给排水 毕业论文设计

成人高等学历教育 毕 业 设 计（论 文） 题 目 厦门某商住楼给水排水工程设计 姓 名 学 号 年 级 2012 级 专 业 给水排水工程 学习形式 函授 层 次 专升本 指导教师 （签名） 年 月 日 目 录 1 前 言 2 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 2 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 3 1.2.1 高层建筑给水排水工程设计方法 3 1.2.2 高层建筑给水排水设计的主要内容 4 2 工程概况及设计任务 5 2.1 工程概况 5 2.2 设计资料 5 2.2.1 建筑设计资料 5 2.2.2 城市给水排水设计资料 5 2.3 工程设计任务 5 3 建筑给水系统 6 3.1 给水系统方案的确定 6 3.2 给水管网水力计算 7 3.2.1 设计秒流量 7 3.2.2 高区给水管网水力计算 9 3.3 设备的计算与选择 12 3.4 管材 13 4 建筑消防水系统 14 4.1 消防给水系统方案的确定 14 4.2 室内消火栓给水系统 14 4.2.1 消火栓的布置 14 4.2.2 消火栓口所需的水压 15 4.2.3 校核 17 4.2.4 水力计算 17 4.2.5 其他设施的设计 21 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 22 4.3.3 消防水池容积的计算 26 4.4 室外消防给水系统 26 4.4.1 室外消防给水管网 26 4.4.2 室外消火栓 26 4.5 管材 27 5 建筑排水系统 28 5.1 排水方案 28 5.2 排水管道水力计算 28 5.2.1 排水设计秒流量 28 5.2.2 排水管网的水力计算 28 5.3 管材 30 6 建筑雨水排水系统 31 6.1 建筑雨水的排放方式 31 6.2 管道的布置与敷设 31 6.3 雨水系统的水力计算 31 6.3.1 雨水流量 31 6.3.2 溢流口计算 33 结 论 34 谢 辞 35 参考文献 36 1 厦门某商住楼给水排水工程设计 摘要：本设计包括室内给水工程、室内排水工程、室内消防工程，按甲方要求，本工程给水管 只设进户总管，排水管只设排水出口，其于部分用户自理。 给水系统采用分区供水，低区负二到三层，由市政管网直接供水；高区三到十层，采用无负 压变频供水。室内排水系统采用污、废水分流制，底层单独排放，排水立管设伸顶通气管，污、 废水经化粪池处理后排入市政污水管网，化粪池由小区总图设计时统一考虑。消防系统分为室内 消火栓给水系统和室内喷淋给水系统，两者均采用加压水泵和高位水池（箱）联合供水。屋面雨 水排水系统采用天沟外排水。 给水管采用聚丙烯 PP-R 管；排水管采用硬聚乙烯塑料排水管；消防系统均采用内外壁热浸 镀锌钢管。 关键词：高层建筑；给水系统；排水系统；消防系统 2 1 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、热水工程和消防 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： 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。 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。 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。 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。 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。 高层建筑排水 4 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)式屋面雨水排水 系统。排水铸铁管在防噪声，抗震，防火等方面有着很好的效果。 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： 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。 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. 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。 5 2、工程概况及设计任务 2.1 工程概况 该楼位于厦门市某小区，地上十层，地下两层，负二层为消防水池和水泵房。四 层以上均为住宅。按照高层民用建筑防火设计规范GB50045-95(2005 版)可知此 建筑为商住楼，属于二类高层公共建筑。屋顶设有高位消防水池（箱） 。各层高度如 下：负二层 2.7m，负一层 3.2 m，一层 4.5m，二、三层 3.9m，住宅四层 3.2m，住宅 标准层 3.2m，建筑总高度 34.7m。 2.2 设计资料 2.2.1 建筑设计资料 建筑物小区总平面图、负二层平面图、负一层平面图、一层平面图、二层平面图、 三层平面图、四层平面图、五十层平面图、屋顶层平面图、建筑立面图。 2.2.2 城市给水排水设计资料 1.该楼位于厦门市某小区，该地区工程地质条件良好。 2.市政给水管网供水压力为 0.25Mpa，给水管道在总图北侧道路旁，管顶埋深 0.8m。 3.市政排水管道在本建筑物的西侧，管径为 DN300，管顶埋深为地面下 3.8m。 