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摘要：给排水设计作为超高层建筑施工过程中重要内容，决定着建筑给排水系统整体功能的发挥及安全。为此，本文通过阐述超高层建筑给排水系统设计及消防工程设计工作，结合系统设计过程中的技术难题，针对性提出一些切实有效的优化方案，以供类似工程借鉴。
关键词：超高层建筑；给排水；消防系统；技术难题
随着我国城市化进程的加快，城市建设规模不断扩大，土地资源日益紧缺，建筑高度超过100米的超高层建筑群数量越来越多，这对于超高层建筑内部给排水系统的设计工作提出了更高的要求。给排水系统是建筑群体不可或缺的组成部分，担负着建筑内部供水、排水和消防等重任，在建筑日常管理及运作中发挥重要的作用。但超高层建筑有别于多层建筑，具有高度高、排水量大、功能复杂和用水要求高等特点，若建筑人员没有做好给排水系统及消防系统的设计工作，就可能导致给排水系统在使用过程中出现管道渗漏、管道堵塞、墙面渗漏等质量问题，并影响到建筑消防功能的发挥，甚至造成不可换回的损失。因此，建筑人员需要重视给排水系统的设计工作，切实解决好设计过程中的难题，以确保设计的质量。
1 工程概况
某超高层建筑，由办公塔楼及北裙楼、南配楼组成。办公塔楼地上45层，地下室为3层。建筑总高度为218m。北裙楼、南配楼地上共4层，建筑总高度为23.8m。
2 给排水系统设计
2.1 生活给水及中水系统
本工程从周围道路上的城市给水管道上接二根DN300的引入管。在建筑周围形成环状给水管道作为生活、消防水源。供水压力按0.20MPa考虑。
生活给水系统分区如下：
1区：-3～2层利用市政管网直接供水；
2区：3～8层由生活水箱加变频设备联合供水。（生活水箱及变频设备均设于地下3层）
3区：9～15层由19层生活水箱重力供水。（生活水箱设于19层避难层）
4区：16～22层由33层生活水箱重力减压供水。（生活水箱设于33层避难层）
5区：23～29层由33层生活水箱重力供水。（生活水箱设于33层避难层）
6区：30～38层由屋面层生活水箱重力减压供水。（生活水箱设于屋面层）
7区：39～45层由屋面层生活水箱重力供水。（生活水箱设于屋面层）
2.2 热水系统
2层食堂操作间由设置于地下1层锅炉房的2台全自动燃气热水器供应热水。系统采用机械循环，设置热水循环泵。其余卫生间内热水均采用分散式热水系统。采用电热水器供应热水。热水系统的分区与生活给水系统相同，以确保用水点处冷热压力平衡。设置循环泵，采用机械循环，循环管道同程布置。4 区～9区的容积式换热器设于L25M。泳池的板式换热器设于5 层泳池机房。15 层避难层的热水箱容积均为35 m3，33 层避难层的热水箱容积为15 m3。
2.3 生活污废水系统
建筑内部排水系统的任务是接纳污、废水并将其排到室外。排水系统由卫生设备、排水管系、通气管系、清通设备、抽升设备等组成。超高层建筑生活排水系统通常采用雨、污分流制。由于地下室污水有时候无法通过自流彻底地排到室外，故而可采用潜污泵抽升排出。消防电梯机坑也可采用排水泵抽水排水，建筑主楼层一般可考虑设计一种采用粪、污立管和专用通气管三管制的排污排水方式，尤其是在每一个卫生间内部设置特殊的通气支管装置可以有效达到改善楼层排水质量和减低噪声影响。因此，对于超高层建筑给排水设计中针对污水排放一定要做好相关的预处理工作之后，方可排出。
3 消防工程设计
正确地计算消防用水量对于民用建筑的消防给水起着重要的作用，在计算消防用水量是必须要清晰哪些消防系统需要用水，从而确保用水量的计算正确。
3.1 消火栓给水系统
本工程室内、外消火栓系统用水量分别为40L/S、30L/S。
本工程室内消火栓系统设3个区：1区（地下3层～19层），2区（20～33层），3区（34～45层）。
