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高层建筑给水排水工程设计问题及优化策略周帅

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：周帅

[导读] 摘要：随着人口的增加和城市化进程的加快，我国城市土地资源面临着十分紧张和稀缺的局面。

        景森设计股份有限公司武汉分公司湖北武汉 430071
        摘要：随着人口的增加和城市化进程的加快，我国城市土地资源面临着十分紧张和稀缺的局面。在这种形势的影响下，高层建筑逐渐出现在人们的生活中，发挥着重要的作用。随着高层建筑数量和质量的增加，相关的建筑设计技术也得到了很大的发展。给排水系统是高层建筑的重要组成部分。其设计和施工是否科学，将对人们产生巨大影响，降低人们的生活质量，甚至引发一系列安全事故。此外，由于我国水资源日益匮乏，将相关节能环保理念和设施融入高层建筑给排水系统设计中，可以有效改善因日益增长的节能要求、人口和城市化发展加速的趋势，造成我国城市土地资源十分紧缺的现状，受此影响，可以有效提高节能降耗的效果，不断实现绿色可持续发展的目标和理念。本文结合实际发展，对高层建筑给排水工程设计的优化和节能措施进行了分析和阐述，以期为高层建筑给排水系统的设计和施工人员提供一定的参考。
        关键词：高层建筑；给水排水工程；设计问题；优化策略
        1 高层建筑给水排水工程的特点分析
        在高层建筑给排水工程的实际设计和施工中，由于受建筑层高特点的影响，与低层建筑相比，高层建筑在给排水工程中有其独特性，主要表现在以下几个方面。首先，高层建筑热水、给水、消防系统的主要特点是水压过大。在实际设计和施工中，这三个系统的供水设计必须进行科学的竖向分区，有效降低运行过程中的静水压力，不断提高供水系统的安全稳定运行。其次，由于建筑高度和层数、给排水设备的使用人数、人口的总体居住密度等因素的影响，高层建筑给排水系统的水负荷非常大。如果给排水中断或堵塞，将严重影响人民群众的生活和生命安全，造成十分严重的后果。这就要求在高层建筑给排水工程的实际设计和施工中，在满足最高瞬时给排水需求的前提下，不断推进给排水系统的安全稳定运行。此外，由于高层建筑人口多、用水量大，排水量也在不断增加，排水管道相对较长，管道直径相对较大，整体长度相对较长。因此，为了提高高层建筑排水管道中压力波的稳定性，在设计中必须保证排水管道的排水能力，选用的相关材料应符合国家规定和标准，并设计合理、科学的排气管装置有效地释放管道产生的内部压力，从而保证高层建筑排水管道的质量和稳定性。
        2高层建筑给水排水工程设计问题
        2.1 给水方式的选用问题分析
        在选择高层建筑供水方式时，应先确定高层建筑的竖向分区，再选择供水方式。供水方式的选择需要遵循一定的原则，即以经济合理、技术先进、供水安全为前提。高层建筑的供水可根据市政管网的压力和建筑物的位置来确定。在地下室、裙房、附属建筑等建筑物的下部，可选择市政管网直接供水方式，节约能源、基建投资和运行管理费用。另外，使用市政管网供水时，最重要的是要考虑到需要供水的房间的性质和功能以及管网的供水压力，必须满足相关要求。例如，当建筑物高度小于100m时，低区可采用市政管网直接供水，而对于建筑物的中、高区，可采用调速通道供水，即高层建筑垂直分区并联供水系统。在每个区域，为了减少二次污染，稳定水压，可设置减压阀调节局部压力。这种方法不需要设置高水位水箱。它也是许多选择中最有效的供水方法之一。
        2.2 雨水系统设计中的问题分析
        高层建筑的雨水排水是给排水设计中的一个关键问题，特别是在阳台雨水和屋面排水设计中。一般在屋面雨水排水设计中，按十年一遇的重现期设计，如遇暴雨灾害超过设计强度，屋面雨水在管道内形成压力流系统；而阳台雨水不会造成管道内的满流情况，形成重力流系统。针对这种情况，如果阳台雨水和屋顶雨水同时混合排放，如果有暴雨超过设计标准，雨水管就会形成满流，导致阳台的回水情况通过地漏。

