魏 銘 羅衛(wèi)東 劉晶茹 李婷婷 王 晶 郭海娟

(1.大連海洋大學(xué)海洋與土木工程學(xué)院，遼寧 大連 116023； 2.河北工程大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038)

0 引言

隨著科技進(jìn)步，大中型城市的摩天大樓拔地而起，人們對(duì)摩天大樓的癡迷與日俱增。世界上諸多城市以地標(biāo)性建筑來滿足對(duì)都市天際線的想象，同時(shí)建造摩天大樓的技術(shù)也在日新月異的變化。那么如何定義超高層建筑，超過250 m的建筑稱為超限高層建筑，超過100 m為超高建筑，超過24 m為高層建筑。隨著我國(guó)綜合實(shí)力的穩(wěn)步提升，建筑給排水從20世紀(jì)50年代開始迅猛發(fā)展。據(jù)資料顯示，到目前為止我國(guó)摩天大樓已經(jīng)達(dá)到800座的數(shù)量，是美國(guó)的4倍，其中代表中國(guó)摩天大樓新標(biāo)桿的上海中心大廈為632 m。隨著高度不斷攀升，造型別具一格的摩天大樓對(duì)建筑給排水技術(shù)的考驗(yàn)也越加嚴(yán)峻。同時(shí)隨著人們環(huán)保理念的逐漸加深，保護(hù)水資源的態(tài)度越來越堅(jiān)定，不斷提出綠色建筑；太陽能發(fā)展；中水回用技術(shù)；雨水調(diào)蓄等新概念，建筑給排水專業(yè)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

超高層建筑存在的問題，超高層建筑具有高度高，運(yùn)轉(zhuǎn)高效，城市地標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有人員密集，用水量大，管道承壓大，火災(zāi)發(fā)生難以控制等缺點(diǎn)。這就對(duì)從業(yè)人員的設(shè)計(jì)和施工有著極高的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代建筑強(qiáng)調(diào)的是人與建筑的契合，建筑是人的一部分，闡述的是以人為本的價(jià)值觀。因此，建筑安全問題也是非常重要一環(huán)，其中消防設(shè)計(jì)也是建筑安全的重中之重。

1 消防給水系統(tǒng)

現(xiàn)行規(guī)范明確規(guī)定超高層建筑消防以自救為主，設(shè)計(jì)分為主動(dòng)防火系統(tǒng)和被動(dòng)防火系統(tǒng)兩大部分，主動(dòng)防火系統(tǒng)由自動(dòng)和人為控制，主要作用為滅火、防排煙、消防用電以及消防給水等系統(tǒng)設(shè)備組成。被動(dòng)防火系統(tǒng)就是常見的防火門、防火卷簾、防火吊頂、防火墻、防火井、通風(fēng)排煙管以及管道井等構(gòu)成。

消防給水系統(tǒng)主要分為三類：臨時(shí)高壓系統(tǒng)，高壓供水系統(tǒng)和低壓供水系統(tǒng)。

1.1 重力給水系統(tǒng)

重力供水系統(tǒng)也可以說是為超高層建筑量身打造的技術(shù)，因?yàn)榫薮蟮膲毫υ诔邔咏ㄖ袩o處不在，合理利用很關(guān)鍵。由此通過計(jì)算將合適體積的消防水箱放置在樓層頂部為建筑提供消防用水和壓力，但這時(shí)管道產(chǎn)生的壓力也會(huì)是巨大的，需要通過減壓閥來降壓為每個(gè)樓層供水，這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于能隨時(shí)為房間單元提供足夠的水頭壓力和長(zhǎng)時(shí)間的消防用水，需要注意的是要在每個(gè)支管都需要監(jiān)測(cè)水頭壓力以防管道爆裂[1]。重力供水系統(tǒng)主要也分為兩種，一種是由于每個(gè)房間屋頂?shù)乃淙莘e有限，消防用水需要多級(jí)傳送滅火，這時(shí)轉(zhuǎn)輸水箱由下至上連接達(dá)到樓頂，減壓水箱由樓頂?shù)南浪湟来蜗蛳逻B接并分區(qū)；另一種為每個(gè)分區(qū)安置一個(gè)水箱，水箱上下各兩根管分別作為傳輸和減壓用，通過減壓閥控制分區(qū)，見圖1。但超過200 m的建筑由于管材壓力巨大一般采用低層區(qū)臨時(shí)高壓系統(tǒng)，中區(qū)由低區(qū)的消防泵供給，高層用減壓閥來解決[2]，見表1。

表1 重力供水方案對(duì)比

1.2 消防轉(zhuǎn)輸泵的設(shè)置

消防轉(zhuǎn)輸泵的設(shè)置主要有兩種方案，其對(duì)比見表2。

表2 消防轉(zhuǎn)輸泵的方案對(duì)比

2 超高層建筑給排水設(shè)計(jì)與施工

2.1 超高層建筑給水設(shè)計(jì)

