论文部分内容阅读
摘要：随着经济的蓬勃发展,城市化进程的加快,城市人民生活水平的不断提高,居住条件的不断改善,城市用地也越益紧张,在这种状况下,城市空间不断向纵向方向延伸,高层建筑取得长足发展。而高层建筑振动源多,用水要求高,排水量大等等,所有这些都给高层建筑的给排水工程提出了新的技术。这里结合本人几年工作实践谈谈高层建筑给排水管道工程设计中需要着重考虑的几点问题。
关键词：高层建筑给排水管道工程设计
1、给水管道工程设计
1、管径确定
管径确定时应考虑远近期结合，同时照顾经济性和可靠性。管径确定涉及设计供水量及经济流速的确定。
设计供水量根据下列各种用水确定：
1.1 综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。
1.2 工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工艺要求确定；工作人员生活用水量（含淋浴用水量）根据车间性质确定。
1.3 消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。
1.4浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。
1.5未预见水量及管网漏失水量：按最高日用水量的百分比计。
管段的直径按下式计算：式中 D----管段直径（m）
q----管段流量（m3/s）
v----流速（m/s）
应综合考虑管网造价与经营费用，确定经济流速，从而确定经济管径，使管网造价与经营费用之和为最小。设计时常采用平均经济流速来确定管径，当D=100～400mm时，平均经济流速取0.6～0.9m/s； 当D≥400mm时，平均经济流速取0.9～1.4m/s，大管取大值，小管取小值。
2、设计时需注意的问题
2.1钢筋混凝土管接口选择
用于排水的混凝土管的管口形式常用的有平口管、企口管和承插口管。管口形状不同，接口的方法也不同。管道接口一般分为柔性接口、刚性接口、半柔性接口三种。橡胶圈接口、沥青油膏、石棉沥青卷材接口等均为柔性接口，刚性接口常见的有水泥砂浆、钢丝网水泥砂浆抹带接口，而石棉水泥接口则为半柔性接口。对于接口要求强度较高、严密性闭水性较好的污水管道宜采用柔性或半柔性接口。
2.2 管線高程控制
管线高程控制应从多方面进行综合考虑：为保证管线所服务区域雨污水能顺畅排入，要求管线要有足够的埋深；而随着埋深增大，挖槽深度增加，施工难度也随之增大，特别是在土质较为软弱地段更为突出，这样必然提高管网造价；同时城市道路下的市政管线错综复杂，为在高程上使各管线基本相互错开，也应合理控制各管线高程，一般来说，从上至下管线顺序依次为电力管(沟)、电讯管(沟)、煤气管、给水管、热力管、雨水管、污水管。
3、管材选用
室外无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方（如污水泵站的进水管和出水管等）才采用金属管材。较为常见的为混凝土及钢筋混凝土管，近几年，双壁波纹管、HDPE高密度缠绕管等也在室外排水工程中得到较为广泛的应用。现就钢筋混凝土管、双壁波纹管、HDPE管三种管材的技术性能比较情况列表如下：
设计时应根据建设要求结合各种管材的特性做到管材选用 经济 、合理。
4、给排水管道系统
4.1给水管道系统
高层建筑给水管道系统根据管道和附件及设备的承压能力确定系统的分区。
4.1.1给水、热水及中水系统分区主要取决于水系统的设备。卫生间浮 球阀 水压太高时控制不灵 ,易损坏 冷、热水嘴在水压高时会引起喷溅 ,还可引起负压抽吸 ,因此水系统设备承压不要超过 0. 45MPa,高度 100m的建筑水系统竖向应分三个区。常用的经济可靠的供水方式为(“ 泵 +屋顶水箱”) +“减压水箱”(或比例式 减压阀 组 )等。
4.1.2 消火栓 及自动喷水管道系统
a) 消火栓 栓口的 静水压力 不应大于 0. 8MPa, 消火栓 系统最大压力 P≯ 1. 2MPa;自动喷水管道最不利点处 喷头 最低压力 P≥ 0. 05MPa,管网最大压力 P≯ 1. 2MPa,所以建筑高度H≥ 80m时就应考虑竖向分区。 消火栓 管道系统分区应成环路布置 ,且供水引入管道不应小于两条。
b) 消火栓 水枪充实水柱≥ 10m,高度 H >100m的建筑水枪充实水柱≥ 13m,所以最高点 消火栓 处水柱应分别为≥ 18. 5m,≥ 24m。
c) 消防电 梯前室及前室外附近应设 消火栓 ,屋顶应设试验用 消火栓 , 消火栓 布置间距D≤ 30m。
d) 室内 消火栓 应增设小口径自救式 消火栓 ,其口径为 d25, d32,输水胶管内径19,管长L =20～40m,喷嘴口径6～9。
