高层建筑缺点范文

导语：如何才能写好一篇高层建筑缺点，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：高层 ； 筑设；优缺点； 方案

Abstract: along with the development of social progress, tall building construction scale greatly increased, the function by a single function into a multi-function combination, lead to change within the building distribution system from system in the size, or structural complexity, compared with the past are changed, this paper mainly discussed the ultra-high buildings points is the establishment of transformer substation.

Keywords: top; Set up; Advantages and disadvantages; scheme

中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：

目前超高层配电系统一般设计为单一变电站或是主+分变电站结合的10KV（或35kV）变配电系统。对于超过200米高的超高层建筑而言，其输电线路长度也超过了200米，受380V低压供电半径的限制，当输电线路在200米~260米之间的时候，设计上是否采用分变电站存在争议。下面以一案例分析分变电站设立的优缺点。

某写字楼项目地下4层、地上50层。建筑高度220米，总建筑面积10万平方米。地下4层为车库及设备用房。地上1~4层主要功能为商务中心；5~48层为开敞式办公楼层，49、50层为高档会所，地上建筑面积 8万平方米，设计配电容量为9600KVA。

一、 变电站设置原则：

该项目设计采用35KV变电站，执行《35～110KV 变电所设计规范》（GB50059 92）规范要求，遵循变电站设置原则：靠近负荷中心，有利于提高供电电压质量、减少输电线路投资和电能损耗，节约用地、尽量少占用经济效益高的区域，交通运输方便，有利于设备的运输及对变电站的管理，考虑变电站与周围环境、临近设施的影响，尽量将变电站及35kV线路造成的电磁感应、无线电干扰、噪音等对通信设施和楼内工作人员形成的影响降至最低。

二、设计方案：

由于该建筑总高度220米，输电线路长度位于200~300米之间，对于是否设立分变电站产生争议，因此委托咨询公司设计了两套方案供投资方选择，具体介绍如下：

1、方案一：将该写字楼项目供配电系统设计为主、副两座变电站，其中主变电站设于地下一层（供电范围为30层及以下各层），副变电站设于地上四十层（供电范围为31层及以上各层），分区域供电，能够保证供电的质量及可靠性，同时达到节能与经济的目的。

具体设计如下：在地下一层设置一座35kV高压配电所，由高压配电所馈出6路35kV送电线路，其中4路送往本高压配电所临近的35kV主变电站，将35kV电压直降至220/380V配电电压，为该项目地下各层及地上低区各层提供低压电源，变压器装机容量为 4x1600kVA；另2路送往该项目高区40层的35kV副变电站，将35kV电压直降至220/380V配电电压，主要服务于31～50层，为本项目高区提供低压电源，变压器装机容量为2x1600kVA=9600kVA。总容量为9600KVA。

2、方案二：

将高压配电及变压器设置在地下一层，其它区域不再设置变电站。但在高区40层位置设置低压配电室，向高层区域提供低压电源。

详细方案为：在地下一层设置一座35kV高压配电所，由高压配电所馈出6路35kV送电线路送往本高压配电所临近的35kV变电站，将35kV电压直降至220/380V低压配电电压，为本项目提供低压电源，在地下一层的高压配电室设置了6台1600kVA变压器，其中4台变压器供电范围为地下各层及地上30层及以下各层。另2台变压器直供设在高区40层的低压配电室，供电范围为31层及以上各层，进线电源使用密闭式低压母线槽进行供电，高区（第31层及以上各层）的所有用电设备都由位于40层的低压配电室提供电源。

三、对比分析：

1、方案一是目前比较通用的设计方案，其特点是能够很好地解决电源的供电半径问题，所有用电设备的供电半径都在200m范围以内，电压压降无需采取措施均能满足规范要求。采用35KV高压电缆直接将电力输送到40层变电分配，节省电缆费用，供电损失也较小，对比380V低压送电每年大约节约电费15-20万元。

方案一的缺陷在于：①35kV变电站自身产生较大的电磁辐射及较强的电场，对周边临近区域（如上下几层）产生干扰，采用屏蔽措施只能降低部分电磁辐射与干扰，不能完全杜绝。②变压器、高压环网柜等较大型设备设置在高区40层，一旦变压器或高压环网柜等较大设备出现故障需要更换维护，其运输通道需要消防电梯竖井来运输，将变压器、高压环网柜从底层运送到高区变电站的吊运较为困难。而楼外吊装运输方式受周边限制，不适用。

2、方案二能够解决方案一中存在的问题，高区不设置变电站，不需要向高区运输变压器、高压环网柜，电源是采用低压向高区送电，不需要向高区敷设高压电缆；低压电源对周围环境不会产生影响到人员及办公设备正常工作的电磁辐射及电场干扰。

方案二的缺点在于①向高区配电室输送电能可采用密集封闭母线或并联电缆，由于距离较远（超过200米），产生的压降很大（以2000A的密集母线，送电距离为200米来考虑，压降约为28V，比例为6.9％），需要采取一定措施才能确保电源质量。②无论是采用密集封闭母线还是采用并联电缆，都需要投入大量的资金。③系统运转过程中电能损耗较大。

四、 结论：

通过上述方案对比分析可以看出，如果单纯从表面经济角度考虑，设立分变电站的方案无疑是最佳选择，而且目前绝大多数的设计方案也都是这样设计的。但是，考虑到高区变电站变压器等设备的检修、维护及运输通道等因素，以及电压等级较高，造成电磁辐射及磁场干扰较强，对上下几层周边办公区域人员的工作环境及办公设备造成干扰，虽然增加一定投入，采用增加屏蔽等措施能够减弱电磁辐射及磁场干扰（这也是目前普遍采用的方法），但仍直接影响写字楼的租售率，其损失无法准确量化。

因此结论如下：

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[关键词]：高层建筑给水系统消防给水

【ABSTRACT】:This paper based on the characteristics of high-rise building water supply system, and discusses the solution of the unfavorable factors of the high-rise building water supply - vertical division, pointing out that the key to this approach is to determine the hydraulic pressure value and selection of a suitable water supply mode; summary of the fire water supply mode of approach and select methods of water supply in the system, obtained the building height is an important basis to select the fire water supply mode.

【KEY WORDS】: high-rise buildingwater supply systemfire water supply

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

由于社会经济的发展，城市人口日趋密集，造成用地紧张、地价昂贵，迫使人们大力发展高层建筑以满足人们生活和社会发展的需要。由于高层建筑有别于其他建筑的特征，其给水系统固然会有其特点。本文通过分析总结各个类型高层建筑给水系统的的优缺点，阐述给水方式的选择方法，并分析了高层建筑室内消防给水方式及选择方法。

1高层建筑给水系统的特点

高层建筑的给水系统是高层建筑的重要组成部分，它由于高层建筑的特殊性而具有不同于一般建筑的特点:

（1）建筑高，体积大，给水设备标准高，使用人数多且集中，瞬时给水流量大，必须具有安全可靠的给水水源，以及技术先进，经济合理的系统形式，以保证供水连续和维护管理方便。

（2）建筑层数多，高度大，给水及消防等静水压力大，必须进行合理的竖向分区，并设置加压设备，以保证管道和配件不受破坏，系统使用完好。

（3）建筑标准高，功能复杂，火灾危险性大，必须设置安全可靠的室内消防给水系统，满足各类消防要求。

（4）给水排水管道及设备多，噪音源、震源多，必须严格采取隔音、防震、防水击等措施。

由于以上高层建筑给水系统的特点及高层建筑的特殊性，如层数多、高度大、功能广、结构复杂，并受各种外界条件的制约，使得其无论是在技术广度上还是在设计深度上都远远超过一般的建筑给水系统。

2高层建筑给水竖向分区

2.1高层建筑给水竖向分区的必要性

所谓给水分区是指沿建筑物的垂直方向，依序合理地将其划分为若干个供水区，每个供水区都有完整的给水系统。由于高层建筑高度较大，室外给水管网的水压通常无法满足建筑物内较高楼层用水点的水压要求。因此，必须设置升压设备和高位水箱，以满足较高楼层的水量和水压要求。另外，由于建筑物高度较大，如果给水系统不进行竖向分区，则底层卫生器具必将承受较大的静水压力，从而带来一系列问题。其主要表现在：