超高層建筑的給排水設(shè)計(jì)首先要根據(jù)不同的功能確定不同的給水系統(tǒng)，首先了解當(dāng)?shù)氐乃M(fèi)計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)規(guī)范明確規(guī)定高層建筑要采用豎向分區(qū)恒壓變頻式的給水方式[8]，由于是超高層建筑，市政管網(wǎng)的水壓只能滿足低區(qū)的供水，所以從地下到3層～4層由市政管網(wǎng)直接供水。中區(qū)利用避難層或設(shè)備層放置的水箱采用變頻泵組進(jìn)行供水[4]。同樣也有采用屋頂水箱供水的方式，但高區(qū)的水壓一定不夠，所以豎向分區(qū)恒壓變頻式為最佳方案。

“衛(wèi)生器具給水配件所承受的最大工作壓力不得大于0.6 MPa”。一個(gè)給水分區(qū)的最大層數(shù)n=(0.6-p)/h。其中，p為戶內(nèi)支管最小接入水壓，一般為0.1～0.3，h為建筑層高[3]。

2.2 排水立管分區(qū)消能處理

為了避免超高層建筑中水流高速撞擊破壞排水管[5]，需要采取一些措施對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行消能，這在超高層建筑中是不可或缺的一步，乙子彎管，共有兩個(gè)作用，一個(gè)是避開梁結(jié)構(gòu)，另一個(gè)就是消能。蘇維托排水系統(tǒng)是一種汽水混合接頭[3]，用于連接排水支管和立管，內(nèi)部有水流阻隔器，能保證每根支管的水流都能沿一定方向流動(dòng)，同時(shí)減緩水流速度，保證氣壓在管道中是平穩(wěn)狀態(tài)。同樣在外部也可利用一些基礎(chǔ)的物理杠桿進(jìn)行承托，也能產(chǎn)生一定的效果。

在超高層建筑的排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于是人群密集區(qū)，用水量大，通常采用雨水，廢水，污水分流系統(tǒng)。在廢水，污水產(chǎn)生量較多的地方加上集水池，池內(nèi)填上兩臺(tái)潛水泵，幫助將污水排到室外。

3 管道施工

由于超高層建筑的管道壓力巨大，基本不建議采用PVC管，更多采用金屬管。管道鋪設(shè)分為明裝和暗裝，根據(jù)以往的課設(shè)經(jīng)驗(yàn)給水排水管道盡量貼墻設(shè)計(jì)，選擇較短線路比較經(jīng)濟(jì)高效[6]。但考慮到暗裝的管道較多，建筑的不規(guī)律的沉降，對(duì)橫管鋪設(shè)的要求比較高，無特殊要求盡量按規(guī)范要求的坡度進(jìn)行安裝[7]。現(xiàn)場(chǎng)的施工人員必須秉持一種匠人精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

4 超高層建筑給排水技術(shù)特點(diǎn)

1)由于是超高層建筑，管道靜水壓力巨大，所以在設(shè)計(jì)中安排好加壓泵和減壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)。2)由于超高層建筑地處城市核心，人員密集，人口流動(dòng)量巨大，所以消防防火安全是重中之重，消防設(shè)計(jì)是容不得半點(diǎn)馬虎。在設(shè)計(jì)施工的過程中，由于超高層建筑的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維護(hù)成本高，盡量做到給水管材和排水管材的細(xì)致劃分，尤其是問題可能出現(xiàn)的管段，極力向業(yè)主闡明管材在給排水當(dāng)中的作用，盡量不出現(xiàn)為了節(jié)省當(dāng)下的成本而增加未來維護(hù)的費(fèi)用。

5 超高層建筑的節(jié)能節(jié)材

能源緊缺是本世紀(jì)的一個(gè)未待解決的問題，所以如何合理利用資源也是建筑給排水專業(yè)人員該考慮的問題，雨水收集和涵養(yǎng)，如何處理成為有效資源。超高層建筑的排水量用水量巨大，如何選取高效的水箱和水泵也是面對(duì)如今水資源匱乏狀況的行之有效地解決辦法。

6 結(jié)語

本文主要概述了超高層建筑的給排水設(shè)計(jì)方案中的原理，消防設(shè)計(jì)中的方案比較以及未來發(fā)展綠色節(jié)能給排水的必要性。中國(guó)在世界上的地位穩(wěn)步提升，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們的城市需要更多高效節(jié)能的超高層建筑滿足人們的便利，建筑給排水專業(yè)也將隨之發(fā)展，讓我們一起努力為建筑行業(yè)添磚加瓦。