一、引言
隨著我國國民經濟的快速發展，國內各地區的新建民用建筑，尤其是再土地供應緊張的大中型城市，高層和超高層建筑占了很大比例。如何合理的進行給排水及消防系統設計，對高層和超高層建筑日常運行的經濟性以及消防系統的安全可靠的運行有著重要的意義。
本文就某天津市某地區的一棟超高層民用建筑的實際設計案例展開探討。
二、項目概況
大廈擬建于天津濱海新區響螺灣商務區，為超高層商務辦公樓，主要功能有為商業、餐飲、辦公、公寓。總用地面積為7000.2平方米，總建筑面積76839平方米。其中，其中：地上建筑面積為59501平方米，地下建筑面積為17338平方米;主體建筑高度116.70米，高層主體27層，裙房四層，地下三層。
設計執行的現行設計規范及標準
1)《高層民用建筑設計防火規范》(gb50045-95，2005年版)
2)《建筑滅火器配置設計規范》(gb50140-2005)
3)《建筑給水排水設計規范》(gb50015-2003)(2009年版)
4)《自動噴水滅火系統設計規范》(gb50084-2001，2005年版)
5)《人民防空工程設計防火規范》(gb50098-2009)
6)《人民防空地下室設計規范》(gb50038-2005)
7)《氣體滅火系統設計規范》(gb50370-2005)
8)《汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范》(gb50067-97)
9)《建筑中水設計規范》(gb50336-2002)
10)《天津市二次供水工程技術標準》(db29-69-2008 j10369-2008)
11)《天津市再生水設計規范》(db29-167-2007 j10926-2007)
12)《大空間智能型主動噴水滅火系統設計規范》(dbj15-34 -2004)
此工程的給排水設計內容包括給水系統，中水系統，排水系統，消火栓系統，自動噴水滅火系統(含大空間智能型主動噴水滅火系統)，空調冷卻水循環系統，屋面雨水內排水系統及滅火器配置。
三、給水設計
參照建設單位提供的相關建筑經濟技術指標，給水用水量參照如下數值計算：
(1)公寓人數700人，用水量標準158l/人日，用水時間24小時，時變化系數2.5
(2)商業員工及顧客，用水量標準2l/m2營業廳面積*日，營業面積5000m2,用水時間12小時，時變化系數1.5
(3)辦公人數1200人，用水量標準16.67l/人日，用水時間10小時，時變化系數1.5
(4)會議人數300人，用水量標準2l/人日，用水時間4小時，時變化系數1.5
(5)餐飲人數800人次，用水量標準38l/人次，用水時間12小時，時變化系數1.5
(6)冷卻塔補水，循環水量的1.5%,循環水量1000噸/時,用水時間10小時
(7)不可預見按總用水量的10%計
總用水量：452.0噸/日，最大時用水量為:47.1噸/時。
本工程給水水源由市政給水管提供，分別從臨近的不同側的市政給水管上各接一根dn200的給水管(其中一根為無表防險)在區域內連成環狀，環狀給水管管徑為dn200，給水管上布置三個室外地下消火栓,提供室外消火栓系統用水。此部分也是該地區常用的給水做法。本工程室內給水分四區供水，地下二層至地上二層為低區，由市政給水管網直接供水;三層至十層為辦公加壓i區、十一層至十八層為辦公加壓ii區(其中三至六層、十一層至十四層為減壓閥供水，閥后壓力0.15mpa),均由設于本工程地下三層的辦公用生活水箱及變頻調速泵供水，;十九層至二十七層為公寓加壓區由設于本工程地下三層的公寓生活水箱、公寓接力泵及十五層的公寓接力生活水箱、變頻調速泵供水;冷卻塔補水采用接力型式，由設于本工程地下三層的冷卻塔補水箱、冷卻塔補水接力泵及十五層的冷卻塔補水接力水箱、變頻調速泵供水。冷卻塔補水箱內均設水系統自潔消毒器，生活水箱均采用臭氧消毒，以保證生活水質不受污染。