（1）静水压力过大，若压力超过管材和设备的额定工作压力，会造成管材和设备的损坏，必须采用耐高压管材、管件及配水器材；

（2）下层管网由于承受压力过大，造成零件磨损，寿命降低，漏水增加，检修频繁，关闭时容易产生水锤，轻则产生噪音和振动，重则使管网遭受破坏；

（3）下层给水龙头流量过大，水流呈喷溅状，不仅造成浪费，而且影响使用；

（4）上层给水龙头流量过小，甚至出现负压抽吸，有可能造成回流污染；

（5）维修管理费用和水泵运转电费增加；

因此，为减小管道系统的静水压力及管中水击压力，延长零配件的使用年限，可根据使用功能、设备材料性能、维护管理条件、建筑层数和室外给水管网压力等因素进行高层建筑给水竖向分区，实现一般管中各分区最低卫生器具配水点处静水压不宜大于0.45Mpa，特殊情况不宜大于0.55Mpa。

高层建筑给水系统实行分区给水的另一个重要意义是节约能源，如给水系统未进行竖向分区，则建筑物所需全部用水量都需经水泵提升到屋顶高位水箱，这样，对于高层建筑下部各层卫生器具来说，由于供水压力太大，反而要进行减压，从而造成一部分能量的浪费。反之，如实行分区供水，就不必将全部用水量都提升到屋顶高位水箱，而只需通过各区的专用水泵将各区的用水量提升到相应的高位水箱内。从而避免了因减压而造成的能量浪费。

2.2 高层建筑给水竖向分区压力值的确定

合理进行竖向给水分区也就是确定竖向分区给水压力值（各分区最低卫生器具承受的最大允许静水压力值），以此压力值为依据对高层建筑进行分区。

影响分区给水压力值的因素主要有：建筑物性质及卫生设备完善程度；卫生器具及阀件的允许工作压力值；供水设备及管道阀件的价格和当地电价等。对于住宅及宾馆类高层建筑，由于卫生器具及用水设备数量较多，用水量较大，用户对供水安全及隔音防振的要求较高，其分区给水压力值一般不宜太高[1]。对于办公楼等非居住建筑，由于其卫生器具和用水设备数量较少，用水量较少，其分区给水压力值允许稍高一些，我国《建筑给水排水设计规范》[2] GB50015-2003规定：分区最低卫生器具配水点处的静水压，住宅、旅馆、医院宜为300Kpa～350Kpa；办公楼宜为350Kpa～450Kpa。

2.3 高层建筑竖向分区给水方式类型及特点

竖向分区的给水方式有并联、串联和减压分区等多种形式，每种方式都有其优点及使用范围。因此，可根据工程具体情况选用。

2.3.1 并联分区给水方式

各分区独立设置水箱和水泵，各区水泵集中设置在底层或地下室水泵房内。此种方式的优点是各区为独立给水系统，互不影响，供水安全可靠；水泵集中布置，便于维护管理，能源消耗少。缺点是管材耗用较多，水泵型号较多，水箱占用建筑使用面积。宜用于建筑高度≤100m的高层建筑。

2.3.2 串联分区给水方式

分区独立设置水箱和水泵，各区水泵分散设置在技术层中，低层的水箱兼作上一区的水池，自下区水箱抽水供上区用水。此种方式的优点是各层均设水泵和水箱，各分区水泵扬程按本区需要设计，水泵效率高，管道较简单，能源消耗较少；缺点是水泵分散布置，管理维修不便，各区之间相互影响，水箱总负荷大。宜用于建筑高度＞100m的高层建筑。

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Abstract: at present are normal of the high-rise building structure and the advantages and disadvantages of the system, applicability, economy, and other aspects of the comparison, and discusses how to select the reasonable structure system plan, is of high reference value.

Keywords: high building; Structure system; Economic rationality

中图分类号：TU97 文献标识码：A 文章编号：

随着经济社会的不断发展，城市规划设计中的高层建筑越来越广泛。为了更好的使设计建筑结构设计工作在现实生活中得到合理的运用，这就需要设计师从概念设计为基础进行设计。而本文主要是探讨高层建筑的结构体系以及如何进行结构体系的选择。

1、高层建筑的结构体系 目前国内的高层建筑目前最广泛基本结构体系有：框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构、筒体结构、钢结构等五种体系。 （1）框架结构体系。框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。由梁、柱、基础构成平面框架，它是主要承重结构，各平面框架再由连系梁连系起来，即形成一个空间结构体系，它是高层建筑中常用的结构形式之一。优点是：建筑平面布置灵活，能获得大空间，房间隔墙可以随意拆改，建筑立面也容易处理，结构自重轻，计算理论也比较成熟，在一定高度范围内造价较低，已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。缺点是：框架结构本身柔性较大，抗侧力能力较差，在风荷载作用下会产生较大的水平位移，在地震荷载作用下，非结构构件破坏比较严重;并且框架柱尺寸过大，不适合民用住宅，在地震区不宜做太高。

剪力墙结构体系。在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度，在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”。其优点是：刚度大，空间整体性好。由于承重结构为片状的混凝土墙体，房间不见柱子的棱角，感觉更美观，比框架结构更适合用于住宅、旅馆等房屋。在历史地震中，剪力墙结构表现了良好的抗震性能，震害较少发生，而且程度也较轻微。缺点是：混凝土用量多，自重大，总高度通常无法超过150m。混凝土墙体为高强度承重墙体，房间不能拆改。剪力墙结构墙体较多，不容易布置面积较大的房间，为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求，以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求，可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架，形成框支剪力墙结构。在框支剪力墙中，底层柱的刚度小，形成上下刚度突变，在地震作用下底层柱会产生很大内力及塑性变形，因此，在地震区不宜采用这种框支剪力墙结构。

框架―剪力墙结构体系。在框架结构中布置一定数量的剪力墙，可以组成框架―剪力墙结构，这种结构优点是：既有框架结构布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度和较强的抗震能力，因而广泛地应用于高层建筑中的办公楼和旅馆。缺点是：混凝土用量多，自重大，总高度不宜超过150m。

筒体结构体系。由剪力墙构成空间薄壁筒体，成为竖向悬臂箱形梁，加密柱子，以增强梁的刚度，形成空间整体受力的框筒，由一个或多个筒体为主抵抗水平力的结构称为筒体结构;有时为了满足建筑高度要求在结构中的框架柱内添加型钢钢材，或在柱子外侧包裹型钢钢材，此类建筑常用于超高层民用建筑和地标建筑，其优点是：可以有效减小混凝土柱子的尺寸，减少结构自重，并加强柱子的抗震和承重性能，因为综合了框架剪力墙结构和钢结构的优点，此类结构在150米~300米的建筑中广泛使用，缺点较少。

钢柱、钢梁承重，叫做钢结构。常用于厂房、超高层公建和大跨度房屋(例如体育场)。

优点是自重轻，施工快。可以修建到300多米甚至更高的高度。因为是柔性结构，地震破坏力对它影响较小。缺点是钢材害怕腐蚀，建筑保养困难，而且保养费用昂贵。钢材最怕高温，火灾是钢结构房屋的天敌。

1.2高层建筑结构体系选择

钢筋混凝土高层建筑结构设计应与建筑、设备和施工密切配合，并积极采用新技术、新工艺和新材料,提高建筑的安全适用性、技术先进性、经济合理性。高层建筑结构设计时应重视结构选型和构造，择优选择抗震及抗风性能好而经济合理的结构体系与平、立面布置方案，并注意加强构造连接。在抗震设计中，应保证结构整体抗震性能，使整个结构有足够的承载力、刚度和延性。

（1）增加抗弯结构体系的有效宽度。这里很有效的，因为增加宽度可以直接减小倾覆力，并且当其它条件不变时，侧移按宽度增加的三次方的比例减小然而，必须使加宽了的结构体系中的竖向构件连接良好，才能真正达到上述效果。

（2）增大承受荷载最有效的构件的截面。例如，加大较低楼层柱子和连接大梁的翼缘截面，就能够直接减小侧向位移和增加抵抗力矩，而不会增大上层楼面的质量，否则，抗震问题将更加严重。

