高层建筑给排水设计要点研究

张学智

（北京方州基业建筑规划设计有限公司甘肃分公司，甘肃 兰州 730030）

0 引言

在城市规模化发展中，大量的高层建筑相继涌现。众所周知，高层建筑除了高，还具有结构复杂、用途广泛、功能繁多、设备密集等特点。其空间结构复杂，不仅平面形状多样，立面体形也是多变；此外，高层建筑往往体量庞大，通道复杂，人员过度集中或烟雾弥漫时，复杂的通道容易使人迷失方向。在这样复杂的高层建筑里，生活用水的给与排、消防用水和雨水收集系统等都关系到人们的正常生活和生命财产安全，十分重要。其给排水系统的科学设计备受重视。基于此，本文就高层建筑给排水设计要点进行论述[1]。

1 高层建筑对给排水系统的功能需求

1.1 生活给排水功能

日常供水、排水是高层建筑给排水系统的基本功能。高层建筑的用途差异对供水、排水系统的功能有着不同的要求。设计者必须根据高层建筑的不同用途先收集原始资料，再开展针对性设计。

对于那些用途繁杂的高层建筑，必然存在不同性质的用水区域。不同性质的用水区域必须配套相应的给水加压系统。不同性质的用水，计费规则也会不同，给水系统也就不同，需要独立设置。一般情况下，高层建筑当中的用水类别会包括：业主日常用水、行政事业用水、经营服务用水以及特种行业用水。在对不同供水系统进行建设的过程中，相关工作人员应当及时到当地相关部门对用水收费范围以及标准进行了解，确保相关给水系统可以满足高层建筑各类业主的实际需求。

除了给水功能以外，畅通的排水功能也是高层建筑给排水系统所必备的。为了确保系统排水性能可以满足高层建筑日常运行实际需求，相关工作人员在对其进行设计的过程中会采用污废合流制，在地上采用重力流排水方式，在地下采用压力流排水方式。建筑内日常产生的生活污水会经化粪池有效处理之后流入室外污水排水系统。对于高层建筑内产生的含油废水，需要经过隔油池处理后再排入室外污水排水系统。在开展建筑排水系统室外竖向分区建设工作的过程中，相关工作人员应当有效结合高层建筑主体功能分区，进一步提升高层建筑排水系统建设的合理性。通常高层建筑排水系统功能分区会采用单独建设的形式，保证各系统运行互不干扰[2]。

1.2 消防功能

高层建筑给排水系统的消防功能是业主或用户人身安全的基本保障，应该得到设计单位、建设单位的高度重视。通常情况下，高层建筑消防系统需要采用临时高压给水系统供水，但是《建筑给排水设计标准》（GB 50015-2019）中明确指出“消火栓刷口静压力不应大于1.0MPa，当大于1.0MPa时，应采用分区给水系统。”因此，为保证高层建筑消防功能可以充分发挥作用，建设过程中应遵守该规则，设计人员一般会使用水泵、减压阀或者减压水箱进行分区，甚至会考虑自动喷水灭火功能的设计。在对该功能进行完善的过程中，应当以每个报警阀所控制的楼层进行分区，并尽可能地将消防分区与生活用水分区相匹配，使得火灾发生之后，消防工作可以第一时间开展。

2 高层建筑给排水系统的设计要点

2.1 工程案例及设计依据

为了探究高层建筑给排水设计要点，本文主要以某国际大厦为例，该超高层智能型综合写字楼总投资约3.8亿元人民币，楼高206m，总建筑面积154053m2（其中包括地下面积30905m2，地上面积123148m2），并且楼层功能划分为办公大厅、机动车车库、会议室、餐厅等。在本次给排水设计中运用到了多种新技术，并且针对高层给排水复杂性特点，给出合理的解决方案，主要体现在以下几个方面：（1）为了尽量避免下层管道净水压力过大，本次施工采用多种给水系统，使得市政管网余压得到充分利用，避免引起震动和泄漏等问题；（2）利用雨水回收利用系统，有效利用可再生资源，既经济又环保；（3）系统在火灾突发时，可以提高高层建筑灭火系统可靠性。

2.2 设计要点

2.2.1 生活给水的设计

在生活给水设计之前，应该根据建筑物使用功能对该高层建筑日常生活用水量进行分析，估计高频段用水期间最大用量[3]。估计结果如表1所示。

表1 高层建筑生活用水预估

设置给水系统分区，其中负楼层和1楼层由市政水直供，从2~17层，18~35层均由变频加压供水；管道布设形式主要有两种，分别是上行下给和下行上给；在市政给水管网中将给水水池和泵房设置在负楼层，引入一根DN200的管道进入地下室，在地下泵房设置28层水箱给水泵组，每个区最低压力0.35MPa。管网干流流速为1.2~2.0m/s，支流流速为0.75~1.2m/s，转输水泵容积为5~10min[4]。

2.2.2 热水给水的设计

在设计热水给水系统时，主要对给水系统进行分区，负楼层和一楼层无热水，从2楼开始一直到顶层35层，都采用上行下给的管道布置形式。设置洗脸盆热水温度为35℃，淋浴器热水温度为40℃，同时用水概率分别以90%和70%计算，热水盆每小时消耗量为80L，淋浴器每小时消耗热水量为200L。在供水系统中，冷热水均由同一供水变频泵组构成，每个区冷热水泵供用水点使用，水压恒定，便于调节温度，热水循环主管在总阀之后不循环，每个系统末端热水经过循环水泵再次加热，每层的给水总阀前设置电伴热系统，保证用户在开启水龙头后，水温恒定。