e) 高度 100m左右的高层建筑 消火栓 及喷水系统一般分上、下两区 ,分设上、下区消防 泵 及稳压 泵 ,水 泵 应考虑备用 ,并分别接入消防环路 ,不允许消防水 泵 共用一条总出水管。
f) 高度超过 100m的超高层建筑的避难层 ,避难区和屋顶直升机停机坪处应设湿式或干式自动喷水系统及屋顶 消火栓 。
4.2排水管道系统
4.2.1 高层建筑排水系统由于污水立管长 ,接入卫生器具多 ,部分立管可能被水充塞,破坏了卫生器具中的水封 ,使臭气外冒 ,所以必须考虑设专用透气管 ,污水、废水管可共用一根通气管。
4.2.2 应注意设于吊顶内的排水管道的防漏、检修及防凝水措施 ,更应注意排水立管穿越上层为卫生间层 ,下层为有吊顶的其它功能房间的楼板处的防水问题。
4.2.3 雨水管道:雨水管应据屋顶汇水面积及建筑平面设计。雨水立管可布置在管井内或浇于 钢筋 砼柱内或明装 (明装时可用镀锌 钢管 ),值得注意的是高层建筑雨水出户时应考虑妥善的减压措施 (设减压水池等 )。
5、排水量确定
现就分流制体制的排水量确定进行分析。
5.1 污水设计总流量Q（L/s）
Q=Q1+Q2+Q3
其中：1 Q1为居住区生活污水设计流量（L/s）。按下式 计算
Q1=n×N×Kz / (24×3600)
n----污水定额（L/(人*d)），含居民生活污水定额和综合生活污水定额，可按当地用水定额的80%~90%采用。
N ----设计人口数
Kz----生活污水量总变化系数，按《室外排水设计规范》有关规定计取或按实际数据采用。
2 Q2为工业企业内生活污水量、淋浴污水量（L/s）。应与国家现行的《室外给水设计规范》的有关规定协调。
3 Q3为工业企业的工业废水量（L/s）。工业废水量级及其总变化系数应根据工艺特点确定，并与国家现行的工业用水量有关规定协调。
5.2 雨水设计流量Q（L/s）
按下式计算：
Q=F×q×ψ
其中：1 F为汇水面积（ha）
其划分应结合地形坡度、汇水面积的大小及雨水管道布置等情况划定。地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。
2ψ为径流系数。按《室外排水设计规范》有关规定计取。
3 q为设计暴雨强度（L /（s* ha））。按下列公式计算：
q=167A1（1+ClgP）/（t+b）n
式中 t---降雨历时（min）。t=t1+mt2，t1为地面集水时间，一般取5~15min；m为折减系数，暗管取2，明渠取1.2；t2为管渠内雨水流行时间。
6、结语
总的来说，高层建筑给排水管道工程设计是一个实践经验与能动性相结合的过程。在满足规范要求的同时，要根据实际情况，因地制宜、因时制宜，尽量做到经济合理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑给排水管道工程设计
1、给水管道工程设计
1、管径确定
管径确定时应考虑远近期结合，同时照顾经济性和可靠性。管径确定涉及设计供水量及经济流速的确定。
设计供水量根据下列各种用水确定：
1.1 综合生活用水：包括居民生活用水和公共建筑用水。根据居民生活用水定额或综合生活用水定额及最高日时变化系数综合分析确定。
1.2 工业企业生产用水和工作人员生活用水：生产用水量根据生产工艺要求确定；工作人员生活用水量（含淋浴用水量）根据车间性质确定。
1.3 消防用水：消防用水量、水压及延续时间等根据现行有关规定确定。
1.4浇洒道路和绿地用水：根据路面、绿化、气候和土壤等条件确定。
1.5未预见水量及管网漏失水量：按最高日用水量的百分比计。
管段的直径按下式计算：式中 D----管段直径（m）
q----管段流量（m3/s）
v----流速（m/s）
应综合考虑管网造价与经营费用，确定经济流速，从而确定经济管径，使管网造价与经营费用之和为最小。设计时常采用平均经济流速来确定管径，当D=100～400mm时，平均经济流速取0.6～0.9m/s； 当D≥400mm时，平均经济流速取0.9～1.4m/s，大管取大值，小管取小值。
2、设计时需注意的问题
2.1钢筋混凝土管接口选择
用于排水的混凝土管的管口形式常用的有平口管、企口管和承插口管。管口形状不同，接口的方法也不同。管道接口一般分为柔性接口、刚性接口、半柔性接口三种。橡胶圈接口、沥青油膏、石棉沥青卷材接口等均为柔性接口，刚性接口常见的有水泥砂浆、钢丝网水泥砂浆抹带接口，而石棉水泥接口则为半柔性接口。对于接口要求强度较高、严密性闭水性较好的污水管道宜采用柔性或半柔性接口。
2.2 管線高程控制
管线高程控制应从多方面进行综合考虑：为保证管线所服务区域雨污水能顺畅排入，要求管线要有足够的埋深；而随着埋深增大，挖槽深度增加，施工难度也随之增大，特别是在土质较为软弱地段更为突出，这样必然提高管网造价；同时城市道路下的市政管线错综复杂，为在高程上使各管线基本相互错开，也应合理控制各管线高程，一般来说，从上至下管线顺序依次为电力管(沟)、电讯管(沟)、煤气管、给水管、热力管、雨水管、污水管。
