超高层建筑给水排水设计方案的应用研究

上海中森建筑与工程设计顾问有限公司山东分公司 山东济南 250000

超高层建筑的出现可以在有限的土地资源中解决城市人口扩张的问题，将会解决土地紧张、城市人口增多等现象的发生，超高层建筑将成为今后城市建筑业发展的主方向，作为超高层建筑配套专业，给排水系统的设计为保障超高层建筑正常运行，保证消防安全等方面起到关键性作用。给排水工程是一项综合性较强的工程项目。如果出现发展性问题，首先有做好解决策划，从而保证施工工作可以有效进行。要让消防安全系统能够发挥其应有价值，为人民的生命安全提供有效保障。

1 超高层建筑给水排水设计原则

（1）安全性。在任何工程项目设计过程中，安全性一直都是首要遵循的原则，在社会经济水平不断提升的背景下，人们对于建筑的功能属性要求也在提升，这也使得许多超高层建筑的外形、内饰都出现了较大的变化。在铺设给排水管道时，不仅需要考虑到管道的实用价值，还需要考虑到其美观性。目前，很多设计师在设计给排水管道时，会选用暗管铺设的方式，因此，给排水管道与其他管线的间距、管道壁厚、管道直径都需要重点关注安全应用方面的内容，从而起到提升管道应用安全性的作用[1]。

（2）经济性。除了上述原则外，在给排水设计过程中，经济性原则也是需要遵循的应用原则。目前，建筑项目都是通过招投标的方式来获取，因为这种方式存在着企业间的竞争关系，所以，为了获取到建设权，施工企业之间会通过压低竞价的方式来提高竞争力，这也进一步压缩了企业的经济利润空间。给排水工程作为基础性施工项目，属于施工成本占比较高的内容，因此，在对其展开设计时，需要合理管控工程项目的施工成本，在满足施工质量要求的基础上，减少施工成本的支出，从而提高施工项目可以带来的经济效益和社会效益。

2 超高层建筑给水排水设计方案应用

2.1 给水方式

目前行业中常用到的超高层建筑给水设计方式有很多种，主要包括高位水箱、减压分区、变频泵无水箱等，不同的方式之间各有优缺点，需要根据建筑物的实际特点因地适宜的选择使用。其中，高位水箱的给水方式需要通过泵房内的离心水泵进行供水功能，在发生火情之前高位水箱内应该存储一定量的水，从而确保发生火情时能够立即投入使用。该方法的优点是方法简单，成本较低，但是由于水箱内的水质流动性差，时间久后会出现污染，所以该方法更适合经常使用消防设备的环境下；减压分区是指利用减压设备进行减压处理，在超高层建筑的不同区域内安装水箱，水泵会将水倒入超高层建筑的总水箱内，实现高层水箱内的水向低层水箱流动，管道扇安装减压阀，水流经过减压阀后进入到不同分区的管道体系内，该方法的优点是后期维修较为方便，性能较为可靠。变频泵无水箱主要是利用变频器自动化功能进行运作，变频器通过控制电动机的速度来实现对水的控制，该方法的最大优势是节约水资源，但成本较高，且易受到外界干扰。

2.2 排水设计与防水处理

在超高层建筑给排水系统的设计中，卫生间的排水与防水功能至关重要，在卫生间排水管设计时，应结合卫生间的大小和管道走向来确保其排水与防水功能的合理设计。在铺设卫生间管道前，需要做一层防水，然后进行蓄水试验来检查是否漏水，待蓄水试验合格后方可进行填坑，然后再进行一次防水处理，最后在进行地面铺设。在选择排水管道的管径时，需以管道用途及铺设地点为依据。如果建筑物层数超过30 层，或是属于商业、公共、医疗建筑，则其立管型号应以 DN125 或DN150 为主。在结合排水管道的铺设位置的同时，依据其水流速度来确定排水管管径[2]。