2.3 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）室内给水工程设计 （2）室内排水工程设计 （3）室内消防工程设计 1室内消火栓系统设计 2室内喷淋系统设计 （4）雨水排水工程设计 6 3 建筑给水系统 3.1 给水系统方案的确定 该建筑为高层建筑，市政管网所提供的资用水头为 250kpa，压力不足以供应该 建筑所有用水。 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 0.45MPa。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-23 层；高区为 410 层。低区利用市政 给水管网供水压力直接供水；高区采用无负压设备加压供水。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： 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。 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。 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。 管理简便、运行可靠。 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。 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-23 层为低区，利用市政 管网供水压力直接供水。410 层为高区。高区采用无负压设备供水。设备机组设置 在地下室水泵房。 7 3.2 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，最高日生活用水定额取 250L/(人d)，小 时变化系数取 =2.8，每户 4 人，使用时数 T=24。hK 3.2.1 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) ggNUq=2.0 式中 计算管段的设计秒流量，L/s；gq 计算管段的卫生器具给水当量同时出水概率，%；U 计算管段的卫生器具的给水当量总数；gN 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0U 率计算公式为： (3.2) (%)1( 49.0gcN+= 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 c 0U 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) ()3602.01=TNmKqUghd 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，0 %； 8 最高日用水定额，L/(人d)；dq m 用水人数，人； 小时变化系数；hk T 用水时间。 查表知普通住宅型 可取 =3.00U0 由建筑给水排水设计规范附录 D 可以查出 （内插法） 。gq 一到二层为商场，因此，设计秒流量公式为： 0.2 (3.4) gqgN 式中 计算管段的生活设计秒流量，L/s；gq 计算管段的卫生器具当量总数；N 根据建筑物用途确定的系数。 商场 值取 1.5，即设计秒流量为： 0.2 0.21.5 0.3 （L/s）gqgNgNg 根据规定，各卫生器具的给水当量如下： 淋浴器 =0.75，洗脸盆 =0.75，坐便 =0.5，洗涤盆 =1.0，洗衣机水嘴ggggN =1.0。gN 生活给水管道的水流速度如下： DN15DN20，v0.61.0m/s；DN25DN40，v0.81.2m/s；DN50DN70，v 1.5m/s；DN80 及以上的管径，v1.8m/s。 9 3.2.2 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 图 3.1 中区给水水力计算用图 10 住宅部分各楼层计算结果如下 楼层 本层 当量 总当量 Ng 同时出 流概率 U 流量 (l/s) 立管 管径 流速 m/s 水力坡降 mH2O/m 沿程损失 mH2O 4 楼 20.0 140.0 0.11 3.05 75 0.92 0.015 0.045 5 楼 20.0 120.0 0.12 2.78 63 1.48 0.051 0.164 6 楼 20.0 100.0 0.12 2.49 63 1.33 0.042 0.134 7 楼 20.0 80.0 0.14 2.18 63 1.17 0.033 0.105 8 楼 20.0 60.0 0.15 1.84 63 0.99 0.024 0.077 9 楼 20.0 40.0 0.18 1.46 50 1.24 0.048 0.152 10 楼 20.0 20.0 0.25 0.99 50 0.84 0.023 0.074 3.2.3 低区给水管网水力计算 低区水力计算用图见图 3.3，计算结果见表 3.3 图 3.2 低区给水水力计算用图 11 采用当量法计算 计算原理参照建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 （2009 年版） ，采用公共 建筑采用当量法 基本计算公式 gN2.0=gq 式中： qg-计算管段的给水设计秒流量（L/s） Ng-计算管段的卫生器具给水当量总数 -根据建筑物用途而定的系数：1.5 建筑类型：办公楼、商场 计算结果： 管段名 称 管道 流量 L/s 管长 m 累计当 量 标注 管径 水力坡降 mH2O/m 流速 m/s 沿程损 失 mH2O 管材 1-2 0.10 0.85 0.50 20 0.030 0.54 0.03 PP-R 2-3 0.20 0.85 1.00 25 0.035 0.68 