姚巧萍

实践表明，我国高层建筑给排水设计与施工一直是困扰建筑业的难题。为此，在实际施工过程中，可从图纸设计、施工技术、安全生产、优化改进等几个方面深入研究，保证给排水设计与施工建设水平达到标准化、规范化。在此过程中，高层建筑给排水可靠性的研究较为重要，在做好有关的分析工作后，可达到推动高层建筑给排水技术发展的实际成效。

下述先从历史发展角度分析出以往高层建筑给排水施工存在的实际问题，如排水系统设置不合理、消防系统被忽视等等。随后笔者在对高层建筑给排水施工进行探索时，提出了建筑给排水设计存在的新问题，这些新问题因经常出现所以也可被称为“典型问题”。

1.1 空调冷凝管排水系统缺失问题

针对高层建筑给排水施工工序，在确保其稳定性的基础上，应重视排水管细节问题。但由于个别建筑没有空调凝结管的排水管，其无法将排水系统与雨水系统相结合，从而导致雨水大量排放时，排水管会发出较大的噪声，在这种情况下若没有将雨水及时排放，屋顶、露台都会出现积水，雨水会渗入室内，产生严重的质量问题。

1.2 给水排水系统联合设置问题

现阶段，根据对我国高层建筑的调查发现，给排水施工中施工单位在实际工序中会按照联合设置的方式完成该工序。从本质上来说，为了方便和节省，在高层建筑施工中应将排水与雨水系统相结合，并保障其可靠性，考虑选择多层排水系统，但若联合处理不当将导致排水系统出现严重的问题。

1.3 消防系统忽视问题

在高层建筑排水施工中，消防给水系统属于较为重要的供水系统，其也属于防范火灾的主要保障措施，与低层建筑相比高层建筑消防系统存在控制难度较大，可靠性分析不够准确等问题，并且因个别施工单位的疏忽，消防系统实际效用发挥得不够全面。

1.4 二次加压问题

高层建筑因受到楼层高度的影响，一般会出现供水不稳或水流弱等问题。二次增压是一种非常重要的施工技术，其可以满足高层建筑用户对用水的实际需求。

本文通过对我国高层建筑二次增压设计现状的分析，发现除能部分合理地进行二次增压参数的高层建筑外，个别高层建筑存在二次加压设计不当的问题。若二次加压设计参数较大，则低层位置静水压力会超出接软管的水压临界值，造成水管破裂，影响低层用户的正常用水需求；
若二次加压设计参数较小，水压效应无法充分发挥，导致高层建筑用水问题难以得到有效控制[1]。

1.5 空调立管排水设计

问题：排水立管，空调冷凝水的竖管位置阻挡窗户。

原因分析：给水工程没有考虑到建筑专业的窗沿宽度，在100mm以下的窗户边缘设置水管，将窗户玻璃直接遮挡。

1.6 顶层排水设计

问题：机房层顶仅设一根雨水管，不符合相关规范。

原因：《建筑给水排水设计规范》4.9.27：在建筑物的各个汇水区域，雨水排放管道的数量不得少于2个。

1.7 阳台给排水设计

问题：阳台洗衣机的下层排水分支管道没有安装蓄水弯，会造成未来的露台地漏返臭。

原因分析：设计图中只说明了地漏为洗衣机专用地漏，但是该处的漏水弯头不能达到50 mm深度要求。

针对上述提出的问题，应对高层给水排水进行划分，以便提升设计质量。

施工单位需采取“二次加压”的方法进行设计。

泵房的设计要做到科学、合理，避免因长度高度等问题对整体施工造成影响。

安装水箱，应合理控制其高度，避免因压力不足导致上层用户供水系统产生不稳定的因素。

减少供水系统的噪声，避免产生剧烈的振动。

采用纵向分区、设置减压阀等措施，以达到减少污水管网压力的实际效果。

针对消防供水系统的设计，下述将提出可靠性研究分析，在按照其可靠性计算后，应确保达到统一给水的效果，确保供水系统科学合理，供水管线的独立性。

废水分流，需按照水的二次利用机制。一般来说，卫生间的排水管道应设计成水弯，以防止污水直接流入竖管，造成噪声；
下水道可以采用独立排水的设计方案，进而避免排水堵塞引起的臭气外泄[2]。

