張婭

（宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 前言

我國(guó)智慧城市化進(jìn)程發(fā)展迅速，隨著住宅建筑高度越來(lái)越高，對(duì)建筑給水的水質(zhì)、水壓提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中結(jié)合BIM技術(shù)，能夠簡(jiǎn)化管道設(shè)計(jì)操作，將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到軟件中，針對(duì)工程設(shè)計(jì)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)，能夠獲得行之有效的數(shù)據(jù)材料，并組織工程預(yù)算。

2 超高層建筑給水管道設(shè)計(jì)計(jì)算

超高層住宅主要針對(duì)高端客戶，以改善型住房為主，戶型以大戶型為主，絕大多數(shù)客戶對(duì)舒適性要求比較高，超高層住宅建筑的用水量建議選擇第三類用水定額標(biāo)準(zhǔn)，用水定額取180L/（人.d）～320L/（人.d），小時(shí)變化系數(shù)取2.5～2.0。

2.1 超高層建筑給水方式的選擇

1）最不利用水點(diǎn)壓力的確定

最不利點(diǎn)所需壓力，可以選用下面公式進(jìn)行計(jì)算：

(其中ΔH為最不利用水點(diǎn)與引入管起點(diǎn)的靜水壓力差；∑h為引入管至最不利用水點(diǎn)的壓力損失；h1為水表水頭損失；h0為最不利用水點(diǎn)的流出水頭）

2）建筑給水方式的類型

建筑給水方式主要分為直接給水和間接給水兩種，間接給水根據(jù)增壓設(shè)備的選用分為單設(shè)水泵、水泵水箱聯(lián)合、氣壓給水等，高層建筑由于供水范圍大，多采用分區(qū)給水的給水方式。

單設(shè)水箱的給水方式是利用水箱的安裝高度獲得水的壓力能，比較節(jié)能。但這種方式需要管網(wǎng)水壓能到達(dá)屋頂，增壓能力受限，只能用于小高層建筑中。而且水箱儲(chǔ)水，如果管理不到位，沒(méi)有定期檢測(cè)，定期清洗，容易產(chǎn)生二次污染。

設(shè)水泵的給水方式，可調(diào)壓范圍廣，需要增加一次性投資與運(yùn)行費(fèi)用，比較耗能， 還需要單獨(dú)設(shè)置水泵房，對(duì)建筑提出更高要求。氣壓給水一般較少用在住宅建筑中。

3）超高層建筑給水方式

超高層建筑的給水方式建議選擇分區(qū)給水方式，市政給水壓力能滿足用水點(diǎn)壓力需求的低層選用直接給水方式，管網(wǎng)壓力不能滿足的區(qū)域采用增壓設(shè)施給水，再根據(jù)層數(shù)進(jìn)行二次分區(qū)，可以考慮建筑設(shè)備層，避難層，地下室等位置，選用水泵、水箱、減壓閥等增壓設(shè)施進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)分區(qū)[1]。分區(qū)的最大供水范圍以衛(wèi)生器具最大工作壓力與節(jié)約能源安全用水為原則劃分。

2.2 高層建筑給水管道水力計(jì)算

1）用水量的計(jì)算

1.最高日用水量的計(jì)算

按建筑物用水要求，選用qd，時(shí)變化系數(shù)kd，用水單位數(shù)，Qd=mq。

2.最大時(shí)用水量的計(jì)算

先求平均時(shí)用水量： Qp=mq/T

再求最高日最大時(shí)用水量： Qh=KhQp

(其中q為用水定額；Kh為時(shí)變化系數(shù)；m為用水單位數(shù)；T為用水時(shí)間，取24h)

2）設(shè)計(jì)秒流量的計(jì)算

設(shè)計(jì)秒流量的計(jì)算，常用的有三種計(jì)算方法，住宅建筑建議可以選用出流概率法進(jìn)行計(jì)算。

最后代入求設(shè)計(jì)秒流量: qg=0.2UNg

(其中q為用水定額；Kh為時(shí)變化系數(shù)；m為用水單位數(shù)；T為用水時(shí)間，取24h；Ng為一戶的用水當(dāng)量數(shù))

3）管徑的計(jì)算

給水管道的計(jì)算根據(jù)流量公式，滿流進(jìn)行計(jì)算：

（其中：qg設(shè)計(jì)秒流量；v：管道流速）

4)損失的計(jì)算

局部阻力損失可以取沿程損失的20%～30%。

5）建筑供水壓力校核

根據(jù)市政管網(wǎng)提供壓力與建筑所需壓力進(jìn)行校核。

6)水泵性能參數(shù)的計(jì)算

選泵的性能參數(shù)主要是流量和揚(yáng)程。水泵揚(yáng)程的計(jì)算與水泵吸水方式有關(guān)，從吸水井吸水，水泵的揚(yáng)程就是所供應(yīng)范圍的最不利用水點(diǎn)所需壓力；如果經(jīng)相關(guān)部門同意可以從市政管網(wǎng)吸水或者采用無(wú)負(fù)壓給水方式的話，水泵揚(yáng)程只需減去市政管網(wǎng)供水壓力。水泵的流量計(jì)算與給水方式有關(guān)，單設(shè)水泵給水方式，流量是供應(yīng)范圍的設(shè)計(jì)秒流量；水泵水箱結(jié)合的給水方式，流量為建筑最大時(shí)用水量值[2]。

7)水箱的計(jì)算

1.水箱容積的計(jì)算

水箱的有效容積按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，水泵自動(dòng)運(yùn)行時(shí),?。?%～8% ）Qd，手動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，?。?2%～20%）Qd。

