高层建筑给排水设计要点浅析

文／刘景新 菏泽建工建筑设计研究院 山东菏泽 274000

引言：

水资源是我国最紧缺的资源之一，人口数量的增加进一步加剧了水资源供需矛盾。为提高水资源利用率，实现水资源的合理配置，设计人员应根据高层建筑的特点，科学开展给排水设计工作，并且在给排水设计中融入节能减排理念，在提高居住舒适性的同时，减少水资源浪费，从而促进建筑行业的可持续发展。

1、高层建筑给排水节水设计的意义

现今工程建设业的工程量越来越多，用水量也在增加。对于一般的建筑项目来说，建筑建设的相关工作人员通常欠缺环境保护意识，在高层建筑给排水工程的施工过程中，容易出现一些对环境不友好的举措，造成了环境污染。如果在设计给排水系统时，过于盲目地追求带来的经济效益，而不结合实际的工程环境进行科学合理的方案制定，并选择合适的施工材料，将会大大增加给排水工程的成本，甚至会产生重大的危害。使用节能环保的建筑材料进行施工，可以使这种污染情况的风险降到最低，并且实现对水资源合理的保护利用。现在很多企业盲目追求利益，选用对环境有害的建筑材料，做出危害环境的行为。有些企业甚至将一些工业污水排进到河水中，严重污染水资源，情况严重的话甚至还会影响到人们的饮用水，对人的身体造成伤害。现如今人们的生活理念发生了转变，不再仅仅局限于美观上面，对环保健康的要求也越来越高。节水设计的实施可以满足人们日益增长的对美好生活的需求，能有效地降低成本，实现资源的节约利用，能够实现经济效益与环境保护双方共赢，最终实现可持续发展。工程建设的给排水系统中，采用节水的设计，不仅可以降低一些经济成本，而且可以提高资源利用率，进一步减少过多的能源消耗，从而改善环境提高经济发展水。因此，应该在工程建设的给排水系统中使用节水设计。

2、高层给排水工程设计的主要特点分析

我国整体的人口基数比较大，城市发展比较快，高层建筑是现代城市建筑中比较常见的。在现在高层建筑中确保人民安全是重中之重，对于建筑单位来说，切实保障人民群众生命财产安全，是建筑单位考虑的首要问题。建筑给排水工程是切实保障建筑工程安全的重要内容，有关人员需要切实做好给排水工程的设计工作，有效保障建筑工程所需要的水量。与此同时，工程设计人员需要确保消防设施所需水压，保障为各类消防设施提供的水压，能够符合实际工作与生活中消防要求，从而保障高层建筑给排水系统的可靠性与稳定性。高层建筑给排水具有管道器材要求较高，承压较大的特点。从给排水的功能上进行分析，充分考虑火灾实际所需用水量，结合建筑使用功能，考虑室内室外，地上地下各项消防水量，从而准确计算整个建筑工程所需要的消防水量。通常而言，对于将近100m的一类高层公共建筑，室内消火栓设计流量为40L/s，室外消火栓设计流量为40L/s。在给排水系统中要保证每一个消防栓所需要的水压能够符合国家相关规范要求，如在利用20m长的胶水带时它要能够保证消防栓地出水速度为每秒5L，这样可以有效地保障，发生火灾时能够整个系统运作的稳定性。对于高层建筑来说，可能发生火灾的隐患较大，救援难度较高。若高层建筑出现火情，外救相对困难，要充分发挥建筑内部消防设施的作用，及时保障人民群众的生命财产安全。因此，切实保障给排水消防工程系统运作地稳定性至关重要。在给排水工程设计过程中，需要根据不同防火分区的实际情况，计算好各系统水压，保障用水的安全性与稳定性，使消防水量对火灾的全面覆盖。在使用消防设施过程中，高压水泵将对管道产生比较大的压力，管道设计时，应严格按照规范要求，选择具有相应承压能力的管材。整体而言，高层建筑给排水系统必须具备低甚至无故障性，高耐久性等多项特点，在实际操作过程中，要尽量减少或避免整个系统的人为故障。尤其在发生火灾时，切勿慌忙中胡乱操作，造成人员二次伤害。在日常维护工作中，要保障设备不会出现腐蚀，氧化等问题，确保各系统在发生火情时可以正常使用。