0.03 PP-R 3-4 0.30 0.43 1.50 25 0.074 1.01 0.03 PP-R 4-5 0.30 0.73 1.50 25 0.074 1.01 0.05 PP-R 5-6 0.30 1.17 1.50 25 0.074 1.01 0.09 PP-R 6-7 0.58 3.90 3.75 40 0.026 0.77 0.10 PP-R 7-8 0.82 8.40 7.50 40 0.049 1.09 0.41 PP-R 9-10 0.15 2.45 0.75 20 0.064 0.81 0.16 PP-R 10-11 0.20 0.12 1.00 25 0.035 0.68 0.00 PP-R 11-12 0.35 0.54 1.75 25 0.099 1.18 0.05 PP-R 12-6 0.45 0.63 2.25 32 0.048 0.93 0.03 PP-R 13-14 0.10 0.85 0.50 20 0.030 0.54 0.03 PP-R 14-15 0.20 0.85 1.00 25 0.035 0.68 0.03 PP-R 15-16 0.30 0.43 1.50 25 0.074 1.01 0.03 PP-R 12 16-17 0.30 0.73 1.50 25 0.074 1.01 0.05 PP-R 17-7 0.30 1.17 1.50 25 0.074 1.01 0.09 PP-R 18-19 0.15 2.45 0.75 20 0.064 0.81 0.16 PP-R 19-20 0.20 0.12 1.00 25 0.035 0.68 0.00 PP-R 20-21 0.35 0.54 1.75 25 0.099 1.18 0.05 PP-R 21-7 0.45 0.63 2.25 32 0.048 0.93 0.03 PP-R 22-23 0.10 1.20 0.50 20 0.030 0.54 0.04 PP-R 23-10 0.20 0.57 1.00 25 0.035 0.68 0.02 PP-R 24-11 0.15 2.45 0.75 20 0.064 0.81 0.16 PP-R 25-26 0.10 1.20 0.50 20 0.030 0.54 0.04 PP-R 26-19 0.20 0.57 1.00 25 0.035 0.68 0.02 PP-R 27-20 0.15 2.45 0.75 20 0.064 0.81 0.16 PP-R 3.2.4 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列原则确定： 1、住宅入户管上的水表， 宜取0.01M P a 。 2、建筑物或小区引入管上的水表， 在生活用水工况时， 宜取0.03 M P a ；在 校核消防工况时， 宜取0.05 M P a 3.3 设备的计算与选择 系统所需压力按下式计算： (3.6) 4321HH 式中 H系统所需水压，kPa； 给水引入管至最不利配水点位置高度所需的静水压，kPa；1 管路的总水头损失，kPa，局部水头损失取沿程水头损失的 25%；2 水表的水头损失，kPa；3 最不利配水点的流出水头，kPa。4H 13 校核低区所需压力： 低区最不利点为小便器，流出水头取 20kPa。 H=（0.8+4.5+3.9+1.3） 10+1.25 74+30+20=247.5kPa250 kPa 满足要求。 高区生活给水泵的计算与选择 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 量应按中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 =3.05L/s。sQ 高区最不利点为高位水箱，流出水头取 50kPa。所需压力： H=（36.7+4.9） 10+1.25 75.1+30+50=590kPa 该设计中，高区根据流量和扬程选用一套无负压变频机组向高区供水。每层水表 前均设减压稳压阀，阀后压力为 0.2MPa。 3.4 管材 本设计选用 S5 系列的 PP-R 聚丙烯管。 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。 （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。 14 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） ，确定该建筑为二类公共建筑，火灾危险：1、负一层即车库层为中级；2、一至三 层即商业部分为中级。 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 2 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 20L/s，室外消火栓用水量为 20L/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 8L/min ，作用面积为 160 ，经计算自动喷水灭火系统2m2m 消防用水量 =21.3L/s，取 25L/s。6081 消防用水总量 20+20+25=65L/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 32.9m，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 DN6519 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） Lsd 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dL 0.8； 15 水枪充实水柱长度的平面投影长度， m。