郑夏伟1 涂亚楠2
1联创新锐设计顾问（武汉）有限公司 湖北省武汉市430023 2武汉天华华中建筑设计有限公司 湖北省武汉市430023
摘要：近年来，随着我国超高层建筑数量的增加，人们对超高层建筑的使用功能和质量提出了更高的要求。由于超高层建筑具有功能性强、用水量大、建筑高度高等特点，超高层建筑给排水工程设计必须根据超高层建筑的性能和特点进行，并采取适当的给排水措施排水工程设计方案的选择是保证超高层建筑给排水工程施工质量的关键。
关键词：超高层；建筑给排水；设计；研究
1消防给水系统
现行规范明确规定，超高层建筑的消防以自救为主，设计分为主动防火系统和被动防火系统两部分。主动消防系统由自动和人工控制，其主要功能是消防、防排烟、消防用电和消防给水系统设备。被动式消防系统由防火门、防火卷帘、防火吊顶、防火墙、消防竖井、通风排烟管和管道竖井组成。
消防给水系统主要分为三类：临时高压系统、高压给水系统和低压给水系统。
2重力供水系统
重力供水系统也可以说是为超高层建筑量身定做的技术，因为巨大的压力无处不在，合理利用是超高层建筑的关键。因此，通过计算，在楼层顶部设置容积合适的消防水箱，为建筑提供消防水和压力，但此时管道产生的压力也会很大，需要通过减压阀减压，为每层供水。这种方法的优点是，它可以提供足够的压头和消防水的房间单位在很长的时间内，在任何时候。需要注意的是，每层楼的压力都要降低，每根支管都需要监测水头压力，防止爆管。重力供水系统可分为两种类型。一是因为每个房间屋顶的水箱容积有限，所以消防用水需要自下而上输送到楼顶，减压水箱自下而上与楼顶相连；二是为每个隔断安装一个水箱。水箱上下管道分别用于输送和减压，隔板由减压阀控制。但由于管道压力巨大，一般在低层采用临时高压系统，中部采用消防泵供水，高层采用减压阀。
3 当前超高层建筑排水设计的方式
3.1 有效的选择给水分区以及给水方式
在给水系统设计过程中，技术人员应合理划分给水系统。根据我国制定的相关行业标准，市政给水管网的水压一般不高于6层的供水需求，不能满足目前超高层建筑的实际用水需求。因此，在超高层建筑给水系统的设计过程中，可以采用分层供水的方法来完成[2]。也就是说，低区采用市政管网供水，高区采用水泵为居民提供压力水。设计内容主要包括供水方式的选择和生活水箱的设置。此外，还应加强供水安全设计。
作为超高层建筑给排水设计的核心内容，给水方式的选择非常重要。根据行业和国家有关文件规定，各区卫生洁具配置用水点的净压力应保持在0.45MPa，这主要是基于供水配件的安全性。局部超压时，可相应设置减压阀。超高层建筑给水系统分区通常采用竖向串联方式。即采用减压供水和泵串联供水相结合的方式完成供水。设置在不同区域的高位水箱对应于不同供水区域的水泵。下一区的供水池供水，每15层设置一个设备层和避难所。为了调节二次泵与一次水箱之间的流量差，高层建筑应设置相应的输水水箱，防止出现水压回流现象。
3.2排水系统设计分析
由于超高层建筑的高度与普通建筑相比相对较大，在设置排水系统的过程中首先要考虑的问题是排水系统往往形成较强的重力势能，而污水携带的重力势能很可能具有一定的负向性对排水系统的影响，因此在设置排水网的过程中，水流应尽量保持在水位膜流状态，并严格计算排水所携带的重力势能，必要时可在排水系统中设置相应的消能装置，从最高层开始，每6层设置一套相应的消能装置，同时为避免管道内的高压，还应设置排水通风过滤管，及时排出管道内的有害气体。
以超高层住宅楼为例，在上述过程中，卫生间内的通风管道应在每一层完全连通。而排水用户管的底部也应适当加大，可以使用较大的管道。对于一些楼层相对较高的水果，为了缓冲水流下落的速度，可以利用一些有效的设施来避免水流对管网的影响，有效地保证系统的整体安全。
