住宅楼给排水毕业设计

'目录摘要IVABSTRACTV1前言-1-1.1国内外高层建筑给水排水工程设计研究`的状况和主要内容-1-1.2国内外高层建筑给水排水工程设计研究的状况和主要内容-2-1.2.1高层建筑给水排水工程设计方法-2-1.2.2高层建筑给水排水设计的主要内容-3-2工程概况及设计任务-4-2.1工程概况-4-2.2设计资料-4-2.2.1建筑设计资料-4-2.2.2城市给水排水设计资料-4-2.3工程设计任务-4-3建筑给水系统-5-3.2给水系统方案的确定-6-3.3给水管网水力计算-6-3.3.1设计秒流量-7-3.3.2高区给水管网水力计算-8-3.3.3低区给水管网水力计算-10-3.3.4水表水头损失计算-12-3.4设备的计算与选择-13-3.5管材-14-4建筑消防水系统-15-4.1消防给水系统方案的确定-15-II 4.2室内消火栓给水系统-15-4.2.1消火栓的布置-15-4.2.2消火栓口所需的水压-16-4.2.3校核-17-4.2.4水力计算-18-4.2.5其他设施的设计-20-4.3自动喷水灭火系统-21-4.3.1自喷系统的布置-21-4.3.2自喷系统水力计算-21-4.3.3消防水池容积的计算-24-4.4室外消防给水系统-25-4.4.1室外消防给水管网-25-4.4.2室外消火栓-25-4.5管材-25-5建筑排水系统-26-5.1排水方案-26-5.2排水管道水力计算-26-5.2.1排水设计秒流量-26-5.2.2排水管网的水力计算-26-5.3管材-30-6结论-31-谢辞-32-参考文献-33-II 摘要在综合对比分析的基础上，设计了曲江国际2号住宅楼的建筑给水系统、建筑排水系统、建筑消防系统（消火栓给水系统及自动喷水灭火系统）。给水系统采用分区供水，低区一层，由市政管网直接供水；高区二到十一层，采用无负压变频供水。排水系统采用污、废水合流制，底层单独排放，排水立管设伸顶通气管，污水经化粪池处理后排向市政污水管网。消防系统分消火栓给水系统和自动喷水灭火系统，均采用水泵水箱联合供水。给水管采用PP-R管；排水管采用UPVC管；消防系统均采用钢管。关键词：高层建筑；给水系统；排水系统；消防系统Qujianginternational,2ndbuildingwatersupplyanddrainagedesignofresidentialbuildingABSTRACT.ComprehensivecomparativeanalysisbasedonthedesignedtheQujiangInternationalHouse,2ndfloor,buildingwatersupplysystems,drainagesystems,fireprotectionsystems(firehydrantwatersupplysystemsandautomaticsprinklersystems).Thewatersupplysystemisappliedbyverticaldivisionblock.Thefloorsfromthefirsttothethirdarethelowareas,waterofwhichissupplieddirectlybythemunicipalpipenetwork.Thefloorsfromthe4thtothe19tharethehighareas,waterofwhichissuppliedwiththefrequencyconversionpumpgroup.Thedrainagesystemisaninterflowsystemofsewerageandwastewater.Waterofthefirstfloordrainsseparately,theuprightdrainingpipesareequippedwiththeventilatingpipes,andthenthesewerageisdisposedbytheseptictanksanddrainstothemunicipalwastepipenetwork.Thefiresystemincludesthefirehydrantsystemandautomaticsprinklersystem.ThewatersupplypipesanddrainagepipesaremadeofthePP-RpipesandtheUPVCpipesrespectively,andthematerialofthefirefightingsystemismadeofsteelpipes.-32- KeyWords:highbuilding；watersupplysystem；wastewatersystem；firesystem1前言本次设计的目的是充分利用所学的现有的知识，完成高层建筑给水排水工程的设计。此次设计基本上实现了我们从理论知识向实际工程设计的转变，充分的把理论知识应用到实际的工程当中，并对设计的方案、内容加以有针对性地、有说服力地论证，从而实现设计工程的可行性。本次设计在选题的过程中，考虑到地区性、建筑性质，选用高层建筑，建筑类别相对高级，进行建筑给水排水工程的设计，满足人们的生活需要，并且使人们得到舒适、便利生活环境。设计的大体内容是：建筑给水工程、排水工程和消防工程，设计的意义在于满足人们生活用水的同时，要满足室内的消防用水，保证人们居住的安全性。设计的依据为相关书籍和设计手册、规范。