Ls 因此，消火栓的保护半径为： R Lsd 又 LS=SKsin=（H 1- H2）/ sinsin= H 1- H2 H1室内最高着火点离地面高度， H2水枪喷点离地高度，一般为 1m。 故 LS= H1- H2=3.2-1=2.2m 又根据高规7.4.6.2 知 LS 10m。故 LS= 10m R =25*0.8+10=30msd 即消火栓的保护半径为 30m。 消火栓布置间距采用下式计算： S （4.2） )(2bR 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 8.4m，因此，消火 栓间距为： S =28.8m)(2bR)4.830(2 4.2.2 消火栓口所需的水压 水枪喷嘴处水压： 10 (1 ) （4.3） qHfmfmH 式中 水枪喷嘴处水压，m ；q O2 水枪实验系数；f 水枪充实水柱，m；H 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 16 =10m，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mH f 处所需水压为： 10 (1 )qHfmfmH 1.2110（10.00971.2112） 16.9mH 2O169kPa 水带阻力 水带阻力损失： （4.4） dhzAdL2xhq 式中 水带阻力损失，m；dh 水带阻力系数；zA 水带有效长度，m；dL 水枪喷嘴出流量，L/s。xhq 本设计中，19mm 的水枪配 65mm 的衬胶水带。查表可知 65mm 的水带阻力系数 值为 0.00172,b=1.577。水枪喷嘴实际出流量：zA = = =5.16 L/s5.0L/sxhqBH9.1657. 因此，水带阻力损失为： 0.00172255.16 21.14mdzAdL2xhq 因此，消火栓口所需水压： (4.5) kdqxhH 式中 消火栓口的水压，mH 2O ；zhH 水枪喷嘴处的压力，mH 2O；q 水带的水头损失, mH 2O；d 消火栓栓口水头损失，按 2mH2O 计算。kH 16.91.14+220.03mH 2OkdqxhH 17 4.2.3 校核 设置的消防储水高位水箱最低水位 36.7m，最不利点消火栓栓口高程 35.8m，则 最不利点消火栓口的静水压力为 36.7-34.7=2mH2O，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，一般稳压泵的压力比主 泵高 0.1Mpa0.2MPa，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。 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 1015 mH2O。 在该工程中稳压泵的流量按 1.0 L/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=1.0 L/s； 扬程为：20.03(36.7-34.7)=18.03mH 2O 所以选用 GDR3220 型管道泵。流量为 1.0 L/s 时，扬程 21m，功率 0.75kW。 隔膜式气压水罐选为 SQL1000*0.60，0.450m 3， 详参图集 98S205 第 6 页。67.0 4.2.4 水力计算 计算原理参照全国民用建筑工程设计技术措施 2009 ， 建筑给水排水工程 （中国建筑工业出版社） 基本计算公式 1、最不利点消火栓流量： qxhBH= 式中：q xh - 水枪喷嘴射出流量(L/s) （依据规范需要与水枪的额定流量进行比 较，取较大值） B - 水枪水流特性系数 18 Hq - 水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压（mH 2 O） 2、最不利点消火栓压力： 2+=+=BqLAHhHxhdskqdx 式中：H xh - 消火栓栓口的最低水压(0.010MPa) hd -消防水带的水头损失(0.01MPa) hq - 水枪喷嘴造成一定长度的充实水柱所需水压(0.01MPa) Ad - 水带的比阻 Ld - 水带的长度(m) qxh - 水枪喷嘴射出流量(L/s) B-水枪水流特性系数 Hsk - 消火栓栓口水头损失，宜取 0.02Mpa 3、次不利点消火栓压力： jfxhxhH+=层 高最次 式中：H 层高 - 消火栓间隔的楼层高(m) Hf+j - 两个消火栓之间的沿程、局部水头损失(m) 4、次不利点消火栓流量： BLAHqdxhxh12次次 += （依据规范需要与水枪的额定流量进行比较，取较大值） 5、流速 V： 2 4jxhDqv= 式中：q xh - 管段流量 L/s Dj - 管道的计算内径（m） 6、水力坡降： 3.1 207jdvi= 式中：i - 每米管道的水头损失（mH 20/m） 19 V - 管道内水的平均流速（m/s） Dj - 管道的计算内径（m） 7、沿程水头损失： Lih=沿 程 式中：L - 管段长度 m 8、局部损失（采用当量长度法）： (当量) Lih=局 部 式中：L(当量) - 管段当量长度，单位 m(自动喷水灭火系统设计规范附录 C) 计算参数： 水龙带材料：衬胶 水龙带长度：25m 水龙带直径：65mm 水枪喷嘴口径：19mm 充实水柱长度：10 m 管段名 称 起点 压力 mH2O 管道流 量 L/s 管长 m 当量 长度 管径 mm 水力坡降 mH2O/m 流速 m/s 损失 mH2O 终点压 力 mH2O 1-2 16.47 4.62 0.63 0.00 70 0.049 1.20 0.03 16.50 2-3 16.50 