3、高层建筑给排水设计要点

3.1 建筑给水系统设计要点

高层建筑的主体结构具有高度高、基础埋置深度深、施工周期长以及施工条件复杂等特点。因此，在设计此类建筑的给水系统时，设计人员需要综合考虑底层建筑占地面积小、居民较多等因素。在一般情况下，城市给水管网压力无法满足高区供水需求。在设计给水系统时，设计人员往往采用分区供水方式，即高层建筑的低区直接由城市给水管网供水，高区由水泵加压供水。此外，为有效减小高层建筑的供水压力，设计人员还可以采用竖向分区的给水方式来给高层建筑的高区供水。目前，随着建筑行业的不断发展，给水方式日益丰富，当下应用较为广泛的方式有并联给水、串联给水以及减压给水。在设计给水系统时，设计人员不仅要结合当地实际情况以及建筑特点，还要考虑高层建筑工程造价，从而保证给水方式的科学性、合理性。另外，在设计过程中，设计人员还需要做好水量计算工作。在计算过程中，设计人员需要结合建筑功能来计算建筑内部的娱乐场所、餐厅等公共区域的用水量，从而进一步保证给水系统设计的科学性和合理性。

3.2 排水工程中的主要设计要点

有关人员要根据水质实际的污染情况，将各类水质进行相应地分类，对于高层建筑物来说，排水的类型分为废水，污水。废水是相对清洁的水，如洗浴排水，而污水就是一些比较脏的水，如粪便排水。对室内排水系统进行设计的过程中，应该按照不同排水性质来进行相应的划分，可以将其划分为污废合流和污废分流。要结合室内排水系统所呈现出来的节水性，经济性等多种因素来确定一个科学合理的排水体制。在高层建筑中经常会面临排水不通畅，有噪音，遗臭等多种问题，所以在设计过程中要着重对这些问题有所认识，积极地采取各项措施来解决和优化。为避免高层建筑出现排水不畅的情况，应该对排水系统进行进一步地设计，避免出现排水管道急转弯，小角度转弯等相似情况。对于连接管道来说，可以采取45°的连接方式。为避免出现返臭的情况，设计时应按规范要求，设计不小于5cm的水封，确保管道内水封不受正负压的影响而被破坏。相关设计人员在设计施工图纸后，应做好技术交底工作，让现场施工人员充分认识到建筑工程的各项内容，对排水系统进行进一步地优化，尽快合理地排出室外。有关人员需要充分解决排水工程中可能出现的噪音问题，对于大多数高层建筑来说，他们会使用聚氯乙烯的排水管，这种排水管道成分较低，外形比较美观，但它相比其他材质的管道，易产生较大的噪音。所以在对排水系统进行设计的过程中，有关设计人员在室外可以选择一些抗噪性能不高的排水管道，但室内应考虑抗噪性能良好且材质相对优秀的管道，如螺旋消音管。在其内部，存在着螺旋形的导流线，有效地对排水条件进行改善，还能够降低整体的噪音。有关人员要结合室内室外对于噪音控制的不同需求，考虑经济因素来做好相关管材选择工作。设计人员要结合材料自身的内容，选择一些合成橡胶套，对其进行外部粘贴，能够有效地起到降低噪音的作用，而且自身的伸缩性是比较低的，有较强的抗震能力，安装也比较轻便。在接口处可以用橡胶圈进行相应的密封，能够保证内部压力的稳定性，起到一定的密封作用，发挥出排水工程的重要作用和价值。