給水系統如此設計保證了本建筑的各部位用水的正常分區規范要求，并且根據不同的使用功能，從二次供水設施進水部位單獨分開，并便于使用管理計量計費。
因為天津地區地方標準需要預留中水回用系統，本建筑同時也設計預留了中水系統。
參照建設單位提供的相關建筑經濟技術指標，中水用水量參照如下數值計算：
(1)公寓人數700人，用水量標準42l/人日，用水時間24小時，時變化系數2.5
(2)商業員工及顧客，用水量標準4l/m2營業廳面積*日，營業面積5000m2,用水時間12小時，時變化系數1.5
(3)辦公人數1200人，用水量標準33.34l/人日，用水時間10小時，時變化系數1.5
(4)會議人數300人，用水量標準4l/人日，用水時間4小時，時變化系數1.5
(5)餐飲人數800人次，用水量標準2l/人次，用水時間12小時，時變化系數1.5
(6)綠化及場地2500m2, 用水量標準2l/m2日，用水時間4小時
(7)不可預見按總用水量的5%計
中水總用水量：110.0噸/日，最大時中水用水量為:11.5噸/時
本工程中水水源由市政中水管提供，從市政中水管上引一根dn100的中水管接至區域內，中水管上布置四個室外地下灑水栓。
本工程室內中水分四區供水，地下二層至地上二層為低區，由市政中水管網直接供水;三層至十層為辦公加壓i區、十一層至十八層為辦公加壓ii區(其中三至六層、十一層至十四層為減壓閥供水，閥后壓力0.15mpa),均由設于本工程地下三層的辦公中水水箱及變頻調速泵供水;十九層至二十七層為公寓加壓區由設于本工程地下三層的公寓中水水箱、公寓中水接力泵及十五層的公寓接力中水水箱、變頻調速泵供水,中水水箱均采用臭氧消毒，以保證中水水質不受污染。
近年來，國內水資源的再生利用也越來越被各地方政府重視，各地也紛紛推行中水系統設計，以促進節能環保的建設及規劃理念的大力推進。本建筑設計給水管及中水管干管采用內筋嵌入式鋼塑復合管，管件連接，支管采用pp-r給水塑料管，熱熔或法蘭式連接。為現在超高層建筑的常用管材做法。
四、排水設計
建筑單體的室內污水按照就近排出原則依靠重力流直接排出室外，污水經化糞池處理后再排入市政污水管，排水系統分三區，地下層為一區，污廢水經污水坑收集(消防電梯底部設專用排水機坑及排水泵)，由污水泵提升至室外污水管，經化糞池處理后再排入市政污水管。一層至四層為二區，五層以上為三區，各自單獨收集，依靠重力自流排出室外，經化糞池處理后(廚用污水經隔油處理后)再排入臨近的市政污水管。排水立管設計采用柔性離心排水鑄鐵管道，加強型不銹鋼卡箍連接。此管道強度高并且減噪效果好，接口可曲撓、抗震，并且具有施工快速的優點，在超高層設計中普遍應用。
五、消防設計
按消防有關規范，本工程應設室內外消火栓系統，自動噴水滅火系統(含大空間智能型主動噴水滅火系統)，并應配置滅火器。
本工程室內外消防用水量分別為40l/s、30l/s，火災延續時間3小時，自動噴水滅火用水量為50l/s(含大空間智能型主動噴水滅火系統)，火災延續時間1小時。本工程消防給水由市政給水管網提供(兩路，管徑dn200，其中一路為無表防險)，給水管在區域內連成環狀，環狀給水管管徑為dn200，給水管上布置三個室外地下消火栓，滿足本工程室外消防用水需要。在本工程地下三層設消防水池一座(有效容積為612m3，分成可獨立使用的兩格) ，儲存三小時的室內消防用水量及一小時的自動噴水用水量(含大空間智能型主動噴水滅火系統)，滿足本工程室內消防及自動噴水滅火用水量要求。
(一)室內消火栓系統