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 19.72 3-4 19.72 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 22.94 4-5 22.94 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 26.16 5-6 26.16 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 29.37 6-7 29.37 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 32.59 7-8 32.59 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 35.81 8-9 35.81 4.62 3.20 0.00 100 0.006 0.53 3.22 39.03 9-10 39.03 4.62 3.90 0.00 100 0.006 0.53 3.92 42.95 10-11 42.95 4.62 3.90 0.00 100 0.006 0.53 3.92 46.87 11-12 46.87 4.62 4.50 0.00 100 0.006 0.53 4.53 51.40 20 12-13 51.40 4.62 1.55 0.00 100 0.006 0.53 1.56 52.96 计算结果: 入口压力:52.96 米水柱 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。 21 图 4.1 消火栓给水管网计算用图 消火栓总用水量 20L/s ，故选用消防泵型号为：XBD6/20-SLH 型 2 台，一用xQ 一备。 （Q55.6033.30L/s，H60mH 2O，N22kW） 。 4.2.5 其他设施的设计 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 20L/s，每个水泵接合器的流量按 15L/s 计，故设置 2 个水泵接合器，型号为 SQS100-B-F（图集 99S203,24 页） 。消防水泵接合器安装在室外地坪上，以满足使用 方便的要求。 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。三层以下采用 SNJS65 型稳压减压消火栓，三层以上 采用 SN65 普通型消火栓（图集 01S201） 。 消防水箱 消防贮水量按高规7.4.7.1 高位消防水箱的消防储水量，一类公共建筑不应 小于 18m3；二类公共建筑和一类居住建筑不应小于 12m3；二类居住建筑不应小于 6.00m3。本建筑属于二类公共建筑，故选用消防水箱贮水量不小于 12 即可。3m 选用标准图 02S101 第 7 页 18m3装配式给水箱，尺寸为 3000mm3000mm 2000mm。满足高规第 7.4.7.1 条规定。 消防水箱内的贮水由无负压给水设备供水。 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,该建筑的负一层为中危险级设计喷水强度为 8L/minm2，作用面积为 160m2，喷头距墙不小于 0.1m，不大于 1.7m。一层、二层、三层为中危级，设计喷 水强度为 6L/minm2，作用面积为 160m2，喷头距墙不小于 0.1m，不大于 1.8m。喷头 按矩形布置，间距见平面图。 22 4.3.1 自喷系统的布置 采用湿式闭式标准喷头，采用上喷。 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 1015L/s 计算。 自喷系统的设计流量取为理论流量的 1.3 倍，即 1.321=25L/s，取 25L/s，自 喷系统设置 2 个水泵接合器，型号 SQS150-B-F（图集 99S203 24 页） 。 4.3.2 自喷系统水力计算 计算原理参照自动喷水灭火系统设计规范 GB 50084-2001(2005 年版) 基本计算公式： 1、喷头流量： PKq10= 式中：q - 喷头处节点流量，L/min P - 喷头处水压（喷头工作压力）MPa K - 喷头流量系数 2、流速 V： 2 4jxhDqv= 式中：Q - 管段流量 L/s Dj -管道的计算内径（m） 3、水力坡降： 3.1 207jdvi= 式中：i - 每米管道的水头损失（mH 20/m） V - 管道内水的平均流速（m/s） dj - 管道的计算内径（m） ，取值应按管道的内径减mm 确定 4、沿程水头损失： 23 Lih=沿 程 式中：L - 管段长度 m 5、局部损失（采用当量长度法）： (当量)Lih=局 部 式中：L(当量) - 管段当量长度，单位 m(自动喷水灭火系统设计规范附录 C) 6、总损失： 沿 程局 部 h+= 7、终点压力： hn+=1 管段名 称 起点 压力 mH2O 管道 流量 L/s 管长 m 当量 长度 管径 mm K 水力坡 降 mH2O/m 流速 m/s 损失 mH2O 终点压 力 mH2O 1-2 7.00 1.11 0.25 0.60 25 80 0.539 2.09 0.46 7.46 2-3 7.46 1.11 2.95 0.80 25 80 0.539 2.09 2.02 9.48 3-4 9.48 2.35 2.95 1.80 32 80 0.520 2.48 2.47 11.95 4-5 11.95 3.75 0.61 2.10 32 80 1.319 3.95 3.57 15.52 5-6 15.52 6.45 2.70 3.60 50 80 0.462 3.04 2.91 18.43 6-7 