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摘要：近年来超高层建筑纷纷拔地而起，对于给排水设计工作带来全新课题，传统给排水设计体系中的问题也不断暴露。本文首先分析给排水设计中存在的多种问题，随后根据超高层建筑的特征，提出给排水设计的多项措施。
关键词：超高层建筑；给排水；设计
引言：给排水设计是任何建筑设计工作的关键环节，对于超高层建筑同样如此；由于超高层建筑的特殊属性，在给排水设计中需要关注分区、排水、消防等多方面的要求，因此有必要探讨超高层建筑给排水设计路径。
一、给排水设计问题
1．给水分区设计问题。在超高层建筑给排水设计中需要考虑分区的布置需求，诸多超高层建筑的排水分区设计相对简单粗暴，仅仅将数十层用户简单划分为高区和低区两部分，也没有根据分区进行更加细致的设计。这种设计方式产生的后果是应对供水问题灵活性差，假设部分楼层的供水压力偏弱，简单的高低分区设计并不能满足供水低压区用户的供水需求，只能采取提升超高层建筑整体水压的方式满足该部分需求，直接导致正常区域用户的供水压力显著增大，并由此需要开展减压处理，提升给排水工程的成本并降低社会经济效益。
2．排水系统设计问题。污水滤管与卫生器具的选择是排水系统设计的关键因素，由于这两种设备长度、体积相对庞大，事实上显著提升排水管发生堵塞的概率，最终影响居民楼内卫生器具的使用效果。排水管内大量异物储存，容易造成住户、楼道内的异味散发。房屋顶部的墙体由于与空气长期接触，有可能引发氧化漏水现象，对于水管的性能乃至建筑物的使用性能都会有不利影响。
3．消防系统设计问题。消防是超高层建筑设计的核心问题，该类型建筑层数较多，客观上为执行消防任务带来很多难度。33层建筑的实际高度已经超过100m，较大的垂直高度对于消防用水的水压提出较高要求，当前消防供水系统主要满足多层建筑的消防需求，应对超高层建筑的消防事件能力偏弱。超高层建筑内的消防设备管道维护工作也十分重要，如果消防系统设计不当，执行消防任务时因为水压过高造成爆管现象的概率显著提升，严重威胁超高层建筑安全。
二、给排水设计路径
1．分区选择。给排水设计过程中，要根据超高层建筑的具体情况进行分区，保证给水系统的合理性。虽然我国已经制定了给排水设计的标准，但是标准制定年代较早，主要适用在多层建筑的给排水设计中，与超高层建筑的设计场景并不对应，如果按照这种标准开展给排水设计，意味着超高层建筑的给排水需求无法得到根本满足。在此基础上需要采用分级供水的方式，根据建筑层数的高低合理划分用水高区和用水低区，在地区范围内仍然沿用国家现行给排水标准，主要选择市政管网供水方式；对于建筑层数较高的用水高区，在居民供水体系中则主要采用水泵设施落实供水任务，在具体设计中要考虑到供水方式的要求，另外要合理设置生活水箱规格，避免高区供水出现安全问题，因此高区供水中要兼顾安全保障需求。
2．给水方式选择。给水方式的选择是非常重要的环节，在选择给水方式时也要结合国家颁布的标准。首先关注各个分区的卫生器，注意卫生器的净压力参数，该参数最佳状态为0.47MPa，在这种净压力下，卫生器的给水配件工作在相对安全的状态下，避免给水配件承压过度造成损坏。如果卫生器部分位置出现超压现象，则可以通过减压阀实现压力的调节效果。在设置超高层建筑的供水分区时，可以灵活利用串联设计的方式，将水泵串联给水方式应用在超高层建筑的给水系统中，另外采用减压给水方式补充给水体系功能。因此超高层建筑的给水体系呈现出垂直串联的方式，保证供水系统分区设置合理性。在设置分区高位水箱时，应当考虑到不同类型给水泵的特征，保证高位水箱与水泵之间的对应性。已知高位水箱与水泵之间存在对应关系，水源则来自于后面一个分区的供水箱；以16层为一个单元，每个单元要具有配套的避难设施。
