1、第五章 高层建筑给排水简介,第5章 高层建筑给排水简介,高层建筑的发展,高层建筑的分界,高层建筑的特点,给水系统分类,给水系统的竖向分区,特点,消火栓给水系统,自动喷水灭火系统,分类,高层建筑排水横、立管内水流状态,高层建筑排水通气系统,给水方式,5.1高层建筑的特点,5.2高层建筑给水,5.3高层建筑消防给水系统,5.4高层建筑排水,管道的设置,第一节 高层建筑的特点,一、高层建筑的发展,1 国际金融中心大厦（中国台北）,位于中国台北，2004年建成，共101层，楼高1671英尺(509米)，到目前为止，是世界上最高的建筑物。此世界最高建筑还安装有世界最快的客梯。电梯以世界顶级速度运行，上升
2、速度为每分钟1010米，下降速度为每分钟600米。每小时运行距离为60.6公里。 融合东方古典文化及台湾本土特色的这栋前卫建筑，造型宛若劲竹节节高升、柔韧有余，象征生生不息的中国传统建筑意涵。运用高科技材质及创意照明，以透明、清晰、营造视觉穿透效果，与自然及周遭环境和谐融合，为台北都会带来视觉上全新的体验 。,国际金融中心大厦有世界最大且最重的“风阻尼器”，还有两台世界最高速的电梯，从一楼到89楼，只要39秒的时间。,2，3 国家石油双子星座大厦（塔楼1、2）,国家石油双子星座大厦（塔楼1），451.9米，位于马来西亚吉隆坡。,4 西尔斯大楼（美国）,西尔斯大楼，443米，位于美国芝加哥。,5
3、金茂大厦（中国上海）,上海金茂大厦 金茂大厦高1380英尺(421米)，共88层，于1998年落成，是中国大陆最高的建筑。被誉为中华第一高楼的上海金茂大厦，堪称国际上后现代建筑艺术的佳作，融现代气派、民族风格为一体。高耸入云的塔尖，如绽放的上海市花白玉兰。,6 国际金融中心大厦（二期）,香港国际金融中心(第二期) 位于中国香港，高1362英尺(415米)，88层，目前是世界第6高的建筑物，于2003年建成。 国际金融中心第二期取代了湾仔的中环广场，成为香港目前最高的大厦。,国际金融中心大厦（二期）,7 中信广场大厦,广州中信广场大楼 位于中国广州，1997年建成后曾是中国大陆最高的建筑，但19
4、98年上海金茂大厦的建成让它很快就失去了这个称号。高1283英尺(391米)，80层。,8信兴广场大厦（中国深圳）,深圳信兴广场大楼位于中国深圳，高1260英尺(384米)，69层，于1996年完工。同时也是中国最高的“钢铁”建筑物。,9 帝国大厦（美国纽约）,纽约曼哈顿的帝国大厦是纽约最具人气的旅游景点之一，也是目前纽约最高的建筑。帝国大厦高1250英尺(381米)，102层。建于1931的帝国大厦也曾是“地球上最高的建筑”。纽约世贸中心高1368和1362英尺（417和415米）曾一度取代了它，成为纽约最高的建筑。,10 中国银行大厦（中国香港）,由贝聿铭建筑师事务所设计，1990年完工。
5、总建筑面积12.9万平方米，地上70层，总高369米。结构采用4角12层高的巨形钢柱支撑，室内无一根柱子。 仔细观察中银大厦，会发现许多贝氏作品惯用的设计，以平面为例，中银大厦是一个正方平面，对角划成4组三角形，每组三角形的高度不同，节节高升，使得各个立面在严谨的几何规范内变化多端，至于平面的概念，可以溯至1973年的马德里大厦，马德里大厦亦是以方正的正面做多边的分割，分析其组合，乃系两个平等四边形的变化。,5.1 高层建筑的特点,二、高层建筑的分界 建筑防火规范中: 10层与10层以上的居住建筑 高度超过24m的公共建筑,5.1 高层建筑的特点,三、高层建筑的特点 1 楼层层数多、高度大,
6、建筑面积大,使用功能多,在建筑内工作、生活的人数多。设备多、标准高、管线多而且管径大，建筑、结构和水泵、水箱等设备在布置中的矛盾也多,必须密切配合、协调工作。,5.1 高层建筑的特点,2 无论是供水和排水设施,其服务的人数多、使用频繁、负荷大,要求必须可靠、安全。 3 易发生火灾, 火势蔓延快,扑救困难。因此,高层建筑消防给水有极重要的意义,高层建筑必须设置独立的,自救的消防给水系统。,5.2 高层建筑给水,一、给水系统分类 高层建筑的给水系统可以分为以下几种: 生活给水系统:供楼内饮用水和沐浴用水； 中水系统:当建筑面积达到一定规模后, 按当地政府的规定, 需要设中水系统。中水系统是用洗涤废