在设计中，大都按照常规方法，严格依据设计规范来进行，建筑给水排水系统及卫生设备要相对完善，在技术上要保持先进的水平，在计算的过程中，尽量使用符合经济流速的管径,以便降低成本，同时要考虑水的漏失、压力情况来选择管材和一些连接管件，以便在水从市政管网输送到建筑内用户的过程中，水的漏失量最少，节约水资源。1.1国内外高层建筑给水排水工程设计研究的状况和主要内容高层建筑给水排水工程与一般多层建筑和低层建筑给水排水工程相比，基本理论和计算方法在某些方面是相同的，但因高层建筑层数多、建筑高度大、建筑功能广、建筑结构复杂，以及所受外界条件的限制等，高层建筑给水排水工程无论是在技术深度上，还是广度上，都超过了低层建筑物的给水排水工程的范畴，并且有以下一些特点高层建筑给水排水设备的使用人数多，瞬时的给水量和排水流量靠的水源，以及经济合理的给水排水系统形式，并妥善处理排水管道的通气问题，以保证供水安全可靠、排水通畅和维护管理方便。下面就高层建筑给水排水工程的主要特点介绍如下：（1）高层建筑层数多、高度大。给水系统及热水系统中的静水压力很大，为保证管道及配件免受破坏，必须对给水系统和热水系统进行合理的竖向分区，加设减压设备以及中间和屋顶水箱，使系统运行完好。（2）高层建筑的功能复杂，失火可能性大，失火后蔓延迅速，人员疏散及扑救困难。为此，必须设置安全可靠的室内消防给水系统，满足各类消防的要求，而且消防给水的设计应“立足自救”，方可保证及时扑灭火灾，防止重大事故发生。-32- （3）高层建筑对防噪声、防震等要求较高，但室内管道及设备种类繁多、管线长、噪声源和震源多，必须考虑管道的防震、防沉降、防噪声、防水锤、防管道伸缩变位、防压力过高等措施。以保证管道不漏水，不损坏建筑结构及装饰，不影响周围环境，使系统安全运行。1.2国内外高层建筑给水排水工程设计研究的状况和主要内容1.2.1高层建筑给水排水工程设计方法近年来，随着高层建筑业的快速发展，建筑给水排水工程设计方法也有了不少的改进和更新。⑴高层建筑生活给水首先，对适用于高层建筑的生活给水设计秒流量计算方法的研究，一直不断地在进行。经验法，概率法，平方根法等计算方法不断地被修正和改进。用科学的概率法取代现在仍在使用的平方根法，研究人员在此方面进行了不少尝试。其次，变频恒压调速供水技术日益成熟，加上减压阀的使用，改善了原来高层建筑“水箱一水泵联合供水”和“水箱减压”方法中出现的“水质二次污染”和“水箱占用大量建筑面积”的状况，同时也达到了节能效果。再次，在贮水方面，合建水箱的设计方式己越来越少的被采用，取而代之的是生活水池与消防水池分建的设计方式，其中，生活水池也大多倾向于采用不锈钢板等组合式水箱。⑵高层建筑消防给水首先，因为高层建筑的消防特点是“立足于自救”，因而自动喷水灭火系统的设计更加受到重视，新的《自动喷水灭火系统设计规范》己于2001年7月颁布执行。新的规范对设置场所危险等级、设计基本参数、管道水力计算等方面都作出了一些调整。这些调整都是注入了广大设计人员近年来工作研究实践得出的宝贵经验，以及借签了国外工程设计经验的结果。其次，消火栓给水系统也在变频分级供水方面进行的有益的尝试和应用。另外，为保障高层建筑火灾初期消防水压及水量而设计的稳高压系统，先从上海地区得到应用，然后逐步在各地推广开来，其计算及设计手段逐渐成熟，乃至有人建议将稳高压消防给水系统单独列入《高层民用建筑设计防火规范》以区别原有的常高压消防给水系统和临时高压消防给水系统。⑶高层建筑排水排水的输送已不限于重力流和压力流，虹吸流出现在压力(虹吸)-32- 式屋面雨水排水系统。排水塑料管的噪声防治问题上，或采用改变水流状态的方法、或采用改变管道结构型式、或兼用两种方式，都有一定效果。1.2.2高层建筑给水排水设计的主要内容建筑也迅猛发展，各项工程设计内容丰富。高层建筑给水排水设计的主要内容有：⑴给水工程设计的主要内容高层建筑给水工程设计的主要内容有:用水量计算，给水方式的确定，管道设备的布置，管道的水力计算及室内所需水压的计算，水池、水箱的容积确定和构造尺寸确定，水泵的流量、扬程及型号的确定，管道设备的材料及型号的选用，施工图的绘制和施工要求。⑵室内消防设计的主要内容高层建筑室内消防设计的主要内容有:消火栓系统，自动喷水灭火系统，二氧化碳灭火系统，干粉灭火系统，卤代烷灭火系统(现已不让采用)，蒸汽灭火系统，烟雾灭火系统等。以水作为灭火剂的主要有消火栓系统和自动喷水灭火系统.自动喷水灭火系统又分:闭式系统(有湿式、干式、预作用、重复启闭预作用四种系统)，雨淋系统，水幕系统，自动喷水一泡沫联用系统。其中闭式系统中的湿式自动喷水灭火系统最为常用。消火栓给水系统设计包括消防用水量的确定:消防给水方式确定:消防栓的位置、消防栓的个数和型号确定;消防水池、水箱的容积确定;消防管道的水力计算及消防水压的计算;消防水泵的流量、扬程、型号和稳压系统的确定;消防控制系统的确定:消火栓给水系统的施工图绘制及施工要求。自动喷水灭火系统设计包括:方案确定;供水方式确定:喷头布置;喷头型号的确定;管网水力计算;报警阀、水流指示器的选型;自喷水泵的流量、扬程、型号和稳压系统的确定;自动控制系统的确定;自喷系统的施工图绘制及施工要求.⑶排水工程设计的主要内容高层建筑排水工程设计内容包括:排水体制的确定，排水方案的确定，排水管道系统的布置，排水管道的水力计算及排水通气系统的计算，卫生设备的选型及布置，局部污水处理，构筑物的选型，屋面雨水排水系统的确定，排水管材的定型，排水系统施工图的绘制和施工要求。-32- 2工程概况及设计任务2.1工程概况该楼位于西安市区，地上十一层，地下二层，地下一层为贮藏间。