（3）使大部分竖向荷载直接由主要抗弯构件承受。这将使主要的抗倾覆构件受到预压而有助于倾覆拉力作用下的房屋稳定。

（4）在竖向结构分体系中，合理布置实心墙或者斜撑构件，可以最有效地抵抗每层楼的局部剪力。完全用抗弯的竖向构件来抵抗这些剪力通常不经济的，因为使柱及梁有足够的抗弯能力，比用墙或斜撑需要更多的材料和施工工作量。

（5）每层楼盖应足以起水平隔板的作用。这可以使各抵抗外力的构件共同工作，而不是单独工作。

（6）将大型竖向和水平构件联结成巨型框架。诸如，在两个或更多的电梯井间每隔若干层用重型楼盖结构体系或非常大的梁式析架连接起来。

所有高层建筑基本上都是支承在地面上的竖向悬臂结构。当合理使用上述原则时，由墙、核心筒、框架、筒式结构和其它竖向结构分体系可以得到所希望的结构方案，从而真正实现建筑的安全适用性、经济合理性。

参考文献

[1] GB50011-2010 建筑抗震设计规范

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[关键词]高层建筑 给水系统 优化设计

[中图分类号] TU998.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-9-355-1

在消防灭火系统里，消防给水系统扮演者“救兵”的角色，是人们生命财产安全的有效保障。高层建筑发生火灾，因为疏散困难、安全隐患多等因素，不可避免会影响灭火效率。所以，有必要优化高层建筑消防给水系统的设计，解决灭火过程中的难题，有效保障人们的生命财产安全。

1高层建筑消防给水方式

1.1高位水箱给水

高位水箱给水主要有水泵与水箱，承担着储存和调节本区用水量以及稳定压力的责任。高位水箱给水有四个有点：储水量比较多，供水安全性与可靠性较高；水压稳定性好；不用多次启动泵，提升供水效率；设备以及运营成本不高。但也存在缺点：水箱要占用一定建筑面积；提升了高层建筑结构的复杂性，增加了一定的基建投资；水质容易被污染；水箱进水的时候会有振动与噪音。

1.2气压罐给水

气压罐设备主要有气压罐和离心水泵，气压罐供水有四个优点：通常不用水箱与水塔，有效降低荷载，很适合在地震区高层建筑使用；水质不容易被污染；基建投资不高；利于集中管理，容易实现自动控制。缺点有三个：供水压力不稳定，易产生周期性波动；气压罐容积有限，储存水量较少，所以要频繁启动水泵，而且水泵在变压情况下工作，效率低，设备运行成本高，水泵使用寿命也会大大降低；气压罐有效容积不多，相较于高位水箱，储水量及调节水量作用都很弱，所以供水可靠性不高。

1.3变频泵无水箱给水

变频调速水泵就是单片机技术变频技术与水泵机组的有效结合，借助变频器电源改变电压及频率，有效控制交流电动机转速，最终实现水压和流量的有效调节。这种方式有三个优点：节能，在确保设定压力的基础上，结合用水量变化情况适当调整电机转速，增加设备使用寿命，确保设备运行的可靠性；调速是全自动化，使用起来十分方便；结构紧凑，安装方便，利用集中管理等。缺点为：价格高昂，相较于其他给水设备整机费用较高；对温度、湿度、灰尘等工作环境要求比较高；容易受到外界电磁干扰，对机组的正常、稳定运行造成影响。

1.4减压分区给水

减压分区给水就是借助减压阀或是各个区的减压水箱实施减压。水泵把水直接送到最上层水箱，各个区各自设置水箱。上区水箱供水给下区水箱，借助水箱减压；或是上区和下区间设置减压阀，让减压阀代替水箱，发挥减压作用。给下区供水的时候，要先经过干管上的减压阀，接着再进入下区管网，依次序给下区供水。这种方式供水可靠性较好，设备及管道系统都比较简单，成本少，维修管理也很方便。

2高层建筑消防给水系统的优化设计

2.1消防水箱的优化设计

就高层建筑而言，消防给水系统的优化设计要遵循可靠、安全、经济的原则，在高层建筑顶部要安装高位水箱；倘若在高层建筑顶部安装水箱比较困难，或是对立面要求较高，就可以设置稳压水泵达到维持管网等水量及水压的作用，但稳压水泵必须要做好相应安全措施。如果是超高层建筑，就应设置中间传输水箱，一般来说，要根据有关法规定设计水箱容积（大于或等于60m3）和用水量（0.5-1h）[1]。

2.2消火栓的优化设计

现目前，国内登高消防车及消防云梯的工作高度通常是在50m以内，所以高层建筑消防救火主要还是要依靠室内外的消火栓，便于扑救及时、有效。在优化设计消火栓的时候，先要结合有关公式和需水量标准设计消火栓的需求数量。此外，科学选择消火栓供水方式，通常来说有减压阀分区供水系统与双口水泵供水系统，这两种供水系统都有各自的优点和缺点，因此在优化设计消火栓的时候要结合实际情况科学选择。消火栓启动方式也应着重考虑，确保在火灾发生的时候消火栓能第一时间启动，确保灭火速度和效果。

2.3自动喷淋系统的优化设计

自动喷淋系统的优化设计先要具备足够的喷头数量，确保在火势大及蔓延速度快的时候自动喷淋系统可以及时开启且有足够的喷头达到灭火目的。其次要注重薄弱部位的优化设计，考虑薄弱部位的特殊性、电气线路等因素，设置现代化的自动喷淋系统，确保在火灾的时候能最大限度解救人员和物资。再次要重点考虑材料受腐蚀情况，避免系统喷头因为受腐蚀而被堵塞，影响扑救。材料抗低温能力也很重要，避免管道及喷头在低温天气时发生冻裂，影响火灾扑救。如上海大剧院在优化设计消防给水系统的时候，就综合考虑了多方面因素，设计者结合最可能出现火灾以及最坏的情况需要的消防水量，将其作为剧院建筑自动喷水设计流量，再利用不同喷头、管网作用以及材质展开科学、合理的设置，创建了安全完善的大空间和大面积高层建筑自动喷水灭火系统，在世界层面来说都处于领先水平[2]。

2.4减压泄压方式的优化设计

首先采取措施防止超压情况出现，如使用合适水泵，结合水泵流量――扬程曲线，判定各个水泵工作过程中的最佳工作压力和能承受的最大压力，恒压变流量变频调速水泵是最佳选择，使用流量变化范围也更广[3]。其次强化整个消防给水系统承压能力，确保在相应情况下消防给水系统不会有超压现象，将整个灭火过程压力控制在允许范围里。再次落实减压和泄压措施，当工作压力超压的时候，可以第一时间将消防系统工作压力降低到工作压力的允许范围内，如安装泄压阀、安装气管阀、安装安全阀。安装稳压阀等。安装减压阀，通过减压阀减压给水就是借助减压阀达到减压目的，这类供水方式适用于多个分区都使用一组屋顶水箱的情况，利用减压阀供水给各个分区，最关键和最重要的就是减压阀。

3结语

总结而言，高层建筑消防给水主要有四种方式，即高位水箱给水、气压罐给水、变频泵无水箱给水和减压分区给水。在优化设计消防给水系统的时候，不仅要紧密结合实际，还应结合四种给水方式，确保优化设计后的消防给水系统能充分、有效发挥扑救功效，确保扑救速度和效果，为人们生命财产安全提供坚实保障。

参考文献

[1]张惠远.高层建筑消防给水系统设计及可靠性研究[J].建筑设计管理，2012（05）：72-74.

