【案例分享】北京奥林匹克公园瞭望塔

本帖最后由 唯一上上 于 2016-3-18 10:52 编辑

1.工程概况：

1.1项目背景

北京奥林匹克公园瞭望塔项目从初步设计到完成施工图设计历时5年。

北京奥林匹克公园瞭望塔位于北京奥林匹克公园中心区东北部，用地西侧与中轴景观大道相接，北临辛店村路，南临奥运规划中的北一路，东侧连接湖滨西路。规划用地面积81437m2，建筑占地面积6900m2。瞭望塔整个建筑由3部分组成：塔座、塔身、塔冠，总建筑面积为18687m2，其中塔座建筑面积13430m2，塔身及塔冠建筑面积5257m2。塔座部分全部在场地以下，塔身入口标高与市政道路形成高差14m的坡地。1号塔最高点247.60m。

本项目为超高层塔式建筑，钢结构主体，功能区位于塔座及塔冠，由塔身连接竖向交通。基于其建筑功能，定义为民用公共建筑，防火设计执行现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》。

2.给排水系统：

本工程设有给水系统、中水系统、生活排水系统、雨水排水系统。

2.1系统特点

本项目用水部位集中在塔座大厅和高度较高的塔冠游人观光活动区，12~168m为竖向交通核，无用水部位，也无设置过多设备的条件。给水系统的特点是合理且安全地将水接力提升到塔冠区域。给水系统面临多个分区接力提升的问题，合理设置水箱和确定给水分区，对本项目供水稳定性至关重要。另外，塔顶观光人数受季节影响会出现淡、旺季，供水设备工作泵的配置要考虑最大、最小用水量时，均达到节水节能的效果，变频供水设备配置高扬程小流量泵配套工作。

2.2给水系统简述

2.2.1用水量：最高日266.89m3/d，最大时44.79m3/h，其中自来水用水量140.33m3/d，15.60m3/h；市政供水最高日26.97m3/d，最大时2.96m3/h；二次加压供水区最高日113.36m3/d，最大时12.64m3/h。

2.2.2系统分区

塔座大厅区：大厅（12.00m以下），利用市政自来水压力直接供水，该区最大时用水量为2.96m3/h。

塔冠区：1～5号塔顶部人群活动区域（168.00m以上），采用两级接力供水方式，第一级由设在塔座大厅地下生活泵房的生活供水泵（工频）将生活水送至设在塔身168.00m楼层的高区生活水箱，第二级在168.00m楼层设置变频供水设备供塔冠区域用水，该区最大时用水量为12.64m3/h。

2.3中水系统简述

2.3.1用水量：中水用量最高日126.56m3/d，最大时29.19m3/h。

2.3.2中水水源：中水水源为市政中水管网，南侧北一路DN100市政中水管线为瞭望塔提供中水用水水源。

2.3.3用水部位：由于塔冠可以使用中水的部位用水量很少，且与室外用水量相比所占比例过小，通过经济技术比较，在室内投资建设一套中水供水加压系统不经济。因此本工程中水用于室外绿化、冲洗和塔座大厅以下部分的冲厕，由市政中水管网直接供水。

2.4排水系统简述

（1）排水量：最高日排水量130.80 m3/d，最大时排水量14.75m3/h。

（2）塔身塔冠(12.00m)以上为重力流排水。2~4号塔冠卫生间污水通过连接层汇合到1号塔污水立管，接入室外污水管道。2~4号塔冠的机房和消防排水单独汇入1号塔的废水立管，接入室外雨水管道。塔座(12.00m)以下排入污、废水集水泵坑，经潜水排水泵提升排水。

2.5雨水系统简述

（1）设计参数：塔顶平台雨水系统的设计重现期为10 a，1号塔塔顶下沉庭院和场地下沉入口的雨水设计重现期为50a。设计降雨历时5min。

（2）塔顶雨水：塔顶屋面雨水先由排水沟收集，在排水沟内采用87型雨水斗排除雨水，5个塔顶屋面的雨水管道均汇到1号塔的雨水立管。为防止一根立管堵塞，整个雨水管系陷于瘫痪，1号塔汇合雨水管设置2根。为防止塔顶屋面雨水系统的巨大动能对室外检查井的破坏，排出管接入第一个检查井设置为具有消能作用的检查井，用于消除雨水的动能和雨水系统内的空气。