地上一层为各家独立商铺。二层以上均为住宅。屋顶设有水箱间。各层高度如下：住宅地下一层3m，住宅地下二层2.85m，一层3.6m，二层为2.8m，住宅标准层2.8m，建筑总高度41.15m，总建筑面积约为7511.70。2.2设计资料2.2.1建筑设计资料建筑物地下一层平面图、首层平面图、二层平面图、标准层平面图、十一层平面图、屋顶平面图、建筑立面图。2.2.2城市给水排水设计资料1：该楼位于西安市区，该地区工程地质条件良好，室外地面标高38.00m。2：市政给水管网提供的最小、最大工作压力分别是280kp、500kp。3：室外给水管西、北各一条，管径均为300mm，管中心距地面均为1.0m。流量65L/S2.3工程设计任务在本次设计中，要求设计的该建筑的给水排水工程的内容如下：（1）建筑给水工程设计（2）建筑消防工程设计A.消火栓系统工程设计B.自喷系统工程设计（3）建筑排水工程设计3建筑给水系统3.1给水方式的选择本建筑属于高层建筑，市政给水管网水压只能满足建筑5层以下的供水需求，为了有效利用室外管网的水压，该建筑采用分区给水方式，系统竖向分为两区。低区采用由市政管网供水的直接给水方式，高区采用水泵的直接给水方式。高层建筑竖向分区给水方式有以下几种：3.1.1、并列给水方式-32- 在各分区独立设水箱和水泵，水泵集中设置在建筑底层或地下室，分别向各区供水。优点：各区是独立的给水系统，互不影响，当某区发生事故时，不影响全局，供水安全可靠；水泵集中，管理维护方便；运行动力费用低。缺点：水泵台数多，压力高，管线长，设备费用增加；分区水箱占用楼层空间，给建筑房间布置带来不便，使经济效益下降。3.1.2、串联给水方式即分区串联给水方式，水泵分散设置在各区的楼层或技术层中，低区的水箱兼作上一区的水池。优点：无高压水泵和高压管道；运行动力费用低。缺点：水泵分散设置，连同水箱所占楼层空间较大；水泵设在楼层，对防振隔音要求高，水泵分散，管理维护不方便；若下区发生事故，则其上部数区供水受影响，供水可靠性降低。3.1.3、减压水箱给水方式整个高层建筑的用水量全部由设置在底层的水泵提升至屋顶总水箱，然后再分送至各区水箱，分区水箱起减压作用。优点：水泵数量最少，设备费用低，管理维护简单；水泵房面积小，各分区减压水箱调节容积小。缺点：水泵运行动力费用高；屋顶总水箱容积大，对建筑的结构和抗震不利；建筑物高度较大、分区较多时，下区减压水箱中阀门承压过大，导致关不严或经常维修；供水可靠性差。3.1.4、减压阀给水方式工作原理与减压水箱给水方式相同，其不同之处在于以减压阀来代替减压水箱。减压阀的最大优点是占用楼层空间较小，使建筑面积发挥最大的经济效益，简化了给水系统。其缺点是水泵运行动力费用较高。饿根据提供的建筑条件，通过方案比较，采用第4种方案，即，此方案可以充分利用条件，减少投资。3.2给水系统方案的确定该建筑为高层建筑，市政管网所提供的最小资用水头为280kpa,若只采用一个给水系统供水，建筑低层的配水点所受的静水压力很大，易产生水锤，损坏管道及附件，流速过大产生水流噪音；低层压力过大，开启水龙头时，水流喷溅严重；使用不便，根据-32- 《建筑给水排水设计规范》，卫生器具的最大静水压力不宜超过0.35MPa。由于其层数多，竖向高度大，为避免低层配水点静水压力过大，进行竖向分区。据设计资料以及规范中的要求并结合该楼的功能分区，将该建筑在竖向上分为2个供水区，低区为1层；高区为2～11层。低区利用市政给水管网供水压力直接供水；高区采用变频水泵加压供水。本设计采用高区每层均设减压阀的供水方式，采用Y型减压稳压阀。阀后压力在0.2MPa左右，使供水达到最大舒适度。变频调速水泵给水是目前高层建筑中普遍采用的一种给水方式，可以实现水泵流量供水时保持高效运行，使运行更可靠、更合理、更加节能。变频调速水泵具有以下优点：⑴设备时刻监测供水量，使机组处于高效节能的运行状态。水泵软启动，启动电流小，能耗少。⑵设备占地面积小，不设高位水箱，减少了建筑负荷，节省水箱占地面积，又可有效的避免水质的二次污染，给水系统也随之相应简化。⑶水泵软启动，减少了水泵机组的机械冲击和磨损，因而延长了设备的使用寿命。⑷管理简便、运行可靠。⑸无负压设备可以充分利用市政管网的压力，并且不会使市政管网产生负压。⑹无负压供水设备不需设水池，避免二次污染。前已述及，该建筑给水系统竖向分两个供水区，地上一层为低区，利用市政管网供水压力直接供水。2～11层为高区。采用变频调速水泵供水。机组设置在地下室，给水设备间。3.3给水管网水力计算进行给水管网最不利管段的水力计算，目的是算出各管段的设计秒流量，各管段的长度，计算出每个管段的当量数，进而根据水力计算表查出各管段的管径，每米管长沿程水头损失，计算管段沿程水头损失，最后算出管段水头损失之和，进而根据水头损失算出所需压力。根据设计规范，住宅区为普通住宅Ⅱ，最高日生活用水定额取300L/(人•d)，小时变化系数取=2.5，每户3.5人，使用时数T=24。3.3.1设计秒流量当前我国使用的住宅生活给水管道设计秒流量公式是：(3.1)-32- 式中———计算管段的设计秒流量，L/s；———计算管段的卫生器具给水当量同时出水概率，%；———计算管段的卫生器具的给水当量总数；0.2———以一个卫生器具给水当量的额定流量的数值，其单位为L/s。设计秒流量是根据建筑物配置的卫生器具给水当量和管段的卫生器具给水当量同时出流概率来确定的，而卫生器具的给水当量同时出流的概率与卫生器具的给水当量数和其平均出流概率有关。