1区消火栓系统由地下3层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由33层避难层的水箱重力出水稳压；2区消火栓系统由19层避难层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由屋顶消防水箱重力出水稳压；3区消火栓系统由33层避难层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由屋顶消防水箱间内的消火栓增压设备稳压。
3.2 自动喷水灭水系统
由于地下车库设置机械式双层停车，因此自动喷水灭火系统水量按35L/s计算。本工程自动喷水灭火系统设3个区：1区（地下3层～14层），2区（15～32层），3区（33～45层）。地下1层、19层及33层采用预作用系统，其余各层均采用湿式系统。本项目室内净空高度超过12m 的部位采用大空间智能型主动喷水灭火系统，设计流量为20L/s，火灾延续时间时间为1h，喷头水压不少于0.6MPa。
1区自喷系统由地下3层消防泵房内的自喷加压泵供水，由33层避难层的水箱重力出水稳压；2区自喷系统由19层避难层消防泵房内的自喷加压泵供水，由屋顶消防水箱重力出水稳压；3区自喷系统由33层避难层消防泵房内的自喷加压泵供水，由屋顶消防水箱间内的自喷增压设备稳压。
3.3 消防水池的设计
屋顶设置高位水箱，储存消防水量18m3；分别与各区消火栓环状管网相连。消防水池总容积共558m3，分为2 格。20 层消防水箱储存消防水量100m3，将空调补水贮存在消防水池，可避免消防水池长期储水不使用，影响水质。为确保消防水量不被动用，将空调补水泵吸水管于消防水面标高上开DN20小孔。
3.4 自动气体灭火系统
地下室及避难层的高低压配电室、变压器室及五、六层信息中心等场所均采用七氟丙烷气体灭火系统。
3.5 大空间智能型主动灭火系统
北裙楼与南配楼之间的玻璃通廊为四层共享空间，建筑高度为27m。《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1A条规定：“自动喷水灭火系统保护的非仓库类高大净空场所的最大净空高度为12m”。系统不能有效地保护玻璃通廊，因此本工程采用大空间智能型主动喷水灭火系统。保护系统设计流量按6台装置同时喷水设计，设计流量为30L/s。消防用水由设在19层避难层消防泵房的消防水箱供给，消防水箱贮存1个小时的大空间智能型主动喷水灭火系统用水量。室外设置水泵结合器与大空间智能型主动喷水灭火系统管网相接。
4 设备和器材选取
4.1 管材选取
（1）给水管选用。室内冷水给水立管及支管均采用内衬不锈钢复合钢管，螺纹连接或法兰连接；生活给水泵房水泵吸水管采用卫生级不锈钢管。所有生活热水系统均采用美标包胶铜管。热水系统热媒管采用无缝钢管，壁厚同暖通专业锅炉系统管道壁厚。室外给水管采用球墨铸铁管或PE 管。
（2）排水管选用。雨水系统除塔楼屋顶重力排水管采用镀锌钢管外其他均采用柔性接口机制铸铁管，虹吸排水采用HDPE 塑料管。排水系统重力排水管采用柔性接口机制铸铁管，地下室压力排水管采用热镀锌钢管，设备房水箱排水、放空管阀门前与系统材质一致，阀门后采用热镀锌钢管。室外排水管采用双壁波纹管。
4.2 自动喷水设备
本工程的喷头地下车库和厨房采用直立型喷头，商业、餐饮、走道、办公、公寓套房采用吊顶型喷头，酒店客房及单间公寓采用K=115 的边墙扩展型喷头，喷头公称动作温度除厨房为93℃外，其余均为68℃。喷头安装位置应根据本设计确定，如二次装修，则应根据天花装饰平面作相应调整，喷头安装完毕后，承包商应提供各种型号不少于喷头总数1%的喷头，以作备用。以上安装见国标04S206。
