超高層住宅建筑給排水消防設計要點及實踐

周子能

摘要：針對超高層住宅建筑特點，如何進行泵房選址、給水分區劃分、噪音控制、管材選用、管線綜合等進行全面分析，并結合工程實例，提出設計要點與應對措施，希望能夠為類似工程項目給排水消防設計提供借鑒。

關鍵詞：超高層住宅;泵房選址;給水系統;排水系統;消防系統;管線綜合

1 項目概況

某項目地塊為商業、住宅用地，總建筑面積102640.46m2，主要包括：3棟47層的超高層住宅，建筑高度139.9m;1棟3層和1棟2層的內街獨立商業;1棟3層的6班幼兒園：地下2層為設備機房與車庫、人防。項目僅東側市政道路存在一路N1000市政給水水源，市政水壓0.30MPa（相對于絕對標高34.400m），高日生活用水量為539.33m3/h，最大時用水量為58.42m3/h。

2 給排水及消防設計要點及實踐

2.1 泵房選址要點

居住小區加壓泵房的位置選取應遵循以下原則：1、減少水泵運行噪聲對居住環境影響，避免設置在人員居住空間的正下方和正上方;2、靠近整個小區的中央位置和用水大戶，以縮短供水主干管長度，減少管網水頭損失;3、盡量不占用具有良好售賣價值的車位;4、與小區規劃開發進度相匹配，滿足分批驗收和交樓要求。在實際設計中，前3點能普遍有效執行，而第4點經常被忽略，導致后期在部分樓棟先期交樓的情況下無法滿足生活給水或消防驗收要求而增設臨時泵房，造成建設成本的極大浪費。基于以上原則，本項目泵房選址首批交樓2#棟附近，大致位于小區中央位置，同時避開了住宅正下方，在其東南側設置消防泵房、西南側設置生活泵房，詳下圖。

2.2 給水系統設計要點

相對于100 m以下住宅建筑，超高層住宅建筑生活給水輸送高度更高，給水分區更多，對加壓設備和給水管材的耐壓性能也提出了更高要求，需進行更深入的研究和比選。

2.2.1 供水方式選取。本項目采用變頻加壓分區供水方式，主要基于以下考慮：各分區給水立管承壓小，管材的造價低，使用壽命更長;分區供水由幾套給水管網同時向用戶供水，提高了供水的可靠性;分區后使加壓泵盡可能的在高效段運行，有利于充分節能;水箱水泵均布置在生活水泵房，維護方便且能避免高位水箱帶來的二次污染。

2.2.2 給水分區確定。依據《建筑給水排水設計標準》^[1]3.4.3條：各分區靜水壓不宜大于0.45MPa;結合綠色建筑評價標準一般要求住宅入戶水壓不大于0.20MPa，按每30m左右高差設置一個給水分區，當入戶管靜水壓大于0.35MPa時，設置減壓閥。本項目生活給水豎向分為5個區。1～4層為1區，由市政直接供水; 5～15層為加壓一區， 16～26層為加壓二區， 27～37層為加壓三區，38層及以上為加壓四區，各加壓分區由對應分區變頻泵組加壓供水。

2.2.3 給水管道材質選用。一般各省市自來水公司依據當地經濟技術實際情況，結合管材安全性、可靠性、經濟性、衛生性等編制有相應的地方性二次加壓供水導則，對管材選取有詳細明確，參照執行即可。

2.2.4 給水管道敷設。

住宅室內給水管道敷設有兩種方式：墊層內敷設和吊頂內敷設，可根據項目實際合理選用。本項目采用墊層內敷設，主要考慮項目層高較低，僅2.95米，采用墊層內敷設可減少吊頂、墻體豎向開槽和裝修包管。此外，為更好的加強衛生間、陽臺隔墻防水效果，建議給水管從室內出敞開陽臺（及帶洗衣機的封閉陽臺）或從室內進衛生間時，管道上翻“幾字彎”型走管，詳下圖。

2.3 排水系統設計要點

2.3.1 排水方式選擇。個別地區規定室內生活污水與廢水分流，需按照其地方規定實施。本項目所在地無此要求，采用室內生活污水與廢水合流、雨水與生活污廢水分流排水管道系統，生活污水經化糞池處理后再排至城市污水管道。幼兒園食堂、商業餐飲廢水經隔油池處理后再排至城市污水管道。

2.3.2 排水噪聲控制。排水立管盡可能遠離臥室布置，合理選用排水管道材質和連接形式。本項目排水立管采用柔性機制排水鑄鐵管，卡箍連接，靠臥室相鄰內墻的排水立管采用橡膠圈密封柔性接口機制的排水鑄鐵管。

2.3.3 排水防漏措施。項目排水立管穿樓板設計采用防漏預埋座，采用防漏預埋座具有以下優點：1、防漏預埋座底部自帶固定孔和止水環，可以方便地固定在模板上，同時止水環與混泥土現澆一次成型，真正的起到了止水作用;2、防漏預埋座四周的網孔可排除結構板面積水，無需重復設置降板區結構排水地漏;3、防漏預埋座配件由兩個不等心圓組成，相當于一個補心配件，可實現3cm到5cm的垂直偏差調整，預埋和施工更加靈活高效。