本工程室內消防水源為設于本工程地下三層的消防水池(有效容積為612m3，分成可獨立使用的兩格) ，在消防水池旁設消防泵房一處，室內消火栓系統分高低兩區，低區為地下三層至十層，在十五層水箱間內設置低區高位水箱一座;高區為十一層至頂層，在屋頂水箱間內設置高區高位消防水箱一座，并設帶壓力表的檢驗用消火栓,由于水箱出水壓力不滿足最不利點處7m靜水壓要求,故在消防水箱間內設zt(l)-i-x-13型消防增壓設施一套,以滿足消防初期頂部五層的消防壓力要求。高低區消防泵自消防水池吸水加壓雙管送至各區室內消火栓管網(管徑dn200)，各區消火栓管在室內連成環狀，在適當的部位設置閥門以保證檢修需要和供水安全。消火栓的間距保證同層任何部位有兩個消火栓的水槍充實水柱同時到達，充實水柱長13m。消火栓箱內設置φ19mm直流水槍，25m長襯膠麻質水龍帶，消防卷盤,并設置啟動消防泵的按鈕。地下三層至六層、十一層至二十層消火栓采用減壓穩壓消火栓。
高低區消火栓系統各設三套dn150的地下式水泵接合器。
(二)自動噴水滅火系統(含大空間智能型主動噴水滅火系統)
本工程應設自動噴水滅火系統，本工程地下車庫及商業部分屬自噴系統的中危險級(ii)級，設計噴水強度8.0l/平方米/分，作用面積160平方米，辦公部分屬自噴系統的中危險級(i)級，設計噴水強度6.0l/平方米/分，作用面積160平方米，設計噴水量為30l/s，辦公大堂凈高超過12米部分采用大空間智能型主動噴水滅火系統，設計噴水量取10l/s;本工程自動噴水滅火系統設計噴水量取40l/s(含10l/s大空間智能型主動噴水滅火系統流量)。噴灑泵設于地下三層消防泵房內在屋頂水箱間內設置高區高位水箱一座，有效容積為50.0m3，噴灑系統設zt(l)-i-s-10型噴灑增壓設施一套。噴灑泵自消防水池吸水加壓經十一套zss系列濕式報警閥(dn200，dn150)至各層各防火分區噴灑管網，各區噴灑管網在報警閥前連成環狀，噴灑管各層各防火分區起始端均設信號蝶閥及水流指示器，各層各防火分區噴灑管末端設試水閥，每組濕式報警閥噴灑管網最不利點處設末端試水裝置，地下三層至六層、十二層至二十二層噴灑管起始端均設減壓孔板。室外設三套dn150的地下式水泵接合器接至噴灑系統濕式報警閥前。高低區分別從各區高位消防水箱接一根dn100的管道至各區報警閥前。
辦公大堂凈高超過12米部分采用大空間智能型主動噴水滅火系統，設計噴水量10l/s(水量與自動噴水滅火系統疊加計算)。本工程大空間智能型主動噴水滅火系統與噴淋系統合用供水泵組。大空間智能型主動噴水滅火系統噴頭的布置保證在噴水時不受障礙物的阻擋，并采用下垂式安裝。在水平管網末端最不利點處設置模擬末端試水裝置。大空間智能型主動噴水滅火系統高位水箱設置在十五層水箱間內(與消火栓合用，有效容積為25m3)，以保證管道在平時處于滿水狀態。高位水箱出水經不小于dn50的管道接至電磁閥前。
大空間智能型主動噴水滅火系統在室外設一套水泵接合器與室內管網相接。
(三)滅火器配置
按《建筑滅火器配置設計規范》規定，本工程各部位均需配置固定滅火器，本工程為嚴重危險級a類火災(車庫為a，b類火災)，配置基準50m2/a，0.5 m2/b，滅火器選用磷酸銨鹽干粉滅火器，每具藥劑重5千克(3a，89b)，滅火器保護距離15米;車庫內配推車式磷酸銨鹽干粉滅火器，每具藥劑重20千克(6a、183b)，滅火器保護距離24米。
另外在消防控制室設兩具二氧化碳滅火器,每具藥劑重7千克。
(四)七氟丙烷氣體滅火系統
本工程地下一層變配電室設七氟丙烷氣體滅火系統，采用全淹沒式組合分配系統滅火方式，滅火濃度10%，系統壓力4.2mpa，噴設時間7秒，滅火劑充裝率800kg/m3，額定設計溫度200c，系統采用自動、手動、機械應急啟動三種啟動方式。
六、結語
相對于其他民用建筑，超高層民用建筑對給排水和消防系統設計的安全性及可靠性要求更高，設計者通過設計和施工中遇到的問題，并且充分理解規范的要求，根據所設計的建筑物的特點不斷總結和完善設計技術和方法，達到設計安全、合理和經濟的目的。