5 管道敷设
给水管道的布置与敷设是给排水施工的重要步骤，在施工中要熟练施工要点。
（1）排水管按设计中规定坡度要求敷设，设计无专门说明者，则按标准坡度敷设。本工程所有管径类型以及对应的坡度与表1 所示。
关键词：超高层建筑；给排水；消防系统；技术难题
随着我国城市化进程的加快，城市建设规模不断扩大，土地资源日益紧缺，建筑高度超过100米的超高层建筑群数量越来越多，这对于超高层建筑内部给排水系统的设计工作提出了更高的要求。给排水系统是建筑群体不可或缺的组成部分，担负着建筑内部供水、排水和消防等重任，在建筑日常管理及运作中发挥重要的作用。但超高层建筑有别于多层建筑，具有高度高、排水量大、功能复杂和用水要求高等特点，若建筑人员没有做好给排水系统及消防系统的设计工作，就可能导致给排水系统在使用过程中出现管道渗漏、管道堵塞、墙面渗漏等质量问题，并影响到建筑消防功能的发挥，甚至造成不可换回的损失。因此，建筑人员需要重视给排水系统的设计工作，切实解决好设计过程中的难题，以确保设计的质量。
1 工程概况
某超高层建筑，由办公塔楼及北裙楼、南配楼组成。办公塔楼地上45层，地下室为3层。建筑总高度为218m。北裙楼、南配楼地上共4层，建筑总高度为23.8m。
2 给排水系统设计
2.1 生活给水及中水系统
本工程从周围道路上的城市给水管道上接二根DN300的引入管。在建筑周围形成环状给水管道作为生活、消防水源。供水压力按0.20MPa考虑。
生活给水系统分区如下：
1区：-3～2层利用市政管网直接供水；
2区：3～8层由生活水箱加变频设备联合供水。（生活水箱及变频设备均设于地下3层）
3区：9～15层由19层生活水箱重力供水。（生活水箱设于19层避难层）
4区：16～22层由33层生活水箱重力减压供水。（生活水箱设于33层避难层）
5区：23～29层由33层生活水箱重力供水。（生活水箱设于33层避难层）
6区：30～38层由屋面层生活水箱重力减压供水。（生活水箱设于屋面层）
7区：39～45层由屋面层生活水箱重力供水。（生活水箱设于屋面层）
2.2 热水系统
2层食堂操作间由设置于地下1层锅炉房的2台全自动燃气热水器供应热水。系统采用机械循环，设置热水循环泵。其余卫生间内热水均采用分散式热水系统。采用电热水器供应热水。热水系统的分区与生活给水系统相同，以确保用水点处冷热压力平衡。设置循环泵，采用机械循环，循环管道同程布置。4 区～9区的容积式换热器设于L25M。泳池的板式换热器设于5 层泳池机房。15 层避难层的热水箱容积均为35 m3，33 层避难层的热水箱容积为15 m3。
2.3 生活污废水系统
建筑内部排水系统的任务是接纳污、废水并将其排到室外。排水系统由卫生设备、排水管系、通气管系、清通设备、抽升设备等组成。超高层建筑生活排水系统通常采用雨、污分流制。由于地下室污水有时候无法通过自流彻底地排到室外，故而可采用潜污泵抽升排出。消防电梯机坑也可采用排水泵抽水排水，建筑主楼层一般可考虑设计一种采用粪、污立管和专用通气管三管制的排污排水方式，尤其是在每一个卫生间内部设置特殊的通气支管装置可以有效达到改善楼层排水质量和减低噪声影响。因此，对于超高层建筑给排水设计中针对污水排放一定要做好相关的预处理工作之后，方可排出。
3 消防工程设计
正确地计算消防用水量对于民用建筑的消防给水起着重要的作用，在计算消防用水量是必须要清晰哪些消防系统需要用水，从而确保用水量的计算正确。
3.1 消火栓给水系统
本工程室内、外消火栓系统用水量分别为40L/S、30L/S。
本工程室内消火栓系统设3个区：1区（地下3层～19层），2区（20～33层），3区（34～45层）。
