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超高层建筑给水系统设计浅析

2014-12-25李佳

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:超高层建筑设计

李佳

摘要:目前国内超高层建筑越来越普遍,采用合理的生活给水系统对超高层建筑供水的经济性,可靠性及安全性有着重大意义。本文就超高层建筑的给水系统高层建筑给水设计中,给水方式的选择、给水系统竖向分区、转输水箱等几个方面问题的观点,提出个人的设计思路和要点供参考。

关键词:超高层建筑;给水系统;设计

中图分类号: TU208 文献标识码: A

一、超高层建筑给水系统重要性分析

给水设计是超高层建筑设计中的一个重要环节,主要作用是为用户提供水源通道,通过一定的加压设施使水源管道中的水具有一定的压力,满足整个建筑的用水需求。除了生活用水外,还有一个重要的作用就是为消火栓系统与自动喷水灭火系统等提供水源,一旦发生意外火灾将会提供水源保障。由于超高层建筑其建筑高度大,功能复杂,在给水系统的设计过程中往往存在着:分区多,管路复杂,管道系统受压过高,系统联动控制复杂,水泵运行过程中管道易出现超压现象,严重时甚至会出现管道破裂现象等一系列问题,特别是管道超压问题一直是设计人员谈论的热点。

二、工程概况

超高层建筑是指建筑高度大于100m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100m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。总建筑面积为48470.85m2。建筑高度为129.95m。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。

三、给水方式选择

选择给水方式是高层建筑给水系统设计的关键,直接关系到给水系统的使用和工程造价,对于超高层建筑,城市给水管网的水压一般满足不了高区部分的用水压力要求,绝大多数采用分区给水的方式,即低区部分由城市给水管网供水,高区部分由水泵加压供水。

本工程建筑高度超过100m,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。供水水源为城市自来水,水压约0.40MPa。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。

四、给水系统竖向分区

根据本工程建筑高度,在进行给水系统设计时,首先要考虑的就是竖向分区问题,并根据不同性质的用水区域,进行给水加压系统分别设置的考虑,主要考虑以下几个因素:(1)供水泵组所负担的层数受给水器具的承压能力限制。(2)由于楼层超过100m,管道较长,压力较大,保证供水的安全和稳定极其重要,宜采用高位水箱的供水方式,可避免在低区设置扬程高的水泵和水压过高的压水管。(3)设变频供水泵组,可以使高峰流量和低谷流量之差减小,水泵在高效区运行时段就越长,对节能有利。

该工程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。

五、转输水箱

超高层建筑采用的垂直串联供水方式,常常需要在中间设备层或避难层设置转输水箱,设计转输水箱时需要确定水箱容积,水箱容积根据转输水箱所起的作用的不同,计算方式也有区别。

该工程地下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40L/d,使用时间:8 h,小时变化系数:1.5,最高日生活用水量为144m3/d,最大时生活用水量为27m3/h。生活水箱有效容积v=120×28×0.040×25% =33.6m3。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 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5min~10min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5min~10min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3.34L/s,故生活转输水箱容积V=10×120×0.040×0.5/8+3.34×10×60×3/1000=3+6=9m3。

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。

结束语

综上所述,超高层建筑给水系统设计工作的最终目的,是使得超高层建筑给水系统设计达到既节水又节能,同时必须将给水系统分区设计完善的基本要求,这在超高层建筑给水系统设计中是一项至关重要的工作,与建筑住户的体验以及生活密切相关。同时,超高层建筑给水系统必须进行合理的竖向分区,使水压保持在一定的范围。因此,建筑工程的设计人员应充分遵循超高层建筑的设计规范,在建筑节能设计中,通过借鉴现有的成功工程经验,并积极引入有利于安全性、可靠性的新技术,提升我国建筑行业的整体技术与节能、安全水平,保证超高层建筑的用水质量。

参考文献

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[2]胡树花,杨柳. 高层建筑外墙消防给水系统的设计模式[J]. 消防技术与产品信息,2014,03:30-32.

[3]陈露,霍翠花. 超高层住宅建筑给水系统方案探讨[J]. 建设科技,2014,10:94-95.

[4]林勇. 浅析高层建筑给排水系统设计[J]. 中华民居(下旬刊),2014,06:82.

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