建筑给排水工程设计探讨

建筑给排水工程设计探讨

刘堃

刘堃

摘要：随着人们生活水平的不断提高，水资源的供需紧张状况不断升级。人们从最初的清洁用水和排出污水废水提出了更高的要求。本文根据多年的给排水设计经验，对建筑给排水的设计进行探索，供同行借鉴参考。

关键词：建筑给排水；污水排放；工程设计

1、排水子系统概述

1．1排水子系统

建筑给排水系统也可以称为建筑内部给水排水工程系统，提供给人们经济可靠的生活环境为目的，在满足人们生活生产的需求前提下，解决净水与工业用水的排水汇集和处置，主要功能是将生活、生产过程中已使用过的，或受到污染的污废水，收集起来并外排到市政管网中。

建筑给排水系统中的排水子系统应该满足三个基本要求：（1）排水子系统应该能迅速而顺畅地将室内或屋面的污废水、雨水排至室外的市政污水管网或雨水管网；（2）排水子系统在保证污、废水顺畅排出的同时，应避免排水管道内的有害异味气体进入室内环境，保证室内良好的环境空气质量。（3）排水管道的布置应兼顾其它种类的管线，使管线的布置更加简捷、通畅，并努力降低排水管道工程的工程造价和管理费用。

1．2排水子系统的组成及分类

为满足排水子系统排水通畅、通气顺畅和管线短直的基本要求，建筑给排水的排水子系统通常由四部分组成：卫生器具、排水管道、清通设备及通气管道。另外，在某些建筑物的排水子系统中，还需要根据实际情况设置排水提升设备，或者局部处理构筑物。排水子系统的各组成部分在使用功能、安装位置等方面存在较大差异，下面将对其进行具体研究：

（1）卫生器具：指的是将人们生活中产生的污废水或者污物进行初步收集的装置或容器。由于卫生器具在用途、安装位置及管理维护等方面各不相同，因此其样式、材质也各不相同，常见的卫生器具有洗脸盆、大便器及淋浴盆等。

（2）排水管道：指的是将各个卫生器具收集到的污废水迅速而畅通地输送到室外市政污水管网的管道及附件。通常排水管道由横支管、立管、埋地干管等若干部分组成，而排水管道的材质一般为铸铁管或塑料管。

（3）清通设备：由于污废水中常含有固体废弃物和动植物油脂，容易堵塞排水管道，因此需要设置清通设备以保证管道排水的顺畅。常见的清通设备包括：横支管末端的清扫口、立管按规定间距设置的检查口以及埋地干管上的检查井。

（4）通气管道：与大气相通的通气管道是为保证排水管道内气压稳定，避免有害异味气体进入室内而设置的。常见的通气管道包括：伸顶通气管、专用通气管及各种专用附件。

（5）提升设备：当地下层的污废水因地势较低而不能通过重力自流外排至室外市政污水管网时，就需要设置排水提升设备。

（6）局部处理构筑物：当建筑内部产生的污废水因为不满足《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）中的规定而不能直接排入市政污水管网时，就需要设置局部处理构筑物，以便对污、废水进行预处理。常见的局部处理构筑物包括：化粪池、降温池、隔油池等。排水系统的通气效果的好坏是判断排水系统工作性能的最重要指标之一。按照通气管道的布置形式，排水系统分为单立管排水、双立管排水和三立管排水三种系统。

1．3排水定额和排水设计秒流量

1．3．1排水定额

建筑内部计算污水产生量的排水定额主要有两种方式：一种是以每人每日用水量为标准，但由于人们用水定额与地域、生活习惯等若干因素有关，因此不易进行估算；另一种是以卫生器具为标准，排水定额及其变化系数与用水定额类似，因此是最常用的排水定额计算方法。各个卫生器具的排水定额进行累加计算，即可以确定各个排水管段的流量参数。

1．3．2排水设计秒流量

排水系统的设计秒流量是对各个管段流量、管径进行计算的基础参数，在我国，根据建筑物类型的不同，常用的排水设计秒流量计算公式有两个：

1．3．3排水管道的水力计算

横管的水力计算

在对排水管道的横向管道（包括横支管和横干管）进行设计计算时，对最大设计充满度、管道坡度、最小管径等相关水力计算参数做出了一些硬性的规定。这些规定都是为了保证排水管道内具有优良的水力条件、水压和气压的平衡稳定，具体内容包括：