18.43 13.44 2.70 4.30 65 80 0.522 3.81 3.66 22.08 7-8 22.08 21.09 2.70 4.60 80 80 0.519 4.25 3.79 25.87 8-9 25.87 21.09 2.70 0.00 80 80 0.519 4.25 1.40 27.27 9-10 27.27 21.09 0.82 0.00 80 80 0.519 4.25 0.42 27.70 10-11 27.70 21.09 3.61 2.10 80 80 0.519 4.25 2.97 30.66 11-12 30.66 21.09 2.03 2.10 80 80 0.519 4.25 2.15 32.81 12-13 32.81 21.09 2.90 0.00 80 80 0.519 4.25 1.51 34.31 13-14 34.31 21.09 2.90 0.80 80 80 0.519 4.25 1.92 36.23 24 14-15 36.23 21.09 0.50 0.00 100 80 0.119 2.44 0.06 36.29 15-16 36.29 21.09 2.40 0.00 100 80 0.119 2.44 0.29 36.58 16-17 36.58 21.09 1.52 0.00 100 80 0.119 2.44 0.18 36.76 17-18 36.76 21.09 3.19 3.10 100 80 0.119 2.44 0.75 37.51 18-19 37.51 21.09 1.33 3.10 100 80 0.119 2.44 0.53 38.03 19-20 38.03 21.09 2.70 0.00 100 80 0.119 2.44 0.32 38.35 20-21 38.35 21.09 2.70 0.00 100 80 0.119 2.44 0.32 38.67 21-22 38.67 21.09 2.70 0.00 100 80 0.119 2.44 0.32 39.00 22-23 39.00 21.09 2.95 0.00 100 80 0.119 2.44 0.35 39.35 23-24 39.35 21.09 3.05 1.10 100 80 0.119 2.44 0.49 39.84 24-25 39.84 21.09 0.80 0.00 125 80 0.038 1.59 0.03 39.87 25-26 39.87 21.09 2.11 0.00 125 80 0.038 1.59 0.08 39.95 计算结果: 所选作用面积:160 平方米 总流量:21.09 L/s 平均喷水强度:7.54 L/min.平方米 入口压力:39.95 米水柱 计算用图如下： 25 图 4.2 自喷系统计算图 26 局部损失取沿程损失的 20%， ，故管段内的总损失为 h=1.2 329.7=395kPa 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； Z 最不利点出喷头与消防水池的最低水位的高程差，kPa。 H=395+（5.2+4.5+3.9+3.9） 10=600kPa 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 60mH2O，所需供水量为 25L/s，故选择加压泵为 XBD6/30-SLH（参 04S204） ，流量为 25L/S，压力为 0.6MPa， 功率为 37KW。 4.3.3 消防水池容积的计算 水池容积 3600/1000=2023600/1000+2513600/1000=234cVxTQ 3m 取 240m。 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 DN100。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 0.25MPa，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 20L/s，故采用 2 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。 27 4.5 管材 室内消火栓给水系统管材采用内外壁热镀锌钢管，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。卡箍或丝扣连接。 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。 28 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污废水分流制，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。高区污水立管设有专用通气管，废水不设。 