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关键词：高层建筑；排水给水；现状；优化设计

一、高层建筑排水给水工程的特点

随着建筑技术的不断提高，高层建筑越来越多，楼层在不断提高的同时，给水安全等要求也在不断的提高。高层建筑具有震动源多，供水量大的特点，此外高层建筑还有以下几方面的特点：

1、静水压力大。

高层给水工程的静水压力大是高层给水工程的最为显著的特点之一。静水压力大是高层给水系统、热水系统以及消防系统的特点，由于静水压力大，导致震动噪声大，设备能耗高，而且在一定程度上还会浪费水资源，会导致水系统的管道及其配件的损坏，因此针对这一特点，高层给水排水工程的建设必须进行科学合理的分区，以减小静水压力大的现象。

2、消防要求高。

高层建筑给水工程的消防要求高是高层建筑另一显著特点。高层建筑中的消防系统的安全可靠性要求相对于低层建筑来说要更为严格，这是高层建筑给水系统建设的一大特点，因为高层建筑通常是综合性、多功能的建筑，因此可能引发火灾的因素也较多，在高层建筑中，一旦出现火灾，火灾的蔓延速度极快，且危险性高，扑救难度大，因此其对于消防系统的安全可靠性的要求也会提高。除此之外，由于当前我国各地的消防水平不一，因此在高层建筑的消防扑救过程中难度系数比较大，因此高层建筑的消防安全多立足于自救。

3、瞬间排水给水的工程量大。

从高层建筑的建筑标准来看，高层建筑使用排水给水设备的人群很多，由此导致高层建筑的排水和给水的工程量大。

4、排水管道长。

在高层建筑中，排水管道长是其又一显著特点。由于高层建筑功能多，因此导致高层建筑管道复杂，而且管道中的压力存在着相对较大的波动，因此要想提高高层建筑的排水能力，稳定管道是关键。

5、容易产生震动和噪声。

容易产生震动和噪声是高层建筑的排水给水工程的又一显著特点。高层建筑中的动力设备多，排水给水管道线长，容易产生震动和噪声，因此在高层建筑的工程运作中，必须采取设备和管道的减少震动和防止噪音的技术措施。

二、当前高层建筑给水排水的现状

当前我国很多城市的供水能力不足，住宅和公共建设的发现速度远远高于城镇的发展速度，再加之，当前城市给水管道承压能力的下降以及管道老化的现状，导致城市的供水水压不能达到高层建筑的上层部分，。当前，我国正在大力的发展和应用新型的排水管道教材等，通过使用输送流体阻碍小、耐压强度高，、耐腐蚀性强的材料作为高层建筑排水给水系统的应用材料，这样的排水管道能够在一定程度上缓解我国现存的能源不足、钢材紧缺等问题。

除了从环保的角度外，从经济的角度来看，目前大多老式的高层建筑中，其排水系统采用的都是排水条件最差、设置位置最低的地漏系统。通过地漏来进行排水具有很大的隐患，例如，一旦地漏系统处理不当，常会导致排水封破坏，地漏顶标高高于地面，排水通道堵塞，使得无法排除地面积水或者产生排水返滋倒灌等现象。

三、高层建筑给水排水工程等优化设计方法

当前的高层建筑的给水排水工程存在着各种各样的问题，因此要针对具体的问题提出相应的解决方案，针对高层建筑积水排水工程的优化设计方法主要有以下几个方面：

1、分区设计。

当前的高层建筑的设计中主要有以下几类的缺陷存在，如，第一，当龙头开启时，水成射流状喷溅，影响正常使用；第二，压力过高导致龙头、阀门能器材磨损过快；第三，必须使用耐高压管材、零件以及配水器材；第四，下层龙头流出的水头过大，如果不进行减压的话，其流出的量会比设计流量更大，使管道内流速增加，以致产生流水噪声和震动噪声等。因此必须进行分区设计。

由于高层建筑高度大，仅仅依靠外管网的供水压力通常是无法满足较高楼层的用水水压要求的，因此在工程中一般会采取增压设备辅助供水的方式，以便产生更大的水压，对高层建筑进行分区供水是解决高层建筑设计中所存在的缺陷的有效方法。高层建筑的给水排水管网必须进行竖向的几个区域的划分，通常的划分原则如下：充分利用市政给水管网压力；上区划分根据静水压力。

2、高层建筑给排水给水方式。

高层建筑给排水给水方式有以下几种：

第一，高位水箱给水。

高位水箱给水方式主要包括水泵和水箱两种。高位水箱给水方式又可分并联供水式、串联供水式、减压水箱供水式以及减压阀供水式四种。高位水箱的主要作用是存储和调节本区域内的用水量和稳压，水箱内的水是由离心水泵来供给的。高位水箱的给水方式有几个有点：一是水箱内可以储备一定的水量，供水相对来说比较安全可靠；二是水压相对来说较为稳定；三是泵启动次数少，从而效率高；四是设备费和运行费相对来说较低。此外高位水箱也存在着一些缺点：一是占地面积较大；二是增加基建投资；三是水质容易污染。

第二，变频泵无水箱给水方式。

变频泵是通过变频器电源来改变频率和电压以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量可调的给水设备。通过变频泵可以取消高位水箱，该方式的优点为：一是节能；二是调速自动化，使用方便；三是占地少，安装方便且便于管理。其缺点为：一是价格贵；二是对工作环境要求高；三是变频器易受外界干扰。

第三，减压分区给水方式。

减压分区给水方式是通过利用减压阀或者各区的减压水箱来进行减压的。水泵将水直接送去最上层的水箱，然后各区分别设置水箱。通过减压分区给水方式进行给水，其优势是：一是供水可靠；二是设备和管道系统简单，节约投资；三是维修方便；四是能提高建筑面积的利用效率。其缺点是下区供水压力损失较大，水泵的能源消耗也较大。

高层建筑给水排水的设计是理论与实际相结合的专业，因此各地方应当根据当地的具体实情来采用相应的解决措施。高层设计者必须钻研新材料的应用和设计，以便创新。

参考文献

[1]邱冠文.高层建筑给排水系统安装及施工技术[J].山西建筑，2004，30

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[关键词]高层建筑 供水方式 消防设计 给排水设计

中图分类号：TL353+.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）06-0041-01

0、引言

自改革开放以来，我国国民经济发展日新月异，城市发展驶入快车道，城市面貌发生了翻天覆地的变化。随着城市的发展，也带来了一系列的问题，如城市的土地资源日趋紧张等，为了有效地提高土地利用效率，高层建筑如雨后春笋一般出现在城市。尤其是进入二十一世纪，高层建筑数量呈井喷式的发展，而且为了满足更高的使用要求，各种设备日趋增多，而高层建筑一旦发生火灾，可能造成巨大的生命财产损失，因此高层建筑给排水消防设计异常重要。

1、高层建筑消防给排水工程特点

1.1 安全可靠性要求高

在进行高层建筑给排水消防设计时，需要重点考虑的影响因素是对高层建筑消防系统的安全可靠性的高要求。高层建筑火灾隐患较多，而且一旦发生火灾，火势蔓延起来十分迅速，导致救火较为困难，因此确保层建筑消防系统的安全可靠性是给排水消防设计的关键。考虑到当前我国国情，目前给排水消防系统设计应将自救放在首要位置进行考虑。

1.2 静水压力大

在进行高层建筑给排水消防设计时，另―个需要重点考虑的―个影响因素是高层建筑的静水压力，同普通低层建筑不同，高层建筑静水压力非常大，若采用常规的单区供水，可能无法保证使用效果，而且管道和配件也较为容易被损坏。

1.3 管道机械强度高

相对于普通低层建筑，高层建筑的排水管道较长，且排水量要求也较高，因此在使用过程中管道内部的压力变化很大。在高层建筑给排水消防设计时，要保证消防系统的排水能力，同时又要确保管道内压力稳定。基于以上几点，高层建筑的给排水消防系统的管道应选用机械强度高的材料。

2、消防给水系统的形式

（1）消防给水系统的形式按服务范围区分，可以分为独立的消防给水系统和某个区域集中的消防给水系统，具体选择哪一种消防给水系统方式，需要根据高层建筑给排水消防系统的特点（如安全可靠性要求高等），在此基础上，还需要考虑到经济性，即在保证安全可靠的前提下合理选用经济的给水方式。个人建议采用区域集中的消防给水系统，即相近的高层建筑可以共用消防水池，这种消防给水方式较为经济，但在实际推广中存在较大困难，主要原因在于邻近的高层建筑往往属于不同的企业建设，企业之间协调难度较大。若要推广这一消防给水形式，需要政府相关部门主导协调各方。

（2）消防给水系统的形式按高度区分，可以分为分区供水和不分区供水。分区供水和不分区供水的设计依据主要根据消火栓栓口的静水压力。当静水压力≤0.80MPa时，可以采用不分区供水形式；当静水压力>0.80MPa时，采用分区供水形式。其中分区供水又存在着几种不同的方式，包括并联分区供水、串联分区供水方式以及减压阀分区供水。这三种给水方式有着各自的特点：