（1）最大设计充满度

横向的排水管道通常是按照非满流状态进行设计，这样做是为了使污废水产生的废气有途径排入大气，维持管道内水压和气压的平衡稳定。一般情况下，当生活排水管道的管径不大于125mm时，最大设计充满度为0.5；当生活排水管道的管径为150mm～200mm时，最大设计充满度为0.6。

（2）管道坡度

当污废水中挟带的固体杂质因流速过小而发生沉淀淤积问题时，可能导致管道的排水不畅甚至堵塞，横向的排水管道为防止这种情况的发生，对横管管道坡度的标准坡度和最小坡度做出了一些硬性规定，具体内容如下表1所示：

1.3.4最小管径

为保证排水管道的顺畅，防止其被污废水中挟带的固体废物所堵塞，对排水管道的最小管径做出了一些硬性的规定：所有排水管道的最小管径为50mm；与厨房和医院洗涤盆相连的排水管的最小管径为75mm；与大便器相连的排水管道的最小管径为100mm。2排水管道设计实例研究

2.工程概况

本文以某高层商住楼为建筑实例，对它的建筑给排水系统的排水管道进行设计。该高层商住楼属于一类公共建筑物，设计总标高为91.70m，室外地坪标高为±0.00m；地下一层为设备用房和地下停车场，层高为8.20m；地上部分共有28层，其中1～3为商业裙房，3层与4层之间有转换层，4～28层为民用住宅。该高层商住楼的总建筑面积为36000m2。

在该高层商住楼的排水系统设计中，1～3层商业裙房采用污废水合流的排水方式，4～28层的民用住宅采用污废水分开排放的排水方式。由于该高层商住楼属于一类公共建筑物，因此要求排水系统卫生器具的设置相对完善，在相关技术上达到国内先进水平；在管段的水力计算过程中，要求尽可能选择符合经济流速的管径，同时从环境保护的角度选择管材和相关附属管件。

2.1排水方式的选择

该高层商住楼由1～3层的商业裙房和4～28层的民用住宅两部分组成，因此两部分的排水系统设置应该保持相对独立。从实际情况、污水的污染程度及建筑规模等方面考虑，商业裙房部分的污废水采用合流制的排水方式，民用住宅部分的污废水采用分流制的排水方式，各种排水方式选择的原因和结果如下所示：

（1）商业裙房部分的污废水排水方式选择

该高层商住楼的商业裙房中，地下一层为停车场和设备用房，不设置卫生器具，因此不会产生污废水；地上1～3层的商业裙房内设有大型公共卫生间，为主要的污废水产生源，商业裙房部分的污废水采用合流制的排水方式。由于地上一层的大型卫生间的污废水产生量较大，所以地上二、三层与地上一层均单独设置出户管，以防止首层大量排水时出户横干管因压力过大而发生倒灌状况的发生。

（2）民用住宅部分的污水排水方式选择

该高层商住楼的建筑高度为74.80m，由于具有高度落差大、污水产生量大、排水立管长的特点，污水管道内气压波动的状况极易发生，可能造成卫生器具的水封破坏或污水溢流，甚至是污水管道内的有害异味气体进入室内环境。因此，民用住宅部分的污水排水系统设置专用通气管，以保证污水管道内的良好水利条件。民用住宅部分各家各户的污水经横管排至主排水立管后，经两根主立管排至一楼的埋地干管，再经过埋地干管排至市政污水管网。

（3）民用住宅部分的废水排水方式选择

民用住宅部分的废水排水系统，排除的主要是厨房洗涤废水和阳台洗衣机废水。由于废水的产生量较小，且含有大量导致废水水力条件较差的泡沫，因此可以采取将废水管道的管径放大一号而不需设置通气立管的解决方法，废水管道的公称外径取De110mm。民用住宅部分各家各户的废水经横管排至主排水立管后，经两根主立管排至一楼的埋地干管，再经过埋地干管排至市政污水管网。