7、水和沐浴废水经处理、消毒后,供厕所冲洗用水； 生产给水系统:供各种工业生产用水； 消防给水系统: 其中包括消火栓给水系统和自动喷水消防系统、气体消防系统； 锅炉房给水系统。,5.2 高层建筑的特点,二、给水系统的竖向分区 高层建筑中常常沿竖直方向进行分区供水,以减小每区内的水压差。每区的高度应根据每区最低层处用水设备允许的静水压力而定, 一般为:住宅、旅馆及医院:最大静水压宜为3035mH20; 办公楼等公共建筑 :3540mH20; 每区的最大静水压不得大于 60mH20。,5.2 高层建筑给水,三、高层建筑的给水方式 高层建筑的供水方式可以分为 重力供水方式 压力供水方式,5.2 高层建筑
8、给水,1. 重力供水 重力供水方式,在给水系统的最高处设高位水箱,水泵将水供给水箱,水箱再靠重力流向给水管网, 进行配水,供各用水设备的用水。 重力供水系统在建筑的底层设贮水池和水泵, 贮水池用以调节室外供水管网向室内均匀供水和室内用水的不均匀之间的水量。 贮水池往往同时用作消防水量的贮水池。 在贮存消防水量时,要注意水流要使池水总在更新,避免死水区, 同时又要使平时的用水不能动用到消防贮水量。,5.2 高层建筑给水,1重力式供水 (1) 串联式给水方式。 水泵向第一区水箱供水,该水箱除负责向本区管网配水外,还要作为上层各区提升泵的吸水池与贮水池。 优点:水泵适应每区的用水量和用水压力, 效率
9、高。 缺点: 每区都需要设水箱、水泵,而且水箱容积除供本区用水还要储备以后各区的水量, 占地大; 可靠性差, 管理不便, 噪声大。,图5-1 串联式给水方式,5.2 高层建筑给水,(2) 并联给水方式 将各供水区的水泵集中设于地下室,各水泵从储水池向各自的供水区的水箱送水,再由各区的水箱向本区管网供水。 优点:这种给水方式比起串联重力给水方式动力消耗小,可靠性提高,水泵集中于底层,管理方便。 缺点:但仍有占地大、设备及管路复杂。,图5-2并联给水方式,5.2 高层建筑给水,图5-1 串联式给水方式 图5-2并联给水方式,5.2 高层建筑给水,(3) 单管给水方式。 该种给水方式又可分: 1)
10、单管减压水箱串联给水水泵将水由储水池送到最高处的水箱, 再逐级向下一区的高位水箱给水, 形成减压水箱串联给水。优点：省水泵，占地小; 缺点：能耗大,水箱容积大。 2) 单管减压水箱并联给水水泵从储水池同时向各供水区供水, 对于不同高度的水箱其进水管上设不同的减压阀,这样水箱是并联于单供水管上的。优点：各区的水箱容积体积小,供水管道数量也少;缺点：能耗大。 3) 单管减压阀串联给水水泵从储水池直接将水送到最顶层的水箱,由水箱向各个供水区供水,区与区之间设减压阀。4) 单管减压阀并联给水,图 6-3 单管给水方式,(a)单管减压水箱串联给水,(b)单管减压水箱并联给水;,图 5-3 单管给水方式
11、(c)单管减压阀串联给水;(d)单管减压阀并联给水,5.2 高层建筑给水,2. 压力供水 (1)气压给水 优点：用气压罐代替高位水箱,可以将气压罐设在建筑底层,减轻荷载,节省楼层面积,对抗震有利。 缺点:是气压给水压力变化幅度大,气压罐效率低,耗能多,造价较高。 方式：并联气压给水和气压罐减压阀给水方式两种。,5.2 高层建筑给水,图 5-4 气压给水 (a) 气压罐并列供水方式;(b) 气压罐减压阀供水方式,5.2 高层建筑给水,(2) 水泵直接给水方式 1) 变频调速泵供水 各供水区自己选用水泵自行直接供水,为适应用水量变化和与之相联的扬程变化采用自动控制变频调速泵。 优点：节电； 缺点：
12、投资大。 方式：分为并联调速泵供水和减压阀供水两种方式。,5.2 高层建筑给水,(2) 水泵直接给水方式 2) 多泵并联供水 同一个供水区内, 为适应用水量和相应的水压变化,设置多台泵,在不同的情况下进行水泵切换。 优点：运行费用低; 缺点：泵房占地大,初期投资大。,5.2 高层建筑给水,(2) 水泵直接给水方式 3) 水泵减压给水方式 所有各区共同一组水泵,水压以最高区为准,其他各区设减压阀减压后供水。 优点：设备简单； 缺点：能耗大。 适用：用水量变化小的建筑。,5.2 高层建筑给水,变频调速泵供水,多泵并联供水,水泵减压给水供水,节电,投资大,运行费用低,水泵台数多,占地大,初期 投资大