1）并联分区供水方式，顾名思义，其最大的特点在于可以将各个分区视为独立的给水系统，分区之间互不干扰，采用该供水方式的消防系统安全可靠性较高。但并联分区供水也存在着造价较高，且对日常维护管理要求较高的缺点。

2）与并联分区供水方式相对应的，串联分区供水方式保证了各区水泵的压力几乎相同，不需要设计高压泵、高压管，其缺点与并联分区供水方式相似，造价较高，且日常维护管理难度大。

3）第三种供水方式为减压阀供水，与前两种供水方式相比，该给水系统结构简单，成本也较低，日常维护管理也相对简单，基于以上几个优点，建议采用减压阀供水方式。需要注意的是，该供水方式对减压阀要求较高，宜采用可调式减压阀。

综上所述，高层建筑消防供水方式存在多种，具体设计时采用何种需要根据项目具体特点进行具体分析。

3、室外消火栓数量设计

作为高层建筑消防给排水设计的指导性文件，《高规》第7.3.6明确规定：“室外消火栓的数量应按本规范第7.2.2条规定的室外消火栓用水量经计算来确定，每个消火栓的用水量应为10-15 1/S”，另外《高规》中的“条文说明”中进行了补充解释：“外消火栓的数量应保证供应建筑物需要的灭火用水量，其中包括室内、室外两部分”。因此，个人认为在进行室外消火栓设计时需要视项目具体情况：当高层建筑室内消防用水由室外管网提供时，室外消火栓的数量需要考虑水泵接合器的数量。一个室外消火栓对应一个水泵接合器。若在水泵接合器数量设计时，若采用将根据室外消防水量计算所得的室外消火栓数量与水泵接合器要求的室外消火栓数量相加的方法，这样就会导致消火栓数量比实际需要的数量多，这样就造成了资源了的浪费，也增加了不必要的成本。较为合理的方法应为取两者的较大值。

4、消防给水系统增压设施设计

在高层民用建筑消防给水系统设计中，为了确保更好地发挥消防系统作用，在火灾初期顺利开展灭火工作，往往在消火栓系统的高位水箱出水管上进行增压设计，通常设置由增压泵和气压罐组成的增压设施。但增压设施给消防系统日常维护管理带来较多不便，而且设备运行时会产生一定的噪音，需要采取针对性的措施处理，若处理不当，可能会对顶层住户的造成一定的影响。实际上，只要确保水箱设置高度能够满足最不利点消水栓的静水压力的规范要求，此外高层民用建筑高位消防水箱可以通过屋顶机房架空等设计满足最不利点消火栓栓口静水压力的要求，因此不是所有的高层建筑都需要设计增压设施。

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关键词：高层建筑 消防 给水系统 排水系统

1 引言

近年来，由于经济的迅速发展和城镇化建设的不断推进，高层建筑的高度也在不断增加。与此同时，人们也在不断追求建筑的完善，这就对建筑的给水系统、排水系统和消防系统提出了更高的要求。本人结合多年从事建筑消防和给排水设计的工作实践经历，结合高层建筑消防给排水工程设计的特点，对给水系统、排水系统和消防系统等方面进行了探讨。

2 高层建筑给排水消防工程设计的特点

高层建筑与一般多层建筑相比，在给水排水工程方面，设计的基本理论和计算方法基本上是相同的。但是，由于高层建筑层数多、高度大、功能广、结构复杂，振动源多、用水要求高等特点，高层建筑给水排水工程在技术难度上，远远超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴。

与低层建筑给水排水消防工程相比，高层建筑给水排水消防工程具有以下特点。

（1）高层建筑具有层数多、高度大的特点。高层建筑尤其是超高层建筑给水排水消防系统静水压力非常大，供水系统进行合理的竖向分区就显得尤为重要。合理的竖向分区不但降低了静水压力，而且避免了采用分区过小时管道及配件容易被破坏以及对使用带来的不便。

（2)高层建筑功能复杂，容易引发火灾。而且一旦发生火灾，火势蔓延速度非常快，危险性大，扑救难度大。因此，施工要求相比低层建筑要求高得多和高层建筑消防系统的设计，按高规要求设置安全可靠的消防系统，满足各类的消防要求。

（3)高层建筑的排水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，必须要具备安全和可靠的水源。以及经济合理的给排水形式，并处理好管道的通气问题，保证供水安全可靠。

（4)高层建筑对防噪音、防震要求较高，必须考虑设备和管道的防振动和噪声的技术措施，因为高层建筑动力设备及种类繁多，管线长，噪声源和振动源多，易产生振动和噪声。因此，高层建筑管道应采取防震、防噪、防压力过高等措施，以保证不影响周围环境。

3 给水系统

目前，我国常用的给水方式包括高位水箱给水方式、减压分区给水方式、水泵气压罐给水方式、变频泵无水箱给水方式、无负压供水方式。

3.1 高位水箱给水方式

高位水箱给水方式包括水泵和水箱。又可分为串联供水式、并联供水式、减压水箱供水式、减压阀供水式。高位水箱的作用是存储调节本区的用水量和稳压水箱内的水由设在泵房内的离心水泵供给。高位水箱内储备一定水量，使水压稳定，增加供水安全，设备费和运营维护费用较低，但是此供水方式也有其缺点，由于消防水箱内是死水，可能造成水质污染。

3.2 减压分区给水方式

减压分区给水方式是依靠减压阀或各区的减压水箱进行减压。其工作过程是：各区分别设置水箱，水泵将水抽入最上层的水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水，利用水箱减压，或者设置减压阀减压。供水时，先通过干管上的减压阀，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。特点是供水比较可靠，设备和管道系统简单，节约投资，维修管理方便。采用减压阀减压方式，各区不需设置水箱，提高了建筑面积的利用率。缺点是下区供水压力损失大，水泵能耗较大。

3.3 变频泵无水箱给水方式

这种方式在我国应用相当普遍。变频调速水泵工作原理是通过变频器电源改变频率和电压，以控制交流电动机的转速，进而实现水压与流量调节。该方式的首要优点是节能。此外，在保持设定压力的前提下，根据用水量的变化随时调整电机的转速，既能保证运行的可靠性又延长设备使用寿命，还可以实现调速全自动化。变频调速水泵的也有缺点，变频器价格昂贵，变频器易受外界电池干扰，影响正常运行。变频供水既能够节能又能保证水质，因此相比其他给水方式优势明显。

3.4 水泵气压罐给水方式

水泵气压罐的设备包括离心水泵和气压罐。气压罐是一个钢制密闭容器，其工作原理是：在供水时，利用容器内可压缩的空气存储和调节水量，压缩空气将储水压送到一定的高度，达到节能的目的。气压罐供水水质不易受污染，较易实现自动控制，基建费用比较低。缺点是压缩气体所提供的供水压力不稳，常出现波动，储水较少，因而水泵启动频繁，增加了设备的运行费用，缩短了水泵的使用寿命。

3.5无负压供水方式

无负压供水方式是以市政管网为水源，充分利用了市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压供水方式，节能效果好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水设备的发展与延伸。其工作原理：自来水进入调节罐，罐内的空气从真空消除器内排出，待水充满后，真空消除器自动关闭。当自来水能够满足用水压力及水量要求时，供水设备通过旁通止回阀向用水管网直接供水；当自来水管网的压力不能满足用水要求时，系统通过压力传感器（或压力控制器、电接点压表）给出起泵信号起动水泵运行。水泵供水时，若自来水管网的水量大于水泵流量，系统保持正常供水，用水高峰期时，若自来水管网水量小于水泵流量时，调节罐内的水作为补充水源仍能正常供水，此时，空气由真空消除器进入调节罐，消除了自来水管网的负压，用水高峰期过后，系统恢复正常的状态。若自来水供水不足或管网停水而导致调节罐内的水位不断下降，液位控制器给出水泵停机信号以保护水泵机组。夜间及小流量供水时可通过小型膨胀罐供水，防止水泵频繁启动。优点：可以利用市管网压力，不会造成能源的浪费，避免对水的二次污染。缺点：无负压供水有一定的风险，因为无负压供水没有水箱，虽能储水，单是量非常少，一旦管网停水用户随时都会没有水用，所以在选择无负压供水时，请慎重！

4 排水系统

排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备、局部处理构筑物组成。建筑排水系统主要包括生活污水、生活废水、屋面及阳台雨水。