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) max0.12ppqNq 式中 计算管段排水设计秒流量， L/s； 计算管段卫生器具排pq pN 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；max 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 采用当量法计算 计算原理参照建筑给水排水设计规范 GB50015-2003 （2009 年版） ，采用公共建筑 采用当量法 基本计算公式 max12.0qNqpp+= 式中： qp-计算管段的排水设计秒流量（L/s） 29 Np-计算管段的卫生器具排水当量总数 qmax-计算管段上最大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：1.5 计算结果： 管段名 称 管道 流量 L/s 管道 类型 累计 当量 公称 直径 水力 坡降 mH2O/ m 流速 m/s 充满度 管材 1-2 0.00 横管 0.50 50 0.026 0.96 0.00 排水 PVC-U 2-3 0.25 横管 1.25 50 0.026 0.96 0.24 排水 PVC-U 3-4 0.25 横管 1.25 50 0.026 0.96 0.24 排水 PVC-U 4-5 0.50 横管 2.00 50 0.026 0.96 0.35 排水 PVC-U 5-6 2.11 横管 11.50 110 0.026 1.53 0.28 排水 PVC-U 6-7 2.22 横管 16.00 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 7-8 2.23 横管 16.50 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 8-9 2.23 横管 16.50 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 9-10 2.24 横管 16.80 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 10-11 2.24 横管 17.10 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 11-12 2.25 横管 17.40 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 12-13 2.26 横管 17.90 110 0.026 1.53 0.29 排水 PVC-U 13-14 2.26 立管 17.90 110 0.000 0.00 0.00 排水 PVC-U 15-2 0.25 横管 0.75 50 0.026 0.96 0.24 排水 PVC-U 16-2 0.00 横管 0.00 50 0.026 0.96 0.00 排水 PVC-U 17-3 0.00 横管 0.00 50 0.026 0.96 0.00 排水 PVC-U 18-4 0.25 横管 0.75 50 0.026 0.96 0.24 排水 PVC-U 19-20 1.50 横管 4.50 110 0.026 1.53 0.24 排水 PVC-U 30 20-21 1.50 横管 4.50 110 0.026 1.53 0.24 排水 PVC-U 21-22 1.50 横管 5.00 110 0.026 1.53 0.24 排水 PVC-U 22-5 2.05 横管 9.50 110 0.026 1.53 0.28 排水 PVC-U 23-6 1.50 横管 4.50 110 0.026 1.53 0.24 排水 PVC-U 24-22 1.50 横管 4.50 110 0.026 1.53 0.24 排水 PVC-U 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 5.3 管材 本设计中的排水管材采用硬聚乙烯塑料排水管。 31 6 建筑雨水排水系统 6.1 建筑雨水的排放方式 根据规范，高层建筑的屋面雨水排水宜按重力流设计。该设计采用雨水外排的排 放方式，女儿墙天沟排水。 6.2 管道的布置与敷设 1.排水管的转向处做顺水连接。 2 雨水管应牢固的固定在建筑物的承重结构上。 3.管材采用承压塑料管。 6.3 雨水系统的水力计算 根据规范要求，设计重现期采用 3 年，降雨历时为 5min,查给水排水设计手册 （二）得,因具体城市不明，故假设该地区 ，降雨厚度)10/(9.325msLq H=140mm/h 6.3.1 雨水流量 雨水流量按下式计算： (6.1)105wyFq 式中 汇水面积， ；wF2m 径流系数，屋面 =0.9； 设计降雨强度， 。5q)/(hasL 屋顶平面计算用图如下页所示： 坡度 I=2% =1.84L/s1048.52931yq =2.12L/s62 32 =1.71L/s1084.93yq =3.45L/s364 =2.69L/s7.5y =1.56L/s104936q =2.14L/s5.67y =1.23L/s88 图 5-1 雨水系统计算用图 33 选取 87 型雨水斗 DN100（最大泄水流量 12L/s） 。 所以立管全部使用 DN75。 6.3.2 溢流口计算 溢流口的功能主要是雨水系统事故时排水和超量雨水排除。按最不利情况考虑， 溢流口排水能力应不小于 50 年重现期的雨水量。在天沟末端山墙上设溢流口，口宽 b 取 0.30m，堰上水头 h 取 0.15m，流量系数 m 取 385，则溢流口排水量23gmQy =3850.30 2 315.0892 =29.72L/s 溢流口排水量大于雨水设计流量，即使雨水斗和雨落管被全部堵塞，也能满足溢 流要求，不会造成屋面水淹现象。 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 34 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。 35 谢 辞 本设计是在指导教师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！ 36 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 National Fire Protection Association “Standard on Clean Agent Exting