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高层建筑给排水及消防设计特点及方法研究

赵欢　刘永伟
摘 要：高层建筑给排水及消防设计对建筑工程有着重要的影响，基于此，文章结合工作实践经验，先对高层建筑给排水及消防设计进行了概述，并对其特点及方法进行了分析，根据高层建筑特点提出了消防设计，从而提高了高层建筑给排水及其消防能力。
关键词：高层建筑；给排水；消防设计；特点
城市化进程在催生大量建筑工程的同时，使现有建筑工程在施工设计、施工管理水平上都得到了提高。为了满足居民的使用需求，对于建筑的设计不仅需要加强外观和功能设计，还要注重给排水和消防设计。鉴于高层建筑的特殊性，一旦发生意外灾害，受灾程度将明显大于普通的多层建筑，可见给排水和消防设计的合理性至关重要。
1 高层建筑给排水消防设计概述
高层建筑的特点在于其高度上的突破，对于现代社会的发展，具有良好的推动作用，同时为建筑给排水消防设计带来了新的难题。高层建筑在进行给排水消防设计时，应当设计成为一个完善合理的系统整体，保障高层建筑消防系统的功能运转正常。对于高层建筑的消防供水方面，应当在相应楼层设置一定规模的消防栓、自动喷淋等消防装置，同时在建筑附近建造能够储存一定消防用水量的地下消防水泵房以及消防水池，确保在火情发生时能够保证消防水量的充足，消防供水系统还应具有足够的供水压力，即便在最高层失火后，消防水仍能克服重力到达火情区域进行灭火作业。对于高层建筑的消防排水方面，由于在进行消防灭火作业时，所使用的消防水量远大于日常用水量，因此需要建造独立的消防排水系统以保障排水系统的畅通，防止大量的消防水浸泡居民住宅或者堵塞逃生通道，对高层建筑的使用者的生命财产安全造成危害。
2 高层建筑给排水消防设计的特点
在整体排水过程中，要注意对压力的控制。而在排水控制过程中，要注意对排水管管径的合理选择。而确定排水管道的管径主要有三种方法：（1）使用最小管径法，连接大便器的排水管，管径不小于DN100，而连接大便槽的排水管不小于DN150，干管不小于DN100；（2）使用临界流量法，依据临界流量，确定排水管管径，将排水流量转化为当量，计算管径的具体数值；（3）使用水力计算法来确定管径的横管管径，当排水管的管径为DN150，立管的高度达到100m时，若压强数值达到0.1MPa，即便在管道内有堵塞物，也会很难停留，所以排水管管材选用0.1MPa的压力等级是安全的。
关于排水立管与横管连接而言，立管和横管连接要重要垂直距离处理和管径选择。如果该超限高层建筑在寒冷地区也需要特殊处理，要结合最冷月份的最低气温，实施防冻措施。同时，充分考虑积雪厚度，防止排水系统崩溃，确保整体排水系统的强度。针对雨水排水系统，主楼楼顶排水需采用重力流排水，排入裙房屋面。裙房屋面排水系统设置中，大部分区域使用虹吸式雨水排放系统，其余使用重力流排水，将雨水直接排入雨水管网。
3 高层建筑给排水消防设计方法
3.1 建筑给水系统设计
3.1.1 给水管道选择。通常情况下，给水管道的选择应当以坚持优选为原则，重点考虑管道承受的压力、周围温度和使用环境，结合这些因素来合理选择给水管道，保证给水管道的质量。过去的给水系统设计中，人们通常选择镀锌钢管做给水管道材料，以此保证给水管道的正常使用。但由于镀锌钢管使用时间长久之后很容易发生锈蚀，从而导致管内水质受到污染，达不到国家规定要求，所以镀锌钢管在现代己经不再使用，而是被另一种新形材料——塑料给水管所代替。与镀锌钢管相比，塑料给水管的耐压能力、抗腐蚀和抗锈蚀能力更好，质量与性能也相对更高，所以在给水系统设计中，塑料给水管的使用效果比镀锌钢管的使用效果更好。
3.1.2 给水方式的选择和确定。如果给水方式选择不当，将会为给水系统的运行带来安全隐患，甚至引发故障，导致给水系统运行失效。所以，在设计给水系统时，一定要正确选择与确定给水系统的给水方式，尽量简化给谁管道的结构构成，以便降低系统造价，为高层建筑施工节省施工成本。国内目前安装于建筑给水系统中的加压供水设备主要有三种，分别为高位水箱、气压水箱以及无水巷变频泵。就给水方式而言，对应的给水系统的给水方式也有三种，即高位水箱给水、气压水箱给水、无水箱变频泵给水，具体选择何种方式，则需要根据经济合理、运行可靠两大原则来选择。
3.1.3 竖向分区的设置。现代高层建筑的楼层高度和楼层数值都比较大，建筑给水只依靠室外管网供水压力是无法实现的，还需要增设一些辅助设备，利用辅助设备来生产更大的供水压力，为高层楼层提供用水。这就需要在给水系统中设计一个竖向分区，借助竖向分区的压力分散作用解决静水压力造成的管道渗漏、阀件磨损等问题，切实保证高层建筑给水系统的运行安全和运行质量。
3.2 高层建筑排水系统设计
建筑设计中排水系统设计的针对对象是生活污水、废水，实际设计时要注意以下几个问题：（1）排水系统设计前期要弄清楚排水管道的具体走向，结合管道整体走向和管线埋设要求来设计建筑排水；（2）合理确定排水体制和排水方式，一般要按照政府的规定和要求来选择排水方式；（3）尽量优化建筑排水的平面布置。排水系统与给水系统最大的不同在于，排水设计不会涉及到竖向分区问题，设计时只需在排水系统中设置一个辅助通气立管即可。
3.3 高层建筑消防系统设计
3.3.1 普通消火栓系统。相关规定显示，许多的个体建筑、小区住宅或高层建筑都应当设置消防水池2次加压。就城市规划角度来说，应当积极关注区域集中的消防供水系统，在区域内只设1个消防水池和加压泵房，以满足区域消防供水需求。另外，现场消火栓箱内应当安装紧急启动消防泵按钮，按钮一合即可启动消防水泵。考虑到减小消防泵的启动负荷，应在出水管路上设计多功能控制阀。
3.3.2 自动喷水系统的进化。传统运用的是大水量水喷淋系统，针对其进行的改造，即是采用小水量细水雾系统取而代之，有效避免了水对电器设备所造成的损害。高层建筑适宜采用细水雾系统，以降低水量储备，大幅度减少设备面积，增强对于火灾的探测能力。而火灾探测器部分，则逐步采用红外控制，取代了传统的烟感、温感元件，利用电脑逻辑来判断是照明还是火焰，并控制喷水系统的开关，能够在火灾萌芽的状态就扑灭，提高了灭火的效率。
4 结语
高层建筑在现代城市建设中得到了极为广泛的应用，而合理设计高层建筑给排水和消防系统，对于提升高层建筑的使用方便性以及消防安全性，保护人们的生命财产安全具有重要意义。
参考文献
[1] 梅文军.浅谈建筑给排水设计中节能节水方法[J].中国新技术新产品，2011（08）：338.
[2] 林德生.关于高层商用建筑消防给排水设计的探讨[J].科技传播， 2010（13）：46-47.

-全文完-