高層建筑給排水設計要點研究

張學智

（北京方州基業建筑規劃設計有限公司甘肅分公司，甘肅 蘭州 730030）

0 引言

在城市規模化發展中，大量的高層建筑相繼涌現。眾所周知，高層建筑除了高，還具有結構復雜、用途廣泛、功能繁多、設備密集等特點。其空間結構復雜，不僅平面形狀多樣，立面體形也是多變；此外，高層建筑往往體量龐大，通道復雜，人員過度集中或煙霧彌漫時，復雜的通道容易使人迷失方向。在這樣復雜的高層建筑里，生活用水的給與排、消防用水和雨水收集系統等都關系到人們的正常生活和生命財產安全，十分重要。其給排水系統的科學設計備受重視。基于此，本文就高層建筑給排水設計要點進行論述[1]。

1 高層建筑對給排水系統的功能需求

1.1 生活給排水功能

日常供水、排水是高層建筑給排水系統的基本功能。高層建筑的用途差異對供水、排水系統的功能有著不同的要求。設計者必須根據高層建筑的不同用途先收集原始資料，再開展針對性設計。

對于那些用途繁雜的高層建筑，必然存在不同性質的用水區域。不同性質的用水區域必須配套相應的給水加壓系統。不同性質的用水，計費規則也會不同，給水系統也就不同，需要獨立設置。一般情況下，高層建筑當中的用水類別會包括：業主日常用水、行政事業用水、經營服務用水以及特種行業用水。在對不同供水系統進行建設的過程中，相關工作人員應當及時到當地相關部門對用水收費范圍以及標準進行了解，確保相關給水系統可以滿足高層建筑各類業主的實際需求。

除了給水功能以外，暢通的排水功能也是高層建筑給排水系統所必備的。為了確保系統排水性能可以滿足高層建筑日常運行實際需求，相關工作人員在對其進行設計的過程中會采用污廢合流制，在地上采用重力流排水方式，在地下采用壓力流排水方式。建筑內日常產生的生活污水會經化糞池有效處理之后流入室外污水排水系統。對于高層建筑內產生的含油廢水，需要經過隔油池處理后再排入室外污水排水系統。在開展建筑排水系統室外豎向分區建設工作的過程中，相關工作人員應當有效結合高層建筑主體功能分區，進一步提升高層建筑排水系統建設的合理性。通常高層建筑排水系統功能分區會采用單獨建設的形式，保證各系統運行互不干擾[2]。

1.2 消防功能

高層建筑給排水系統的消防功能是業主或用戶人身安全的基本保障，應該得到設計單位、建設單位的高度重視。通常情況下，高層建筑消防系統需要采用臨時高壓給水系統供水，但是《建筑給排水設計標準》（GB 50015-2019）中明確指出“消火栓刷口靜壓力不應大于1.0MPa，當大于1.0MPa時，應采用分區給水系統。”因此，為保證高層建筑消防功能可以充分發揮作用，建設過程中應遵守該規則，設計人員一般會使用水泵、減壓閥或者減壓水箱進行分區，甚至會考慮自動噴水滅火功能的設計。在對該功能進行完善的過程中，應當以每個報警閥所控制的樓層進行分區，并盡可能地將消防分區與生活用水分區相匹配，使得火災發生之后，消防工作可以第一時間開展。

2 高層建筑給排水系統的設計要點

2.1 工程案例及設計依據

為了探究高層建筑給排水設計要點，本文主要以某國際大廈為例，該超高層智能型綜合寫字樓總投資約3.8億元人民幣，樓高206m，總建筑面積154053m2（其中包括地下面積30905m2，地上面積123148m2），并且樓層功能劃分為辦公大廳、機動車車庫、會議室、餐廳等。在本次給排水設計中運用到了多種新技術，并且針對高層給排水復雜性特點，給出合理的解決方案，主要體現在以下幾個方面：（1）為了盡量避免下層管道凈水壓力過大，本次施工采用多種給水系統，使得市政管網余壓得到充分利用，避免引起震動和泄漏等問題；（2）利用雨水回收利用系統，有效利用可再生資源，既經濟又環保；（3）系統在火災突發時，可以提高高層建筑滅火系統可靠性。

2.2 設計要點

2.2.1 生活給水的設計

在生活給水設計之前，應該根據建筑物使用功能對該高層建筑日常生活用水量進行分析，估計高頻段用水期間最大用量[3]。估計結果如表1所示。

表1 高層建筑生活用水預估

設置給水系統分區，其中負樓層和1樓層由市政水直供，從2~17層，18~35層均由變頻加壓供水；管道布設形式主要有兩種，分別是上行下給和下行上給；在市政給水管網中將給水水池和泵房設置在負樓層，引入一根DN200的管道進入地下室，在地下泵房設置28層水箱給水泵組，每個區最低壓力0.35MPa。管網干流流速為1.2~2.0m/s，支流流速為0.75~1.2m/s，轉輸水泵容積為5~10min[4]。

2.2.2 熱水給水的設計

在設計熱水給水系統時，主要對給水系統進行分區，負樓層和一樓層無熱水，從2樓開始一直到頂層35層，都采用上行下給的管道布置形式。設置洗臉盆熱水溫度為35℃，淋浴器熱水溫度為40℃，同時用水概率分別以90%和70%計算，熱水盆每小時消耗量為80L，淋浴器每小時消耗熱水量為200L。在供水系統中，冷熱水均由同一供水變頻泵組構成，每個區冷熱水泵供用水點使用，水壓恒定，便于調節溫度，熱水循環主管在總閥之后不循環，每個系統末端熱水經過循環水泵再次加熱，每層的給水總閥前設置電伴熱系統，保證用戶在開啟水龍頭后，水溫恒定。