13、,设备简单,能耗大,水泵直接给水方式,图 5-5 变频调速供水 () 并列调速泵供水 ;(b) 减压阀调速泵供水,5.2 高层建筑给水系统,图 5-6 多台泵并联给水方式 图 5-7 水泵减压给水方式,5.3 高层建筑消防给水系统,一、特点 火灾危险性大，高层部分无法依靠室外消防设施协助救火。 1 功能复杂，起火因素多； 2火灾蔓延迅速； 3疏散困难，易造成伤害； 4火灾扑救困难。,5.3 高层建筑的消防给水系统,二、消火栓给水系统 1 消火栓给水系统的形式 （1）每幢设一个独立的消防给水系统。 可设置常高压给水系统或临时高压给水系统。（2）若高层建筑比较密集，且高度相差不大，经过比较后，也可
14、设集中加压水泵站及贮水池，以节省投资便于管理。,5.3 高层建筑的消防给水系统,（3）按建筑物高度考虑消防给水系统 建筑高度不超过50m，消防车可由室外消火栓取水，通过水泵接合器向建筑物内消防管网送水，协助扑灭火灾。 建筑高度超过50m，宜采用分区给水系统。 原则：消火栓口压力不大于0.8MPa，自动喷水系统管网压力不大于1.2MPa 形式：串联式、并联式 分别设水泵接合器,5.3 高层建筑的消防给水系统,（4）建筑物内设消火栓和自动喷水系统时，应将二者分开设置。 如有困难时，可以合用水泵，但应在自动喷水系统的报警阀前将管道分开设置，以免干扰。,5.3 高层建筑消防给水系统,二、消火栓给水系统
15、 由消防贮水池、水泵站、消防给水管网、消防灭火设备及存水箱等组成。 2 消火栓给水系统的管网 （1）环网 给水管网无论在平面上或竖向上都应成环状。 （2）引入管大于两条 其引入管应不少于两条，并由不同的方向进入建筑内。 当其中一条发生故障时，另一条仍能保证消防所需的水量和水压。 （3）立管： 消防立管管径不小于100mm，管径按计算确定，v2.5m/s。 （4）消防泵出水管 两台及以上的消防泵，设两条及以上的出水管与室内给水管网相连。,5.3 高层建筑的消防给水系统,3 室内消火栓 基本要求同低层。 唯口径应为65 mm， 水龙带长度25m， 水枪不小于19mm， 每支水枪流量为5L/s， 充
16、实水柱长度不小于10m。,在高级宾馆、重要办公楼、一类建筑的商业楼、展览馆、综合楼和高度超过100m的其它建筑内，均应增设消防卷盘（小口径消火栓）,H100m，10m； H100m，13m,消火栓的组成？,多层消防龙头的口径？,多层消防水龙带的长度及材质？,多层消防枪的口径？,5.3 高层建筑的消防给水系统,4 消防用水量 同时设有消火栓、自动喷水、水幕及其他灭火设备时，应按同时启用的灭火设备的用水量之和计算。,消火栓给水系统用水量,5 给水压力 （1） 高压消防给水系统（有室外高压管网，不需设水箱） （2） 临时高压消防给水系统（需设高位水箱，贮存10分钟消防水量）水箱高度应满足最不利喷头处
17、工作压力不低于0.05 MPa和最不利点消火栓静水压力不低于0.07 MPa（100m）或不低于0.15MPa,管网内经常保持灭火所需水量、水压，不需启动升压设备，可直接使用灭火设备救火,5.3 高层建筑消防给水系统,三、高层建筑自动喷水灭火系统 1 H100m，一般应全部设（面积小于5m2的卫生间除外） 。H100m，一类建筑和裙房的规定部位设。 2 常有人停留或可燃物较多的地下室。,5.4 高层建筑的排水系统,一、从排水系统的通风方式来分可以分为： 伸顶通气管的排水系统； 特种接头的单立管排水系统（用于10层和10层左右建筑); 设专用通气管的排水系统; 设器具通气管的排水系统; 地下室污