根据数理统计结果得卫生器具给水当量的同时出流概率计算公式为：(3.2)式中———对于不同的卫生器具的给水当量平均出流概率的系数卫生器具的给水当量平均出流而计算管段最大用水时概率计算公式为：(3.3)式中———生活给水管道最大用水时卫生器具的给水当量平均出流概率，%；———最高日用水定额，L/(人·d)；m———用水人数，人；———小时变化系数；T———用水时间。住宅区=4.5=300×3.5×2.5/（0.2×4.5×24×3600）=3.34％,取=3.5.由《建筑给水排水设计规范》附录D可以查出（内插法）。一层为商场，因此，设计秒流量公式为：＝0.2(3.4)式中——计算管段的生活设计秒流量，L/s；-32- ——计算管段的卫生器具当量总数；——根据建筑物用途确定的系数。商场和办公楼值取1.5，即设计秒流量为：＝0.2＝0.2×1.5×＝0.3（L/s）根据规定，各卫生器具的给水当量如下：浴盆=1.0，淋浴器=0.75，洗脸盆=0.75，坐便=0.5，洗涤盆=1.0，洗衣机水嘴=1.0。生活给水管道的水流速度如下：DN15～DN20，v＝0.6～1.0m/s；DN25～DN40，v＝0.8～1.2m/s；DN50～DN70，v≤1.5m/s；DN80及以上的管径，v≤1.8m/s。3.3.2高区给水管网水力计算高区水力计算用图见图3.1，计算结果见表3.1-32- 图3.1高区给水水力计算用图表3.1高区给水系统水力计算表计算管段编号当量总数∑设计秒流量（L/s）管径DN（mm）流速v(m/s)单阻i（kPa/m）管长L（m）沿程水头损失（kPa）1-20.750.2150.990.9402.42.2562-31.750.27200.710.3570.90.3213-42.750.34250..510.1434.70.6724-53.750.41250.630.1972.90.5715-64.50.45250.690.2345.21.2176-790.64320.630.1552.80.0987-8180.93320.910.2992.80.8378-9271.16400.700.1422.80.3989-10361.36400.820.1862.80.52110-11451.55400.930.2312.80.64711-12541.71401.0260.2772.80.77612-13631.87401.120.3242.80.90713-14722.02500.770.1352.80.37814-15812.17500.820.2542.80.71115-16902.30500.870.3589.53.40116-172704.06701.0560.18310.183∑hy=13.894kPa3.3.3低区给水管网水力计算低区水力计算用图见图3.2，计算结果见表3.2-32- 图3.2低区给水水力计算用图-32- 表3.2低区给水系统水力计算表计算管段编号当量总数∑设计秒流量（L/s）管径DN（mm）流速v(m/s)单阻i（kPa/m）管长L（m）沿程水头损失（kPa）0-10.50.21200.560.2240.30.06721-21.00.30250.450.1331.450.1932-31.60.38250.440.1734.91.0413-43.20.54250.820.3221.80.579∑hy=1.880kPa3.3.4水表水头损失计算计算水表的水头损失，水表的水头损失可按下式计算：=（3.5）式中——水表的水头损失，kPa；——计算管段的给水设计流量，/h；——水表的特征系数，一般由生产厂提供，也可按下述计算：旋翼式水表：；螺翼式水表：,其中为水表的过载流量，/h。水表的水头损失应满足表3.3的规定，否则应适当放大水表的口径。表3.3水表的水头损失允许值（kPa）表型正常用水时消防时旋翼式小于24.5小于49.0螺翼式小于12.8小于29.4-32- 该楼水流量较小，分户表选用湿式水表LXS。高区的分户表，即在管段5-6，设计秒流量0.64L/s=2.304，选用水表LXS-20C，常用流量2.5，过载流量5，水表损失==21.23kPa一层水表，设计秒流量＝分户表选用LXS-20C，常用流量2.5，过载流量5，水表损失==12.96kPa进水总管设水表。进水总设计秒流量为4.06+0.64=4.70L/s=16.92，为了安全，水表均选用LXS-80N，常用流量40，过载流量80，每只水表的水表损失kPa3.4设备的计算与选择系统所需压力按下式计算：(3.6)式中H—系统所需水压，kPa；—贮水池最低水位至最不利配水点位置高度所需的静水压，kPa；—管路的总水头损失，kPa，局部水头损失取沿程水头损失的25%；—水表的水头损失，kPa；—最不利配水点的流出水头，kPa。校核低区所需压力：⑴低区最不利点为大便器，流出水头取20kPa。H=（0.9+0.3）10+1.254.557+0.44+20=36.14kPa〈280kPa满足要求。⑵高区生活给水泵的计算与选择-32- 变频调速供水方式，水泵的出水量要满足系统高峰用水要求，故高区水泵的出水量应按高区给水系统的设计秒流量确定。由表3.1，高区给水设计秒流量为=4.06L/s。高区最不利点为脸盆，流出水头取50kPa。所需压力：H=37.610+1.2513.894+21.23+50=464.60kPa⑶变频泵的选择该设计中，高区选用一个无负压变频机组（2台，1用1备）向高区供水。每层水表前均设减压稳压阀。选泵时根据高区的设计秒流量=4.06/s=14.62和所需压力H=46.46m选择。