高层民用建筑给排水管材的选择和应用综述Word文档格式.docx
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1、高层建筑给排水设计要点[1]
1.1为了保证建筑安全，高层建筑需要设计一个合理的消防用水系统，但由于高层建筑的垂直距离比较高，故静水压力较大。
在供水方面如果采用一个区供水，那么压力将增加，就会对供水管道造成一定程度的破坏。
因此需要合理的竖向分区，来保证给排水系统的安全运行。
1.2高层建筑给水系统竖向分区是由规范（各分区最低卫生器具给水配件处静水压力不宜大于0.35Mpa）而做出的划分，其供水方式多为下行上给式。
1.3在高层建筑中建筑结构一般较为复杂，各种电气设施配件分布比较广泛，故而火灾发生的几率较高，高层建筑一旦引发火灾势必迅速蔓延，难以控制。
所以保证高层建筑消防安全，首要的是设计合理的消防用水设置，以满足自救等要求。
1.4由高层建筑结构特点可知，单位面积上的人口一般较多层建筑多很多，因而给排水的需求量相对来说很大。
当瞬时给水和排水量较大，那么对给排水造成相当大的负担。
管道堵塞和停水等问题一旦发生，波及的范围不言而喻。
所以要想给排水运行顺利，就应该做好排水管道、日常维修和管理等环节的处理工作，以保证管道的畅通。
1.5高层建筑在指标方面的要求相对于其他来说比较高，都有着极其严格的标准，例如在防震、防噪声、防沉降以及防变形等。
另一方面，高层建筑中管线较多，需要防止因为压力过大或者结构装饰等原因而发生的变形和渗漏，以免对建筑的使用造成一些不利的影响，所以布置合理的设计相当重要。
2、高层及超高层建筑给排水管材的选型原则[2]
①性能强度
管材的选型首先要考虑的因素是在规定压力和温度下具有足够的机械强度而且对管内流动的流体具有良好的耐腐蚀性，另外还包括材料和工程的成本要适当。
由于经济的发展和人民生活水平的提高，家居环境也成为人们对房屋的要求。
良好的视觉观感和宽敞舒适的活动空间也成为基本标准，具体表现在居室的管道敷设为暗埋敷设和采用合适的新型管材来取代传统管材，以此来确保管道在使用性能良好、寿命长的前提下实现暗埋布置。
要避免暗装水管发生漏水而造成的损失，就需要在居室装修的管材质量上做好把关。
②卫生安全
在当今社会，“健康”与“安全”成为人们最为重视的两大主题，而饮用水的水质好坏与给水管材的卫生安全性能直接挂钩。
当选择金属管材时，就会出现生锈、腐蚀、渗漏并且易结垢的问题，这些均是金属管的致命弱点。
而镀锌钢管在使用中其内部的铁与空气中或水中的氧气会发生化学反应，导致管道里外都全生锈以至于滋生各种微生物，污染管道中的自来水，而这些受污染的自来水中携带的细菌时时威胁着我们的健康。
③材料经济性
材料的经济选择也是一个重要的方面。
在等价或价格相差不大的情况下，最适宜选择管材卫生、性能优越、便于安装维修的管材；
而在同样性能的情况下，价格便宜的管材就是最好的选择；
最优的选择当然是采用性能良好、价格便宜、安装维修方便的管材。
3、建筑给排水管材
目前，常用给水管材有钢管、塑料管、铸铁管等，而排水管材一般是塑料管和铸铁管[2]。
良好的建筑给排水管材应具备安全可靠、坚固耐用和便于加工安装等特点。
据不完全统计，我国市场上存在的给排水管材约有20种左右，主要包括：
金属管（镀锌钢管、铜管、铸铁管、不锈钢管、铜塑管、涂塑钢管等，本文主要讨论前三种管材）；
复合管（凯撒管、衬塑不锈钢管、衬塑钢管等）；
塑料管（高密度聚乙烯管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管、交联聚乙烯管等）。
3.1金属管性能及应用
3.1.1
镀锌钢管
镀锌钢管分为冷镀锌钢管、热镀锌钢管。
中国发文明确从2000年起禁用镀锌管作为供水管，小区的冷水管现在很少使用镀锌管。
但这并不意味着金属管被取代，也不意味镀锌钢管给水领域被取代。
由于其价格低廉、性能优越、防火性能好、使用寿命长等优点，在消防给水系统，尤其是自动喷水灭火系统中应用比较广泛。
3.1.2
铜管
铜管质地坚硬，不易腐蚀，且耐高温、耐高压。
在热水环境下，随着使用时间延长，塑料管材的承压能力将会显著下降，相比之下铜管的机械性能在所有的热温范围内保持不变，故其耐压能力不会降低，也不会出现老化的现象。
但铜管也存在问题——铜的折出量容易超标。
3.1.3
铸铁管
给水铸铁管与钢管相比则有不易腐蚀、造价低、耐久性好等优点，适合于埋地敷设，但存在质脆、重量大、长度小等缺点。
60年代开始进入国际市场的卡箍式铸铁排水管是一种新型的建筑用排水管材，在经过几十年的推广和应用后已得到国际上的普遍认可。
与传统的承插式铸铁排水管道相比有许多优点，但由于这种形式价格相对较贵，在国内一直没能得到推广[4]。
承插式柔性接口排水铸铁管是一种最新型的排水铸铁管。
①最安静的管道。