3.1 给水施工方法

（1）采用直接供水的方式。在国内，此类施工办法较为常见。其基本原则是将高层建筑内部给水系统以及外部供水管网相连接，以构成完整的供水系统。直接供水方式与其他传统的施工方式相比，该供水方式可从整体上降低施工成本，但由于工程建筑内缺少储水功能，当管网出现缺水等问题时，供水系统将处于中断状态。

（2）采用设水箱供水方式。该方式是指，将高层建筑外部的给水管道和高层建筑内的给水系统完全相连。同时，为了满足高层建筑内部用户用水需求，可在高层建筑中安设大量的高水位水箱。在供水高峰期，由于供水系统压力参数较低，难以保证建筑内用户正常用水量，这种情况水箱会发挥其给水功能，保证用水量达到充足状态。从实际使用情况来看，此种供水方式能够有效地解决高层建筑各地区的供水问题，但同时也会引起高层建筑自身的负荷增大。

3.2 排水施工方法

（1）基坑沉降排水的施工工艺。在高层建筑排水工程中，地基沉降排水工程是一种常见的施工方式，其中分为整体与局部两种沉降排水形式。

“整体沉降”是指在高层建筑中，参考其他楼层，将整个卫生间地板降低300mm，根据这个高度，对排水管道进行合理的处理，以保证它与其他室外管道相联合。“局部沉降”排水施工方法与整体沉降法基本一致，但由于整体下调的施工方式会干扰到建筑内部荷载以及回填土等为此在高层建筑排水施工中，更多使用局部沉降法。

（2）后排水施工办法。该办法是针对高层建筑上层地面所铺设的排水管道，确保其高层建筑外部的管道相连接，当管道安装敷设完毕后，还应装饰并完成排水管的隐藏工作，以便满足其美观性与使用便捷性的基本要求。

4.1 高层建筑雨水系统可靠性分析

4.1.1 高层建筑雨水收集系统集雨装置

在高层建筑楼顶地板设计过程中，应确保其形成一定的斜度与坡度，以便于雨水依靠重力流入到排水管道内，并配有多条排水管道。用水管将所有的下水道连接后，将雨水汇聚到水箱内。同时，将流动管线连接到水箱的底部，并在界面上安装浮动阀。这样的集雨设备可在雨水较小时起到保护作用，在循环管路中，雨水流量小，不连续，会对发电效率产生一定的影响，同时也可以避免雨水过多，造成屋顶的损坏以达到可靠性设计要求。

4.1.2 高层建筑雨水收集系统过滤

雨水过滤是利用滤液或渗透性的媒介来拦截水中的悬浮物，其属于物理处理流程。在高层建筑雨水收集系统过滤处理中，可以使用粗滤的表面过滤，使用筛网或相似的有孔洞的物料作为过滤介质，所捕获的微粒大于0.1mm，且经过的介质极少，不会损害水轮机发电机。过滤费用低廉，可在每个排水管入口安装过滤器[3]。

4.1.3 高层建筑雨水管网设计参数

雨水管的设计参数具有较大的不确定性，例如：底部宽度 b.直径 d.斜坡 s.曼宁糙率等。下述采用Advance First Order Second Moment method（AFOSM），对高层建筑雨水管系统进行可靠性评价。Advance First Order Second Moment method（AFOSM）该方法以泰勒展开为基础，以性能函数为估算办法计算出其分布。在该设计参数矢量中，用 W（X）表示，X=X（X1、X2…XN）。其主要目标是估计X满足正常分布时W（X）的分布。在可靠性研究过程中，主要讨论三种故障类型。管路的流量大于额定流量，管路速度大于额定速度，管路速度小于额定速度。在此基础上，给出W（X）=QC-QD的例子。如果W（X）=0，表示设计的流量刚好能满足实际的流量要求。

AFOSM法按以下方式进行计算：

（1）定义相应的约束条件 W（X）=0.