因此，选泵型号如下：山东双轮集团生产的DL无负压变频供水设备KLSW15/型设备一套。设备型号：KLSW12/；流量：15/h；工作压力：0.55MPa；配套水泵：型号：KL40-250；扬程：50m；功率5.5kW；台数：1用1备；稳压罐：规格：600；压力：1.0；稳压泵：型号：25GDL3-105；功率：1.5kW；台数：1控制柜：KLCJ-7.5/33.5管材镀锌钢管是我国长期以来在生活给水中采用的主要管材，镀锌钢管质地坚硬，刚度大，市场供应完善，施工经验成熟。但镀锌钢管也存在着一些问题：管道由于长期工作，镀锌层逐渐磨损脱落，钢体外露，管壁腐蚀，出现黄水，污染水质，污染卫生洁具；长久的锈蚀使管道断面缩小，水流阻力增大。本设计中给水系统采用给水PP-R聚丙烯管。具有以下优点：（1）耐高温、高压。（2）热熔连接，方便快捷、安全牢固。（3）噪声水平低。（4）抗老化性能优异，最短使用寿命50a。（5）施工简单，操作时间短：用专门工具连接，管件连接瞬间完成。（6）接头内壁通畅：接口同水管等径，阻水性小。-32- 4建筑消防水系统4.1消防给水系统方案的确定根据设计条件，参照《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005年版）（以下简称《高规》）及《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）（2005年版），确定该建筑为一类建筑，火灾危险等级为中危险级。根据《高规》，该建筑需要设置室内消火栓给水系统，室外消火栓给水系统及自动喷水灭火系统。同一时间的火灾次数按一次计。根据《高规》第7.3.3规定，火灾持续时间按3小时计算，自动喷水灭火系统火灾持续时间按1小时计算。根据《高规》第7.2.2规定，室内消火栓用水量为10L/s，室外消火栓用水量为15L/s。根据《自动喷水灭火系统设计规范》（GB50084-2001）第5.0.1规定，自动喷水灭火系统的喷水强度为4L/min·，作用面积为120，经计算自动喷水灭火系统消防用水量=10.67L/s.消防用水总量10+15+10.67=35.67L/s。4.2室内消火栓给水系统4.2.1消火栓的布置本设计建筑总高度39.1m，属于中危险级，按要求，消火栓的间距应保证同层任何部位有2个消火栓的水枪充实水柱同时到达。本设计中消火栓系统采用DN65×19的直流水枪，25m长DN65的衬胶水带。消火栓保护半径可按下列计算公式计算：R＝（4.1）式中R——消火栓保护半径，m；——水带敷设长度，m。考虑水带的转弯曲折应为水带长度乘以折减系数0.8；——水枪充实水柱长度的平面投影长度，m。因此，消火栓的保护半径为：R＝=25×0.8＋11.4×sin45°＝28.3m-32- 消火栓布置间距采用下式计算：S＝（4.2）式中S——消火栓间距，m；R——消火栓保护半径，m；b——消火栓最大保护宽度，m。本设计中，消火栓采用单排布置，消火栓最大保护宽度b取12.7m，因此，消火栓间距为：S＝＝25.3m4.2.2消火栓口所需的水压⑴水枪喷嘴处水压：＝10×／(1－××)（4.3）式中——水枪喷嘴处水压，m；——水枪实验系数；——水枪充实水柱，m；——水枪系数。经过查表，水枪喷口直径选19mm，水枪系数值为0.0097，充实水柱取=11.4m，单个水枪的设计流量5L/s。水枪实验系数值为1.21。因此，水枪喷嘴处所需水压为：＝10×／(1－××)＝1.21×11.4／（1－0.0097×1.21×11.4）＝15.9mH2O＝159kPa⑵水带阻力水带阻力损失：＝××（4.4）式中——水带阻力损失，m；-32- ——水带阻力系数；——水带有效长度，m；——水枪喷嘴出流量，L/s。本设计中，19mm的水枪配65mm的水带，衬胶水带阻力较小，室内消火栓水带多为衬胶的。因此，本设计中亦选择衬胶水带，查表可知65mm的水带阻力系数值为0.00172。因此，水带阻力损失为：＝××＝0.00172×25×52＝1.08m因此，消火栓口所需水压：(4.5)式中───消火栓口的水压，mH2O；───水枪喷嘴处的压力，mH2O；───水带的水头损失,mH2O；───消火栓栓口水头损失，按2mH2O计算。＝15.9＋1.08+2＝18.98m4.2.3校核设置的消防储水高位水箱最低水位32.6m，最不利点消火栓栓口高程31.45m，则最不利点消火栓口的静水压力为32.6-31.45=1.15m，按照《高规》，第7.4.7.2条规定，需要设增压设施。增压设施选用带小型气压罐的补压装置。使用稳压泵增压的缺点在于启动频繁,用气压罐增压调节容积又很小，综合考虑两方面的因素，增压设施采用稳压泵和小型气压罐联合使用,将其设置在屋顶气压罐给水间里。消防给水系统稳压泵是系统平时维持压力的水泵，对系统起着监护作用和使系统具有自动控制的功能。稳压泵的压力可根据系统压力而确定，稳压泵的压力可根据系统压力而确定，一般稳压泵的压力比主泵高0.1Mpa—0.2MPa，或者稳压泵压力为主泵的1.1倍—1.2倍。对于稳压泵的流量，我国《高规》第7.4.8条增压设施应符合下列规定：对消火栓给水系统不应大于5L/S；对自动喷水系统不应大于1L/s。-32- 稳压泵的运行有三个压力控制点，稳压上限点为稳压泵停止运行其数值相当于消防给水系统正常压力值；稳压下限点稳压泵启动，系统压力小于稳压上限点5mH2O；主泵启动点，消防主要工作泵启动，其数值小于稳压下限点10~15mH2O。