穿过管壁空间噪音和管道振动共同作用形成了排水管道的噪声，而灰口铸铁稠密的分子结构能够有效地减少排水中水流动的噪音，而且接口处的橡胶密封圈也能有效地阻滞声响的传递。
②高层建筑一般用柔性接口排水铸铁管，这同时利于解决抗震及沉降问题。
《建筑给排水设计规范》规定，在排水立管50m以上、抗震防3度地区的高层建筑应用柔性接口排水铸铁管。
50m以上的高层建筑在地震和风荷载的作用下会产生水平位移，如果采用石棉水泥接口的排水铸铁管，就有不同程度的破裂、渗漏等问题，而采用柔性接口排水铸铁管横向位移量可达38mm，能有效地吸收层间位移。
③具有良好的防水性。
④高强度、耐用及安全。
⑤管材、管件可再生和循环使用，环保。
3.2塑料管性能及应用
塑料管具有质轻、耐腐蚀、外形美观、无不良气味、加工容易、施工方便等特点，在建筑工程中获得了广泛的应用。
常用塑料管有:
硬聚氯乙烯管（PVC-U）、高密度聚乙烯管（PE-HD）、交联聚乙烯管（PE-X）、无规共聚聚丙烯管（PP-R）等。
目前在建筑中用的最多的是：
排水用普通UPVC管、双壁玻纹管，给水用PPR管、PE（X）管等[3]。
塑料管的物理性能和钢管、铜管比较如下表
物理性能
单位
PVC-U
PE
PPR
ABS
钢
铜
密度
g/cm
1.50
0.95
0.90
1.02
7.85
8.89
小
大
导热系数
w/mk
0.16
0.48
0.24
0.26
50
400
热膨胀系数
Mm/m℃
0.07
0.22
0.11
0.012
0.018
拉伸强度
MPa
40
25
28
700
150
塑料管主要优点:
（1）.其化学稳定性很好且不受环境及管道内介质的影响，此外耐腐蚀性好。
（2）.导热系数相对较小，热传导率低，节能效果好。
（3）.水力性能好，管道内壁光滑，阻力系数小，不易积垢，管道阻塞机率小。
（4）.相对于金属管材来说密度小、材质轻，运输和安装方便、灵活。
而其主要缺点:
（1）.其力学性、刚性、平直性能差，所以管卡设置密度比较高。
（2）.大多数塑料制品可燃且燃烧时热分解，并释放出有毒气体和烟雾。
（3）.由于其热膨胀系数大产生一系列问题，而塑料管路尤其是作为热水管最为突出，若采用柔性接口那么热补偿措施较多。
施工安装时必须采取相应技术措施。
（4）.耐热性较差，需限制排水温度、使用场所和控制与热源的距离。
（5）.抗机械冲击性差，需强化施工技术，精心施工。
（6）.隔声性差，塑料管的噪声大于铸铁管，问题突出表现在管道明装且管道位置靠近卧室。
芯层发泡管空壁管和螺旋管可以明显减少噪音。
（7）.易老化，塑料管的在阳光照射下极易老化，通常在生产的时候需添加抗老化剂。
当前，排水塑料管的应用是在取代普通排水铸铁管上进行的。
排水塑料管已可在建筑高度为100m以下的建筑物内使用，但在各地区的进展却很不平衡。
在高层建筑其建筑高度大于或等于100m以及不适宜采用排水塑料管的场合，则采用柔性抗震排水铸铁管。
3.3复合管性能及应用
复合管包括衬铅管、衬胶管、玻璃钢管。
复合管大多是由工作层（要求耐水腐蚀）、支承层、保护层（要求耐腐蚀）组成。
复合管一般以金属作支撑材料，而内衬以环氧树脂和水泥为主，它具有重量轻、内壁光滑、阻力小、耐腐性能好的特点；
同时也有以高强软金属作支撑，而非金属管在内外两侧的类型，如铝塑复合管，它的特点是管道内壁不会腐蚀结垢，保证水质；
此外存在金属管在内侧，而非金属管在外侧，利用塑料的导热性差起绝热保温和保护作用的塑覆铜管。
复合管可以由金属的材料分为：
钢塑复合管、不锈钢-塑复合管，塑覆不锈钢管、塑覆铜管、铝塑复合管、交联铝塑复合管、衬塑铝合金管。
理论上讲复合管材是管径≥300mm以上给排水管道最为理想的管材，它兼有金属管材强度大，刚性高和非金属管材耐腐蚀的优点，但其发展却很缓慢。
这是因为：
（1）.两种材质管材融合的价格相比于单一的较高。
（2）.两种材质的热膨胀系数差异大，当粘合不牢固而温度变化又较剧烈时，两种材料容易脱开。
复合管的连接最佳采用冷加工方式。
4、小结
建筑给排水管材拥有各自的优缺点，但管材的性能与经济性不仅仅取决于管材本身的特点，同时还取决于建筑的地理环境、资源特点、社会经济发展水平等客观条件。
因而对于高层民用建筑给排水系统的特点进行客观的分析，并围绕着其选材的三大选型原则，结合本地因素才能对给排水管材进行合理的选型。
在不久的将来，随着科学技术的不断发展，给排水管材的材料技术选择会更加丰富。
参考文献
[1]建筑给水排水设计规范.北京中国计划出版社
[2]苏熙博.给排水管材的选择及应用中国新技术新产品，2010（04）
[3]刘海涛.浅谈高层建筑给排水设计科技创新与应用，2014（03）
[4]贾海峰.民用建筑给水常用管材的选用广东建材，2008（10）
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