（2）定义各设计点的设计参数向量X*。

（3）计算各方向参量βhl。

（4）求出贝塔方向和超平面 W（X）=0的交叉点。

（5）迭代运算直到方向参数β hl的收敛为止。

（6）由收敛方向参数βhl求出故障概率 pf。

在计算完毕后，需按照高层建筑实际情况，分别对各个管段在不同的降水重现期情况下的故障概率进行验证，在此基础上，对管道的结构进行破坏概率分析，并对其进行相应的调整，例如：底部宽度 b.直径d、斜率s、曼宁糙率系数 n等。

在暴雨强度的计算中，通常不会出现错误，工作人员只需按照规范中所规定的时间和设计重现时间来进行。而在计算雨水流量时，其工作重点是确定汇水面积。对于普通的平屋顶，其水平投影面积可被统计；
对于高出屋顶的相邻墙体，按照规范规定，其最大垂直投影面积为1/2。

同时，在根据设计要求完善其排水设施的布置时，需注意地漏、立管，确保其达到排水要求，保证在设计重现期间不积水，整体管路系统应该按照自重流的体系来考虑，在多条走廊的排水竖管的底部汇合后，应特别注意排出管道的排水能力，特别是经常遇到台风等恶劣天气的沿海地区。

4.2 高层建筑消防供水系统可靠性分析

在对高层建筑的消防供水系统进行分区评价时，应以可靠性为基础，并明确安全性与经济性之间的关系。在结合高层建筑结构特征以及消防给水系统自身特点后，还需考虑到其灭火性能，下述从几点办法提出高层建筑消防供水系统可靠性分析措施。

4.2.1 评估的方法

高层建筑消防给水系统的综合评价方法有：关联矩阵法（原始方法）、层次分析法（多要素评价）、多评价主体的模糊综合评价、系统可靠性分析、专家评价、模型评价、技术经济评价方法。其中依据综合评估的方法需针对不同的评估对象以及目标，选择合适的体系并按照可靠性评估为目标[4]。

利用相关矩阵方法，可以将A1、A2… An作为不同的消防供水系统评价方案；
X1、X2… Xm是评价因子，如各个功能指数（项），其中 W是权重，Vi是得分，参见表1。

表1 关联矩阵原理

AHP是一种综合定性和定量相结合的多目标评估决策方法。模糊综合评价方法可以对多个系统的影响因素进行评价，并将多个因素结合起来后运用其理论评价其优劣[5]。

4.2.2 评估的指标与评估

评价系统划分的指标系统可以分为4个等级，即目标和功能、系统性能、经济效果和其他四个方面，见表2。在此每个评估指标都需进行评分。

表2 消防给水系统的评价项目、评估指标

在高层建筑消防供水系统的分区评价中，各评价指标体系的4项指标总得分均为100。4个项目的分数分别为Q1,Q2,Q3,Q4，合计100分。各体系方案的总分是各项指标与加权系数之和[6]。

4.2.3 可靠度的计算

针对消防给水组件的可靠性进行计算，一般来说需在规定的时间与条件下完成对预定功能能力的概率度量。其包括安全性、适应性和消防给水组件的耐久度。在高层建筑消防给水系统可靠性设计中，首先要建立可靠度模型，其次是可靠性分析。其中按分级分区的消防供水系统可作为单元，消防供水系统的阀门，消防栓，喷头，管道等部件及消防水泵，消防水池，高位消防水箱、放水池等都为组件，该方法可以对各个消防供水系统的构成单位及管网进行分级、分区的可靠性进行合理的分析与评估，并完成其测试工序[7]。

基于建筑行业与施工技术的快速发展，在高层给水排水系统的建设方面，形成了比较成熟的施工技术。为此，在实际施工中，首先需保障设计的科学合理性，其次应结合以往的施工经验，采用先进的施工技术，进而保障施工质量。最后，依据可靠性设计分析，努力完善评估措施，明确消防给水系统、雨水系统的可靠性能，进而保障高层建筑给排水系统发挥其最大的利用价值，在满足用户日常用水需求后，减少施工难度、达到节能减排的实际成效。

猜你喜欢 雨水可靠性消防 《消防界》征稿启事消防界(电子版)(2022年18期)2022-10-29农事 雨水今日农业(2022年3期)2022-06-05如果雨水先唤醒清明鸭绿江(2021年17期)2021-11-11农事 雨水今日农业(2021年3期)2021-03-19全国消防日11月9日小天使·一年级语数英综合(2020年11期)2020-12-16漫画说消防消防界(2019年2期)2019-09-10合理使用及正确测试以提升DC/DC变换器可靠性电子制作(2018年23期)2018-12-26消防也幽默读者(2018年18期)2018-08-31GO-FLOW法在飞机EHA可靠性分析中的应用北京航空航天大学学报(2017年6期)2017-11-235G通信中数据传输的可靠性分析电子制作(2017年2期)2017-05-17