3.3 基于BIM的建筑给排水施工参数设计

为了满足高层建筑给排水设计工程的全过程可视化，在本章的研究中引进BIM技术设计与规划给排水施工参数。在设计过程中，可使用构建信息模型的Revit软件导入工程实地勘察信息，导入信息包括建筑整体设计图纸、建筑不同平面与剖面的二维视图、拟建三维图纸以及建筑施工用料与细部设计明细表等。在完成高层建筑相关信息的导入后，使用计算设备构建给排水模型。为了确保创建的模型与工程实际施工具有较高的适配度，应在Revit软件中创设一个新的MEP项目，使用鼠标点击操作界面的协同功能键，将现有的信息与中心文件进行MEP项目文件的对接，并读取建筑中给排水设计标高、预设轴线以及给排水管线预埋墙体等信息，将获取的信息作为参数设计的初始化点。在此基础上，将BIM中心模型文件与预设信息进行链接，可以在计算机上得到一个针对此高层建筑结构的三维可视化模型。为了提供建筑给排水设计更加便利的条件，可在绘制给排水管道时采用分层设计法进行建筑不同层高的区分绘制。考虑到此时创建的给排水管线视图存在隐藏信息，只能在前端显示直接可见的部分，无法达到真正意义上的可视化。因此，在完成上述相关操作后，可将上文创建的MEP项目文件以文本的方式进行整理，对其进行授权后，将文件信息部署在中心服务器上，通过此种方式，构建一个针对给排水设计的核心文件。在完成对文件的创建后，可将中心文件另存为本地文件，将所有的设计工作转移到本地计算机上实施，此时计算机设备中对应的本地文件即为实时镜像文件。当设计过程中本地文件存在给排水设计参数的修改时，可直接点击操作界面的同步中心文件，即可实现对建筑给排水设计信息与三维可视化模型的更新。在完成高层建筑给排水设计中基础工作后，调用中心文件中的DWG文件，进行建筑外部参数的链接，并将完成链接处理后的二维平面图示直接显示在MEP项目文件中。此种方式可以在很大程度上解决基于CAD操作软件更新文件内容的不足。在此基础上，点击操作界面的类型属性对话框进行给排水管线参数的调整，调整的参数不仅包括给排水材料，也包括构件的几何信息与属性信息。将设定的相关参数信息导入计算机，完成对建筑给排水施工的设计。将设定的相关参数信息导入计算机，完成对建筑给排水施工参数的设计。

3.4 压力设计

节水的关键性技术可以分为建筑节水、海绵城市建设、用水水质保障研究和用水及节水管理等技术。结合国内外建筑用水标准来衡量建筑的用水标准，为每一家提供优质的水质，并达到建筑节水技术的要求。为了实现高层建筑给排水设计的节水效果，设计人员要保证给排水系统设计的科学性，让节水效果得到保障。设计人员要重视给排水系统中的压力设计部分，根据建筑的需求情况，科学设计给排水系统的压力，避免压力设计过大导致的水资源浪费问题，同时避免因压力过小造成用水不畅。相关专业人员在进行建筑给排水设计之前，应当先充分了解建筑物周围的具体情况，依据实际施工条件对水压的大小进行合理的调整，使水压控制在一个合理的范围内，保证建筑给排水设计可以得到有效的实施，并且满足现实生活中的用水需求。此外，应当将管道安置在一个合理的位置上，防止其遭受一些不可控环境因素的影响，确保安全性。与相关部门和相关政府进行协商，在保证给水安全和水量充足的前提下，给水加压，采用直接供水无负压变频供水装置，充分利用市政水压。当建筑处于用水高峰期时，给水压力不能满足每家每户的需求，水泵也没有及时对原有的水压进行补压，这时候就充分体现了高层建筑管网的余压对于水输送的关键性。利用这种供水方式，可以把整个系统的节能效果维持在30%以下，同时还能够自动补气、排气，不产生负压，对供水管网没有任何影响。