4.1 中水系统

中水系统是用各种物理、化学、生物等手段对工业所排出的废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的。随着研究的不断深入，人们对中水回用于建筑对公众健康所带来的潜在危险提出了质疑，另外由于增加中水处理系统，引起使用造价和维护成本的提高，也需要在设计施工中加以综合考虑。

4.2 同层排水

同层排水是指管道在本层内敷设，采用了一个共用的水封管配件代替诸多的P弯、S弯，一旦发生堵塞，本层内就能清理、疏通。其优点是可以相对灵活地设置卫生洁具的摆放位置，能减少噪音，创造相对安静的生活环境。同层排水设计需要考虑管材材质的密封性，抵抗外力破坏，在施工安装时一般采用热熔对焊。

4.3 排水通气技术

通气技术主要目的是提供排水中气体的散逸，达到透气的作用，防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，确保空气的循环，保持排水迅速通畅、安静。我国有针对不同建筑的五级标准，即伸顶通气管、不伸顶通气管、专业通气立管、环行通气管和器具通气管。通气阀是一种减少伸顶通气、替代专用通气管系通气功能的阀件，采用优质塑料和橡胶制作。

5 消防系统

5.1 消火栓系统

室内消火栓是消防水灭火系统设计中最基本的设备，但是火灾一旦发生，它却是起到了必不可少的关键作用。

在高层建筑的消火栓系统设计中，室外消防用水量应按建筑总体积计算，避免把各幢分开计算。设计人员要根据建筑物的体积选择室外的消火栓用水量设计参数，并严格遵循规范的规定: “室外消火栓用水量应按消防需水量最大的一座建筑物或一个防火分区的计算”，按规范设定建筑防火设计类别，室内消火栓用水量和确定室外。应注意高层建筑消火栓压力超压后,要采用减压稳压的消火栓。

水泵接合器位置事合理布置，其数量应按室内消防用水量计算确定，每个水泵接合器流量宜按10L/S~15L/S计算。

5.2自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统由洒水喷头、报警阀组、水流报警装置（水流指示器或压力开关）等组件，以及管道、供水设施组成，并能在发生火灾时喷水的自动灭火系统。

在发生火灾时，自动喷水灭火系统喷头动作向消防中心显示着火区域位置，湿式报警阀处的压力开关动作自动启动喷水泵并向消防中心报警。消防的水泵启动前，首先要满足灭火系统的水压要求，增压水泵的出水量应达到自动喷水灭火系统要求喷头数的用水量，并把增压水泵设置在屋顶，尽量轻载启动，启动的速度能满足火灾扑救的需要。自动喷水灭火系统报警阀门安装前要进行测试，如果出现渗漏，火灾报警不准确,造成系统误动作。

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关键词：高层建筑；消防用水；水压；给水系统

1 几种常用的高层供水方式

1.1高位水箱供水方式

高位水箱供水是高层建筑给水的重要方式之一，这种方式的优点是水箱容积只根据用量确定，同时综合考虑对水质的影响，确保给水质量。高位水箱采用并联供水方式，保证各个区有自己专用的水泵，保证水压供给。大多数高层建筑把水泵设在地下室的泵房内，由水泵和水箱对各区进行联合供水，这样可以让水泵集中布置，方便工作人员的维护与管理；同时由于各区是独立给水系统，每一个泵都有自己的一个工作区域，可以节约动力，水箱尺寸相对较小，余留空间可以做到互不影响。但事物都具有两面性，这样的缺点是分区水箱占建筑楼层一定的面积，对于房间布置来说是比较困难的。而且水泵台数多，出水高压管线长，投资设备的费用比较高。

1.2无水箱供水方式

无水箱供水方式是根据给水系统中用水量情况，自动改变水泵的转速，保证水泵能够长时间进行高效率的工作，提高水泵的利用价值的一种供水方式。其优点包括系统结构简单、供水稳定性可靠、无高位水箱荷载、维护管理容易等。但也有缺点，主要表现在无调节水量、难以对动力进行有力的保证、消耗能源等。在当今能源紧张的社会里，这种方式并不是最受欢迎的。

1.3气压水箱供水方式

气压水箱供水方式是利用水泵增加压力并通过气压罐调节水量大小和控制水泵 运行情况的一种供水方式。其优点是没有设高位水箱的要求，供水可靠，更重要的是有卫生保证。但其缺点也较突出，如变压式气压罐水压波动大，而且水泵工作的效率普遍低，消耗大量的能源及钢材，增加运行的成本。罐内起始压力比管网所需的设计压力高出很多，这样容易形成给水压过高的弊端，因此气压水箱供水方式不能作为现代高层建筑首选的供水方式。

2 高层建筑常压给水系统的特点

高层建筑由于楼层较高，对生活用水的供给以及消防用水的保证都有更高的要求。高层建筑常压给水系统除了能够保证正常的常压生活用水供给外，还具有在临时高压给水系统增加稳压装置以达到常压稳定供给的特点，因此可以达到稳高压给水的标准。稳高压给水系统不管是在通常的生活用水供给工作状态还是在消防用水状态，常压给水管网内的水压始终能满足生活用水和消防用水对水压的要求。一般情况下，消防用水所需的流量在准工作状态时是直接由稳压装置供给的，要求小于消防设计时所固定的流量，但大于管网漏水量。在高层建筑消防中，消防主泵的首要任务就是要保证消防设计流量。

3 高层建筑给水系统可靠性分析

目前，高层建筑给水系统的可靠性分析基本上依赖几个基本指标进行，其主要作用是对所有稳压给水系统及其子系统从整体上恢复，体现其功能，以保证高层建筑的正常给水。这几个指标可分别为无故障性指标、耐久性指标和宜修性指标以及可靠性综合指标。

3.1无故障性指标

通常的情况下，无故障性指标包括以下几点：一是无故障工作概率(或可靠度)R (T)、二是故障概率(或不可靠度)F(T)、三是故障强度(或故障率)λ(t)、四是容量故障比MTBF。通过这四个指标，对高层建筑给水系统进行可靠性分析，以提出更合理的方案。

3.2耐久性指标

所谓耐久性指标，就是指产品的技术年限和服务时长。一般来说，技术寿命越长，服务年限越长，可靠性就越高。耐久性的各项指标在确定给水系统的各种机械、水泵、电机及附件的可靠性等方面具有广泛的应用，受到热烈的欢迎。

3.3宜修性指标

宜修性指标具体体现为平均修复时间MTT。恢复过程的可靠性指标还包括在给定的时间内损坏组件恢复的概率，即修复率。

3.4可靠性综合指标

可靠性综合指标的范围很广，包括准备系数、操作准备系数、技术利用系数。在分析高层建筑给水系统组件的可靠性时，可靠性综合指标作为基本的随机变量，可以是某段时间内的出现系统故障次数，将出现故障前或在出现两次故障之间组件的服务期限、技术寿命及恢复时间等作为一种衡量。可靠性数值指标与时间有密切的关联，成正比例关系。如果要比较可靠性指标及计算组合组件的可靠性指标，就必需选择同一时间,且间隔相同的指标值。

4 增加高层建筑给水系统压力的具体措施分析

在高层建筑给水系统中，如果高位水箱设置过高会增加建筑成本的投入以及增加建筑立面处理的难度，而且这种设置抗震功能比较差，综合效益不高。因此，常采用在电梯机房顶的水箱间内设置消防水箱的方式，以达到满足消防要求的水压数值。

4.1通过稳压泵系统增加水压

根据高层建筑生活用水和消防用水所需的水压、水量选择给水系统的增压设备型号，大多数建筑采用稳压泵。稳压泵运行时，在喷头和消火栓均未曾出流时，保证水压但不保证水的流量，即保证消防管网平时渗水失压后得到及时的补压。如果发生火灾时或者紧急情况时，它能快速、自动启动主消防泵的功能。通过压力管上的电接点压力计控制稳压泵，根据管网控制点设计基准压力确定管网平时压力波动的上下限，当管网压力因渗漏等原因下降到最底要求的下限时，稳压泵自动启动向管网内增加水量、水压。当压力达到稳压上限时自动停泵。通过稳压泵系统增加水压是增加高层建筑给水系统压力的良好措施。

