塔頂出風口上設置鋼絲網。根據建成后的實際效果來看，由于室外冷卻塔處理得當，相當于一個室外小品，對于豐富建筑環境，起到了不錯的效果。

3結束語

隨著國家資源供需矛盾的日益突出，在設計中采取一切必要措施，充分貫徹“節水、節材、節地、節能、環保”的設計要求，成為擺在每個給排水設計師面前的一個不容回避的責任。這就需要我們在設計中，充分理解設計中的每一個細節，在保證設計功能需要的前提下，從每一個細微之處最大限度的節約每一寸管道、節省每一個閥門、降低每一度電力消耗，充分減少系統建造及運行成本。

參考文獻：

[1]顏青霜.住宅給水節水節能在綠色建筑中的應用[J].科技與企業.2012（08）

篇(7)

關鍵詞：超高層；冷水系統；節水節能；供水方式

Abstract: in recent years, our country city construction have development which progresses by leaps and bounds, ultra-high buildings also have mushroomed stands in the cities, the number of layers, the height of the great, so the water supply system also put forward higher request, this requires people to seek the most economic optimization design, including the choice of reasonable water supply mode, network optimization design method to save investment, the purpose of saving resources. This article talk about "energy saving, saving" some aspects of the practice, and the vast majority of peer is discussed.

Keywords: tall; Cold water system; Energy saving; Water supply way

中圖分類號：P421.35文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）

引言

在現代城市中，超高層建筑已占據重要地位，彰顯了在有限的地塊上造就居家生活，購物休閑，商務經濟一體的模式。高層建筑供水系統較為復雜，節水問題較多，文中通過超高層建筑的冷水供給進行了系統分析，同時對節水節能在建筑給水排水設計中的應用也作了探索。

供水系統選擇

在超高層的供水設計中，大多采用重力水箱和水泵分區串聯供水的形式，利用中間水箱或高層水箱一定的調節容量，來保證水泵吸水及用戶供水的安全。對于一個超高層建筑來說，冷熱水系統設計可采用變頻調速的方式，把變頻供水技術和日益成熟、規范化的管網疊壓供水技術結合起來，如在屋頂機房內設置的高位水箱中貯存10分鐘消防用水量及供活性碳過濾器反沖洗用水外，樓內不另設置重力生活供水水箱。這樣設計基于以下三方面的考慮：

1.1通過變頻器向水泵電機提供頻率可變的電源，根據實際用水流量的變化來調節改變水泵電機轉速，實現電機的無級調速，達到節能降耗目的。

1.2經過深度處理的生活用水在變頻系統中閉式供水，減少了停留時間，加快了水流循環，同時避免了水箱開式系統可能造成的污染。

1.3中間水箱的取消，減少了系統的中間環節，節約機房面積，降低了設備層鋼樓板的荷載。根據建筑功能的布局特點，在變頻系統設計上采用了串聯變頻及并聯變頻的供水方式，充分發揮兩種變頻供水的特點。

2.系統設計

2.1系統分區

變頻供水系統分成了低，中，高三個給水分區。如某建筑有48層，第一套箱體設備放置在地面上，緊靠臨時蓄水池，水泵房在負一層給蓄水池供水。根據不同的分區來確定不同的供水方式，自1到4層均為市政自來水直接供給,5到14層(高度59.1m)為給水設備低壓給水區,15層到26層(高度100.3m)為給水設備中壓給水區,26層到36層(高度139.1m)為給水設備高壓給水區。分別由高、中、低壓三根立管向上供水組成三個給水區。在第32層(高度123.4m)設有緩沖水池。第二套設備放置在該緩沖水池旁,與第一套設備一樣,分低、中、高區三個給水區,分送到36層以上的各個樓層。

2.2供水方式

工程施工過程中,層段用水不一，施工用水量變化較大。利用市政供水壓力，城市自來水經地下3層砂過濾處理后進入生活貯水池。供低區，中區用水的變頻給水機組通過抽吸地下生活貯水池中的砂濾水，由變頻泵加壓經各區的水處理和加熱設備后，供給所服務區域的用水點，各個分區采用的是并聯供水的形式。而高區變頻給水水泵吸水管接自中區系統的供水管，中區和高區組成了串聯變頻的供水系統，形成了一個相互聯系的整體。其有利特點是：

（1）高區水泵通過串聯充分利用中區水泵機組的流量及揚程，降低了高區水泵的功率，整個串聯系統的供水秒量及電機總功率可以減小。

（2）利用高層建筑的上部空間，緩解了地下室設備過于集中造成機房面積緊張的局面。結構緊湊，占地省，安裝方便，節省管理費用，便于集中管理，取消了屋頂水箱，在一定程度上減輕了水質的二次污染。