2.水箱設(shè)置高度的計(jì)算

當(dāng)給水方式是先將水加壓至水箱，再由水箱往下供應(yīng)時(shí)，水箱的安裝高度必須滿足其供應(yīng)范圍的最不利用水點(diǎn)最低工作壓力的要求。

2.3 給水設(shè)計(jì)中BIM的應(yīng)用

1）建立空間模型，設(shè)計(jì)衛(wèi)生裝置，構(gòu)建給水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)安裝模型，指導(dǎo)給水排水工程的建設(shè)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程；在創(chuàng)建給水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)自動(dòng)生成管道布局方案，并從中選擇最佳設(shè)計(jì)方案進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。

2）在應(yīng)用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行曲線分析，針對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)間、目標(biāo)對(duì)象以及工程期限等進(jìn)行邏輯整合，及時(shí)發(fā)現(xiàn)邏輯問(wèn)題，并加以修改，點(diǎn)擊“完成”即可；在給水系統(tǒng)中增設(shè)管道、衛(wèi)生器具；

3）自檢模式，在給水設(shè)計(jì)中，應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠針對(duì)所有涉及系統(tǒng)的流量以及連通性進(jìn)行檢查。在工程建設(shè)圖紙繪制完成后，“系統(tǒng)檢查器”進(jìn)行激活處理，通過(guò)借助互聯(lián)網(wǎng)上的箭頭呈現(xiàn)水的流向，并檢查管道流量和給水當(dāng)量；

4）給水工程進(jìn)行平面設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要合理增設(shè)消火栓以及噴頭等，結(jié)合材料表以及工程實(shí)際需求，參數(shù)化設(shè)計(jì)，結(jié)合計(jì)算機(jī)，進(jìn)行水利計(jì)算，讀取衛(wèi)生器具以及設(shè)備的相關(guān)信息，針對(duì)管道水力特性進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)BIM模型，設(shè)計(jì)管徑，自動(dòng)進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，繼而提高工程設(shè)計(jì)效率。

3 舉例說(shuō)明

3.1 工程概況

本工程位于宜賓市南岸大地坡住宅小區(qū)，小區(qū)占地310畝，共有住宅13棟，戶型面積從105m2～285m2不等，屬于改善型住宅。該小區(qū)均為高層住宅建筑，其中6號(hào)樓地下兩層，地上38層，其中15層、31層為避難層，層高3.1m，建筑高度117.8m，屬于超高層住宅建筑。本建筑的建筑給水設(shè)計(jì)要以安全和節(jié)能為原則進(jìn)行，在保證水壓、水量的基礎(chǔ)上盡量節(jié)約能源。

3.2 供水方式

該建筑供水方式分兩個(gè)區(qū)，低區(qū)為6層及6層以下，采用市政給水管網(wǎng)直接供水；高區(qū)為7層～38層，為節(jié)約能源，充分利用市政管網(wǎng)的壓力，減少水箱的使用，以減少水的二次污染、采用無(wú)負(fù)壓變頻供水設(shè)備供水方式。高區(qū)7層～14層為高一區(qū)，采用無(wú)負(fù)壓變頻直接供水，設(shè)備放置與地下設(shè)備層水泵間；16層～22層為高二區(qū)，23層～29層為高三區(qū)， 31層～38層為高四區(qū)。設(shè)備層與避難層結(jié)合設(shè)置，轉(zhuǎn)輸水箱放置在30層，轉(zhuǎn)輸水箱采用無(wú)負(fù)壓變頻直接供應(yīng)，30層到下一避難層的高二區(qū)與高三區(qū)采用水箱重力分區(qū)供水，以節(jié)約能源。高四區(qū)采用無(wú)負(fù)壓轉(zhuǎn)輸泵直接供水。

3.3 用水量估算

用水量標(biāo)準(zhǔn)為180 L/（人·d），用水時(shí)間24h，時(shí)變化系數(shù)2.5，總?cè)藬?shù)約為242人（36戶，每戶3.5人計(jì)），最高日用水量約為43.56m3/d，最大時(shí)用水量為4.54m3/h。

3.4 管材，安裝

室內(nèi)所有管材采用PPR管，采用熱熔粘接吊裝在天花下。室外，地下室干管采用鋁塑復(fù)合管。

3.5 熱水設(shè)計(jì)

住宅內(nèi)每戶均采用燃?xì)鉄崴鞴?yīng)生活熱水。

3.6 BIM設(shè)計(jì)

采用軟件進(jìn)行BIM 的建筑給水工程設(shè)計(jì)，建立空間模型，設(shè)計(jì)衛(wèi)生裝置，構(gòu)建給水系統(tǒng)。在三緯視圖上所顯示的建筑空間結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)梁柱體系和設(shè)備管道系統(tǒng)，進(jìn)行管線布設(shè)。將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入到軟件中，針對(duì)工程參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整，確保水力計(jì)算的便利性，獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，在修正數(shù)據(jù)信息的過(guò)程中，對(duì)相關(guān)參數(shù)，包括管道摩擦阻力以及水利特性參數(shù)等進(jìn)行整理分析，進(jìn)行材料編制，通過(guò)統(tǒng)計(jì)以及測(cè)量，修改CAD圖紙，cone提高工程設(shè)計(jì)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

在智慧城市建設(shè)過(guò)程中，超高層住宅的建筑給水設(shè)計(jì)要從保證用水安全、盡量節(jié)能為原則，結(jié)合BIM技術(shù)，嚴(yán)格按照我國(guó)建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，BIM技術(shù)應(yīng)用在給水工程設(shè)計(jì)過(guò)程中，能夠全面提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，進(jìn)一步規(guī)范工程操作行為，彌補(bǔ)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所造成的缺陷問(wèn)題。