2.2.3 消防給水的設計

該高層建筑屬于大型多功能建筑設施,因此消防系統較為復雜,共涉及到汽車庫自動噴水滅火系統、消火栓滅火系統、自動噴水滅火系統、智能型主動噴水滅火系統、氣體滅火系統等多個消防設施，室外消防水池的容積為332m3，消防用水主要接市政管網，室內消防水箱的容積為572m3，并且消防供水流程主要為市政供水管網→室外消防水池→泵組加壓給水管網→室外消火栓。如果是室內消防系統，其供水流程為：地下生活水池→加壓生活泵組→重力供水→室內消火栓。在確定消防用水量時，防火按照一類執行，在本次給水設計中，如果設定火災次數為一次，那么需要室外供水30L/s，室內消火栓消防用水為40L/s，自動噴水滅火系統需要用水25L/s，如果火災延續時間為3h，那么室外每小時用水量為108m3，室內每小時用水量為144m3，滅火系統每小時用水90m3。在室外消火栓給水系統中，從市政給水管接入DN100補水管，然后進入地下室，直到室外消防水池，泵組設置在地下負四層，每個給水網上設置一個室外消火栓，間距為100m，水池容積為332m3，并且利用分區給水方式，對管材要求較低，設備布置較為集中，不會增加整體建筑物的造價，可以節約土建成本，可靠性高，并且該種常高壓系統不受消防供電影響，可以保證消防用水安全性和可靠性，保證利用管網水壓系統在供水時每級壓力≤2.5MPa，設置增壓穩壓裝置，降低系統工作壓力。

2.2.4 生活排水的設計

在本次高層建筑給排水設計中，室內衛生間均采用同層排水技術，支水管和排污橫管不穿越樓板，而是在平面施工敷設時，利用主排污管在同樓層內排放廢棄物，管道維修時不會干擾到下層用戶，并且衛生間器具布置靈活，管道不會出現結露現象，安裝方便，避免衛生死角。同時，該種施工方式排水噪聲較小，節省通氣立管，在高層生活排水設計中應用廣泛。墻內設置隱蔽型支架，支架內包含排水和給水管道，安裝完畢后，整個洗手間只有配水龍頭和衛生器具顯露出來，降低衛生間漏水率和下滲率，在地下室排水中，利用自動控制裝置，將污水引至地下負四層的集水井，集水井設置防爆排水地漏，排水管道位于天花板下300mm處，消防電梯采用重力排水閥，排水量不小于10L/s。

2.2.5 室外排水的設計

在室外排水設計中，主要應用雨水排水系統，由于該國際大廈位于季風性氣候區，夏季降雨量較為集中，因此在屋面仍然采用傳統雨水排水方法，構造較為簡單，重力流雨水系統為87型雨水斗，系統工作時過水斷面收縮，形成漩渦，使整個排水系統呈氣液兩相流狀態，當雨水進入到排水系統時，空氣大約占據1/3空間，斗內出現負壓狀態，泄水量增加。同時，技術人員還應該根據當地夏季降雨情況，計算出暴雨強度，隨著城市化建設的不斷推進，大量的雨水徑流未加以利用，就直接下滲到地下管道中，不透水面積日益增多，但是也造成了水資源的大量浪費，因此在本次排水設計中，在綠色循環可持續發展理念下，為了減輕該城市排水設施負擔，節約水資源，設定天面雨水回收系統。流程為：天面雨水+地面雨水→檢查井+雨水口→棄流池→沉淀地+雨水滲濾系統→儲水池→消毒處理→回收利用[5]。在儲水池內設置兩臺潛水泵，同時設置攪拌、沖洗裝置，供綠化和道路灑水使用，為了保證儲水池內水質不變，或者降低徑流受到的污染，可以向水池內投加氯片。在必要時也可以設置雨水綜合利用系統，以降低廢水處理成本，簡化處理工藝，分擔市政雨水管排水壓力，通過屋面雨水回收利用和地面雨水下滲，降低排水管道負荷。

3 高層建筑給排水系統設計注意事項

（1）做好給排水管道防腐工作。在給排水系統設計工作開展的過程中，為防止給排水管道遭受腐蝕影響，相關工作人員可以采用“四油三布”的形式開展防腐工作，即刷瀝青油以及纏纖布，兩項工作交叉進行，優先進行刷油。

（2）排水立管不能設置消能彎頭。如果通過該種方式開展設計工作，將導致管道轉折處易形成水躍，進而導致排水能力下降，甚至會出現管道堵塞問題。

（3）進行防脫加固處理。在對排水管道進行設計的過程中，由于管道接口抗拉拔能力相對較弱，所以設計時就應提出要求，工作人員應當及時進行防脫加固處理，進一步提升管道抗水流沖擊能力。

4 結束語

綜上所述，高層建筑給排水設計主要包含給水系統、排水系統、消防系統和雨水收集系統等多種項目的設計。不同用途的高層建筑對供水、排水、消防系統的功能有著不同的要求。設計者必須根據高層建筑的不同用途先收集原始資料，再開展針對性設計。根據用水性質和特點，分區進行給排水和消防設計。重點把握生活給水、熱水給水、消防給水、生活排水和室外排水系統的設計要點，注重系統的防腐、穩定和安全。