18、水收集与提升排除系统。,二、 排水管系中水气流动的物理现象,1 建筑排水特点 （1）间断排水、水量变化大，气压不稳定。（2）流速变化剧烈。 2 水封作用及破坏原因 （1）水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内气体进入室内的措施。 （2）水封破坏因静态和动态的原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值（25mmH2O）管内气体进入室内的现象。,3 排水横管中的水流状态（1）冲激流水流特点：历时短，流速大，来势猛。 （2）压力变化1）横支管2）横干管,最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离,图 压力分布图,4、排水立管水流状态（1） 立管中水气流的基本特
19、征 断续的非均匀流； 水气两相； 压力变化。,（2）立管中水流运动状态 1）附壁流 水流附着管壁作螺旋运动 ，空气可以自由流通，气压稳定为大气压。 2）水膜流 水膜流具有两个主要特征： 会形成短时间的水塞隔膜流， 1/31/4充水率。 水膜运动由变速运动到匀速运动 3）水塞流当流量达到充水率1/3以上时隔膜 流形成频繁，形成不易破坏的水塞， 水塞引起立管气体压力激烈波动，形成有压冲击流。,附壁流,水膜流,水塞流,5.4 高层建筑的排水系统,三、高层建筑排水通气系统 柱塞流 压力变化 1 特殊单立管系统 (1) 苏维托排水系统 (2) 旋流单立管排水系统 2 加设专用通气管的排水系统,5.4 高
20、层建筑的排水系统,(1) 苏维托排水系统 两个管件,一是混合器,二是放气器,组成一个单立管排水系统。 1）混合器装设在各楼层横排水支管接入立管的地方。 减小下落速度；引导排水横支管内入流水流呈附壁流。 2）放气器是装在立管底部。 突块撞击立管水流；水中夹气在分离室被分离, 通过分离室上的跑气口被导入排出管。 苏维托系统改善了排水立管中的水流状态,使气流畅通,使用水设备上的水封不被破坏。 这种系统可用于一般的高层住宅,具有节省材料和投资的优点。 它是瑞士弗里茨苏玛于 1959年提出的。,5.4 高层建筑的排水系统,图 气水混合接头配件 图 气水分离接头配件图 图 苏维脱排水系统图,5.4 高层建
21、筑的排水系统,图 5-11 旋转立管排水系统图,5.4 高层建筑的排水系统,(2) 旋流单立管排水系统 一是旋流器,二是的导流弯头。 1)旋流器装在立管与横支管相接处。导流叶片整理横支管的来水成沿立管纵轴呈旋流状态进入立管, 立管中气流畅通, 立管气压平稳。 2) 导流弯头在立管底部与排出管相接处弯头凸岸有一叶片,叶片迫使水流贴向凹岸一边流动。减缓水流的冲击, 避免拥水造成立管底部出现过大的正压。,5.4 高层建筑的排水系统,2 加设专用通气管的排水系统 在10层及10层以上的建筑中,当立管中的设计水量超过立管的临界流量时,应设专用通气管。,5.5 高层建筑的管道布置,一、管道的设置 1 设管
22、井 常将立管设在管井中,管井上下贯穿各层,要求管井有足够的面积,保证管道安装间距和检修用的空间。 为方便检修,要求管井中设平台,并且每层有门通向走道。管井的位置应设在便于立管以最简捷的途径与各用水设备联接的地方。,5.5 高层建筑的管道布置,一、管道的设置：2 不设管井：有时立管也可直接设在用水设备附近, 对装修要求高的建筑, 可采用外包装的方式将其包装起来, 但要在闸门、检查口等处设检修窗或检修门。,5.5 高层建筑的管道布置,3 立管宜设在同一位置 为了使管道不穿行起居室、卧室、办公室等用房, 要求在楼层用房的布置上创造条件, 使上下层用房一致。 如厕所和厨房, 上下层都在同一位置, 这样
23、立管也在同一位置上穿越楼层。,5.5 高层建筑的管道布置,4 设备层当遇到上下两区的房间使用功能不一样时, 要求上下层用水设备布置在同一位置,会有困难, 立管到此不能穿过下层房间,绕行又较远时，最好在两区交界的地方设置设备层,立管通过设备层时作水平布置,重新确定在下一个区的位置。 设备层又是各种管道水平交叉的地方,在设备层中还可设置各个分区的水箱、水泵、热水罐等设备。设备层的层高可稍低一些,但要有通风、排水和照明。,5.5 高层建筑的管道布置,二 设备的设置 高层建筑中的贮水池、水泵站、加热换热站等, 一般设在地下室或半地下室。若需要在楼层各个分区中设水泵、水箱或热水罐时, 可设在设备层中,也可设在楼层中的专门房间内。此时,这些设备应尽量使其在同一平面位置上,以便立管布置。,
