论文部分内容阅读
【摘 要】在经济快速发展的今天，高层建筑的高度和层数也随着科学水平不断的提高而增加。目前，高层建筑正向着层数更多、功能更齐全、设备更完善、技术更先进的方向发展。那么，给水排水系统就是建筑工程的灵魂，为了让其变得更加鲜活，对给水排水设计的要求也越来越高。
【关键词】高层建筑 给水排水 优化设计
随着经济和建筑技术的发展，我国的建筑高度在逐渐的增加，在21世纪的今天，人们对于居住条件的要求也越来越高，因此，建筑中设备的完善和功能的齐全成为了建筑的全新发展方向。在高层建筑中对于用水的要求相对较高，排水量较大，因此在进行高层建筑中的给排水设计时就需要进一步的优化，保证其使用效果和使用质量。
一、高层建筑给排水的特点及存在问题
在高层建筑中，潜在的火点较多，因此发生火灾的可能性较大，受外在条件的影响，火势的蔓延速度较快，在进行火灾扑救时的难度更大。因此在进行高层建筑的给排水设计时要进行严格的防火材料的选择和给排水设计。在高层建筑中的排水量较大，所用排水管的数量较多、长度也较长，在使用中的管道波动性较大。使用新型的单立管系统或进行通气管系统的设置能够有效地提高建筑中给排水系统的质量，使管道中的压力保持稳定。在进行管道材料的选择时，要选择耐用性较高和接口是柔性接口的材料。在高层建筑中，消防水的静压力较大，采用传统的供水方法会使管道及消防配件受到影响，采用竖向分区的供水方法能够有效减少静水产生的压力，使给排水工作能够正常进行。在高层建筑中的震动和噪声的污染源较多，因此就需要提高管道的防震和防噪音技术，延长使用寿命。
二、常见的给水排水方式
1、气压罐给水
气压罐给水主要采用离心水泵和气压罐进行给水，由于在气压罐内的空气具有良好的可压缩性，因此能够对水量进行有效调节，罐内的水以垂直的高度被送到建筑高层内，采用循环启动和软启动的方式进行供水。采用这种供水方式能够脱离水箱和水塔的使用，能够实现自动控制和保证罐内水质。由于其质量较小因此适用于地震带内的高层建筑使用。但其缺点在于供水压力的不稳定性，罐中的储水量有限，在进行使用时就需要频繁进行供水这样就要增加设备的维护费用，同时也缩短了设备的使用壽命。
2、高位水箱给水
采用高位水箱的给水方式主要依靠水泵和水箱的使用。高位水箱的方式可分为：串联式供水、减压水箱式供水和减压阀供水。水箱中的水来源主要是在泵房内的水泵抽水。和气压罐给水方式相比较，启动水泵的次数较少，储水量较大、供水的压力较稳定，设备的使用和运营成本较低。但在进行高位水箱给水的同时难以保证供水的水质，水箱的质量和面积较大，因此在进行设计时就需要更加复杂的结构和更高的投资费用。
3、减压分区给水
减压分区给水是指利用减压阀对水箱进行减压，在给水的过程中，利用水泵将水输送到顶层的水箱中，并设置相对应的分水箱，在分水箱中加入减压阀，实现由上到下的供水方式。在进行供水的过程中，竖向可进行水压自动调节，因此就不需要进行单独水箱的设置，有效减少了水箱占用的建筑面积。采用这种方式的最重要特点在于供水的可靠性较高，使用的机器设备和管道的设置较简单，在很大程度上降低了使用成本。在进行减压阀的使用时也存在一定的缺点，由于下区的供水压力较小，水泵的使用消耗率大大增加，因此在使用过程中可选用能够进行有效调节的减压阀。
三、给水排水设计优化
1、给水管网的优化方法
给水管网优化的目标，是通过设计规范要求、流速和管径的不等式约束条件，来达到管段流量和节点水压的费用函数的最优。目前，国内外学者对配水管网的优化方法进行了大量的分析研究，其优化方法主要分为确定性优化法和随机优化法，前者包含了一些传统的枚举法、线性规划法和非线性规划法等。而随机优化法则是近几年才发展起来的，主要有遗传算法和模拟退火算法等。