（3）塔座入口雨水：塔座大厅西主入口为坡度近10%的下沉坡道，为有效拦截强降雨时急速冲入室内的雨水，防止雨水灌入室内，除在最低处设截留沟外，在坡面上增设一道沟。截留沟接至入口两侧的雨水泵坑，坑内各设潜水泵3台，截留沟断面和潜水泵的总排水能力按设计重现期为50a的雨水量配置。潜水泵的运行受雨水泵坑内水位控制，根据雨水量的大小，依次运行1台、2台、3台泵。

（4）室外场地雨水和控制利用：瞭望塔用地场地的特点是大坡度、大绿化，塔身位于一片绿坡上。较大的场地坡度不利于雨水的控制，但绿化面积占总用地面积70％的大面积绿地，为蕴含水资源创造了条件。草坪低于硬质路面，有利于充分吸纳雨水。硬质路面采用渗水砖铺砌，有利于雨水入渗，涵养地下水资源。场地周边设置雨水沟。超出绿地和雨水边沟接纳能力的雨水排入市政雨水管道。室外雨水管道设计重现期2a，排入市政管道的雨水设计流量550L/s。

3,设计思考及试运行调试情况：

该水箱只负担其上部塔冠的用水调节，其下部没有重力供水区，可以结合现行《建筑给水排水设计规范》的有关条款分析3种计算方式。

（1）将该水箱定义为塔冠区域的中途转输水箱。“建水规”3.7.8条“中途转输水箱的转输调节容积宜取转输水泵5min～10min的流量”。本条条文说明对转输水泵流量的确定是“初级泵的流量大于或等于次级泵的流量”。意即：一级转输泵流量不小于高区加压泵流量。高区加压泵流量为变频泵组供水，其供水量为其供水区的设计秒流量，故一级转输泵流量为其服务区域的设计秒流量。该水箱容积计算值为3m3，实际为4 m3。

（2）将该水箱定义为塔冠区域的高位水箱。“建水规”3.7.5.1条“由水泵联动提升进水的高位水箱调节容积，不宜小于最大用水时水量的50%”；3.8.3条“建筑物内采用高位水箱调节的生活给水系统时，向水箱供水的水泵最大出水量不应小于最大小时用水量”。分析该水箱的进水和出水工况：一级转输泵以最大时流量向水箱补水，水箱出水以系统秒流量向系统供水，与3.7.5.1条和3.8.3条的补水和供水工况吻合，故该水箱定义为塔冠区域的高位水箱是合适的。据此计算水箱容积=50%转输泵流量，计算值6.3m3。

（3）将该水箱定义为塔冠区域的低位水箱。“建水规”3.7.3条“建筑物内的生活用水低位贮水池(箱) 有效容积宜按建筑物最高日用水量的20%～25%确定”；3.6.3.2条“贮水调节池的设计补水量不宜大于建筑物最高日最大时用水量，且不得小于建筑物最高日平均时用水量”。通常低位水箱是由市政给水管补水，其管径按最高日平均时用水量确定。可以将一级转输泵设定为以平均时流量向168.00m层水箱补水，这样就与3.7.3条和3.6.3条的补水和供水工况吻合，故该水箱定义为塔冠区域的低位水箱是合适的。

3.2管道防冻问题

给排水和消防系统的所有竖向管道均敷设在1号塔，而塔身仅是连接塔座和塔冠的竖向交通，没有采暖和空调。除连接2~5塔的电梯厅层和机房层外，其他均与室外相通。因此，解决好管道的防冻就至关重要。A管井主要设置消防管，B管井主要设置给、排水管，管井外墙按建筑外保温墙处理，B管井与采暖管井仅以内墙相隔。

设计中考虑到给水管道内常年使用的流动水，排水立管中快速流下的水膜，造成结冻的可能性不大，从节省造价考虑，对B管井中的给水管做防冻保温，排水管不做保温，机房层及连接层配置了电暖气，A管井中的消防管全部做自调控电伴热防冻保温。

在冬季施工中，临时供水，给水管出现了结冻情况，究其原因，管井外围护墙未完全做好保温，且相邻的采暖管中也未通水。又对将来的运行情况进行了分析，可能会由于瞭望塔的接待淡季，管道中的水静止不动，管井门密闭不严等因素导致结冻情况，为安全起见，B管井内及机房层及连接层的所有管道、水箱、水泵、气压罐均增设了电伴热，增加电伴热带3315m，增加造价约15万元。本工程仅消防系统电伴热带约1万m，平均年电费10万多元。