4.2通过气压罐增压系统增加水压

在高层建筑中，增加水压通常需要局部增压设备，在采用消防水箱行不通的情况下，可以考虑采用气压给水设备。这种设备根据高层建筑中设计的最低水压和气压水罐容量来选择气压水罐。气压水罐的工作原理告诉我们，当气压水罐在高压和低压之间作业时，以气压水罐设计的最低供水压力应满足管路最不利消火栓栓口所需水压来保证选择气压水罐的有效性，通过气压罐增压系统增加水压是高层建筑给水系统增压的一个很好的措施。

4.3不可忽视变频调速恒压供水增压的作用

在众多的高层建筑增压方式中，人们往往会忽视变频调速恒压供水增压的作用。变频调速恒压供水依靠恒压变量供水设备工作，在水压一定的情况下，根据管网用水量变化将压力差信号反馈给恒压控制系统。在实践中，在满足管网用水量的前提下，恒压控制器通过发出改变频率的指令以改变驱动水泵电机转速，从而让出水压力达到设计压力标准。综上所述，变频调速恒压供水最显著特点在于对已选定的水泵，当管网用水量小于水泵高效区工作流量范围时，通过变频调速可达到节能的效果。在材料成本日益增加的今天，变频调速恒压供水增压方式深受建筑工程设计人员的欢迎。

5 高层建筑给水系统设计注意问题

5.1认真选择高层建筑给水方式

在众多的设计方式中，给水方式在高层建筑给水系统设计中起至关重要的作用，选择什么样的给水方式直接关系到给水系统在高层建筑中是否能合理使用以及工程的造价。大城市给水管网的水压一般不能满足高区部分生活用水的要求，在这种情况下，绝大多数高层建筑采用低区部分直接由城市给水管网供水，高区部分由水泵加压供水的分区给水方式。高层建筑可以采用有高位水箱给水方式，变频调速水泵给水方式或气压罐给水方式这几种分区给水方式。目前高位水箱给水方式也广泛应用于高层建筑中。高位水箱给水方式可采用多种给水方式相结合，如高位水箱并联给水方式、高位水箱减压给水方式和高位水箱串联给水方式等，也可以分别采用其中的某一种。目前国内减压阀技术发展迅速，品质逐渐提高，性能可靠。减压阀具有占地面积小、不影响水质、无噪声等特点。在高位水箱减压给水方式选用减压水箱还是减压阀减压的问题上，减压阀减压方式更受人们欢迎。

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关键词：高层建筑 给水方式 加压给水系统布置方式分区

中图分类号： TU97 文献标识码： A

0引言

通常情况下市政供水压力仅能满足低区供水的要求，无法满足高区供水的需要，因此对于高层建筑给水方式的研究具有深远的意义。

1高层建筑给水系统的给水方式

1.1高位水箱的给水方式

高位水箱给水方式就是各分区的供水均有高位水箱供给。具体可分为串联给水方式、并联给水方式和减压给水方式。

1.1.1串联给水方式

串联给水各分区均设有水泵和水箱，上区的水泵从下区的水箱中抽水供上区用水。这种方式的优点是各区水泵的扬程和流量按本区需要设计，使用效率高，能源消耗较小，且水泵压力均衡，扬程较小，水锤影响小；另外，不需要高压泵和高压管道，设备和管道较简单，投资较省。其缺点为水泵分散布置，维护管理不方便；水泵和水箱占用楼层的使用面积较大；水泵设在楼层，振动的噪声干扰较大，因此，需防振动、防噪声、防漏水；工作不可靠，若下区发生事故，则其上部数区供水受影响。这种方式适用于允许分区设置水箱和水泵的各类高层建筑或超高层建筑。由于缺点较多，因此，在实际工程中应用并不多。采用这种给水方式供水，水泵设计应有消声减振措施，在可能的条件下，下层应利用外网水压直接供水。

1.1.2并联给水方式

并联给水各分区独立设置水箱和水泵，水泵集中布置在建筑底层或地下室，各区水泵独立向各区的水箱供水。这种方式的优点为各区独立运行，互不干扰，供水安全可靠；水泵集中布置，便于维护管理；水泵效率高，能源消耗较小；水箱分散设置，各区水箱容积小，有利于结构设计。其缺点为管材耗用较多，且需要高压水泵和管道，设备费用增加；水箱占用楼层的使用面积，影响经济效益。由于这种方式优点较显著，因而，在允许分区设置水箱的各类高层建筑中被广泛应用。但对于超高层（高度大于100米）建筑，由于高区水泵、管道及配件承受压力较大，水锤影响也比较严重，因此，不宜盲目采用。采用这种给水方式供水，水泵宜采用相同型号不同级数的多级水泵，并应尽可能的利用外网水压直接向下层供水。

对于分区不多的高层建筑，当电价较低时，也可以采用并联单管供水方式，这种方式所用的设备管道较少，投资较节省，维护管理也较方便。但低区压力损耗过大，能源消耗较大，供水可靠性也不如前者。采用这种给水方式供水，低区水箱进水管上宜设减压阀，以防浮球阀损坏和减缓水锤作用。

1.1.3减压给水方式

减压给水方式分为减压水箱给水方式和减压阀给水方式，这两种方式的共同点是建筑物的用水由设置在底层的水泵一次提升至屋顶总水箱，再由此水箱依次向下区减压供水。不同的是前者通过各区水箱减压，而后者是用减压阀代替减压水箱。

1.1.3.1减压水箱给水方式

减压水箱给水方式是通过各区减压水箱实现减压供水。优点是水泵台数少，管道简单，投资较省，设备布置集中，维护管理简单。缺点是下区供水受上区供水限制，供水可靠性不如并联供水方式；另外，建筑内全部用水均要经水泵提升至屋顶总水箱，不仅能源消耗较大，而且水箱容积大，对建筑的结构和抗地震不利。这种方式适用于允许分区设置水箱，电力供应充足，电价较低的各类高层建筑。采用这种给水方式供水，中间水箱进水管上最好安装减压阀，以防浮球阀损坏并起到减缓水锤的作用。另外，对于高度不是很高的高层建筑，为了避免中间减压水箱浮球阀因启闭频繁而容易损坏的问题，可在减压水箱内设置一个小水箱，这样可以延长浮球阀的启闭的间隔时间。

1.1.3.2减压阀给水方式

减压阀给水方式是用减压阀替代减压水箱进行减压供水。这种方式与减压水箱给水方式相比，其最大优点是节省了建筑的使用面积。其余各方面均与减压水箱给水方式相同。减压阀可有各种设置方式，如输水管减压、配水干管减压、配水支管减压等，设计时可以根据建筑的形式择优确定。

减压给水方式是目前应用比较广泛的一种给水方式。采用这种方式的关键是要选用质量过关、使用可靠、价格低廉的减压阀。目前常用的减压阀有比例式和弹簧式两种。比例式减压阀构造简单、体积小，可垂直和水平安装。由于活塞后端受水面为前端受水面的整数倍，所以阀门关闭时，阀前后的压力比是定值，减压值不需要人工调节。当阀后用水时，管内水压作用在活塞前端，推动活塞后移，减压阀开启通水，至阀后停止用水，活塞前移，阀门关闭。减压阀的选型是根据设计流量和压力，查阀门的流量—压力曲线确定。

2.无水箱给水方式

无水箱给水方式通常是各分区单独设置变速水泵或采用多台水泵并联、分级供水的方式向各分区供水。这种方式不设置高位水箱，水泵集中在建筑物的底层或地下室中，水泵的转速或运行台数及级数根据水泵出水量或水压调节。目前在实际工程中，采用变速水泵供水的方式应用较多，而多台水泵并联、分级供水的方式只适用于用水量较大的高层建筑群，不宜用于单体高层建筑。这种方式设备布置集中，便于维护与管理，占用建筑物的使用面积较小，而且能源消耗较少。但水泵型号、数量比较多，投资较大，且水泵控制调节较麻烦。无水箱给水方式主要有无水箱并联给水和无水箱减压阀给水两种方式。无水箱并联给水方式是将水泵等设备集中设置在建筑物的底层或地下室中，各个分区都是独立的供水系统。这种方式供水安全可靠。无水箱减压阀给水方式是采用统一的设备供水，而在低区供水系统管路上设置减压阀，以保证各区所需的供水压力。