2.2.3 消防给水的设计

该高层建筑属于大型多功能建筑设施,因此消防系统较为复杂,共涉及到汽车库自动喷水灭火系统、消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统、智能型主动喷水灭火系统、气体灭火系统等多个消防设施，室外消防水池的容积为332m³，消防用水主要接市政管网，室内消防水箱的容积为572m³，并且消防供水流程主要为市政供水管网→室外消防水池→泵组加压给水管网→室外消火栓。如果是室内消防系统，其供水流程为：地下生活水池→加压生活泵组→重力供水→室内消火栓。在确定消防用水量时，防火按照一类执行，在本次给水设计中，如果设定火灾次数为一次，那么需要室外供水30L/s，室内消火栓消防用水为40L/s，自动喷水灭火系统需要用水25L/s，如果火灾延续时间为3h，那么室外每小时用水量为108m³，室内每小时用水量为144m³，灭火系统每小时用水90m³。在室外消火栓给水系统中，从市政给水管接入DN100补水管，然后进入地下室，直到室外消防水池，泵组设置在地下负四层，每个给水网上设置一个室外消火栓，间距为100m，水池容积为332m³，并且利用分区给水方式，对管材要求较低，设备布置较为集中，不会增加整体建筑物的造价，可以节约土建成本，可靠性高，并且该种常高压系统不受消防供电影响，可以保证消防用水安全性和可靠性，保证利用管网水压系统在供水时每级压力≤2.5MPa，设置增压稳压装置，降低系统工作压力。

2.2.4 生活排水的设计

在本次高层建筑给排水设计中，室内卫生间均采用同层排水技术，支水管和排污横管不穿越楼板，而是在平面施工敷设时，利用主排污管在同楼层内排放废弃物，管道维修时不会干扰到下层用户，并且卫生间器具布置灵活，管道不会出现结露现象，安装方便，避免卫生死角。同时，该种施工方式排水噪声较小，节省通气立管，在高层生活排水设计中应用广泛。墙内设置隐蔽型支架，支架内包含排水和给水管道，安装完毕后，整个洗手间只有配水龙头和卫生器具显露出来，降低卫生间漏水率和下渗率，在地下室排水中，利用自动控制装置，将污水引至地下负四层的集水井，集水井设置防爆排水地漏，排水管道位于天花板下300mm处，消防电梯采用重力排水阀，排水量不小于10L/s。

2.2.5 室外排水的设计

在室外排水设计中，主要应用雨水排水系统，由于该国际大厦位于季风性气候区，夏季降雨量较为集中，因此在屋面仍然采用传统雨水排水方法，构造较为简单，重力流雨水系统为87型雨水斗，系统工作时过水断面收缩，形成漩涡，使整个排水系统呈气液两相流状态，当雨水进入到排水系统时，空气大约占据1/3空间，斗内出现负压状态，泄水量增加。同时，技术人员还应该根据当地夏季降雨情况，计算出暴雨强度，随着城市化建设的不断推进，大量的雨水径流未加以利用，就直接下渗到地下管道中，不透水面积日益增多，但是也造成了水资源的大量浪费，因此在本次排水设计中，在绿色循环可持续发展理念下，为了减轻该城市排水设施负担，节约水资源，设定天面雨水回收系统。流程为：天面雨水+地面雨水→检查井+雨水口→弃流池→沉淀地+雨水渗滤系统→储水池→消毒处理→回收利用[5]。在储水池内设置两台潜水泵，同时设置搅拌、冲洗装置，供绿化和道路洒水使用，为了保证储水池内水质不变，或者降低径流受到的污染，可以向水池内投加氯片。在必要时也可以设置雨水综合利用系统，以降低废水处理成本，简化处理工艺，分担市政雨水管排水压力，通过屋面雨水回收利用和地面雨水下渗，降低排水管道负荷。

3 高层建筑给排水系统设计注意事项

（1）做好给排水管道防腐工作。在给排水系统设计工作开展的过程中，为防止给排水管道遭受腐蚀影响，相关工作人员可以采用“四油三布”的形式开展防腐工作，即刷沥青油以及缠纤布，两项工作交叉进行，优先进行刷油。

（2）排水立管不能设置消能弯头。如果通过该种方式开展设计工作，将导致管道转折处易形成水跃，进而导致排水能力下降，甚至会出现管道堵塞问题。

（3）进行防脱加固处理。在对排水管道进行设计的过程中，由于管道接口抗拉拔能力相对较弱，所以设计时就应提出要求，工作人员应当及时进行防脱加固处理，进一步提升管道抗水流冲击能力。

4 结束语

综上所述，高层建筑给排水设计主要包含给水系统、排水系统、消防系统和雨水收集系统等多种项目的设计。不同用途的高层建筑对供水、排水、消防系统的功能有着不同的要求。设计者必须根据高层建筑的不同用途先收集原始资料，再开展针对性设计。根据用水性质和特点，分区进行给排水和消防设计。重点把握生活给水、热水给水、消防给水、生活排水和室外排水系统的设计要点，注重系统的防腐、稳定和安全。