1区消火栓系统由地下3层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由33层避难层的水箱重力出水稳压；2区消火栓系统由19层避难层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由屋顶消防水箱重力出水稳压；3区消火栓系统由33层避难层消防泵房内的消火栓加压泵供水，由屋顶消防水箱间内的消火栓增压设备稳压。
3.2 自动喷水灭水系统
由于地下车库设置机械式双层停车，因此自动喷水灭火系统水量按35L/s计算。本工程自动喷水灭火系统设3个区：1区（地下3层～14层），2区（15～32层），3区（33～45层）。地下1层、19层及33层采用预作用系统，其余各层均采用湿式系统。本项目室内净空高度超过12m 的部位采用大空间智能型主动喷水灭火系统，设计流量为20L/s，火灾延续时间时间为1h，喷头水压不少于0.6MPa。
1区自喷系统由地下3层消防泵房内的自喷加压泵供水，由33层避难层的水箱重力出水稳压；2区自喷系统由19层避难层消防泵房内的自喷加压泵供水，由屋顶消防水箱重力出水稳压；3区自喷系统由33层避难层消防泵房内的自喷加压泵供水，由屋顶消防水箱间内的自喷增压设备稳压。
3.3 消防水池的设计
屋顶设置高位水箱，储存消防水量18m3；分别与各区消火栓环状管网相连。消防水池总容积共558m3，分为2 格。20 层消防水箱储存消防水量100m3，将空调补水贮存在消防水池，可避免消防水池长期储水不使用，影响水质。为确保消防水量不被动用，将空调补水泵吸水管于消防水面标高上开DN20小孔。
3.4 自动气体灭火系统
地下室及避难层的高低压配电室、变压器室及五、六层信息中心等场所均采用七氟丙烷气体灭火系统。
3.5 大空间智能型主动灭火系统
北裙楼与南配楼之间的玻璃通廊为四层共享空间，建筑高度为27m。《自动喷水灭火系统设计规范》5.0.1A条规定：“自动喷水灭火系统保护的非仓库类高大净空场所的最大净空高度为12m”。系统不能有效地保护玻璃通廊，因此本工程采用大空间智能型主动喷水灭火系统。保护系统设计流量按6台装置同时喷水设计，设计流量为30L/s。消防用水由设在19层避难层消防泵房的消防水箱供给，消防水箱贮存1个小时的大空间智能型主动喷水灭火系统用水量。室外设置水泵结合器与大空间智能型主动喷水灭火系统管网相接。
4 设备和器材选取
4.1 管材选取
（1）给水管选用。室内冷水给水立管及支管均采用内衬不锈钢复合钢管，螺纹连接或法兰连接；生活给水泵房水泵吸水管采用卫生级不锈钢管。所有生活热水系统均采用美标包胶铜管。热水系统热媒管采用无缝钢管，壁厚同暖通专业锅炉系统管道壁厚。室外给水管采用球墨铸铁管或PE 管。
（2）排水管选用。雨水系统除塔楼屋顶重力排水管采用镀锌钢管外其他均采用柔性接口机制铸铁管，虹吸排水采用HDPE 塑料管。排水系统重力排水管采用柔性接口机制铸铁管，地下室压力排水管采用热镀锌钢管，设备房水箱排水、放空管阀门前与系统材质一致，阀门后采用热镀锌钢管。室外排水管采用双壁波纹管。
4.2 自动喷水设备
本工程的喷头地下车库和厨房采用直立型喷头，商业、餐饮、走道、办公、公寓套房采用吊顶型喷头，酒店客房及单间公寓采用K=115 的边墙扩展型喷头，喷头公称动作温度除厨房为93℃外，其余均为68℃。喷头安装位置应根据本设计确定，如二次装修，则应根据天花装饰平面作相应调整，喷头安装完毕后，承包商应提供各种型号不少于喷头总数1%的喷头，以作备用。以上安装见国标04S206。
5 管道敷设
给水管道的布置与敷设是给排水施工的重要步骤，在施工中要熟练施工要点。
（1）排水管按设计中规定坡度要求敷设，设计无专门说明者，则按标准坡度敷设。本工程所有管径类型以及对应的坡度与表1 所示。