2.3 灵活运用BIM 技术

现阶段，BIM 技术具有应用先进性特点，表现在三维模拟与动态监控两个方面。此两种应用技术，为超高层建筑给排水设计的合理性提供多重技术助力。传统给排水设计，大多数为平面设计图。BIM技术为建筑单位带来了立体设计平台。三维设计相比平面设计，直观性可视效果更佳，便于作业人员明确自身施工项目、作业职责，提升给排水设计的综合应用效果，发挥其在给排水作业中具有的指导价值。与此同时，BIM 技术为建筑单位提供了工程监管可能性，为其有效开展给排水工程建设、验证给排水设计合理性等工作，提供动态化与模拟化的数据参照，提升了工程监管效率，增强给排水工程建设的作业活力。BIM 技术的模拟功能，将给排水设计有效呈放，各方人士针对三维设计效果图，给予有效的调整方案，提升给排水设计的合理性。在此基础上，BIM 技术的动态化功能，在模拟的基础上，实时调整各类设计参数，即可获取调整后的模拟工程状态，为给排水设计校验工作提供技术便利[3]。

2.4 运用节能材料

在绿色施工理念背景下，在超高层建筑工程施工过程中，需要做好绿色施工材料的应用工作，以提高超高层建筑的节能性。在前期设计过程中，也需要对市面中涌入的节能材料进行了解，可以借助信息技术搭建有关节能材料的应用体系，在体系中标注节能材料的性能、市场参考价格、使用年限、承载能力等参数。结合结构承载力要求，选择恰当的节能材料，在设计方案中标注参数信息，便于后续施工时的应用。另外，除了管道选择节能性材料外，在设计中还可以增加一些节能卫生器的设计，虽然前期投入成本会高一些，但此类产品的使用年限较久，这也可以降低后续维护成本的支出，提高结构可以带来的综合效益。

3 超高层建筑消防给水设计

3.1 给水系统

消防给水系统是超高层建筑消防给排水设计的一个基础组成部分，主要负责为建筑消防提供必要的水资源。但是不同超高层建筑的高度各不相同，它们的用水量也有所不同，在设计消防给水系统期间可以相应地设定火灾的延续时间为3h，同时还要科学、合理地对超高层建筑室外与室内的消防用水量进行准确估算。比如，要结合室内外的实际消防用水量来合理地设置循环水泵与导流墙，保证可以在最大程度节省消防给水系统设计成本的基础上，加强监督管理，如要确保超高层建筑群的恰当位置处设置消防水池，这样才能保证所设计消防给水系统可以为超高层建筑提供充足的消防用水。

3.2 消防给水泵房

在超高层建筑发生火灾时，需要大量的水用于灭火，对建筑的给水系统提出了更高的要求，必须保证充足的水源供应。为了满足这一要求，需要在给排水及消防管道设计中采用消防水泵房设计。对于超高层建筑而言，消防水泵房是储备消防用水的重要设施，消防水泵房中一般设有消防水池，这样可以提供充足的消防用水。在计算超高层建筑的消防用水量时，必须进行详细而严格的计算[4]。因此，消防水池的储水量需要根据超高层建筑的消防用水量来设计，保证蓄水量可以满足建筑用水量的需求。在具体的消防水泵房设计中，需要把握以下要点：第一，消防水池中需要设置导流墙，避免出现死角，并且采取必要的循环措施，存进水池中水的循环。第二，在为消防水泵房选择水泵时，在保证工作效率的前提下，应尽量选择大功率水泵，实现消防水泵房的高效运行，降低能源消耗。在将水泵与泵房并联的过程中，需要保证良好的工作效率。第三，根据水泵的实际运行状态调整运行速度，促进水泵运行效率的提升。此外，还要采用防超压设计，保证水泵能够正常运行，避免水泵出现超压运行的情况[5]。

4 结语

总而言之，在超高层建筑给排水系统中，需要确保给排水系统的设计质量得到不断提高，并且还要在后期给排水系统运行过程中开展定期的检查与维护，以此有效确保给排水系统在超高层建筑物的正常使用。现阶段，我国建筑行业在给排水设计过程中正逐渐至力于向着高效、节能、舒适及安静的方向发展，为了使这一目标更好实现，设计人员必须以科技发展趋势作为推动力量，对超高层建筑给排水系统进行科学设计，全面掌握给排水设计中的重难点。