在该工程中稳压泵的流量按1.0L/s设计，这是因为系统的渗透量小，稳压泵的流量设计过大，将延迟消防主泵的启动，以至于不能启动。稳压泵流量为:：Q=1.0L/s；扬程为：18.98－1.15=17.83mH2O所以选用GDR32—20型管道泵。流量为1.0L/s时，扬程21m，功率0.75kW。气压罐的容量理论上应为两只水枪和五个喷头30s的用水量，但因为自动喷洒系统只在商场设置，水箱的静水压力就能满足。故气压罐的容量为两只水枪30s的用水量。即2×5×30=300L。隔膜式气压水罐选为SQL100*0.60，0.450m3，详参图集L03S004，191页。在屋顶设置一个试验消火栓，实验时只需一股水柱工作，流量减少，水泵扬程提高，完全能满足屋顶试验消火栓有10m水柱的要求，不再进行核算。4.2.4水力计算根据规范，按照最不利点消防竖管和消火栓的流量分配要求，最不利消防竖管为，出水枪数为2支＝15.9＋1.08+2＝18.98m=＋＋h＝18.98＋2.8＋0.217＝21.997m（为1点和2点的消火栓间距，为0~1管段的水头损失）1点的水枪射流量：5.43L/s进行消火栓给水系统水力计算时，按图4.1以枝状管路计算，配管水力计算成果见表4.1。-32- 图4.1消火栓给水管网计算用图表4.1消火栓给水系统配管水力计算表-32- 计算管段设计秒流量q(L/s)管长L(m)管径DN(mm)流速V(m/s)i(kpa/m)i*L(kPa)0-152.81000.580.07490.2171-210.43331001.260.31910.5272-310.432.91001.900.7282.176∑hy=12.92kPa管路水头总损失为＝12.92×1.1=14.21kPa消火栓给水系统所需总水压为Hx=H1+Hxh+Hw＝34.1×10+189.8+14.21=544.21kPa消火栓总用水量＝31.29L/s，故选用消防泵型号为：100KQL100-20*4型2台，一用一备。（Q＝21.70～38.3L/s，H＝65-60m，N＝37kW）。4.2.5其他设施的设计⑴水泵接合器水泵接合器的设置数量按室内消防水量计算确定，该建筑室内消火栓用水量为10.43L/s，每个水泵接合器的流量按15L/s计，故设置1个水泵接合器，型号为SQS150-A（标准图集L03S004，69-70页）。消防水泵接合器安装与建筑外墙上，以满足明显、使用方便的要求。⑵消火栓的减压当消防水泵工作时，消火栓处的压力不能超过1.0MPa,当消火栓处的压力超过0.5MPa时就应该采取减压措施。十二层以下采用SNJS65型稳压减压消火栓（图集L03S004，36页）。⑶消防水箱消防贮水量按存贮10min的室内消防水量计算：＝×60/1000=51.3×10×60/1000=30.78为避免水箱容积过大，按《高规》，选用消防水箱贮水量18。选用标准图L03S001-002:2017号方形给水箱，尺寸为4000mm×2800mm-32- ×2000mm（图集第19页）。满足《高规》第7.4.7.1条规定。消防水箱内的贮水由生活提升泵从生活水池提升充满备用。⑷消防贮水池消防贮水池的设计详见4.3自动喷水灭火系统。4.3自动喷水灭火系统根据规范,该建筑一层商铺为轻危险级，设计喷水强度为4L/min，作用面积为160。喷头距墙不小于0.1m，不大于1.8m。喷头按矩形布置，间距设置为3.5m×3.3m。4.3.1自喷系统的布置采用湿式闭式标准喷头，采用下喷方式。报警阀进出口的控制采用信号阀，报警阀设在地面高度1.2m。自喷系统设置水泵接合器，每个水泵接合器的流量按10～15L/s计算。自喷系统的设计流量取为理论流量的1.3倍，即1.3×10.67=13.87L/s，取11L/s，自喷系统设置1个水泵接合器，型号同消火栓系统。4.3.2自喷系统水力计算自喷系统水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算系统所需的供水压力、确定高位水箱的安装高度和选择消防泵。本设计采用作用面积法进行管道水力计算。⑴喷头出水量计算：q＝K（4.6）式中q——喷头出水量，L/min；K——喷头流量系数，标准喷头K=80；P——喷头工作压力，MPa。⑵管段的设计流量计算管段的设计流量是从最不利点的喷头开始，逐个算出各喷头节点的出流量和各管道中流量，直至喷头的出流量达到公式4.6所示最大允许值为止。管道中的最终设计流量应满足公式Q＝（1.15～1.30）Q′(4.7)式中Q——管道设计流量，L/s；Q′——理论流量，L/s，为喷水强度与作用面积的乘积。-32- ⑶自喷系统水力计算本设计计算最不利用水点位于三层办公区，单层最不利点位于地下车库。为方面使用作用面积法，并使系统更安全，计算时取地下车库的最不利管段加立管进行水力校核。①每个喷头的喷水量为q==1.33L/s②作用面积内的设计秒流量为=14×1.33=18.62L/s③理论秒流量为L/s比较与，设计秒流量为理论秒流量的1.16倍，符合要求。④作用面积内的计算平均喷水强度为8.27L/，此值大于规定要求8L/。⑤按公式推求出喷头的保护半径=2.41m，取R=2.41m。⑥作用面积内最不利点处4个喷头的所组成的保护面积为=（=32.83每个喷头保护面积=/4=8.2其喷水强度q=80/8.2=9.75L/〉8.0L/⑦管段总损失管道沿程水头损失计算：h＝AL(4.8)式中h——计算管段沿程水头损失，kPa；A——比阻值，；L——计算管段长度，m；Q——计算管段流量，L/s。