2.3.4 其他設計要點。結合以往設計經驗，在超高層住宅排水設計過程中還應特別注意以下幾點：1、衛生間地漏應設置存水彎，存水彎水封深度不小于50mm，確保不反味，不返有害病菌;2、廚房排水支管安裝高度不應過高，建議設計安裝高度為H+0.100m，如果過高，后期將影響洗菜盆排水管道安裝和有效排水;3、散排在各屋面的雨水立管底部應設置水簸箕，防止雨水直接沖刷屋面，破壞防水層和隔熱層;4、在條件允許的情況下，住宅底層衛生間排水應盡量單獨排出，減少堵塞和反水可能。

2.4 消防系統設計要點

消防給水系統采用臨時高壓系統，其基礎要求就是要滿足消防水量與水壓，確保消防設施的安全和穩定。

2.4.1 消防系統水量確定。依據建筑物的用途功能、體積、高度等因素綜合考慮，該項目消防水量詳下表：

需特別注意的是：依據《建筑設計防火規范》^[2]8.3.3條規定 ：對于建筑高度大于100m的住宅建筑，需要在住宅建筑的公共部位、套內各房間設置自動噴水滅火系統。

2.4.2 消防系統分區及管材選用。

室內消火栓系統豎向分為高、低兩個區， 最大分區高度83m，滿足消火栓栓口處靜壓小于1.0MPa。共用一組消火栓泵，高區由消防泵直接供水，低區減壓后供水。1～19層為低區，20層及其以上為高區。消火栓栓口動壓控制不超過0.5MPa，超過者設置減壓穩壓型消火栓。室內消火栓給水管每個分區均成環網布置。管材根據工作壓力大小選用。本項目工作壓力≤1.2MPa時采用熱浸鍍鋅鋼管;1.2MPa<工作壓力<1.6MPa時采用熱浸鍍鋅加厚鋼管，大于1.6MPa時采用熱浸鍍鋅無縫鋼管。

自動噴水滅火系統按照滿足“報警閥處的工作壓力大于1.60MPa或噴頭處的工作壓力大于1.20MPa”要求，豎向分為高、低兩個區，共用一組噴淋泵，高區由噴淋泵直接供水，低區減壓后供水。-2至32層為低區，33層及其以上為高區。管材根據工作壓力選取，本項目30層及以下采用熱浸鍍鋅無縫鋼管，管材公稱壓力2.5MPa;30層以上采用熱浸鍍鋅焊接鋼管，管材公稱壓力1.6MPa。

2.4.3 消防管道試壓。消防系統管道為鋼管的試驗壓力為：工作壓力P≤1.0MPa時，按1.5P計，且不應小于1.4MPa;工作壓力P>1.0MPa時，按P+0.4MPa計。多數消防設計說明中僅簡單描述為施工單位按規范實施，這就造成施工單位盲目試壓或錯誤試壓導致試壓事故時有發生。建議消防設計說明中增加管道試壓詳細說明，同時消防給水系統圖上應標注各分區引入管道入口壓力及減壓閥前后壓力，便于實際施工過程中精準試壓。

2.5 管線綜合

超高層住宅建筑機電管線相對復雜，容易出現各專業管線打架導致后期返工問題，這就需要各專業提前進行管線綜合設計。傳統平面設計各專業圖紙分散且協調工作量大，修改麻煩，基于此，本項目創新采用了BIM技術進行管線綜合。

通過BIM技術，將各系統管線的大小、位置、標高進行三維仿真模擬，對可能發生碰撞的管線進行直觀調整，實現管道走向和安裝高度的可施工性，減少后期施工拆改，不僅省時省力，還減少了材料浪費;對于本項目，尤其是存在大量管道穿梁情況下，能提高套管預埋的準確性，減少二次開洞，同時也提高了結構安全性。BIM模型創建后還可以通過凈高檢查，篩選出管線凈高不符合規范的空間位置，有效避免施工完成后，凈高不足的問題。超高層住宅戶內設置有消防噴淋管道，在管道布置時，要避免影響戶內層高和美觀。通過BIM管線綜合使消防噴頭有效避開與燈具沖突，調整噴頭布置形式，與裝修的完美配合。設計階段的BIM模型，還可通過剖切三維管線及室內仿真漫游等方式展示給施工人員，使其更好理解施工方案，提高施工質量。

3 結語：

綜上所述，相對于普通高層住宅建筑，超高層住宅建筑項目對給排水消防設計提出了更高的要求。在設計過程中應針對超高層建筑特點和要求，對給排水系統、消防系統各要點進行綜合分析，采取科學措施有效解決，從而提升建筑的的安全性與穩定性，實現更高的居住品質和居住體驗。

參考文獻：

[1]GB50015-2003（2009年版）建筑給水排水設計規范[S]

[2]GB50016-2014（2018年版）建筑設計防火規范[S]