3.5 合理控制水压

在进行高层建筑给排水系统的设计工作时，设计工作者应当依据施工方案中提出的具体要求来对给排水系统内的压力进行科学的控制，通过这种方式来确保系统能够正常运行，防止在将其投入使用时发生冲压出流的问题。首先，设计工作者应当事先深入至施工现场，通过全面的实地考察来了解施工环境中的各种具体条件，并依靠整合多方资料的方式来求出给排水系统需要承担的供水压力，从而对其设计方案进行改良。其次，设计工作者应当依据节能减排的具体原则，使用科学的减压手段来讲水压控制在一定的范畴之内。最后，应当为给排水系统设置减压阀门，确保管道中的水流量能够满足建筑使用的实际需要。对于目前我国的高层建筑项目而言。给排水系统中最为常见的一项问题便是管道渗漏，这也和给排水系统施工过程中使用的技术与材料存在密切的关联性。为此设计工作者应当事先和施工方取得共识，妥善完成技术交底，对给排水系统设计方案进行细致的研究，从而查找出其中存在的问题，确保所有可能引发管道渗漏问题的因素都能够得到排除。

3.6 生活、消防水池（箱）应分建

由于地理环境，场地及工程投资增加，高层建筑的工程设计中经常采用生活水箱和消防水箱分离的设计方式，但由于消防水箱的定期检查和调试非常困难，消防部门要求每月对电动消防水箱进行5～10min的测试，检验泵的运行指标，而生活水箱难以进行联合检查，因此水箱中的水会污染水质，直接流入室外雨水井，导致雨水井经常被高压破坏。而即使压力下降，也存在一些风险因素和水资源浪费现象，试验消防水箱消防用水时，发现生活水箱与消防水管之间的止回阀没有关闭，导致消防水管中剩余的水返回生活水箱。特别是当多个报警楼水箱同时安装消防水管时，由于各报警楼水箱用水量不均匀、水位变化缓慢。当水位达到平衡时，水流无法关闭止回阀，将导致漏水和污染。室外消防用水储存在组合水箱内时，消防车进水口密封不良，可能造成水污染。综上所述，无论管道采用何种设计形式，只要生活水箱与消防水箱合建，生活用水的水质就会受到污染。生活水箱和消防水箱独立设计，基本可以消除生活用水污染。即使在消防水箱调试期间，只有当排水直接返回消防水箱时，既能保证生活水箱清洁，又能节约水资源。组合式储罐不能与地下、边墙共用，但当池顶层为洁净室时，组合式储罐允许与储水箱上部共用地板；如果不是洁净室，则应分开布置，以保证生活用水的水质。分体式水箱便于地下水箱的布置，设计灵活性强。如果每个水箱都配备一个旁路水箱和一个消防水箱，将导致施工成本增加，造成消防水的恶化，但如果采取适当的措施，可以避免这个问题，即安装旁路水箱时，总储水量不随水箱数量的增加而变化。采用生活、消防蓄水池分开建设的方法时，消防蓄水池安装面积较小，在上部为找好位置，安装生活蓄水池，另一处为消防蓄水池。尽管这种施工方法使管道布置变得复杂，但降低了总体成本。由于地下空间得到充分利用，经济效益总体还是有所提高。

结语：

总而言之，相关设计人员要对高层建筑给排水施工内容有着充分的认识，加强给排水工程的设计工作，对室内消防系统进行科学合理的优化，结合高层建筑自身的特点，来选择一个比较科学合适的建筑施工方案，提高我国整体建筑给排水工程的水平。随着国民经济水平的提高，人民使用建筑方式的升级与改善，对高层建筑的需求日益提高，给排水设计工作重也面临着一些前所未有的挑战。广大给排水设计工作者，应积极面对设计工作中的各类困难与麻烦。大胆摸索，合理创新，切实处理好高层建筑给排水设计工程中遇到的各类新情况，新问题，改善用水方式，保障人民的用水安全，提高人民的生活幸福感。