3、管材选用
室外无压排水管一般很少采用金属管，只有当排水管道需要承受较高压力或对渗漏要求严格的地方（如污水泵站的进水管和出水管等）才采用金属管材。较为常见的为混凝土及钢筋混凝土管，近几年，双壁波纹管、HDPE高密度缠绕管等也在室外排水工程中得到较为广泛的应用。现就钢筋混凝土管、双壁波纹管、HDPE管三种管材的技术性能比较情况列表如下：
设计时应根据建设要求结合各种管材的特性做到管材选用 经济 、合理。
4、给排水管道系统
4.1给水管道系统
高层建筑给水管道系统根据管道和附件及设备的承压能力确定系统的分区。
4.1.1给水、热水及中水系统分区主要取决于水系统的设备。卫生间浮 球阀 水压太高时控制不灵 ,易损坏 冷、热水嘴在水压高时会引起喷溅 ,还可引起负压抽吸 ,因此水系统设备承压不要超过 0. 45MPa,高度 100m的建筑水系统竖向应分三个区。常用的经济可靠的供水方式为(“ 泵 +屋顶水箱”) +“减压水箱”(或比例式 减压阀 组 )等。
4.1.2 消火栓 及自动喷水管道系统
a) 消火栓 栓口的 静水压力 不应大于 0. 8MPa, 消火栓 系统最大压力 P≯ 1. 2MPa;自动喷水管道最不利点处 喷头 最低压力 P≥ 0. 05MPa,管网最大压力 P≯ 1. 2MPa,所以建筑高度H≥ 80m时就应考虑竖向分区。 消火栓 管道系统分区应成环路布置 ,且供水引入管道不应小于两条。
b) 消火栓 水枪充实水柱≥ 10m,高度 H >100m的建筑水枪充实水柱≥ 13m,所以最高点 消火栓 处水柱应分别为≥ 18. 5m,≥ 24m。
c) 消防电 梯前室及前室外附近应设 消火栓 ,屋顶应设试验用 消火栓 , 消火栓 布置间距D≤ 30m。
d) 室内 消火栓 应增设小口径自救式 消火栓 ,其口径为 d25, d32,输水胶管内径19,管长L =20～40m,喷嘴口径6～9。
e) 高度 100m左右的高层建筑 消火栓 及喷水系统一般分上、下两区 ,分设上、下区消防 泵 及稳压 泵 ,水 泵 应考虑备用 ,并分别接入消防环路 ,不允许消防水 泵 共用一条总出水管。
f) 高度超过 100m的超高层建筑的避难层 ,避难区和屋顶直升机停机坪处应设湿式或干式自动喷水系统及屋顶 消火栓 。
4.2排水管道系统
4.2.1 高层建筑排水系统由于污水立管长 ,接入卫生器具多 ,部分立管可能被水充塞,破坏了卫生器具中的水封 ,使臭气外冒 ,所以必须考虑设专用透气管 ,污水、废水管可共用一根通气管。
4.2.2 应注意设于吊顶内的排水管道的防漏、检修及防凝水措施 ,更应注意排水立管穿越上层为卫生间层 ,下层为有吊顶的其它功能房间的楼板处的防水问题。
4.2.3 雨水管道:雨水管应据屋顶汇水面积及建筑平面设计。雨水立管可布置在管井内或浇于 钢筋 砼柱内或明装 (明装时可用镀锌 钢管 ),值得注意的是高层建筑雨水出户时应考虑妥善的减压措施 (设减压水池等 )。
5、排水量确定
现就分流制体制的排水量确定进行分析。
5.1 污水设计总流量Q（L/s）
Q=Q1+Q2+Q3
其中：1 Q1为居住区生活污水设计流量（L/s）。按下式 计算
Q1=n×N×Kz / (24×3600)
n----污水定额（L/(人*d)），含居民生活污水定额和综合生活污水定额，可按当地用水定额的80%~90%采用。
N ----设计人口数
Kz----生活污水量总变化系数，按《室外排水设计规范》有关规定计取或按实际数据采用。
2 Q2为工业企业内生活污水量、淋浴污水量（L/s）。应与国家现行的《室外给水设计规范》的有关规定协调。
3 Q3为工业企业的工业废水量（L/s）。工业废水量级及其总变化系数应根据工艺特点确定，并与国家现行的工业用水量有关规定协调。
5.2 雨水设计流量Q（L/s）
按下式计算：
Q=F×q×ψ
其中：1 F为汇水面积（ha）
其划分应结合地形坡度、汇水面积的大小及雨水管道布置等情况划定。地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。
2ψ为径流系数。按《室外排水设计规范》有关规定计取。
3 q为设计暴雨强度（L /（s* ha））。按下列公式计算：
q=167A1（1+ClgP）/（t+b）n
式中 t---降雨历时（min）。t=t1+mt2，t1为地面集水时间，一般取5~15min；m为折减系数，暗管取2，明渠取1.2；t2为管渠内雨水流行时间。
6、结语
总的来说，高层建筑给排水管道工程设计是一个实践经验与能动性相结合的过程。在满足规范要求的同时，要根据实际情况，因地制宜、因时制宜，尽量做到经济合理。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。