高层建筑的给排水系统设计的给水系统，是通过蓄水池→水泵→水箱→减压阀→用水点的方式进行供应。此为高层建筑供水较为节能、节地、又方便管理的方案。其不仅能解决市政基础设施跟不上高层建筑发展速度所带来的弊端，防止对市政的给水管网产生冲击；而且能满足《高层民用建筑设计防火规范》当中对于消防的前期贮水量要求。同时多幢建筑可合用蓄水池，并将水池设在地下车库。具有灵活、高效、方便管理及有利销售的优点。且水箱供水是解决高层建筑的给水系统节能的问题的一项有效途径。
当没有自闭阀给水系统时，在给水管顶部设置一些自闭阀门，虽能达到水流控制的目的，但是对气流的控制却不能达到很好的效果。这样在系统断水时，就会产生大量的空气聚集在给水管内，当系统重新供水时，给水管内的气流就会被水流排挤到给水管的顶部，从而形成一个被压缩了的空气聚集区。此时如果人为地打开自闭阀门的开关时，给水管内的气流由于具有较强的压力，就会瞬间随着水流喷射出来，最终可能导致人员伤亡或者损坏设备的严重后果。因此，在日常的设计中应该增加一些个体建筑的户外阀门的控制设置，同时，还应该在设计中添加一些立管底部的给水阀门，在必要的时侯底层人员可以通过直接将给水的总阀关闭，以减少污染物的排放量，这样这些问题就会在一定程度上得到较大的缓解
传统的消防给水方式：水箱水泵联合供水，即使在市政停水的状况下，水箱里的储水有能够维持人们在几个小时内的正常生活所需。但是该方式的缺点就是，水箱造成了水的二次污染。我认为可以在传统给水方式的基础上增加消毒设施即可解决此问题：既在水泵出水管上安装紫外线消毒器，高效杀毒灭菌，又能安全、可靠地提供生活用水水质、水量、水压。生活污水和雨水分流排放，而收集的污废水，单独处理后再排放。在实际铺设的管道过程中，通常将设备房建设在不规则的地段，以及地下室不规则，不影响地下室使用功能之处，以以保证地下车库设施以及使用功能。在方案设计时，各管道之间以及管道与墙体之间都要相隔一定的规范要求距离。为了平衡管内气压，还需要设置通气管使排水系统与大气相通。
2、排水管网的优化方法。排水管网的优化设计，目前主要有直接优化法和间接优化法（又叫解析优化法）。直接优化方法就是依据管道各项性能指标的变化，来选择各项实施方案和可调参数，通过计算和比较得到最优解，主要有电子表格法和两相优化法。现在排水管网优化设计主要体现在后者，既在最优化数学模型基础上，先进行最优化理论计算从而求出最优解。这其中主要就是选择不同的计算方法，任何计算方法，都是以设计规范要求、管径、流速、坡度以及充满度之间的水力关系为基础考虑因素。虽然理论计算和设计比较简单，但在实际施工过程当中，由于管径的尺寸不是能够任意变化和选择的，而且还要考虑与建筑设施中其他管线的铺设路劲之间的冲突，对于高层建筑而言，这些都不是能够根据实际情况做到很好的改变的。所以高层建筑在施工前，必须考虑到管道最大充满度与管径的关系、流速及其变化与管道的关系，各管线的内径、管卡及相应的配件尺寸，严格地设计出给排水管道及其他管道路线的间距，尽量建立最优化的模型。
结语
相较一般的多层建筑而言，高层建筑建具有层数多、高度大、复杂性高等特点，这给给排水工程的设计与施工带来了很多难题，这要求设计者对高层建筑进行技术经济分析以后，选用适当的供水设备，合理地对给排水系统进行分区，保证系统正常地运行。
参考文献：
[1]石鑫留，高层建筑给水排水工程设计研究[J]，山西建筑，2011，12