3.3有效地提升消防水系统的设计
超高层建筑的超压问题非常明显，在消防过程中要保持供水系统的压力稳定比较困难，特别是在消防初期，超压现象非常明显。一方面，消防效果受到严重制约，同时，水枪等消防器材的控制难度加大。而一些附属设施的损坏也会增加，这将极大地制约消防人员的灭火工作。因此，超高层建筑的消防给水系统可以通过消防水泵输送罐串联供水来完成。
消防给水系统的分区应符合《工作压力限制规范》的要求。根据供水方式，在消防水系统中设置相应的消防水蓄水池等设备。采用高位消防水池时，两个或两个以上消防水池各设一根独立的给水管道，可与消防给水系统连接。消防给水系统一般采用临时高压消防给水系统。消防给水系统竖向分区采用水泵与水箱相结合的给水方式。中间转移水箱也可用作下隔墙的高位消防水箱。火灾开始时，可利用加压稳压装置为消防人员提供稳定的水流，然后启动消防给水泵和中间设备层消防水泵共同降压供水。在灭火过程中，也可根据实际情况设置相应的水锤消除器和液压控制阀。
3.4合理选择管材
在超高层建筑的管材选择过程中，应选用一些强度和高度较高的金属管材，并根据不同的压力等级选择和确定管材的壁厚。另外，在选择管道连接线的过程中，可以选择焊接和法兰，最大限度地提高接头的结构强度。
4 水泵接合器
对于消防车有效供水范围以外的建筑防火分区，无论采用何种消防系统，都必须设置水泵接合器。对此，首先要确定水泵接合器的作用，即当建筑物室内消防水泵不能使用，或火灾较大，且仅室内火灾不能满足要求时，可用水泵接合器使水从室外进入室内。消防泵一般一用一备或两备。备用泵为电动泵。两台泵同时发生故障的概率很小。一般情况下，只有供电问题不能同时投入运行。因此，应采用柴油泵作为备用，以防止增压泵在停电时发生故障。当备用泵被柴油泵取代时，相关设计人员将更加重视燃料储存和日常维护。根据制造标准，柴油泵的油箱可以储存柴油供泵连续运行3小时，因此不需要储存额外的柴油。此外，柴油泵的维护比电动泵简单得多。只需检查燃油是否充足，运转是否正常。
目前常用的水泵接合器有三种，即地面式、地下式和墙式。具体选型应根据建筑物的实际情况和不同类型水泵接合器的特点及适用条件。正确、安全的水泵接合器是充分发挥其正常功能的关键。因此，在安装水泵接合器的过程中，需要注意以下几点要求：（1）水泵接合器的具体安装位置和安装形式应符合本工程的设计要求，水泵接合器与水泵接合器的距离应在15～40m范围内（3）墙式水泵接合器是指安装在建筑物外墙上的水泵接合器。这种水泵接合器需要在建筑物的门、窗和孔之间有适当的空间。一般间距应达到1m以上；（4）对于地面式和地下式水泵接合器，需要安装明显的标志，特别是地下水泵接合器，并在地面适当位置设置永久性标志；（5）水泵接合器与外部管网连接时建筑物的排水阀、单向阀和溢流阀应同时设置，以实现对水流的有效控制，维持系统的正常水流。
结论
给排水系统在高层建筑中占有重要地位。系统的质量与高层建筑的质量密切相关。因此，给排水设计人员必须坚定不移地坚持实用、经济、安全、美观的行为准则，不断提高和提高设计水平，增强设计能力，逐步制定出合理、最符合预期的给排水设计方案，以满足需要社会发展。
参考文献
[1]赵和平.超高层建筑给排水设计中存在的问题与对策分析[J].中国新技术新产品,2016(11).
[2]牟文亿.关于建筑给排水设计中的常见问题及针对性对策探讨[J].科技展望,2016(8).
[3]邵青岩.超高层建筑给排水环节施工问题的简要研究[J].黑龙江科技信息,2017(12).