超高层建筑给水设计探讨

张小丽

(山西省建筑设计研究院，山西太原 030013)

随着国家经济的飞速发展，商业中心土地价格的不断高涨，为了土地利用率的提高，越来越多的超高层建筑拔地而起，由于超高层建筑建筑高度比较高，使用人数较多，因此对工程设计人员提出了许多的新问题和挑战，下面就本人的实际工程探讨一下超高层建筑的给水设计。

1 工程概况

超高层建筑是指建筑高度大于100 m的民用建筑。超高层民用建筑按其功能分为超高层公共建筑和超高层居住建筑，在实际工程设计中采用不同的给水形式。GB 50045-95高层民用建筑设计防火规范2005版6.1.3条中规定;建筑高度大于100 m的公共建筑要设避难层，超高层的避难层一般均作为机电专业的设备层。本文涉及的工程为超高层公共建筑。

中铁三局科技研发中心，位于太原市。总建筑面积为48 470.85 m2。建筑高度为129.95 m。地下2层，地上32层，地下1层局部为设备用房，其余为复式汽车库;地上层为大办公室;4层为职工餐厅，5层、18层为避难层。该建筑为一类超高层建筑，耐火等级为一级，结构形式为框架剪力墙结构。

2 给水系统设计

本工程建筑高度超过100 m，如仍采用并联给水方式，其管网承压过大，存在安全隐患，故本工程采用串联分区供水的方式，即在避难层设生活转输水箱和转输水泵来实现串联分区供水。

本建筑的供水水源为城市自来水，水压约0.40 MPa。在本楼的地下2层设置生活水箱和生活转输水泵，在18层避难层设置生活转输水箱和生活加压泵供各分区生活用水。生活给水系统的水质应符合GB 5749-2006生活饮用水卫生标准的要求。

生活给水系统重力供水部分采用上行下给枝状供水管网，加压供水部分采用下行上给枝状供水管网，根据建设单位要求引入管设总水表计量，办公楼每层均设置水表计量。该工程采用串联分区供水，给水系统竖向分为六个区，分别为市政1区、重力1区、重力2区、加压1区、加压2区、加压3区六个区。－2层～4层为市政1区，由城市管网直接供水，充分利用市政压力。地上10层～14层为重力1区，由18层避难层转输水箱重力供给;5层～9层为重力2区，由18层避难层转输水箱重力减压供给，减压阀组设于10层管井内;15层～20层为加压1区，由18层避难层转输水箱和加压1区恒压变频调速供水设备供水;21层～26层为加压2区，由18层避难层转输水箱和加压2区恒压变频调速供水设备供水;27层～32层为加压3区，由18层避难层转输水箱和加压3区恒压变频调速供水设备供水。

地下2层设置生活水箱和生活转输水泵，生活转输水泵采用变频泵组转输水量来补充避难层转输水箱水量的不足，按《建筑给水排水设计规范》3.7.3生活水箱的有效容积按建筑物最高日用水量的25%计算:办公楼每层120人，每人每班40 L/d，使用时间:8 h，小时变化系数:1.5，最高日生活用水量为144 m3/d，最大时生活用水量为27 m3/h。生活水箱有效容积v=120×28×40×25%=33.6 m3。按《建筑给水排水设计规范》3.8.3 中当建筑物采用高位水箱调节给水系统时，生活转输水泵的最大出水量不应小于最大小时出水量。转输水泵的流量:120×28×40×1.5/8=7.08 L/s。在18层避难层设转输水箱，设转输水箱的作用在于:1)调节初级泵与次级泵之间的流量差，防止初级泵的频繁启动;2)阻止次级泵停泵时，管网压力回传。按《建筑给水排水设计规范》3.7.5.1条中由水泵联动提升进水的水箱(即转输水箱)生活用水调节容积，不宜小于最大用水时水量的50%，且3.7.8中生活用水转输水箱的调节容积取转输水泵5 min～10 min的流量。在本工程设计中，因建筑物避难层面积有限，不仅要设生活转输水箱而且要设消防转输水箱，故转输水箱的容积应按重力供水区(即地上5层～14层)最大小时水量的50%和5 min～10 min的加压区水泵(15层～32层)设计流量之和且不小于半小时最大小时用水量。因本工程三个加压区的水泵流量均为3.34 L/s，故生活转输水箱容积 V=10×120×40×0.5/8+3.34×10×60×3=3+6=12 m3。

根据《城镇给水排水技术规程》生活转输水箱均采用不锈钢水箱，水箱必须定期清洗消毒，每半年不得少于一次。水箱采用紫外线消毒仪进行消毒。除了转输水箱重力供水的楼层外，其余楼层被分为三个区，每个区均设一套恒压变频调速供水设备，以满足本区的水量和水压的要求，所设泵组的流量应按所供区域的设计秒流量选泵，泵组在额定转速的工作点应位于水泵高效区的末端。转输供水泵由转输水箱水位控制启停，各水箱设2个水位控制，低水位时起泵、高水位时停泵。低位水箱超低水位时，转输水泵停止运行并报警。因本工程避难层要求暖专业提供采暖，故不考虑给水设备的防冻问题。

因超高层建筑高、立面多玻璃幕墙，建筑的立面清洁维护是一个很大的问题，因此大部分超高层建筑均设置擦窗机，擦窗机一般设于屋顶结构凹槽内，有专用轨道，擦窗机沿轨道运作，因此要在屋顶为擦窗机预留用水点。

超高层建筑供水系统的水质在输送过程中普遍存在水质下降现象，必须严格采用水质保持技术:1)尽量减少系统的开口，少用开式水箱;2)中间水箱不宜过大，尽量减少水在水箱中的停留时间(在满足“规范”最低要求);3)加强消毒措施，每级水箱均采用紫外线消毒仪和自洁消毒器;4)采用优质管材。

由此设计超高层给水系统接力供水既要控制管道系统中的静水压力，又要尽量减少竖向分区数量，减少立管、横干管数量，降低管道布置的复杂性以及高位水箱重力供水和变频加压提升供水并用的方式并采用支管减压阀。

3 结语

超高层建筑生活供水采用水箱水泵串联接力供水方式，满足压力的楼层由转输水箱重力供水，重力供水不仅提高了供水的安全可靠性，降低了分区工作压力，而且符合我国现在提倡的节能要求，使得生活水箱的高度充分得到利用，而且控制起来简单方便。不满足压力的楼层由设于避难层的恒压变频调速供水设备供水，减少管网的承压，使供水更安全可靠。但应做好避难层的防水措施。由于本人的理论水平及工作经验有限，本文仅是针对该项目的一点粗浅的认识和涉及体会，如有不合理和不妥之处请各位专家和同仁批评指正。

［1］GB 50015-2003，建筑给水排水设计规范［S］.

［2］GB 50788-2012，城镇给水排水技术规程［S］.

［3］CJJ 140-2010，二次供水工程技术规程［S］.

［4］王玉根.多层住宅建筑给排水设计中的问题及对策研究［J］.山西建筑，2013，39(21):129-130.