[2]范敏，郁琥，我国高层建筑给水排水工程建设存在的几个问题和对策[J]，工程建设与管理，2011，11
[3]杨木兴，高层建筑给水排水工程的设计探讨[J].工程建设与管理，2010，10
【关键词】高层建筑 给水排水 优化设计
随着经济和建筑技术的发展，我国的建筑高度在逐渐的增加，在21世纪的今天，人们对于居住条件的要求也越来越高，因此，建筑中设备的完善和功能的齐全成为了建筑的全新发展方向。在高层建筑中对于用水的要求相对较高，排水量较大，因此在进行高层建筑中的给排水设计时就需要进一步的优化，保证其使用效果和使用质量。
一、高层建筑给排水的特点及存在问题
在高层建筑中，潜在的火点较多，因此发生火灾的可能性较大，受外在条件的影响，火势的蔓延速度较快，在进行火灾扑救时的难度更大。因此在进行高层建筑的给排水设计时要进行严格的防火材料的选择和给排水设计。在高层建筑中的排水量较大，所用排水管的数量较多、长度也较长，在使用中的管道波动性较大。使用新型的单立管系统或进行通气管系统的设置能够有效地提高建筑中给排水系统的质量，使管道中的压力保持稳定。在进行管道材料的选择时，要选择耐用性较高和接口是柔性接口的材料。在高层建筑中，消防水的静压力较大，采用传统的供水方法会使管道及消防配件受到影响，采用竖向分区的供水方法能够有效减少静水产生的压力，使给排水工作能够正常进行。在高层建筑中的震动和噪声的污染源较多，因此就需要提高管道的防震和防噪音技术，延长使用寿命。
二、常见的给水排水方式
1、气压罐给水
气压罐给水主要采用离心水泵和气压罐进行给水，由于在气压罐内的空气具有良好的可压缩性，因此能够对水量进行有效调节，罐内的水以垂直的高度被送到建筑高层内，采用循环启动和软启动的方式进行供水。采用这种供水方式能够脱离水箱和水塔的使用，能够实现自动控制和保证罐内水质。由于其质量较小因此适用于地震带内的高层建筑使用。但其缺点在于供水压力的不稳定性，罐中的储水量有限，在进行使用时就需要频繁进行供水这样就要增加设备的维护费用，同时也缩短了设备的使用壽命。
2、高位水箱给水
采用高位水箱的给水方式主要依靠水泵和水箱的使用。高位水箱的方式可分为：串联式供水、减压水箱式供水和减压阀供水。水箱中的水来源主要是在泵房内的水泵抽水。和气压罐给水方式相比较，启动水泵的次数较少，储水量较大、供水的压力较稳定，设备的使用和运营成本较低。但在进行高位水箱给水的同时难以保证供水的水质，水箱的质量和面积较大，因此在进行设计时就需要更加复杂的结构和更高的投资费用。
3、减压分区给水
减压分区给水是指利用减压阀对水箱进行减压，在给水的过程中，利用水泵将水输送到顶层的水箱中，并设置相对应的分水箱，在分水箱中加入减压阀，实现由上到下的供水方式。在进行供水的过程中，竖向可进行水压自动调节，因此就不需要进行单独水箱的设置，有效减少了水箱占用的建筑面积。采用这种方式的最重要特点在于供水的可靠性较高，使用的机器设备和管道的设置较简单，在很大程度上降低了使用成本。在进行减压阀的使用时也存在一定的缺点，由于下区的供水压力较小，水泵的使用消耗率大大增加，因此在使用过程中可选用能够进行有效调节的减压阀。
三、给水排水设计优化
1、给水管网的优化方法
给水管网优化的目标，是通过设计规范要求、流速和管径的不等式约束条件，来达到管段流量和节点水压的费用函数的最优。目前，国内外学者对配水管网的优化方法进行了大量的分析研究，其优化方法主要分为确定性优化法和随机优化法，前者包含了一些传统的枚举法、线性规划法和非线性规划法等。而随机优化法则是近几年才发展起来的，主要有遗传算法和模拟退火算法等。