计算用图如下：-32- 图4.2自喷系统计算图根据图4.2进行自喷系统水力计算，计算结果见表4.2。-32- 表4.2自喷系统最不利管段水力计算表管段编号管段流量（L/s）管径DN（mm）管道比阻A（）管道长度L（m）管道沿程水头损失（kPa）0-11.33250.43672.114.671-22.67320.093862.412.912-34500.093862.128.983-45.33500.011081.511.014-510.67500.0028935.211.525-6161500.0011683.610.46∑hy=127.63kPa局部损失取沿程损失的20%，湿式报警阀的损失取20kPa，故管段内的总损失为∑h=1.2127.63+20=173.16kPa⑧系统所需水压，按下式计算：H=∑h++Z(4.9)式中H——系统所需水压，kPa；∑h——管道沿程和局部损失的累计值，kPa；——最不利点出喷头的工作压力，kPa，取70kPa；Z——最不利点出喷头与消防水池的最低水位的高程差，kPa。H=173.16+70+（5.2+3.9+3.6+3.8）10=408.16kPa⑷加压设备的选择根据上述计算结果，自动喷水灭火系统所需压力为40.82m，即所选自喷泵的扬程为40.82m；所需供水量为26.67L/s，即所选自喷泵的流量为26.67L/s。因此，查表选得自喷泵的型号如下：100DL100-20*2型2台，1用1备。（Q＝27.78～33.33L/s，H＝48～40mH2o，N＝18.5KW）。4.3.3消防水池容积的计算水池容积-32- ＝×3600/1000=(43.38+30)×3×3600/1000+26.67×1×3600/1000=888.52由于在火灾延续时间内市政管网能保证连续补水，市政进水管为两根DN300mm，为安全计，按一根补水，其补水量为Q=65L/s，则补水量V=65=702000L=702消防水池的有效容积＝888.52-702=186.52。选用标准图集96S828：200水池，尺寸为7800mm×7800mm×3500mm（图集第35-46页）。4.4室外消防给水系统4.4.1室外消防给水管网室外消防管网布置成环状，室外消防管网从两条市政给水管引入。从消防管网引入室内消防水池的引入管为两条，管径DN300。当其中一条进水管发生故障时，另一条能保证进水量。市政管网最低压力0.28MPa，满足要求。4.4.2室外消火栓室外消火栓的数量经计算确定，室外消防流量30L/s，故采用3个室外消火栓。沿建筑周边均匀布置，距建筑物外墙不小于5m。由于地处北方，考虑到防冻要求，采用地下式消火栓。安装在消火栓井内，井采用保温井盖。4.5管材室内消火栓给水系统管材采用普通碳素无缝钢管，具有强度高、承受压力大、抗震性能好、长度大、加工安装方便的优点。焊接。自动喷水灭火系统采用内外壁热浸镀锌钢管，以防止管道锈蚀尔阻塞喷嘴喷口。管道系统的连接，管径〈100mm是采用丝扣连接，100mm时采用沟槽式卡箍连接。管道的配件采用该类管材相应的专用配件。-32- 5建筑排水系统5.1排水方案根据实际情况、建筑性质、规模、污水性质、污染程度,结合市政排水制度与处理要求综合考虑，本设计室内排水系统采用合流制，卫生间污废水经化粪池处理后排至市政排水管网。在本设计中，由于建筑较高、排水立管长、水量大的缘故，常常会引起管道内的气压极大波动，并极有可能形成水塞，造成卫生器具溢水或水封被破坏，从而使下水道中的臭气侵入室内，污染环境。因而本建筑排水系统首层单独排放，并就近排至户外。高区排水立管设有伸顶通气管，低区不设。地下室消防电梯井底排水通过污水提升泵排至室外城市污水管网。5.2排水管道水力计算5.2.1排水设计秒流量根据《建筑给水排水工程设计规范》，本建筑排水设计秒流量可按下公式计算：(5.1)式中——计算管段排水设计秒流量，L/s；——计算管段卫生器具排水当量总数；——计算管段上排水量最大的一个卫生器具的排水流量，L/s；——根据建筑物用途而定的系数，本建筑设计中值取1.5。5.2.2排水管网的水力计算当用上述设计秒流量计算公式计算排水管网起端的管段时，因连接的卫生器具较少，计算结果有时会大于该管段上所有卫生器具排水流量的总和，这时应按该管段所有卫生器具排水流量的累加值作为排水设计秒流量。根据《建筑给水排水设计规范》可查得各卫生器具的排水流量、排水当量和排水管的管径如下：双格洗涤盆＝3.00，排水流量为1.0L/s，排水管管径为50mm；洗脸盆＝0.75，排水流量为0.25L/s，排水管管径为32～50mm；浴盆＝3.00，排水流量为1.00L/s，排水管管径为50mm；-32- 淋浴器=0.45，排水流量为0.15L/s，排水管管径为50mm；大便器（虹吸式低位水箱）＝6.0，排水流量为2.00L/s，排水管管径为100mm。自闭冲洗阀小便器=0.3，排水流量为0.10L/s，排水管管径为50mm；家用洗衣机=1.50，排水流量为0.50L/s，排水管管径为50mm；排水横管最大设计充满度规定如下：生活排水管道：管径≤125mm，最大设计充满度为0.5；管径＝150—200mm，最大设计充满度为0.6。根据规定，建筑内部排水管的最小管径为50mm，厨房洗涤盆的排水立管的管径最小为75mm，凡是连有大便器的支管，其最小管径为100mm。坡度全按塑料管的标准坡度0.026设计。由于本建筑中卫生间类型、厨房类型、卫生器具类型大部分相同，因此，仅以其中一层的某个卫生间、厨房为例计算即可，不同的可以单独计算。