摘要：超高层建筑的给排水设计直接关系到建筑使用的安全性、便捷性与舒适性。基于此，本文将依据相关理论知识，并结合以往工作经验简要谈谈超高层建筑中供水系统、排水系统、雨水系统的设计思路，希望能为相关工作的开展带来些许帮助。
关键词：超高层建筑；给排水系统；设计思路
随着我国社会经济与建筑行业的迅速发展，超高层建筑也越来越多的出现在我们的生活，有效满足了人们的居住、办公等需求。在超高层建筑的设计与施工建设中，给水排水系统设计一直是一个重难点问题，因给排水系统设计不合理而导致超高层建筑无法正常使用的情况时有发生。立足这一现实情况，下面就如何做好超高层建筑给排水设计做详细分析。
1供水系统设计
1.1供水方式选择
在进行超高层建筑供水系统的设计时，一方面要保证供水系统设计与施工质量，确保建筑供水的安全性、稳定性与可靠性；另一方面还应当考虑系统的节能性，实现对水资源的优化利用。尤其是在淡水资源日益枯竭、水资源紧缺程度加剧的现代化背景下，做好建筑给排水的节能设计至关。当前，建筑中常见给水供水方式有变频供水以及重力供水这两种。实践表明，在超高层建筑中采用变频供水方式更有利于节约水资源。与普通建筑不同的是，超高层建筑的每一层都设置了一个避难层兼设备层，在进行给排水设计时，设计人员可充分利用这一可用空间，在以上空间结构中设置中间传输水箱，在确保建筑用水正常稳定的同时扩大建筑的可利用空间。除此之外，在超高层建筑给水系统设计中，相关人员还应结合建筑实际高度、规模以及用水需求准确计算分析出给水设备、给水管材的最大承压。通常情况下，超高层建筑中给水设备、给水管材的最大承压应为一、三避难层中间高度，且系统承压将保持在2Ma范围内【1】。
值得注意的是，并不是所有类型、用途的超高层建筑都适用变频供水方式。如酒店日常用水量大，对供水压力的要求高，因此对于酒店超高层建筑采用屋顶重力供水方式。应用重力供水方式可在保证建筑用水稳定性、可靠性的同时减少水资源的浪费，达到节水目的。
1.2中间传输水箱计算
在超高层建筑中，传输水箱包含两部分：生活传输水箱与消防传输水箱。其中，在超高层建筑给水系统中，生活传输水箱的重要性主要体现在以下方面：首先，生活传输水箱是作为下区传输泵的调节容积，即为保证初级水泵每小时启动次数低于6次的调节水量【2】。其次，生活传输水箱是作为上区加压水泵的吸水井，为上层建筑的正常用水提供保障。可以说中间传输水箱在超高层建筑给水系统中发挥着重要作用。因此在进行生活供水系统设计时，设计人员应结合实际情况，依据国家以及行业提出的相关规范标准，科学确定传输水箱的传输调节容，从而保证建筑的正常稳定用水。
2排水系统设计
2.1影响排水系统的因素分析
在超高层建筑给排水设计中，如何消除建筑势能是一大重难点，如果无法有效消除势能，将会使建筑排水系统受到影响与损坏。如对于高度达160米的超高层建筑而言，当水流从160米处落下时，水流很有可能对排水管系产生较大冲击力，并导致较低层水封受到破坏。为避免以上情况发生，在进行超高层建筑的给排水设计时，首先应对排水管系中的水流状态做科学详细的分析，掌握水流状态特征，预测水流会对排水管系产生怎样影响，在此基础上科学设计施工方案，准确避开一些不利因素，确保排水管不会受到影响。通常情况下，排水立管中的水流呈现出非均匀、断续等特征，水流中存有空气，水气相互混合，导致水流下落时的速度、流量等相对不稳定，水流量难以保证均匀。且相关研究表明，立管中水流的具体变化过程为：附壁螺旋流、水膜流、等速水膜流、柱塞流。在这几种水流状态中，柱塞流会对排水管系产生较大的冲击力、破坏力。具体破坏原理与破坏过程如下：当立管中的水流状态为柱塞流，且立管中的气流较少时，立管中会逐渐形成环水塞，水塞造成有压冲击流，并在水流前端产生大于大气压的正压，后端产生小于大气压的负压。当水塞下落时，立管中气压状态也会急剧变化，并随着变化形成负压轴吸，负压轴吸将会破坏排水管中卫生器水封层，导致水封层的稳定性降低，也使得排水管道系统无法正常排水【3】。