高层建筑的给排水系统设计的给水系统，是通过蓄水池→水泵→水箱→减压阀→用水点的方式进行供应。此为高层建筑供水较为节能、节地、又方便管理的方案。其不仅能解决市政基础设施跟不上高层建筑发展速度所带来的弊端，防止对市政的给水管网产生冲击；而且能满足《高层民用建筑设计防火规范》当中对于消防的前期贮水量要求。同时多幢建筑可合用蓄水池，并将水池设在地下车库。具有灵活、高效、方便管理及有利销售的优点。且水箱供水是解决高层建筑的给水系统节能的问题的一项有效途径。
当没有自闭阀给水系统时，在给水管顶部设置一些自闭阀门，虽能达到水流控制的目的，但是对气流的控制却不能达到很好的效果。这样在系统断水时，就会产生大量的空气聚集在给水管内，当系统重新供水时，给水管内的气流就会被水流排挤到给水管的顶部，从而形成一个被压缩了的空气聚集区。此时如果人为地打开自闭阀门的开关时，给水管内的气流由于具有较强的压力，就会瞬间随着水流喷射出来，最终可能导致人员伤亡或者损坏设备的严重后果。因此，在日常的设计中应该增加一些个体建筑的户外阀门的控制设置，同时，还应该在设计中添加一些立管底部的给水阀门，在必要的时侯底层人员可以通过直接将给水的总阀关闭，以减少污染物的排放量，这样这些问题就会在一定程度上得到较大的缓解
传统的消防给水方式：水箱水泵联合供水，即使在市政停水的状况下，水箱里的储水有能够维持人们在几个小时内的正常生活所需。但是该方式的缺点就是，水箱造成了水的二次污染。我认为可以在传统给水方式的基础上增加消毒设施即可解决此问题：既在水泵出水管上安装紫外线消毒器，高效杀毒灭菌，又能安全、可靠地提供生活用水水质、水量、水压。生活污水和雨水分流排放，而收集的污废水，单独处理后再排放。在实际铺设的管道过程中，通常将设备房建设在不规则的地段，以及地下室不规则，不影响地下室使用功能之处，以以保证地下车库设施以及使用功能。在方案设计时，各管道之间以及管道与墙体之间都要相隔一定的规范要求距离。为了平衡管内气压，还需要设置通气管使排水系统与大气相通。
2、排水管网的优化方法。排水管网的优化设计，目前主要有直接优化法和间接优化法（又叫解析优化法）。直接优化方法就是依据管道各项性能指标的变化，来选择各项实施方案和可调参数，通过计算和比较得到最优解，主要有电子表格法和两相优化法。现在排水管网优化设计主要体现在后者，既在最优化数学模型基础上，先进行最优化理论计算从而求出最优解。这其中主要就是选择不同的计算方法，任何计算方法，都是以设计规范要求、管径、流速、坡度以及充满度之间的水力关系为基础考虑因素。虽然理论计算和设计比较简单，但在实际施工过程当中，由于管径的尺寸不是能够任意变化和选择的，而且还要考虑与建筑设施中其他管线的铺设路劲之间的冲突，对于高层建筑而言，这些都不是能够根据实际情况做到很好的改变的。所以高层建筑在施工前，必须考虑到管道最大充满度与管径的关系、流速及其变化与管道的关系，各管线的内径、管卡及相应的配件尺寸，严格地设计出给排水管道及其他管道路线的间距，尽量建立最优化的模型。
结语
相较一般的多层建筑而言，高层建筑建具有层数多、高度大、复杂性高等特点，这给给排水工程的设计与施工带来了很多难题，这要求设计者对高层建筑进行技术经济分析以后，选用适当的供水设备，合理地对给排水系统进行分区，保证系统正常地运行。
参考文献：
[1]石鑫留，高层建筑给水排水工程设计研究[J]，山西建筑，2011，12
[2]范敏，郁琥，我国高层建筑给水排水工程建设存在的几个问题和对策[J]，工程建设与管理，2011，11
[3]杨木兴，高层建筑给水排水工程的设计探讨[J].工程建设与管理，2010，10