（3）串聯供水形式其吸水和供水主干管的線路布置相對簡捷，也便于以后的維修管理。

3.安全措施

整個變頻供水串，并聯組合系統的設計中對安全性采取了下述技術措施，保證可靠供水：

3.1防止高區水泵吸水產生負壓。高區變頻系統的吸水管接自中區供水主管的中端，而非主管末端，吸水管前有較高的水壓，避免了水泵吸水產生負壓的可能性。同時為消除中區供水系統產生的壓力波動，在高區水泵機組的吸水管前加設了一組恒壓閥，閥出口壓力設定為0.55Mpa，保證了吸水口的壓力穩定。

3.2供電電源可靠性要求。由于變頻供水缺少如重力水箱較大的調節容積，為保證供水不間斷，對水泵采用了雙回路的供電方式。在保持設定壓力的前提下，根據用水量的變化情況隨時調整電機的轉速，運行，即可延長設備使用壽命，又能保證運行的可靠性。

3.3在意外情況下可自動報警。該設備的自動化程度很高,外部功能具有地下水池無水自動報警停泵、遇火警時自動閃光報警、電壓超壓和欠壓自動報警等功能,箱體內部有自動換泵、遇火警自動滅火并報警、箱內水位超高自動報警并自動排水和箱內超溫自動送風并報警等各種功能。為避免中區系統供水不及時，造成高區水泵空吸，無水可供的局面。在高區供水機組的吸水管路上旁接了隔膜式隔膜罐，可保證高區供水機組中小泵3分鐘供水秒流量的吸水量。這樣就可滿足克服中區水泵機組啟動滯后所帶來的吸空影響。

4.超高層建筑給水系統中的節水節能

在設計高層建筑時，應該統籌考慮，綜合規劃，在保證供水系統能安全可靠運行的同時，在設計中還應注意避免不必要水電的浪費，加強節水的科學管理，下面從三個方面來探討室內給排水工程設計中節水節能的問題。

4.1注意生活給水管道中減壓節流的問題

《建筑給排水設計規范》中規定生活給水系統最底層的用水點壓力不宜超過400Kpa，但分區后依然存在著部分衛生器具配水點水壓偏大的問題。水池水箱的常年溢水是造成水資源浪費的重要原因。如果不采取減壓節流的措施，就會造成水資源大量的浪費，同時容易產生水擊、噪聲和振動，以致管件遭到損壞或破裂。因此，需要在水支管上安裝減壓孔板、壓力調節閥或減壓閥來避免部分供水點超壓問題，使得豎向分區的水壓分布比較均勻一些，避免不必要的浪費。

4.2采用節水節能型衛生器具，減少用水量

在滿足使用功能的前提下，采用新型的節水節能衛生器具，減少馬桶的沖水量，目前，我國普遍采用9L的坐便器，耗水量較大，若使用小于6L的馬桶，則可節省大量的水資源，或使用雙沖洗量坐便器、氣動和真空式大便器，節水延時自閉沖洗閥等，利用真空節水技術，用空氣代替大量的水，快速將潔具內的污水沖吸干凈，達到節水節能的效果，采用充氣水龍頭和泡沫水龍頭比普通水龍頭節水25%。

4.3消防水池的節水節能措施

對于超高層建筑來說，盡可能共用一個消防水池、一個消防水箱和一套加壓系統，這樣可以節省工程建筑和設備投資，降低運轉費用，便于集中管理，而且可避免多座貯水池的大量消防貯水及定期換水而造成水資源的浪費。由于消防貯水池所貯的水量很大，又由于沒有火災時消防水禁止使用，那么水在貯水池中停留時間就會很長，余氯量早已耗盡，必然會導致水質的惡化，變成臟水臭水，因此消防水池也要定期放水，這樣勢必會造成水的浪費。因此還可考慮消防水水池與游泳池、水景合建或與生活雜用水水池合建，使消防水池的水流動起來，這樣消防水池的水不至于變成死水，達到節水和一水多用的目的。

結語

變頻供水系統在建筑工程中的使用可改善飲用水水質，滿足供水壓力要求。其設計合理，操作方便，占地面積小，造價低、耗能少，有明顯節能效果。變頻供水系統將會更廣泛應用于各種高層和超高層建筑中，但為了發揮變頻供水的特點，需根據不同的建筑功能進行管理布局設計。在人們對水質要求越來越高，并且更加注重節能的社會，無負壓變頻恒壓供水也是一種新型的供水方式，是未來高層建筑供水方式的發展方向。

參考文獻

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[2]《建筑給排水設計規范》GB50015-2003.

[3]李穎莉；張志剛.淺談高級住宅給排水設計,2006(16).