用水高区给水系统可能会出现水压回传现象，因此在给水系统中还要布局中途转输水箱，发挥转输水箱的遏制回传效应。
3．排水系统设计。建筑的重力势能与高度有关，超高层建筑的重力势能相对偏大，这种重力势能通过超高层建筑的排水系统表现，也是设计排水系统必须要考虑的因素。由于重力势能产生的影响难以判断，在很多场景中表现出负面影响，事实上需要尽量规避重力势能的影响。排水系统设计的关键在于排水滤网设计，通过滤网设计达到水膜流状态。在设计过程中要注意重力势能的计算，掌握超高层建筑排水过程中对应的重力势能大小。排水系统设计可以考虑加入消能装置，实现对重力势能的调节效果。例如在设计33层的超高层建筑排水系统时，以6层为一个阶段，每一个阶段对应配置一套消能装置，方向是从顶层向下。与此同时需要注意控制管道中的气压，如果管道中出现气压过高的现象，意味着管道中可能存在有害气体。因此需要在排水系统中设计通气滤管，实现有害气体排出的效果。
超高层建筑每一层中的通气管应当保持相互连接的状态，底层住户通气管应当酌情放大，具体来讲可以应用口径更大的水管。水流从高层向下流可能会产生较大的冲力，需要采取缓冲处理，有效控制水流下降的速度。高层水流的冲击会对设备产生严重损坏，应当采取有效手段规避水流冲击造成的危害，具体操作中可以选择效能控制设备，削弱控制水流冲击效应，最大限度降低水流冲击的消极影响。
4．消防系统设计。消防问题是超高层建筑设计的重要问题，一旦高层发生火灾，现有消防设施很难保证足够的水压。通过对灭火过程的研究，在灭火活动刚开始的阶段，消防设备水压存在明显的超压现象，对于实际灭火效果起到显著的抑制作用，消防人员使用灭火设备难度也会大大提升，与此同时会对周围的部分附属设施造成损坏，多方面影响到现场消防灭火工作的开展。因此需要重视消防系统设计，同样可以采用串联供水方式，建立消防水泵与转输水箱之间的串联关系，降低现场灭火难度。消防系统的设计要考虑分区需求，每个分区的工作压力标准都是不一样的。确定供水方式后配置对应的消防蓄水池，由于配置的消防蓄水池数量较多，因此要注意蓄水池之间的连接效应，利用供水管实现不同蓄水池之间的连接效果。基于超高层建筑的现场消防需求，还需要配置临时性的消防给水系统，为消防供水提供必要保障。设置消防系统的供水方式时，可以采用水泵、水箱结合的思路，而且可以高效利用转输水箱；例如在高层供水系统中应用的中层转输水箱，在下一层的供水系统中可以承担高层转输水箱的职责。消防供水系统中内置有调压装置，帮助消防人员在执行消防任务时调节水流压力，保证消防用水水流处于稳定状态。使用调压装置控制水压，然后依次开启消防供水泵和消防水泵，兼顾供水和降压的双重需求。在执行灭火任务时根据实际情况调整水力控制阀，达到良好的灭火效果。
5．材料选择。超高层建筑给排水设计的关键因素在于材料选择，通常情况下选择金属材质的管材。材料选择需要关注的其他参数包括材料的强度、压力等级、材料壁厚度等因素，保障选择的材料在强度、厚度等方面满足要求。管材连接线通常选择焊接方式，通过稳固的连接达到提升给排水系统结构强度的效果。
结束语：开展超高层建筑的给排水设计工作时，应当从材料选择、消防系统设计、给水方式选择等多个方面考虑给排水设计要求，保证给排水设计成果与超高层建筑的实际情况相吻合。
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