⑴立管1，5，7，11，13，18水力计算根据图5.1进行排水横支管水力计算，计算结果见表5.1。图5.1立管1、7排水横管水力计算用图-32- 表5.118层立管1、7排水横支管水力计算表管段卫生器具种类与数量排水当设计秒管径坡度洗脸盆坐便器淋浴量总数流量qDN编号0.754.50.45Np（L/s）（mm)i0～11000.750.25500.0261～31105.252.251100.0262～30010.450.151100.026立管计算=0.12×1.5，管径D=110mm。⑵立管3，4，9，10，16，17水力计算根据图5.2进行排水横支管水力计算，计算结果见表5.2。图5.3立管3、5排水横管水力计算用图表5.218层立管3、5排水横支管水力计算表管段排水当设计秒管径坡度-32- 编号量总数流量q（L/s）De(mm)i1-21.50.5500.026立管计算=0.12×1.5，管径D=75mm。⑶立管2，6，8，12，15，19水力计算根据图5.3进行排水横支管水力计算，计算结果见表5.3。图5.3立管4、8排水横管水力计算用图表5.318层立管4、8排水横支管水力计算表管段编号排水当量总数设计秒流量q（L/s）管径De(mm)坡度i1-21.00.33500.026立管计算=0.12×1.5，管径D=75mm。(4)首层单排管水力计算根据下图进行.，计算结果见表5.4。-32- 图5.4排水横支管水力计算用图管段编号排水当量总数设计秒流量q（L/s）管径De(mm)坡度i1-20.30.10500.0262-30.60.2500.0263-45.42.571100.026-32- 5.3管材本设计中的排水管材采用硬聚乙烯管（UPVC管），并采取消声措施。塑料管材的优点有：重量轻，管件尺寸小，施工安装方便，耐腐蚀，造价低。缺点：强度低。6结论我基本能够充分利用所学的现有的知识，完成了本次该高层建筑给水排水工程的设计。此次设计基本上实现了我们从理论知识向实际工程设计的转变，充分的把理论知识应用到实际的工程当中，并对设计的方案、内容加以有针对性地、有说服力地论证，从而实现设计工程的可行性。通过本次设计，自己各方面的能力得到了很大的提高。本次毕业设计的内容主要是建筑给水工程、建筑消防工程、建筑排水工程、建筑雨水排水工程。⑴建筑给水设计采用分区供水，低区一到三层，由市政管网直接供水；高区四到十九层，采用无负压变频供水，而且高区采用了目前国外较流行的每层均设减压阀的供水方式，使供水达到更高的舒适度；给水管采用PP-R塑料管。⑵消防系统分消火栓给水系统和自动喷水灭火系统，均采用水泵水箱联合供水。消火栓系统做到了平面成环、空间成环，采用无缝钢管；自喷系统地下车库采用直立型喷头，首层到三层采用下喷型喷头；采用内外壁热浸镀锌钢管。消防水池设在地下车库，设两根给水引入管。⑶排水系统采用污、废水合流制，底层单独排放，排水立管设伸顶通气管，污水经化粪池处理后排向市政污水管网。⑷屋面雨水排水系统采用檐沟外排水。本次设计中，没有进行消防系统设计工作的经验，在以后的工作学习中需要逐步提高。-32- 谢辞本设计是在指导教师段跟定老师的悉心指导下完成的，从设计方案的确定、设备的选型、管线的布置到设计说明书的撰写，无不倾注了老师的心血和汗水。在此，我对老师在毕业设计期间给予我的辛勤指导和关心表示衷心的感谢！在我课题设计期间，还和同学们相互学习、讨论，使我的设计工作得以顺利完成，在毕业设计中提升了自身的知识能力，向所有曾经关心和帮助过我的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！参考文献[1]GB50015-2003，建筑给水排水设计规范[S]．[2]GB50045-95，高层民用建筑设计防火规范(2005年版)[S]．[3]GB50084-2001，自动喷水灭火系统设计规范(2005年版)[S]．[4]GB50242-2002，建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S]．[5]王增长．建筑给水排水工程（第五版）[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．[6]李玉华．建筑给水排水工程设计计算[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．[7]中国市政工程西南设计研究院．给水排水设计手册第1册常用资料[M]．北京：中国建筑工业出版社，2000．[8]核工业第二研究设计院．给水排水设计手册第2册建筑给水排水[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[9]中国市政工程华北设计研究院．给水排水设计手册第12册器材与装置[M]．北京：中国建筑工业出版社，2001．[10]NationalFireProtectionAssociation．“StandardonCleanAgentExtinguishingSystems”,NFPA2001[A]．NationalFireProtectionAssociation,Quincy,MA,2000．[11]UnderwritersLaboratories．Inc.“StandardforHalocarbonCleanAgentExtinguishingSystemUnits”,UL2166[A]．UnderwritersLaboratories,Northbrook,IL,1999．-32-'