2.2检查及修改

建筑给排水管道系统的设计是一件非常繁琐的设计工作，由于其具有规模较大、技术复杂的特点，所以设计过程一般包括三个阶段：方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段。规范的设计过程和准确的设计成果对于整个建设项目的来说，不仅是在计划时间内完成项目的根本保证，更是对施工过程进行投资预算和成本控制的保障性资料。但是在建筑给排水系统的整个设计过程之中，设计失误总是时有发生的，常见的设计失误情况有：

（1）设计原始资料未完全了解

在进行建筑给排水系统的设计之前，需要对建筑的平面位置、建筑用途和特点、建筑层数和建筑面积等基本信息有了解。另外还需要了解市政给水管入户的标高、管径、水压等信息，市政排水管出户的管径、方向、排水体制等信息。上述设计资料和原始信息，对于设计工作至关重要，在未完全了解设计原始资料的情况下，贸然开始工作，可能导致方向性错误。

（2）水力计算出现错误

依据完整而准确的原始设计资料，对建筑给排水管道进行水力计算，是设计过程的重要步骤。在进行水力计算时，未选择最合适的计算公式、管道最小最大坡度、管材管径、坡度标高等计算因素都有可能影响最终的水力计算结果。

（3）设计成果绘图出现失误

整个绘图过程的准确与否完全依靠设计人员的主观控制。在整个设计过程中，由于设计人员的工作疏忽或沟通不畅而导致的设计错误时有发生，这也是影响最终设计成果准确度的重要原因之一。

不同专业之间的冲突

建筑项目是一个完整的系统性工程，是多个专业协同合作的结果。在设计过程中，各专业之间经常发生管道碰撞和交叉问题，这都是由于各专业之间沟通不足或者互不相让而发生的设计错误。这一类的设计失误是设计失误发生的重灾区，也是影响设计团队的团结与效率的重要隐患。

3.建筑给排水系统的设计过程中的要点

3.1完全掌握原始设计资料

完全掌握原始设计资料是设计任务开始的先决条件，也是避免后续设计失误的重要举措。设计人员应该完全熟悉建筑项目的整体信息，并对其他相关专业的原始资料有所了解。建筑给排水系统相关的原始设计资料，包括市政管网信息、设计要求和等级、居住人员信息等，是开始设计任务的基础资料。必要时，设计人员可以通过资料查询和现场踏勘的方式，来落实原始设计数据是否与实际情况相符。

3.2严格进行管道的水力计算

选择合适的计算公式并严格按照国家相关规范对管道进行水力计算，是为后续的平面绘图提供技术参数，是与设计成果直接相关的计算过程。设计人员应该做到，每一步计算步骤都“有理可循、有法可依”，以保证管道水力计算结果的准确和规范。

3.3严肃和端正绘图的态度

设计图纸应该是严格按照国家规范和项目要求绘制的，并对施工过程具有指导意义的文件。设计图纸的准确与否是直接关系到建筑的牢固性和安全性的大事，而在建筑给排水系统中，设计图纸则是与人们的用水供应、排水顺畅、消防安全等因素密切相关的重要文件。设计人员应该明白自己身上的责任和义务，在绘图过程中端正工作态度、严肃责任意识。

3.4加强各专业间的交流沟通

在建筑学专业和结构工程专业对建筑的主体框架进行了初步设计之后，给排水专业应该在和暖通、电气等配套设备专业的协调沟通之中，完成本专业的建筑给排水系统设计。当本专业或其他专业因为合理原因而需要对已完成的设计成果进行修改时，设计人员应该遵从团队意志，以实现建筑项目的整体功能为最终目的，各专业在和谐沟通的基础上，完成整体和细部的设计任务。

4．结语

本文从某高层商住楼这一设计实例出发，分别对该建筑实例的设计内容进行了简单描述，并按照实际情况将排水系统分为：商业裙房部分的污废水排水管道、民用住宅部分的污水排水管道、民用住宅部分的废水排水管道三部分分别进行设计计算。在综合考虑了实际情况、污水的污染程度及建筑规模等因素后，分别对各部分的排水方式做出了最优比选。

参考文献：

[1]王增长，高羽飞.建筑给水排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2005

[2]CJ343-2010污水排入城市下水道水质标准[S]

[3]Autodesk，Inc主编，柏慕.AutodeskRevitMEP管线综合设计应用[M].北京：电子工业出版社，2012