3.气压罐给水方式

高层建筑气压罐给水方式主要有气压罐并联给水方式和气压罐减压阀给水方式，采用气压罐供水不需要设置高位水箱，不占高层建筑上层面积。但运行动力费用高，气压罐储水量小，水泵启闭频繁，水压变化幅度大。另外，罐内起始压力过大，对供水系统有不利影响。

气压罐并联给水方式是将各分区的气压给水设备集中设于建筑物的地下室或某一合适的场所，然后通过独立管道向各分区供水。该方式设备集中，便于管理，但各区所需压力不同，设备选型困难。

气压罐减压阀给水方式是将各分区的用水用统一的气压给水设备在建筑物的地下室或某一合适的场所集中加压，并通过管道输送到各个分区，但在需要减压的供水管道上设置减压阀，以免压力过高。这种方式所需的气压罐台数少，但气压罐调节水容积百分数低，因此，不适用于用水量大、屋数多的高层建筑。

气压给水可以配合其他给水方式局部使用在高层建筑最高层的消防给水系统，解决压力不足的问题。以上所介绍的几种给水方式，在供水分区数较多的超高层建筑中有时是混用的，即在一个高层建筑中同时使用上述给水方式中的几种。

4.结束语

综上所述，每种给水方式都有自己的优缺点，但是关键在于设计中应根据实际情况选择较为节省资源的给水方式，如何在设计中把好质量关，为用户营造一个良好的居住环境是每个工程人员的责任。

参考文献：

蒋白懿.给水排水管道设计计算与安装.2005

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关键词：高层建筑；给水排水；设计办法

中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：

引言：

近年来，随着经济的快速增长，房地产市场繁荣发展，高层建筑不断涌现，高层建筑给水排水设计随着科学水平的不断提高，技术更先进，设备更完善、功能更齐全。它具有用水要求高、水流量大等特点，必须不断改进和提高高层建筑给水排水技术才能满足高层建筑的功能要求，确保给水排水系统的良好运转。

1.高层建筑给水排水工程的特点

与低层建筑给水排水工程相比，高层建筑给水排水工程具有以下特点：

1.1高层建筑给水排水消防系统静水压力大，如果只采用一个区供水，不仅影响使用，而且管道及配件容易被破坏。因此，供水必须进行合理的竖向分区，使静水压力降低，保证系统的安全运行。

1.2高层建筑引发火灾的因素多，火势蔓延速度快，火灾危险大，而且扑救困难。因此，高层建筑消防系统的安全可靠性必须要比低层建筑高。由于目前我国消防设备能力有限，扑救高层建筑火灾的难度较大，所以高层建筑的消防系统应立足于自救。

1.3高层建筑的排水量大，管道长，管道中压力波动大。为了提高排水系统的排水能力，稳定管道的压力，保护水封不被破坏，高层建筑的排水系统应设置通气管系统或采用新型单立管系统。另外，高层建筑的排水管道应采用机械强度较高的管道材料，并采用柔性接口。

1.4高层建筑的建筑标准高，给水排水设备使用人数多，水量大，一旦发生停水或排水管道堵塞事故，影响范围大。因此，高层建筑必须采用有效的技术措施，保证供水安全可靠，排水通畅。

1.5高层建筑动力设备多，管线长，易产生振动和噪声。因此，高层建筑的给水排水必须考虑设备和管道的防振动和噪声的技术措施。

2.高层建筑给排水系统方案设计

给水排水系统方案设计包括给水系统设计、消防系统设计、排水系统设计以及热水系统方案设计。结合高层建筑给排水系统的主要特征，进行给排水系统方案设计，确保高层建筑给排水系统日常运行的安全性、经济性、合理性。

2.1给水系统方案设计

高层建筑给水系统的设计中最为关键的是给水方式的选择，它直接关系到生活给水系统的使用质量和工程造价。根据《建筑给排水设计规范》中相关条文，高层民用建筑生活给水系统应竖向分区，且各分区最低卫生器具配水点处静水压力不宜大于0．45MPa；水压大于0．35MPa的入户管，宜设置减压阀。除此之外应该合理确定给水系统垂直分区，保证给水设备卫生器具的正常使用，避免压力过高，出现不必要的能量浪费。给水器材出水过猛，当启闭这些器材时易产生水击，使管网产生噪声、振动甚至管件破裂，致使卫生洁具给水零件容易破坏。

就目前我国城市给水状况而言，市政水压一般只能满足建筑五至六层的生活用水要求，对于高层建筑，城市市政给水管网的水压就不能满足高区部分生活用水的要求，绝大多数采用分区给水方式，因此合理划分生活给水系统竖向分区，控制最不利点的最低工作压力和最低静水压力，针对不同的高层建筑，二次加压供水方式主要如下几种：

2.1.1水泵水箱联合供水；该供水方式供水可靠，但缺点是该种供水系统需设水泵吸水箱和屋顶高位水箱两个水箱，容易产生水质二次污染；另外将水一次提升至屋顶水箱，低区再通过减压阀减压供水，存在不节能和减压阀因减压比过大，造成减压阀失灵的隐患，而且因屋顶水箱容积较大，增加土建工程量，且固定的屋顶水箱在地震时存在鞭稍效应，对建筑物安全不利。

2.1.2地下生活调节水箱通过变频加压设备供水；该供水方式取消了高位水箱，减少了一个水质可能受到污染的环节，水压稳定，供水可靠，能克服第一种供水方式不能满足顶层燃气热水器等对水压的要求的缺点，几个供水分区的设备可集中放置，方便管理，变频加压设备可配置气压罐及小流量泵，当用水量较小时，主泵可休眠，可依靠小流量泵或气压罐维持供水流量和压力，可用于市政管网压力较小的情况。

2.1.3管网叠压供水设备供水；其优点与第二种相同，不同之处是充分利用市政管网压力。其缺点是调节水量较少，在市网较长时间停水时不能满足用水要求。可用于市政管网压力较大，供水量全天大于用水量的情况，但该方式一般会影响其他地方供水，建议在限定条件下使用。

2.2排水系统方案设计

2.2.1排水系统的组成和布置

1）组成

2）排水系统由卫生器具或生产设备受水器、排水管道、通气管系统、清通气设备、抽升设备和局部处理构筑物等几部分组成。

3）管道布置

4）在对排水管道进行选择时，要根据所排污、废水的不同性质进行，遵循符合技术标准和经济节约两大因素。进行管道布置设计时，要以最短的距离排出室外，并且尽量不要越过变形缝，同时要保证其安全性和方便使用维护。具体的对管道进行铺设工作时，要注意在管道与管道之间、管道与墙之间要留有一定的距离；管道要穿墙或穿楼板进行铺设时，要有预留洞。排水立管与排出管端部的连接宜采用两个45度弯头或弯曲半径不小于4倍管径的90度弯头。

2.2.2排水设计

1）生活排污系统

2)高层建筑的生活排水系统的排水体制分为粪便污水和生活废水合流或分流两种。将卫生间的污、废水排入同一立管中，不需要使用专用通气立管。而合流入粪池的方式就是污、废水合流排水体制。它的管道布设简单，但是它需要增大化粪池的容积，工程造价较高。污、废水的分流体制是将卫生间生活污水和废水分别排入两根立管，进行排出的方法。它的管道布设较复杂，但它能够改善排水和通气的效果。

3)排水通气系统

4)高层建筑物的排水通气系统中使用了各种通气管和通气阀。其主要是通过提供排水中气体的散逸来达到透气的作用；防止排水系统中出现水封的负压虹吸及正压喷溅现象，确保空气的循环；保持排水迅速通畅、安静。通气阀是一种在通气系统基础上发展起来的通气阀件。单路进气阀可安装在室内立管顶部或横支管上，既可补气又可防止管道内部气体进入室内；双路通气阀可安装在室外立管顶部代替通气帽，使用时以单路进气阀为主。

4.结束语

总之，高层建筑给水排水设计对广大群众的日常生活及安全意义重大，作为给排水设计人员应本着技术、安全、实用、美观、经济的原则，不断总结和完善设计技术，寻求最佳的给排水设计方案，适应社会发展的新要求，满足人民群众不断提高的物质文化和生活要求。

参考文献：

[1]彭金华;王健;;塘下涌排涝工程优化设计[J];中国农村水利水电;2011年07期.