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2.2排水系统势能消除
为解决以上问题，相关单位在进行建筑给排水系统的设计与施工时应注意以下内容：首先，设计人员应通过合理设计防止排水立管中水流不形成柱塞流，确保立管中的水流状态保持在等速、水膜状态。为此，在正式设计前工作人员就需提前准确计算出水力，并控制立管设计流量的负荷极限值为在等速水膜流状态下达到中限流速时的流量。此外，针对超高层建筑存在较大势能的情况，工作人员应采取相应的消能措施有效降低势能对管道系统的伤害。如控制水流下降速度，减少水流对管系的冲击力与破坏力。具体如，在降低流速方面，可采用“乙”字弯形式设计立管，通过这样的设计减少约50%的流速。这样的设计将有效减少排水势能，确保排水系统安全【4】。
3雨水系统设计
3.1屋面雨水重现期设计
雨水系统同样是建筑给排水系统的重要组成部分，尤其是对于超高层建筑而言，做好雨水系统设计对于提升建筑给排水的稳定性、安全性至关重要。在超高层建筑给排水系统中，雨水系统的重要性主要体现在：降雨具有不可预期性与不可控制性，当降雨量过大而超高层建筑又未做好雨水系统的设计与施工时，有可能会引发溢流等问题，从而给建筑的正常使用带来严重影响，因此做好超高层建筑的雨水系统设计至关重要。而在住宅小区的雨水系统设计方面，我国提出的《建筑给水排水设计规范》中指出，重要公共建筑的屋面雨水排水工程与溢流设施的总排水能力不应小于5年重现期的雨水量。由于在超高层建筑中设置溢流口并不合理，因此设计人员就应当以此为依据，将超高层建筑的屋面雨水重现期设计为5年，并对超高层建筑雨水系统的排水能力予以保证【5】。
3.2雨水系统排水压力设计
在进行超高层建筑雨水系统的设计时，如何确定重现期取值是一个重点。除此之外，还应重点考虑雨水系统的排水压力。由于雨水系统排水压力受建筑高度影响，因此在计算排水压力时设计人员首先需根据超高层建筑的实际高度，准确计算出建筑的静压力，在此基础上科学选择管材，从而提升系统的排水压力【6】。
3.3雨蓬雨水排水设计
在进行超高层建筑雨蓬雨水排水设计时，设计人员首先需确定出重现期（一般按5年取）。除此之外，考虑到超高层建筑结构会导致雨蓬实际排水量大于屋面排水量，因此应对雨水斗、立管等的数量做合理选择与科学控制，让雨蓬的排水能力的提升，也让建筑的美观度得到保证。
4 结语
综上所述，给排水系统是超高层建筑功能、结构系统的重要组成部分，要想提升超高层建筑整体施工质量，提升建筑实用的安全性、便捷性与舒适性，就必须优化超高层建筑给排水系统设计。为此，在进行超高层建筑的给排水设计时，相关单位以及人员应立足实际，结合国家与提出的建筑给排水系统设计规范，对影响建筑给排水系统的做综合考虑，从而提升建筑给排水系统设计质量，提升超高层建筑整体的设计施工效果。
参考文献
[1]李振鹏.超高层建筑的给排水设计要点研究[J].住宅与房地产,2019(25):77.
[2]李鹏飞.超高层建筑给排水系统设计的思考——以贵阳某大型综合体给排水设计为例[J].江西建材,2016(21):31+34.
[3]杨靖宇.超高层建筑给排水设计要点探究[J].山西建筑,2015,41(18):131-132.
[4]王黄金.超高层建筑给排水设计中几个问题的思考[J].中华民居(下旬刊),2013(10):101-102.
[5]彭勃,骆芳.超高层建筑给排水设计实例及几点思考[J].科技视界,2012(11):155-157+175.
[6]袁长标,张昭杰,翟瑞华.超高层建筑给排水设计中几个问题的思考[J].给水排水,2009,45(09):90-93.
论文作者:崔茹
论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/21
标签：高层建筑论文; 给排水论文; 系统论文; 建筑论文; 雨水论文; 水流论文; 水箱论文; 《基层建设》2020年第1期论文;