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由此可见，阳台与屋面同时排水的最大缺点是遇到大于设计强度的暴雨时，阳台雨水不能及时排出。但在实际设计中，当重现期小于十年时，雨水斗可承受的集水面积小于允许的集水面积。因此，在雨水管道中形成压力流的概率很低，但不能防止阳台上的回水现象。
        2.3 污水系统设计中的相关问题分析
        高层建筑给排水设计中应充分重视污水设计。它包括两个方面：一是高层塔楼污水处理问题。如果两个或两个以上塔楼的污水通过雨水立管集中后，会流入一条干管，同时从裙楼排出，这种方法有一定的缺点。由于排水系统的可靠性无法保证，如果污水过于集中，一旦干管损坏需要修复，其影响面将非常大；其次，没有技术夹层。在高层建筑中，结构转换层梁的高度和宽度一般大于标准层，转换层梁会影响卫生洁具和污水管道的布置。如果卫生洁具的布置与标准层相同，则卫生洁具的排水管可能与转换梁发生冲突，因此需要特别注意这个问题。
        3高层建筑给水排水工程设计的优化策略
        在高层建筑给排水工程设计中，采用独立的水池和吸水管有助于提高实际建筑面积的利用效率，从而最大限度地降低给排水成本投入。在此基础上，将生活储水和消防储水分开，也能有效防止水污染。试运行期间消防泵排出的水也应回收利用，达到节约水资源消耗的目的。而且，根据实际运行区域的特殊要求，合理修建储水池，不仅可以保证水池总储水面积不变，而且可以降低水池的建设成本，提高水池的清洁度。如果游泳池的上部是一个干净的房间，地板可以用作游泳池的顶部。如果上部是非洁净室，则需要设计独立的池顶，以确保业主的生活用水需求不受影响。这种设计虽然在一定程度上增加了成本，但可以大大提高消防水池的使用效果，并在一定程度上降低水池面积和工程造价。
        在实际工作中，给水管道的选择和布置应遵循以下原则。首先，给水管道的选择应慎重考虑质量、重量、成本、具体使用环境和承压等因素。基于以上因素，可以正式推广最具技术经济性的方案。传统的给水管道主要采用热镀锌钢，重量大，易生锈。在新形势下，已不能满足高层建筑的实际供水需求。目前，PVC管材已得到较为广泛的应用。在实际工作中，供水管道的布置应以满足用户实际用水需求为原则，选择长度和直径合理的管道，以降低实际成本。目前，高层建筑的迅速崛起使其内部功能日益完善，给水管道施工中使用的管道种类和数量也在不断增加，无形中也增加了实际施工难度。
        在建筑物内铺设管道时，首先要保证管道的实用性，特别是对于高层建筑，管道很容易受到外界因素的影响，污水排放需要最短的路径。在管道设计中，应在管道与管道之间、管道与墙体之间预留适当的距离，立管与排水管的夹角应为45°。另外，在设置排水系统时，要保证通风管的合理性，以保证保管期间的气压平衡。通风方式可选择专用通风管、圆形通风管和组合式通风管。
        高层建筑给排水工程设计与施工的特殊性，决定了提高设计质量必须保证施工质量的提高。一般来说，施工中需要铺设生活用管道，这一环节的运行将对给排水管道的铺设产生影响。这一环节的影响在实际施工中不能及时有效地调整，增加了设计和施工的难度。在施工过程中，给排水管道与其他管道之间要设置科学合理的间距，因此要严格检查管道的内外径和尺寸，保证其准确性。这也是为了减少施工中不必要的设计变更，提高施工效率。在厨房给排水设计中，必须对厨房内部的水设施进行合理、具体的规划。这个环节的初步准备也是为了减少不必要的设计变更。
        结束语
        综上所述，高层建筑给排水设计应满足水量、水质和水压的要求，并根据这些要求进行优化设计，以提高用水的安全性和经济性，最大限度地实现建筑节能和降低运行成本。
        参考文献：
        [1]韩晓冬.高层建筑给水排水的优化设计分析[J].科技展望，2015，25（35）：19-20.